DE102019206483A1

DE102019206483A1 - Verfahren zum Betreiben einer Anordnung aus Brennkraftmaschine und Kraftstoffpumpe

Info

Publication number: DE102019206483A1
Application number: DE102019206483.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Langenbach; Daniel Kucher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-06
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung aus einer Brennkraftmaschine und einer Kraftstoffpumpe (110), die einen Kolben (5) aufweist, der mittels eines Rollenschuhs (9), in dem eine Rolle (10) drehbar gelagert ist, bewegbar ist, wobei die Rolle (10) mit einem Nocken (3) einer mit der Brennkraftmaschine (120) drehmomentübertragend gekoppelten Pumpennockenwelle (2) in Kontakt steht, wobei im Rahmen eines Abstellvorgangs der Brennkraftmaschine (110) ein vorgegebener Positionsbereich (Δφ) der Pumpennockenwelle (2) derart angefahren wird, dass die Pumpennockenwelle (2) erst mit Erreichen des vorgegebenen Positionsbereichs (Δφ) zum Stillstand kommt, sowie ein weiteres Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben einer Anordnung aus einer Brennkraftmaschine, ggf. einer elektrischen Maschine, und einer Kraftstoffpumpe sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu deren Durchführung.
Stand der Technik
In einem Hochdruckeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem sog. Common-Rail-Einspritzsystem eines Diesel- oder Benzinmotors, sorgt typischerweise eine Hochdruckpumpe für die Aufrechterhaltung eines bestimmten Kraftstoffdrucks in einem Hochdruckspeicher des Hochdruckeinspritzsystems. Die Hochdruckpumpe kann beispielsweise durch eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben werden. Für die Förderung des Kraftstoffs zur Hochdruckpumpe können bei Bedarf eine oder mehrere sog. Vorförderpumpen verwendet werden, die der Hochdruckpumpe vorgeschaltet sind. Die Vorförderpumpe fördert den Kraftstoff von einem Kraftstofftank durch eine Kraftstoffleitung zu der Hochdruckpumpe.
Als Hochdruckpumpe kann insbesondere eine Kraftstoffpumpe eingesetzt werden, die einen Kolben aufweist, der mittels eines Rollenschuhs, in dem eine Rolle drehbar gelagert ist, bewegbar ist. Dabei steht die Rolle mit einem Nocken einer mit der Brennkraftmaschine drehmomentübertragend gekoppelten Pumpennockenwelle (die als Antriebswelle der Kraftstoffpumpe dient) in Kontakt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden Verfahren zum Betreiben einer Anordnung aus einer Brennkraftmaschine und einer Kraftstoffpumpe sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu deren Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung aus einer Brennkraftmaschine und einer Kraftstoffpumpe, die einen Kolben aufweist, der mittels eines Rollenschuhs, in dem eine Rolle drehbar gelagert ist, typischerweise mittels eines Gleitlagers, bewegbar ist, wobei die Rolle mit einem Nocken einer mit der Brennkraftmaschine drehmomentübertragend gekoppelten Pumpennockenwelle in Kontakt steht. Zwischen Rollenschuh und Rolle ist dabei zweckmäßigerweise ein Gleitfilm aus einem Schmiermittel vorgesehen. Die Bewegung des Kolbens erfolgt somit insbesondere in einer transversalen Richtung hin und her bzw. auf und ab, wobei diese Richtung radial zur Pumpennockenwelle bzw. deren Rotationsachse ausgerichtet ist.
Je nach Ausführungsart kann eine solche Kraftstoffpumpe auch zwei oder sogar mehr als zwei solcher Kolben mit Rollenschuh und Rolle aufweisen. Ebenso können zwei oder mehr als zwei Nocken auf der Nockenwelle vorhanden sein.
Bei einem regulären Betrieb der Kraftstoffpumpe (und damit insbesondere während des regulären Betriebs der Brennkraftmaschine) rollt die Rolle somit auf dem Nocken bzw. dessen Außenfläche ab, wobei währenddessen der Kolben (typischerweise innerhalb eines Zylinders) hin und her bewegt wird.
Der Rollenschuh ist dabei derart mit dem Kolben verbunden, dass der Kolben zu einer oszillierenden Translationsbewegung gezwungen ist. Eine Feder bzw. ein Federelement kann dabei dazu verwendet werden, auf den Rollenschuh eine radial zu der Pumpennockenwelle gerichtete Kraft aufzubringen, so dass die Rolle in ständigem Kontakt mit der Pumpennockenwelle bzw. dem Nocken steht.
Der Kolben der Kraftstoffpumpe begrenzt typischerweise einen Hochdruckraum bzw. Hochdruckarbeitsraum, in den über einen Einlass Kraftstoff eingebracht und über einen Auslass Kraftstoff - dann unter höherem Druck - ausgebracht und damit in den Hochdruckspeicher gefördert werden kann. Für den Einlass und den Auslass können dabei entsprechend ausgerichtete Rückschlagventile vorgesehen sein.
Bei einem Start einer solchen Kraftstoffpumpe, d.h. wenn die Pumpennockenwelle von einem Stillstand ausgehend - also beispielsweise beim Aufstarten der Brennkraftmaschine beim Fahrzeugstart oder im Rahmen eines sog. Start-Stopp-Vorgangs - in Bewegung versetzt bzw. angedreht oder angefahren wird, kann es zu einem Rutschen der Rolle auf dem Nocken bzw. entlang dessen Oberfläche kommen. Dies steht im Gegensatz zu einem gewünschten Abrollen der Rolle auf dem Nocken bzw. dessen Oberfläche bei regulärem Betrieb.
Eine Dauer des Rutschens der Rolle über den Nocken beim Start der Kraftstoffpumpe wird dabei in der Regel maßgeblich durch eine Änderung des sog. Kraftangriffswinkels zwischen dem Nocken und der Rolle beeinflusst, der bei Rotation der Nockenwelle auftritt. Da der Nocken eine vom Kreis abweichende Form aufweist, ändert sich der Tangenten-Anlagewinkel zwischen Nocken und Rolle und damit auch der Winkel, mit dem die Kraft vom Nocken auf die Rolle übertragen wird.
Diese Änderung des Kraftangriffswinkels führt zu einem Wanken der Rolle im Rollenschuh. Je schneller dies erfolgt (abhängig vom Profil des Nockens), desto schneller kann sich ein hydrodynamisches Druckpolster und dadurch ein hydrodynamischer Schmierfilm im Kontaktbereich zwischen Rolle und Rollenschuh aufbauen, der den Reibkoeffizienten in diesem Kontaktbereich reduziert und somit zum Anlaufen der Rolle führt.
Ein solches Rutschen der Rolle auf dem Nocken führt zu einem gewissen Verschleiß, insbesondere im Triebwerksbereich, der sich insbesondere über die Lebensdauer der Kraftstoffpumpe hinweg aufsummiert und gar zu einem verfrühten Ausfall der Kraftstoffpumpe führen kann.
Es hat sich gezeigt, dass bei bestimmten Positionen bzw. bestimmten Positionsbereichen der Pumpenwelle ein geringeres Rutschen, das zu geringerem Verschleiß führt oder diesen gar vermeidet, aufritt. Diese Positionsbereiche betreffen insbesondere Bereiche vor bzw. kurz vor einem Totpunkt des Nockens bzw. der Nockenwelle.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist nun vorgesehen, dass im Rahmen eines Abstellvorgangs der Brennkraftmaschine, also beispielsweise bei einem Start-Stopp-Vorgang - ein vorgegebener Positionsbereich der Pumpennockenwelle derart angefahren wird, dass die Pumpennockenwelle erst mit Erreichen des vorgegebenen Positionsbereichs zum Stillstand kommt. Ein solcher Positionsbereich ist damit insbesondere als Drehwinkelbereich der Nockenwelle, insbesondere in Bezug zur Kontaktstelle mit der Rolle, zu verstehen.
Unter einem Stillstand ist dabei insbesondere das Verbleiben der Pumpennockenwelle (bzw. auch der Brennkraftmaschine bzw. von deren Kurbel- oder Nockenwelle) bei Drehzahl Null für eine gewisse Zeitdauer zu verstehen. Ein Überschwingen beim Abstellen in eine entgegengesetzte Drehrichtung aufgrund von beispielsweise gewissen Gasdruckkräften in den Zylindern der Brennkraftmaschine, was einen Nulldurchgang bei der Drehzahl bedeutet, ist hierunter insbesondere nicht zu verstehen.
Auf diese Weise wird also zum einen eine bevorzugte Position für den späteren Start der Brennkraftmaschine, der in der Regel zugleich ein Andrehen der Pumpennockenwelle bedeutet, erreicht, bei der das erwähnte Rutschen möglichst gering ist. Der vorgegebene Positionsbereich umfasst dabei insbesondere einen Winkelbereich von 25°, insbesondere 15°, vor einem Totpunkt (hierbei ist auf eine übliche Drehrichtung der Pumpennockenwelle abzustellen) des Nockens bzw. der Pumpennockenwelle bis zu dem Totpunkt. Bei dem Totpunkt kann es sich um einen oberen Totpunkt oder einen unteren Totpunkt handeln. Während beim unteren Totpunkt der Gradient des Kraftangriffswinkels größer ist, ist beim oberen Totpunkt die Verdrehung bzw. Verkippung des Stößelkörpers in der Pumpe größer.
Zugleich wird dadurch, dass ein Stillstand der Pumpennockenwelle erst mit Erreichen dieses vorgegebenen Positionsbereichs eintritt, vermieden, dass die Pumpennockenwelle nach einem ersten Stillstand, wie er sich beispielsweise bei einfachem Auslaufenlassen der Brennkraftmaschine ohne weitere Beachtung der dabei im Stillstand erreichten Position ergäbe, nochmals angedreht werden muss, bis der bevorzugte Positionsbereich erreicht ist. Dieses zusätzliche Andrehen würde nämlich ein zusätzliches Rutschen der Rolle auf dem Nocken - und damit weiter erhöhten Verschleiß - bedeuten. Insgesamt können damit also das Rutschen und damit der Verschleiß möglichst gering gehalten und damit die Lebensdauer der Kraftstoffpumpe verlängert werden.
Vorzugsweise wird eine Drehzahl der Pumpennockenwelle im Rahmen des Abstellvorgangs zunächst in einen vorgegebenen Bereich gebracht und dort für eine vorgegebene Dauer, insbesondere eine Zeitdauer, gehalten, bevor die Pumpennockenwelle in dem vorgegebenen Positionsbereich zum Stillstand gebracht wird. Dieser vorgegebene Bereich kann beispielsweise zwischen 500 und 1000 U/min liegen, insbesondere auch bei einer üblichen Leerlaufdrehzahl. Denkbar ist aber auch eine niedrigere Drehzahl von beispielsweise zwischen 100 und 300 U/min. Die Drehzahl der Pumpennockenwelle ist dabei mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine gekoppelt.
Die Dauer bzw. Zeitdauer kann dabei durch eine bestimmten Anzahl an Umdrehungen der Pumpennockenwelle, beispielsweise zwischen zwei und fünf Umdrehungen, denkbar sind auch bis zu zehn Umdrehungen, bestimmt sein (hier ist dann eine entsprechende Umrechnung über die Drehzahl nötig). Auf diese Weise kann in Situationen, in denen ein kontinuierliches Abbremsen der Brennkraftmaschine (d.h. mit streng monoton fallender Drehzahl) nicht möglich ist, ebenfalls der gewünschte Positionsbereich erreicht werden.
Besonders bevorzugt umfasst die Anordnung weiterhin eine elektrische Maschine, die mit der Pumpennockenwelle drehmomentübertragend gekoppelt ist, ggf. auch mittelbar über die Brennkraftmaschine, wobei während des Anfahrens des vorgegebenen Positionsbereichs durch die Pumpennockenwelle wenigstens zeitweise mittels der elektrischen Maschine ein Drehmoment auf die Pumpennockenwelle ausgeübt wird. Ein solches Drehmoment kann positiv oder negativ (zu verschiedenen Zeiten) sein, d.h. antreibend oder bremsend auf die Brennkraftmaschine wirken. Auf diese Weise kann die Drehzahl der auslaufenden Brennkraftmaschine besonders gut kontrolliert bzw. vorgegeben werden, um besonders einfach und schnell den vorgegebenen Positionsbereich zu erhalten. Unter Verwendung einer solchen elektrischen Maschine kann bei Bedarf insbesondere auch die Drehzahl in dem erwähnten, vorgegebenen Bereich gehalten werden.
Anzumerken ist jedoch, dass je nach Art und Aufbau der Brennkraftmaschine und ggf. weiterer Komponenten auch ohne bzw. ohne Einwirkung einer elektrischen Maschine der gewünschte Positionsbereich erreicht werden kann. Denkbar ist beispielsweise die gezielte Ansteuerung eines variablen Ventiltriebes, um Gaskräfte in den Zylindern der Brennkraftmaschine gezielt auszunutzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Betreiben der vorstehend schon erwähnten Anordnung aus der Brennkraftmaschine und der Kraftstoffpumpe, und zusätzlich auch der elektrischen Maschine, die, ggf. über die Brennkraftmaschine, drehmomentübertragend mit der Pumpennockenwelle gekoppelt ist, im Rahmen eines Abstellvorgangs der Brennkraftmaschine der vorgegebene Positionsbereich der Pumpennockenwelle derart angefahren wird, dass, wenn die Pumpennockenwelle außerhalb des vorgegebenen Positionsbereichs zum Stillstand gekommen ist, die Pumpennockenwelle mit einer impulsartigen Drehzahländerung in Bewegung versetzt und in dem vorgegebenen Positionsbereich zum Stillstand gebracht wird.
Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass Situationen auftreten können, in denen sich ein Stilltand der Pumpennockenwelle bzw. der Brennkraftmaschine vor Erreichen des vorgegebenen Positionsbereichs - wie es eigentlich unerwünscht ist - nicht vermeiden lässt. Das vorstehend beschriebene Vorgehen kann dann nicht angewendet werden.
Es hat sich jedoch überraschenderweise herausgestellt, dass dadurch, dass die Pumpennockenwelle mit einer impulsartigen Drehzahländerung - da dies aus dem Stillstand erfolgt, handelt es sich also um eine Drehzahlerhöhung - nicht zu dem erwähnten Rutschen der Rolle auf dem Nocken kommt, sodass dann ohne zusätzlichen Verschleiß die gewünschte Position durch die Pumpennockenwelle - sobald diese in Bewegung ist - angefahren werden und dort zum Stilltand gebracht werden kann. Durch einen solchen impulsartigen Start bzw. eine impulsartige Drehzahlerhöhung kommt es zu einer schnellen Änderung des Kraftangriffswinkels und somit zu einer ruckartigen Bewegung der Rolle im Rollenschuh, wodurch das zum Anlaufen der Rolle benötigte Druckpolster aufgebaut wird.
Unter einer impulsartigen Drehzahländerung ist hierbei insbesondere eine vorgegebene Drehzahländerung innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer zu verstehen. Vorzugsweise beträgt die vorgegebene Drehzahländerung wenigstens 5000 U/min/s, bevorzugt wenigstens 7500 U/min/s, und/oder die vorgegebene Zeitdauer höchstens 25 ms, bevorzugt höchstens 20 ms. Besonders zweckmäßig sind eine Drehzahländerung von wenigstens 10.000 U/min/s und eine Zeitdauer von 15 ms. Bei den zuletzt genannten Werten wird die Pumpennockenwelle beispielsweise innerhalb von 15 ms auf eine Drehzahl von 120 U/min gebracht und dabei um 5,4° gedreht. Anschließend kann die Pumpennockenwelle dann entsprechend bis zum vorgegebenen Positionsbereich, der insbesondere wie schon zuvor erwähnt definiert sein kann, gedreht und dann zum Stillstand gebracht werden.
Um die Pumpennockenwelle derart andrehen zu können, wird zweckmäßigerweise die elektrische Maschine - wie sie beispielsweise in modernen Hybrid-Fahrzeugen vorhanden ist - verwendet. Je nach Anordnung von elektrischer Maschine, Brennkraftmaschine und Kraftstoffpumpe zueinander kann es nötig sein, dass die Brennkraftmaschine bei diesem Vorgang ebenfalls - impulsartig - mit angedreht werden muss. Dies ist mit modernen elektrischen Maschinen jedoch ohne weiteres zu bewerkstelligen.
Ergänzend sei noch erwähnt, dass die beiden vorgeschlagenen Vorgehen bzw. Verfahren auch dahingehend kombiniert werden können, dass zunächst überprüft wird, ob es bei der gegebenen Situation möglich ist, dass die Pumpennockenwelle erst mit Erreichen des vorgegebenen Positionsbereichs zum Stillstand kommt. Wenn dies möglich ist, kann das entsprechende Verfahren durchgeführt werden. Wenn nicht, so kann die Brennkraftmaschine zunächst regulär abgestellt werden, anschließend kann dann das vorgeschlagene Verfahren mit dem impulsartigen Andrehen angewendet werden.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät, insbesondere ein Motorsteuergerät, eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Anordnung, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahrens durchführbar ist.
2 zeigt schematisch die Kraftstoffpumpe der Anordnung aus 1 in einer detaillierten Ansicht.
3 zeigt die Kraftstoffpumpe aus 2 in einer anderen Ansicht.
4 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist schematisch eine Anordnung 100 aus einer Brennkraftmaschine 120, einer elektrischen Maschine 130 und einer als Hochdruckpumpe ausgebildeten Kraftstoffpumpe 110 gezeigt, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahrens durchführbar ist. Beispielhaft umfasst die Brennkraftmaschine 120 drei Brennräume bzw. zugehörige Zylinder 121. Jedem Brennraum 121 ist ein Kraftstoffinjektor 122 zugeordnet, welcher wiederum jeweils an einen Hochdruckspeicher 125 angeschlossen ist, über welchen er mit Kraftstoff versorgt wird.
Der Hochdruckspeicher 125 wird von der Kraftstoffpumpe 110 mit Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 140 gespeist. Die Kraftstoffpumpe 110 ist mit der Brennkraftmaschine 120 drehmomentübertragend gekoppelt, und zwar derart, dass die Hochdruckpumpe über eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, bzw. über eine Nockenwelle, welche wiederum mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, angetrieben wird. Dabei ist typischerweise ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle vorgegeben. Zusätzlich kann eine hier nicht dargestellte Niederdruckpumpe zwischen dem Tank 140 und der Hochdruckpumpe bzw. Kraftstoffpumpe 110 vorgesehen sein.
In jedem Verbrennungszyklus der Brennkraftmaschine mit drei Zylindern werden beispielweise - in einem vereinfacht dargestellten Ablauf - drei Einspritzvorgänge (von jedem Kraftstoffinjektor 122 einer) ausgeführt. Eine Ansteuerung der Kraftstoffinjektoren 122 zum Zumessen von Kraftstoff in die jeweiligen Brennräume 121 erfolgt über eine als Motorsteuergerät 180 ausgebildete Recheneinheit. Der Übersichtlichkeit halber ist nur die Verbindung vom Motorsteuergerät 180 zu einem Kraftstoffinjektor 122 dargestellt, es versteht sich jedoch, dass jeder Kraftstoffinjektor 122 an das Motorsteuergerät entsprechend angeschlossen ist. Jeder Kraftstoffinjektor 122 kann dabei spezifisch angesteuert werden. Ferner ist das Motorsteuergerät 180 dazu eingerichtet, den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckspeicher 122 mittels eines Drucksensors 190 zu erfassen.
Die elektrische Maschine 130 ist mit der Brennkraftmaschine 120 - und darüber auch mit der Kraftstoffpumpe 110 - drehmomentübertragend gekoppelt. Beispielhaft ist die elektrische Maschine 130, die sowohl generatorisch als auch motorisch verwendet werden kann, mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden bzw. gekoppelt.
In 2 ist die Kraftstoffpumpe 110 der Anordnung aus 1 beispielhaft in einer detaillierten Ansicht, hier einer Schnittansicht, dargestellt. 3 zeigt die Kraftstoffpumpe aus 2 in einer anderen Ansicht und zwar entlang der Linie A-A gemäß 2. Nachfolgend sollen die Kraftstoffpumpe 110 und deren Funktionsweise übergreifend anhand der 2 und 3 näher beschrieben werden.
Die Kraftstoffpumpe 110 weist eine als Antriebswelle dienende Pumpennockenwelle 2 mit beispielhaft zwei Nocken 3 auf, die um eine Rotationsachse 26 eine Rotationsbewegung ausführt bzw. ausführen kann. Die Rotationsachse 26 liegt in der Zeichenebene von 2 und steht senkrecht auf der Zeichenebene von 3.
Ein Kolben 5 ist in einem Zylinder 6 gelagert, der von einem Gehäuse 8 der Kraftstoffpumpe 110 gebildet wird. Ein Hochdruckarbeitsraum 29 wird von dem Zylinder 6 als Kolbenführung 7, dem Gehäuse 8 und dem Kolben 5 begrenzt. In den Hochdruckarbeitsraum 29 mündet ein Einlasskanal 22 mit einem Einlassventil 19 und ein Auslasskanal 24 mit einem Auslassventil 20. Durch den Einlasskanal 22 mit einem Einlass bzw. einer Einlassöffnung 21 strömt der Kraftstoff in den Hochdruckarbeitsraum 29 ein und durch den Auslasskanal 24 mit einem Auslass bzw. einer Auslassöffnung 23 strömt der Kraftstoff unter Hochdruck aus dem Hochdruckarbeitsraum 29 wieder aus.
Das Einlassventil 19, beispielsweise ein Rückschlagventil, ist derart ausgebildet, dass nur Kraftstoff in den Hochdruckarbeitsraum 29 einströmen kann und das Auslassventil 20, beispielsweise ebenfalls ein Rückschlagventil, ist derart ausgebildet, dass nur Kraftstoff aus dem Hochdruckarbeitsraum 29 ausströmen kann. Das Volumen des Hochdruckarbeitsraumes 29 wird aufgrund einer oszillierenden Hubbewegung des Kolbens 5 verändert.
Der Kolben 5 stützt sich mittelbar auf der Pumpennockenwelle 2 ab. Am Ende des Kolbens 5 ist ein Rollenschuh 9 mit einer Rolle bzw. Laufrolle 10 befestigt. Die Rolle 10 kann dabei eine Rotationsbewegung ausführen, deren Rotationsachse 25 in der Zeichenebene der 2 liegt und senkrecht auf der Zeichenebene von 3 steht.
Die Nocken 3 weisen eine Wellen-Rollfläche 4 und die Rolle 10 eine Rollen-Rollfläche 11 auf. Die Rollen-Lauffläche 11 der Rolle 10 rollt auf der Wellen-Rollfläche 4 (bzw. der Außenfläche) der Pumpennockenwelle 2 mit den beiden Nocken 3 ab. Der Rollenschuh 9 ist in einem durch das Gehäuse 8 gebildeten Lager 13, insbesondere einem Gleitlager, gelagert.
Eine Feder 27, die zwischen dem Gehäuse 8 und dem Rollenschuh 9 eingespannt ist, bringt auf den Rollenschuh 9 eine Druckkraft auf, so dass die Rollen-Rollfläche 11 der Rolle 10 in ständigem Kontakt mit der Wellen-Rollfläche 4 der Pumpennockenwelle 2 steht. Der Rollenschuh 9 und der Kolben 5 führen damit gemeinsam eine oszillierende Hubbewegung aus.
Weiterhin ist in 3 ein Winkel φ mit zugehörigen Werten φ_OT für einen oberen Totpunkt und φ_UT für einen unteren Totpunkt des (oberen) Nockens 3 gezeigt. Wird der Wert für φ_UT beispielsweise mit 0° definiert, ergibt sich für φ_OT der Wert 90°.
Im Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, wie vorstehend ausführlich erläutert, dass die Pumpennockenwelle 2 in einem vorgegebenen Positionsbereich zum Stillstand kommt, der vor einem Totpunkt eines Nockens liegt. Beispielhaft ist ein solcher vorgegebener Positionsbereich für den oberen Totpunkt φ_OT mit Δφ bezeichnet.
Wenn die Pumpennockenwelle 2 also in der in 3 gezeigten Position bzw. etwas weiter im Uhrzeigersinn gedreht - mithin innerhalb des Bereichs Δφ - zum Stillstand kommt, d.h. wenn der Nocken 3 in diesem Positionsbereich die Rolle 10 kontaktiert, wird ein etwaiges Rutschen bei nächsten Andrehen der Pumpennockenwelle möglichst gering ausfallen.
In 4 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen dargestellt. In den 4a, 4b und 4c ist hierzu jeweils eine Drehzahl n der Pumpennockenwelle, die mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, über einer Zeit t aufgetragen.
In dem Beispiel gemäß 4a wird zum Zeitpunkt t₀ ein Abstellvorgang der Brennkraftmaschine eingeleitet, sodass die Drehzahl der Pumpennockenwelle absinkt. Durch geeignete Ansteuerung der Brennkraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine wird die Pumpennockenwelle erst zum Zeitpunkt t₃ zum Stillstand gebracht, wobei zu diesem Zeitpunkt t₃ die Pumpennockenwelle in dem vorgegebenen Positionsbereich wie in Bezug auf 3 erläutert, zum Stehen kommt.
In dem Beispiel gemäß 4b wird, im Gegensatz zum Beispiel gemäß 4a, die Drehzahl, nachdem sie etwas abgesenkt wurde, für eine Zeitdauer Δt₁ innerhalb eines Bereichs Δn gehalten und erst dann zum Zeitpunkt t₃' zum Stillstand gebracht. Auch zu diesem Zeitpunkt t₃' liegt die Pumpennockenwelle in dem vorgegebenen Positionsbereich wie in Bezug auf 3 erläutert.
In dem Beispiel gemäß 4c wird, im Gegensatz zu den Beispielen gemäß der 4a und 4b, die Pumpennockenwelle - bzw. die Brennkraftmaschine-ohne Berücksichtigung des vorgegebenen Positionsbereichs zum Zeitpunkt t₁ zum Stillstand gebracht. Anschließend wird zum Zeitpunkt t₂ eine impulsartige Drehzahländerung dn/dt während einer Zeitdauer Δt₂ vorgenommen und dann wird die Pumpennockenwelle zum Zeitpunkt t₃'' zum Stillstand gebracht. Auch zu diesem Zeitpunkt t₃'' liegt die Pumpennockenwelle in dem vorgegebenen Positionsbereich wie in Bezug auf 3 erläutert.
Mit jedem der drei beispielhaft dargestellten Abläufe kann die Kraftstoffpumpe mit insgesamt möglichst geringem Verschleiß im Bereich der Rolle bzw. des Nockens betrieben werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Anordnung (100) mit einer Brennkraftmaschine (120) und einer Kraftstoffpumpe (110), die einen Kolben (5) aufweist, der mittels eines Rollenschuhs (9), in dem eine Rolle (10) drehbar gelagert ist, bewegbar ist, wobei die Rolle (10) mit einem Nocken (3) einer mit der Brennkraftmaschine (120) drehmomentübertragend gekoppelten Pumpennockenwelle (2) in Kontakt steht, wobei im Rahmen eines Abstellvorgangs der Brennkraftmaschine (110) ein vorgegebener Positionsbereich (Δφ) der Pumpennockenwelle (2) derart angefahren wird, dass die Pumpennockenwelle (2) erst mit Erreichen des vorgegebenen Positionsbereichs (Δφ) zum Stillstand kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Drehzahl der Pumpennockenwelle (2) im Rahmen des Abstellvorgangs zunächst in einen vorgegebenen Bereich (Δn) gebracht und dort für eine vorgegebene Dauer (Δt₁) gehalten wird, bevor die Pumpennockenwelle (2) in dem vorgegebenen Positionsbereich (Δφ) zum Stillstand gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anordnung (100) weiterhin eine elektrische Maschine (130) umfasst, die mit der Pumpennockenwelle (2) drehmomentübertragend gekoppelt ist, und wobei während des Anfahrens des vorgegebenen Positionsbereichs (Δφ) durch die Pumpennockenwelle (2) wenigstens zeitweise mittels der elektrischen Maschine (130) ein Drehmoment auf die Pumpennockenwelle (2) ausgeübt wird.
Verfahren zum Betreiben einer Anordnung (100) mit einer Brennkraftmaschine (120), einer elektrischen Maschine (130) und einer Kraftstoffpumpe (110), die einen Kolben (5) aufweist, der mittels eines Rollenschuhs (9), in dem eine Rolle (10) drehbar gelagert ist, bewegbar ist, wobei die Rolle (10) mit einem Nocken (3) einer mit der elektrischen Maschine (130) drehmomentübertragend gekoppelten Pumpennockenwelle (2) in Kontakt steht, wobei im Rahmen eines Abstellvorgangs der Brennkraftmaschine (110) ein vorgegebener Positionsbereich (Δφ) der Pumpennockenwelle (2) derart angefahren wird, dass, nachdem die Pumpennockenwelle (2) vor Erreichen des vorgegebenen Positionsbereichs (Δφ) zum Stillstand gekommen ist, die Pumpennockenwelle (2) mit einer impulsartigen Drehzahländerung (dn/dt) in Bewegung versetzt und in dem vorgegebenen Positionsbereich (Δφ) zum Stillstand gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die impulsartige Drehzahländerung (dn) durch eine vorgegebene Drehzahländerung (dn/dt) innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer (Δt₂) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die vorgegebene Drehzahländerung (dn/dt) wenigstens 5000 U/min/s, bevorzugt wenigstens 7500 U/min/s, und/oder die vorgegebene Dauer (Δt₂) höchstens 25 ms, bevorzugt höchstens 20 ms, betragen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Positionsbereich (Δφ) einen Winkelbereich von 25°, insbesondere 15°, vor einem Totpunkt (φ_OT, φ_UT) des Nockens (3) bis zu dem Totpunkt (φ_OT, φ_UT) umfasst.
Recheneinheit (180), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit (180) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (180) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.