DE102019213256A1

DE102019213256A1 - Method for operating a high pressure pump

Info

Publication number: DE102019213256A1
Application number: DE102019213256.1A
Authority: DE
Inventors: Jakub Kaleta; Joerg Wuerz; Moritz Weiss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2021-03-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, welche Hochdruckpumpe ein Förderwerk mit einem Schaltventil aufweist und zum Fördern von Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher verwendet wird, wobei ein Bedarf an in den Hochdruckspeicher zu fördernder Menge (M) an Kraftstoff laufend ermittelt wird, und wobei immer dann, wenn der Bedarf eine Bedarfsschwelle erreicht oder überschreitet, mit einem nächstfolgenden Hub des Förderwerks eine Vollförderung vorgenommen wird.The invention relates to a method for operating a high-pressure pump of an internal combustion engine, which high-pressure pump has a delivery mechanism with a switching valve and is used to deliver fuel into a high-pressure accumulator, with a demand for the amount (M) of fuel to be delivered into the high-pressure accumulator being continuously determined. and whenever the demand reaches or exceeds a demand threshold, full funding is carried out with the next stroke of the conveyor system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckpumpe sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for operating a high-pressure pump as well as a computing unit and a computer program for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Saugventile mit einem frei beweglichen Ventilkolben können in Kombination mit Kolbenpumpen als Hochdruckpumpen eingesetzt werden, um Kraftstoff bis zu einem gewünschten Druckwert, dem sog. Raildruck, zu verdichten und in einen Hochdruckspeicher (sog. Common-Rail) weiterzuleiten. Das Saugventil öffnet im Saughub des Kolbens und lässt Kraftstoff nachfließen und kann im Kompressionshub des Kolbens so angesteuert werden, dass es schließt, um den Kraftstoff nicht in den Niederdruck abfließen zu lassen. Damit kann eine Fördermenge pro Hub variiert werden.Suction valves with a freely movable valve piston can be used in combination with piston pumps as high-pressure pumps in order to compress fuel up to a desired pressure value, the so-called rail pressure, and to pass it on to a high-pressure accumulator (so-called common rail). The suction valve opens in the suction stroke of the piston and allows fuel to flow in and can be activated in the compression stroke of the piston in such a way that it closes so that the fuel does not flow into the low pressure. This means that the delivery rate per stroke can be varied.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckpumpe sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for operating a high-pressure pump as well as a computing unit and a computer program for its implementation with the features of the independent claims are proposed. Advantageous refinements are the subject matter of the subclaims and the description below.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, welche Hochdruckpumpe ein Förderwerk mit einem Schaltventil, insbesondere einem elektrischen Saugventil, aufweist und zum Fördern von Kraftstoff, insbesondere aus einem Niederdruckbereich, in einen Hochdruckspeicher verwendet wird.The invention relates to a method for operating a high-pressure pump of an internal combustion engine, which high-pressure pump has a delivery mechanism with a switching valve, in particular an electric suction valve, and is used to deliver fuel, in particular from a low-pressure region, into a high-pressure accumulator.

Bei einem elektrischen Saugventil ist typischerweise ein Magnetanker als Wegbegrenzung für einen Ventilkolben, der den Niederdruckbereich von einem Förderraum des Förderwerks trennt, mittels eines Elektromagneten zwischen einer ersten Stellung, bei der der Ventilkolben nicht schließbar ist, und einer zweiten Stellung, bei der der Ventilkolben schließbar ist, verstellbar.In the case of an electric suction valve, a magnet armature is typically used as a travel limit for a valve piston, which separates the low-pressure area from a delivery chamber of the conveyor system, by means of an electromagnet between a first position in which the valve piston cannot be closed and a second position in which the valve piston can be closed is adjustable.

Eine mechanische Feder kann eine mechanische Federkraft auf den Magnetanker ausüben und diesen in einer Grundposition halten. Durch Ansteuerung des elektrischen Saugventils und damit durch Bestromen des Elektromagneten wird eine Position des Magnetankers relativ zu dem Elektromagneten verändert, insbesondere entgegen der Federkraftwirkung der mechanischen Feder, so dass die Wegbegrenzung von der ersten Stellung zur zweiten Stellung wechselt. Dies bedeutet, dass das Saugventil im stromlosen Zustand in der Regel geöffnet ist und nur im bestromten Zustand ein vollständiges Schließen möglich ist, sofern eine Kraft auf den Ventilkolben ausgeübt wird.A mechanical spring can exert a mechanical spring force on the magnet armature and hold it in a basic position. By activating the electric suction valve and thus energizing the electromagnet, a position of the armature relative to the electromagnet is changed, in particular against the action of the spring force of the mechanical spring, so that the travel limitation changes from the first position to the second position. This means that the suction valve is usually open in the de-energized state and complete closing is only possible in the energized state, provided that a force is exerted on the valve piston.

Auf diese Weise kann erreicht werden, dass zwar bei einer Ansaugphase Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in den Förderraum gesaugt wird, jedoch Kraftstoff nur dann während einer Kompressionsphase vom Förderraum in den Hochdruckspeicher gefördert wird, wenn das Saugventil vollständig geschlossen ist. Andernfalls wird während einer Kompressionsphase Kraftstoff zurück in den Niederdruckbereich gefördert (sog. Nullförderung).In this way it can be achieved that although fuel is sucked from the low-pressure area into the delivery chamber during a suction phase, fuel is only delivered from the delivery chamber to the high-pressure accumulator during a compression phase when the suction valve is completely closed. Otherwise, fuel is pumped back into the low-pressure range during a compression phase (so-called zero feed).

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird nun ein Bedarf an in den Hochdruckspeicher zu fördernder Menge an Kraftstoff laufend ermittelt. Dieser Bedarf an in den Hochdruckspeicher zu fördernder Menge an Kraftstoff wird dabei zweckmäßigerweise unter Berücksichtigung von, insbesondere mittels Kraftstoffinjektoren, aus dem Hochdruckspeicher entnommenen und/oder zu entnehmenden Mengen an Kraftstoff ermittelt. Darunter, dass der Bedarf laufend ermittelt wird, ist insbesondere zu verstehen, dass der Bedarf wiederholt, sei es in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen (zeitlichen oder winkelbasierten) Abständen ermittelt wird, sodass beispielsweise punktuelle Entnahmen an Kraftstoff (wie durch einen Kraftstoffinjektor) erfasst werden können. Eine durchgehende Messung ist nicht unbedingt notwendig. Bei der Ermittlung des Bedarfs können einerseits bereits entnommene Mengen berücksichtigt werden, aber auch solche Mengen, die beispielsweise mit einer nachfolgenden Einspritzung entnommen werden.In the proposed method, a demand for the amount of fuel to be conveyed into the high-pressure accumulator is now continuously determined. This requirement for the amount of fuel to be conveyed into the high-pressure accumulator is expediently determined taking into account the amounts of fuel withdrawn and / or to be withdrawn from the high-pressure accumulator, in particular by means of fuel injectors. The fact that the demand is continuously determined is to be understood in particular to mean that the demand is determined repeatedly, be it at regular and / or irregular (time or angle-based) intervals, so that, for example, punctual withdrawals of fuel (such as by a fuel injector) are recorded can. A continuous measurement is not absolutely necessary. When determining the requirement, quantities that have already been withdrawn can be taken into account on the one hand, but also those quantities that are withdrawn, for example, with a subsequent injection.

Weiterhin wird immer dann, wenn der Bedarf eine Bedarfsschwelle erreicht oder überschreitet, mit einem nächstfolgenden Hub des Förderwerks eine Vollförderung vorgenommen. In allen übrigen Hüben wird hingegen zweckmäßigerweise eine Nullförderung vorgenommen. Insbesondere wird die Bedarfsschwelle in Abhängigkeit von einer mittels eines Hubs des Förderwerks maximal förderbaren Menge an Kraftstoff vorgegeben, beispielsweise gleich dieser. Jedoch ist auch eine prozentuale Festsetzung kleiner oder größer 100% in gewissen Situationen zweckmäßig.Furthermore, whenever the demand reaches or exceeds a demand threshold, full funding is carried out with the next stroke of the conveyor system. In all other strokes, however, a zero delivery is expediently carried out. In particular, the requirement threshold is specified as a function of a maximum amount of fuel that can be conveyed by means of a stroke of the delivery mechanism, for example equal to this. However, a percentage setting of less than or greater than 100% is also expedient in certain situations.

Hierzu sei zunächst erwähnt, dass bei einer solchen Hochdruckpumpe mit jeder Umdrehung einer entsprechenden Welle - die Hochdruckpumpe ist typischerweise in einem festen Drehzahlverhältnis mit der Kurbelwelle oder Nockenwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt - eine bestimmte Anzahl an Hüben eines Kolbens durchgeführt wird. Bei der mittels eines Hubs des Förderwerks maximal förderbaren Menge an Kraftstoff handelt es sich dabei um diejenige Menge, die gefördert wird, wenn beginnend mit dem unteren Totpunkt des Kolbes Kraftstoff gefördert wird, d.h. das Schaltventil bereits beginnend mit dem unteren Totpunkt geschlossen ist. Hierbei spricht man auch von einer sog. Vollförderung.First of all, it should be mentioned that with such a high-pressure pump, a certain number of strokes of a piston is performed with each revolution of a corresponding shaft - the high-pressure pump is typically coupled to the crankshaft or camshaft of the internal combustion engine in a fixed speed ratio. The maximum amount of fuel that can be conveyed by means of a stroke of the conveying mechanism is the amount that is conveyed when fuel is conveyed starting with the bottom dead center of the piston, ie starting with the switching valve is closed with the bottom dead center. This is also referred to as a so-called full funding.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird also mit anderen Worten immer erst dann eine Förderung - und dann eine Vollförderung - vorgenommen, wenn der Bedarf an Kraftstoff im Hochdruckspeicher mindestens der Bedarfsschwelle entspricht. In anderen Hüben wird gar keine Förderung vorgenommen, insbesondere auch keine Teilförderung.In other words, in the proposed method, a delivery - and then a full delivery - is only carried out when the demand for fuel in the high-pressure accumulator corresponds at least to the demand threshold. In other strokes there is no funding at all, in particular no partial funding.

Auf diese Weise werden nur Vollförderung und Nullförderung verwendet. Die Vollförderung muss, abhängig vom aktuellen Bedarf, auch nicht in jedem Hub durchgeführt werden. Damit ist eine deutlich geringere hydraulische Leistung nötig, und zwar insbesondere dadurch, dass nur noch ein Kompressionsvorgang im Vollförderhub eingeleitet werden muss. Dem steht ein Vielfaches an verlustbehafteten Kompressionsvorgängen bei Teilförderung - die nicht mehr verwendet wird - gegenüber.In this way, only full funding and zero funding are used. Full funding does not have to be carried out in every hub, depending on current requirements. This means that a significantly lower hydraulic power is required, in particular due to the fact that only one compression process has to be initiated in the full delivery stroke. This contrasts with a multiple of lossy compression processes in the case of partial funding - which is no longer used.

Ebenso ist eine geringere elektrische Leistung nötig, da das Schaltventil in idealer Ansteuerfrequenz zur Erfüllung der angeforderten Fördermengen betrieben werden kann. Zudem werden geringere Spitzendrehmomente durch die Hochdruckpumpe verursacht und es ist eine kostengünstige Auslegung von Riemen oder Kettenantrieb - worüber die Hochdruckpumpe in der Regel an die Brennkraftmaschine bzw. dort Kurbel- oder Nockenwelle gekoppelt ist - möglich.Lower electrical power is also required, since the switching valve can be operated at the ideal control frequency to meet the required delivery rates. In addition, lower peak torques are caused by the high pressure pump and a cost-effective design of belt or chain drive - via which the high pressure pump is usually coupled to the internal combustion engine or there crankshaft or camshaft - is possible.

Zudem ergibt sich eine geringere Kollektivbelastung der mit Hochdruck beaufschlagten Flächen an der Hochdruckpumpe, dort insbesondere im Förderwerk. Dies erhöht die Robustheit bzw. ermöglicht Projekte mit höherer Laufleistung.In addition, there is a lower collective load on the areas exposed to high pressure on the high pressure pump, there in particular in the conveyor system. This increases the robustness and enables projects with higher mileage.

Generell ist damit ein kostengünstiges Design des elektrischen Saugventils möglich, weil den Anzugs- und Abfallzeiten große Zeitfenster zur Verfügung stehen und großen Schaltzeitstreuungen unterworfen sein dürfen, da es nur noch Voll- oder Nullförderung gibt. Auch ergibt sich ein geringerer Applikationsaufwand, weil weniger Datenerhebungen nötig sind, ebenso sind eine Softwarebedatung und Zusatzfunktionen einfacher zu handhaben. Prüfkosten für die Hochdruckpumpe werden ebenfalls geringer ausfallen. Letztlich ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren auch eine Reduzierung von Kohlenstoffdioxidemissionen.In general, a cost-effective design of the electric suction valve is possible, because large time windows are available for the pick-up and drop-off times and may be subject to large switching time spreads, since there is only full or zero delivery. There is also less application effort because less data is required, and software data and additional functions are easier to use. Test costs for the high pressure pump will also be lower. Ultimately, the proposed method also enables a reduction in carbon dioxide emissions.

Bevorzugt ist dabei auch, wenn der Bedarf an in den Hochdruckspeicher zu fördernder Menge an Kraftstoff immer bei wenigstens einer vorgegebenen Drehwinkelposition einer Welle der Hochdruckpumpe und/oder der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Auf diese Weise kann eine Synchronität zwischen einer Entnahme von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher (durch die Kraftstoffinjektoren) und einer Zuführung von Kraftstoff in den Hochdruckspeicher (durch die Hochdruckpumpe) sichergestellt werden.It is also preferred here if the demand for the amount of fuel to be delivered into the high-pressure accumulator is always determined at at least one predetermined angle of rotation position of a shaft of the high-pressure pump and / or the internal combustion engine. In this way, a synchronization between a withdrawal of fuel from the high pressure accumulator (by the fuel injectors) and a supply of fuel to the high pressure accumulator (by the high pressure pump) can be ensured.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, for example a control unit of a motor vehicle, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

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.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for performing all method steps is advantageous, since this causes particularly low costs, especially if an executing control device is used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. A program can also be downloaded via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described below with reference to the drawing.

FigurenlisteFigure list

1 shows schematically a fuel injection system of an internal combustion engine with a high pressure pump with an electric suction valve, in which a method according to the invention can be carried out.
2 shows schematically a high pressure pump with an electric suction valve, in which a method according to the invention can be carried out.
3rd shows schematically a comparison between a method not according to the invention and a method according to the invention in a preferred embodiment.
4th shows schematically a sequence of a method according to the invention in a preferred embodiment.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist schematisch ein beispielhaftes Kraftstoffversorgungssystem 10 für eine Brennkraftmaschine 40 gezeigt. Dieses umfasst beispielhaft eine als elektrische Kraftstoffpumpe ausgebildete Niederdruckpumpe 14, mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 12 entnommen und über einen Kraftstofffilter 13 zu einer Hochdruckpumpe 15 gefördert werden kann.In 1 Figure 3 is a schematic of an exemplary fuel delivery system 10 for an internal combustion engine 40 shown. This includes, for example, a low-pressure pump designed as an electric fuel pump 14th , by means of which fuel from a fuel tank 12th removed and over a Fuel filter 13th to a high pressure pump 15th can be promoted.

Der Bereich vor der Hochdruckpumpe 15 stellt somit einen Niederdruckbereich dar. Die Hochdruckpumpe 15 ist in der Regel mit der Brennkraftmaschine 40 bzw. deren Nocken- oder Kurbelwelle in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis verbunden und kann damit angetrieben werden.The area in front of the high pressure pump 15th thus represents a low pressure area. The high pressure pump 15th is usually with the internal combustion engine 40 or their camshaft or crankshaft connected in a certain transmission ratio and can thus be driven.

Die Hochdruckpumpe 15 weist ein als elektrisches Saugventil ausgebildetes Schaltventil16 auf, welches in Bezug auf 2 detaillierter erläutert wird. Der Ausgang der Hochdruckpumpe 15 ist mit einem Hochdruckspeicher 18, dem sog. Rail, verbunden, an dem eine Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren 19 angeschlossen ist. Über die Kraftstoffinjektoren 19 wiederum kann Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 40 eingebracht werden. Weiterhin können am Hochdruckspeicher 18 ein Druckregelventil (nicht gezeigt) und ein Drucksensor 20 vorgesehen sein, der dazu eingerichtet ist, einen Druck im Hochdruckspeicher 18 zu erfassen.The high pressure pump 15th has a switching valve designed as an electric suction valve 16 on which one in relation to 2 will be explained in more detail. The output of the high pressure pump 15th is with a high pressure accumulator 18th , the so-called. Rail, connected to which a plurality of fuel injectors 19th connected. Via the fuel injectors 19th in turn, fuel can be fed into the internal combustion engine 40 be introduced. Furthermore, on the high pressure accumulator 18th a pressure regulating valve (not shown) and a pressure sensor 20th be provided, which is set up to maintain a pressure in the high-pressure accumulator 18th capture.

Weiterhin ist eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 80 gezeigt, die beispielhaft dazu eingerichtet ist, die Brennkraftmaschine 40 bzw. die Kraftstoffinjektoren 19 und die Hochdruckpumpe 15 mit dem elektrischen Saugventil 16 anzusteuern, ggf. auch die Niederdruckpumpe 14. Weiterhin kann das Steuergerät 80 beispielsweise Signale des Drucksensors 20 einlesen und so den Druck im Hochdruckspeicher 18 erfassen und verarbeiten.Furthermore, there is a computing unit designed as a control unit 80 shown, which is set up by way of example, the internal combustion engine 40 or the fuel injectors 19th and the high pressure pump 15th with the electric suction valve 16 to control, if necessary also the low pressure pump 14th . Furthermore, the control unit 80 for example signals from the pressure sensor 20th read in and thus the pressure in the high-pressure accumulator 18th capture and process.

In 2 sind die Hochdruckpumpe 15 und das elektrische Saugventil 16 aus 1 detaillierter dargestellt. Die Hochdruckpumpe 15 weist einen Kolben 23 (bzw. ein Förderwerk mit Kolben oder Pumpenkolben) auf, der von einem Nocken 24 betätigt wird. Der Nocken sitzt auf einer Welle 37 und kann pumpenseitig in einem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe 15 angeordnet sein. Insbesondere ist die Nockenbewegung durch eine zweckmäßige Anbindung (z.B. über die Nockenwelle) an die Brennkraftmaschine gekoppelt.In 2 are the high pressure pump 15th and the electric suction valve 16 out 1 shown in more detail. The high pressure pump 15th has a piston 23 (or a conveyor with piston or pump piston), which is controlled by a cam 24 is operated. The cam sits on a shaft 37 and on the pump side in a pump housing of the high pressure pump 15th be arranged. In particular, the cam movement is coupled to the internal combustion engine by an appropriate connection (for example via the camshaft).

Weiterhin weist die Hochdruckpumpe 15 ein als Auslassventil verwendetes Rückschlagventil 25 auf, über welches ein Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 15 an den Hochdruckspeicher angebunden ist. Das Rückschlagventil 25 weist eine Feder auf, so dass nur dann Kraftstoff vom Förderraum 26 in den Hochdruckspeicher gefördert werden kann, wenn ein genügend hoher Druck - ein entsprechender Öffnungsdruck des Rückschlagventils, typischerweise angegeben als relativer Druck in Relation zu dem Druck hinter dem Rückschlagventil - im Förderraum vorherrscht.Furthermore, the high pressure pump 15th a check valve used as an outlet valve 25th on, over which a conveyor room 26th the high pressure pump 15th is connected to the high pressure accumulator. The check valve 25th has a spring, so that only then fuel from the delivery chamber 26th can be conveyed into the high-pressure accumulator when a sufficiently high pressure - a corresponding opening pressure of the check valve, typically specified as a relative pressure in relation to the pressure behind the check valve - prevails in the delivery chamber.

Das elektrische Saugventil 16 weist einen Ventilkolben 30 auf, der den Niederdruckbereich von dem Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 15 trennt. Ein Kraftstofffluss vom Niederdruckbereich ist hier mittels eines Pfeiles dargestellt.The electric suction valve 16 has a valve piston 30th on, which is the low pressure area of the pumping chamber 26th the high pressure pump 15th separates. A fuel flow from the low pressure area is shown here by means of an arrow.

Weiterhin weist das elektrische Saugventil 16 einen Elektromagneten 32 mit einer Spule 31 auf. Die Spule 31 kann beispielsweise an das Steuergerät angebunden sein, so dass die Spule 31 bzw. der Elektromagnet 32 im Rahmen der Ansteuerung des elektrischen Saugventils bestromt werden können. Weiterhin ist eine Wegbegrenzung 33 vorgesehen, die vorliegend als Anker bzw. Magnetanker für den Elektromagneten ausgebildet ist.Furthermore, the electric suction valve 16 an electromagnet 32 with a coil 31 on. The sink 31 can for example be connected to the control unit so that the coil 31 or the electromagnet 32 can be energized as part of the control of the electric suction valve. There is also a path limitation 33 provided, which in the present case is designed as an armature or magnet armature for the electromagnet.

Im unbestromten Zustand des Elektromagneten 32 kann der Anker 33 beispielsweise mittels einer Feder 34 vom Elektromagneten 32 weg in Richtung Ventilkolben 30 gedrückt werden. In diesem stromlosen Zustand befindet sich das elektrische Saugventil 16, wie hier beispielhaft gezeigt, in einer ersten Stellung S₁ .In the de-energized state of the electromagnet 32 can the anchor 33 for example by means of a spring 34 from the electromagnet 32 away in the direction of the valve piston 30th be pressed. The electric suction valve is in this de-energized state 16 , as shown here by way of example, in a first position S ₁ .

In der ersten Stellung S₁ kann der Ventilkolben 30 nicht vollständig schließen bzw. den Niederdruckbereich nicht vollständig von dem Förderraum 26 abtrennen, da der Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 30 begrenzt. Wird die Spule 31 bestromt, so bewegt sich der Anker 33 in Richtung des Elektromagneten 32 und somit weg vom Ventilkolben 30. In diesem bestromten Zustand befindet sich das elektrische Saugventil mit der Wegbegrenzung 33 in einer zweiten Stellung S₂ .In the first position S ₁ can the valve piston 30th not completely close or the low-pressure area not completely removed from the delivery chamber 26th cut off as the anchor 33 the path of the valve piston 30th limited. Will the coil 31 when energized, the armature moves 33 in the direction of the electromagnet 32 and thus away from the valve piston 30th . The electric suction valve with the travel limiter is in this energized state 33 in a second position S ₂ .

In der zweiten Stellung S₂ kann der Ventilkolben 30 vollständig schließen bzw. den Niederdruckbereich vollständig von dem Förderraum 26 abtrennen, da der Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 30 nicht mehr begrenzt. Das Schließen des Ventilkolbens 30 wird von der (geringen) Federkraft der weiteren mechanischen Feder 35' am Ventilkolben unterstützt. In geschlossenem Zustand verschließt der Ventilkolben 30 den Ventilsitz 35.In the second position S ₂ can the valve piston 30th completely close or the low pressure area completely from the pumping chamber 26th cut off as the anchor 33 the path of the valve piston 30th no longer limited. Closing the valve piston 30th is determined by the (low) spring force of the additional mechanical spring 35 ' supported on the valve piston. In the closed state, the valve piston closes 30th the valve seat 35 .

Im Folgenden soll nun kurz die Funktionsweise der Hochdruckpumpe 15 zusammen mit dem elektrischen Saugventil 16 erläutert werden. In einem Ausgangszustand sind das elektrische Saugventil 16 und insbesondere der Ventilkolben 30 im stromlosen Zustand geöffnet und das Auslassventil 25 geschlossen.The following is a brief description of how the high-pressure pump works 15th together with the electric suction valve 16 explained. The electric suction valve is in an initial state 16 and in particular the valve piston 30th open in the de-energized state and the outlet valve 25th closed.

In einem Saughub des Kolbens 23 bzw. einer Ansaugphase bewegt sich der Nocken 24 im Zuge einer Drehbewegung, wie dies durch einen Pfeil angedeutet ist, und der Kolben 23 bewegt sich nach unten, d.h. in Richtung des Nockens 24. Aufgrund des geöffneten Saugventils 16 wird somit Kraftstoff in den Förderraum 26 gesaugt.In one suction stroke of the piston 23 or a suction phase, the cam moves 24 in the course of a rotary movement, as indicated by an arrow, and the piston 23 moves down, ie in the direction of the cam 24 . Because of the open suction valve 16 is thus fuel in the delivery chamber 26th sucked.

In einem Förderhub des Kolbens 23 bzw. einer Kompressionsphase ist der Elektromagnet 32 zunächst noch unbestromt, d.h. der Anker 33 befindet sich in der ersten Stellung S₁ . Der Kolben 23 bewegt sich nach oben und aufgrund des geöffneten Saugventils 16 wird damit Kraftstoff aus dem Förderraum 26 zurück in Richtung zu der Kraftstoffpumpe 14 gefördert. Hierzu sei angemerkt, dass der Ventilkolben 30 trotz des im Förderraum 26 erzeugten Druckes bzw. des Kraftstoffflusses in Richtung Niederdruckbereich nicht vollständig schließt, da der Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 30 begrenzt.In one delivery stroke of the piston 23 or a compression phase is the electromagnet 32 initially not energized, ie the armature 33 is in the first position S ₁ . The piston 23 moves up and due to the open suction valve 16 This means that fuel is removed from the delivery chamber 26th back towards the fuel pump 14th promoted. It should be noted that the valve piston 30th despite the in the delivery room 26th generated pressure or the fuel flow in the direction of the low pressure area does not close completely because the armature 33 the path of the valve piston 30th limited.

Wird nun, beispielsweise noch während der Kompressionsphase, die Spule 31 bestromt, so bewegt sich der Anker 33 in die zweite Stellung S₂. Der Ventilkolben 30 kann somit durch den Druck des Kraftstoffs im Förderraum 26 bzw. den Kraftstofffluss in Richtung Niederdruckbereich in den Ventilsitz 35 gedrückt werden. Das Saugventil 16 ist somit geschlossen. Durch die weitere Hubbewegung des Kolbens 23 wird im Förderraum 26 nun weiter Druck aufgebaut. Mit Erreichen eines genügend hohen Druckes wird das Auslassventil 25 geöffnet und Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert. Hierbei handelt es sich dann um eine sog. Teilförderung.Now, for example, still during the compression phase, the coil 31 when energized, the armature moves 33 in the second position S ₂ . The valve piston 30th can thus by the pressure of the fuel in the delivery chamber 26th or the fuel flow in the direction of the low pressure area into the valve seat 35 be pressed. The suction valve 16 is thus closed. Through the further stroke movement of the piston 23 is in the delivery room 26th now further pressure built up. When a sufficiently high pressure is reached, the outlet valve 25th opened and fuel pumped into the high-pressure accumulator. This is then a so-called partial funding.

Eine sog. Vollförderung mit der maximal möglichen Menge an Kraftstoff kann dadurch erreicht werden, dass die Spule 31 (bzw. der Elektromagnet 32) so frühzeitig bestromt wird, dass sich der Anker 33 in die zweite Stellung S₂ bewegt hat, wenn der Kolben 23 die unterste Stellung erreicht hat. Eine sog. Nullförderung hingegen kann einfach dadurch erreicht werden, dass die Spule 31 (bzw. der Elektromagnet 32) gar nicht bestromt wird.A so-called full delivery with the maximum possible amount of fuel can be achieved by the coil 31 (or the electromagnet 32 ) is energized so early that the armature 33 in the second position S ₂ has moved when the piston 23 has reached the lowest position. A so-called zero delivery, however, can be achieved simply by the coil 31 (or the electromagnet 32 ) is not energized at all.

In 3 ist schematisch ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren im Vergleich zu einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierzu sind Mengen M an Kraftstoff über einem Winkel φ, beispielsweise einem Kurbelwellenwinkel oder einem Winkel einer antreibenden Welle der Hochdruckpumpe, aufgetragen. Die Mengen M sind dabei als Bruchteile einer mittels eines Hubs des Förderwerks maximal förderbaren Menge M_max an Kraftstoff (was dann 1,0 entspricht) angegeben.In 3rd a method according to the invention is shown schematically in comparison with a method according to the invention in a preferred embodiment. For this purpose, quantities M of fuel are plotted over an angle φ, for example a crankshaft angle or an angle of a driving shaft of the high-pressure pump. The quantities M are given as fractions of a maximum quantity M _max of fuel that can be conveyed by means of a stroke of the conveyor mechanism (which then corresponds to 1.0).

In dem oberen Diagramm sind aus dem Hochdruckspeicher durch Einspritzungen mittels Kraftstoffinjektoren entnommene bzw. zu entnehmende Mengen gezeigt, was damit, solange noch kein Kraftstoff nachgefördert wurde, einem Bedarf an in den Hochdruckspeicher zu fördernder Menge an Kraftstoff entspricht.In the upper diagram, amounts withdrawn or to be withdrawn from the high-pressure accumulator by injections by means of fuel injectors are shown, which therefore corresponds to a demand for the amount of fuel to be conveyed into the high-pressure accumulator as long as no fuel has been replenished.

In dem mittleren Diagramm sind in den Hochdruckspeicher durch die Hochdruckpumpe geförderte Mengen an Kraftstoff gezeigt, wie es bei herkömmlicher Ansteuerung der Hochdruckpumpe erfolgt. Hierbei ist zu sehen, dass immer kurz vor einer Entnahme einer gewissen Menge an Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher, also beispielsweise durch eine nachfolgende einzelne Einspritzung, genau diese Menge an Kraftstoff bereits in den Hochdruckspeicher gefördert wird. Hierzu sind entsprechend Teilförderungen mit teils nur einem Anteil von 0,1, also 10% der mittels eines Hubs des Förderwerks maximal förderbaren Menge M_max an Kraftstoff, vorgesehen.The middle diagram shows quantities of fuel delivered into the high-pressure accumulator by the high-pressure pump, as occurs with conventional control of the high-pressure pump. It can be seen here that just before a certain amount of fuel is withdrawn from the high-pressure accumulator, for example by a subsequent individual injection, precisely this amount of fuel is already being delivered into the high-pressure accumulator. For this purpose, partial promotions are provided with in some cases only 0.1, that is to say 10% of the maximum amount M _max of fuel that can be conveyed by means of a stroke of the conveyor system.

In dem unteren Diagramm sind in den Hochdruckspeicher durch die Hochdruckpumpe geförderte Mengen an Kraftstoff gezeigt, wie es bei einer Ansteuerung der Hochdruckpumpe im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform vorgenommen wird.The lower diagram shows quantities of fuel delivered into the high-pressure accumulator by the high-pressure pump, as is carried out in a preferred embodiment when the high-pressure pump is activated as part of a method according to the invention.

In 4 ist hierzu ein Ablauf gezeigt, anhand dessen nachfolgend das Vorgehen im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden soll. Hierbei wird in einem Schritt 410 eine Einspritzung vorgenommen, was in dem oberen Diagramm in 3 mit den einzelnen Balken gezeigt ist.In 4th a sequence is shown for this purpose, on the basis of which the procedure in the context of a method according to the invention is to be explained below. This is done in one step 410 an injection is carried out, which is shown in the upper diagram in 3rd is shown with the individual bars.

Beispielhaft wird vor oder nach jeder Einspritzung in einem Schritt 420 zu einem bestimmten Winkel φ oder nach Verstreichen eines bestimmten Winkelintervalls eine Ermittlung des Bedarfs B im Hochdruckspeicher vorgenommen. Der Bedarf entspricht dabei beispielsweise der seit Betriebsbeginn insgesamt aus dem Hochdruckspeicher entnommenen Menge an Kraftstoff, ggf. zuzüglich einer mit der nachfolgenden Einspritzung zu entnehmenden Menge, abzüglich seitdem wieder in den Hochdruckspeicher nachgeförderter Menge an Kraftstoff, oder der seit der letzten Förderung aus dem Hochdruckspeicher entnommenen Menge an Kraftstoff, ggf. zuzüglich einer mit der nachfolgenden Einspritzung zu entnehmenden Menge.An example is given before or after each injection in one step 420 At a certain angle φ or after a certain angle interval has elapsed, a determination of the requirement B in the high-pressure accumulator is carried out. The requirement corresponds, for example, to the total amount of fuel withdrawn from the high-pressure accumulator since the start of operation, possibly plus an amount to be withdrawn with the subsequent injection, minus the amount of fuel that has been subsequently returned to the high-pressure accumulator, or the amount of fuel withdrawn from the high-pressure accumulator since the last delivery Amount of fuel, possibly plus an amount to be taken with the subsequent injection.

Wenn dieser Bedarf eine Bedarfsschwelle, im vorliegenden Beispiel die mittels eines Hubs des Förderwerks maximal förderbare Menge M_max an Kraftstoff, erreicht oder überschreitet, im vorliegenden Fall also größer oder gleich 1,0 ist, wird in Schritt 440 eine Vollförderung vorgenommen. Im gezeigten Beispiel ist dies bei den Winkelwerten φ₁, φ₂, und φ₃ der Fall. Mit der Menge, die mit der jeweils nachfolgenden Einspritzung zu entnehmen ist, wird die Bedarfsschwelle überschritten. In einem Schritt 450 kann dann die in den Hochdruckspeicher nachgeförderte Menge an Kraftstoff von dem zuvor ermittelten Bedarf abgezogen werden.If this requirement reaches or exceeds a requirement threshold, in the present example the maximum amount M _max of fuel that can be conveyed by means of a stroke of the conveyor system, in the present case is greater than or equal to 1.0, step 440 made a full funding. In the example shown, this is the case for the angle values φ ₁ , φ ₂ , and φ ₃ . The requirement threshold is exceeded with the amount that can be withdrawn with the subsequent injection. In one step 450 the amount of fuel subsequently fed into the high-pressure accumulator can then be subtracted from the previously determined requirement.

Es versteht sich, dass auch immer nur bereits entnommene Mengen an Kraftstoff für den Bedarf mitberücksichtigt werden können oder aber mehr als nur die Menge einer nachfolgenden Einspritzung.It goes without saying that only quantities of fuel that have already been withdrawn can also be taken into account for the requirement, or else more than just the quantity of a subsequent injection.

Wenn in Schritt 420 der Bedarf noch nicht die mittels eines Hubs des Förderwerks maximal förderbare Menge an Kraftstoff erreicht hat, wird in einem Schritt 430 eine Nullförderung vorgenommen. Dies ist im gezeigten Beispiel bei allen nicht näher bezeichneten Winkelwerten zwischen den einzelnen Einspritzungen der Fall.If in step 420 the demand has not yet reached the maximum amount of fuel that can be conveyed by means of a stroke of the conveyor system, is determined in one step 430 made a zero grant. In the example shown, this is the case for all the angle values between the individual injections, which are not specified in more detail.

Auf diese Weise wird die Hochdruckpumpe entweder in Nullförderung oder in Vollförderung betrieben, wobei insgesamt in der Regel nicht in jedem Hub eine Vollförderung vorgenommen wird. Teilförderungen gibt es - abgesehen von ggf. etwaigen Ausnahmen - nicht mehr. Auf diese Weise kann Energie eingespart werden.In this way, the high-pressure pump is operated either in zero delivery or in full delivery, with a full delivery generally not being carried out in every stroke. Apart from possible exceptions, there are no longer any partial grants. In this way, energy can be saved.

In dem Beispiel betragen die einzelnen Mengen bei den Einspritzungen im oberen Diagramm von links beginnend 0,5, 0,2, 0,1 und 0,4, sodass bei dem Winkelwert φ₁ (inkl. der diesem Winkelwert nachfolgenden Menge) ein Bedarf von 1,2 vorliegt. Durch die Nachförderung beim Winkelwert φ₁, reduziert sich der Bedarf auf 0,2. Die nächsten beiden Mengen betragen 0,3 und 0,5, sodass bei dem Winkelwert φ₂ ein Bedarf von 1,0 vorliegt. Durch die Nachförderung beim Winkelwert φ₂ reduziert sich der Bedarf auf 0,0. Die nächsten beiden Mengen betragen jeweils 0,8, sodass bei dem Winkelwert φ₃ ein Bedarf von 1,6 vorliegt. Durch die Nachförderung beim Winkelwert φ₃ reduziert sich der Bedarf auf 0,6.In the example, the individual quantities for the injections in the upper diagram are 0.5, 0.2, 0.1 and 0.4, starting from the left, so that for the angular value φ ₁ (including the quantity following this angular value) there is a requirement of 1.2 is present. The additional delivery at the angle value φ ₁ reduces the requirement to 0.2. The next two quantities are 0.3 and 0.5, so that there is a requirement of 1.0 _{for the angle value φ 2.} The additional delivery at the angle value φ ₂ reduces the requirement to 0.0. The next two quantities are each 0.8, so that there is a requirement of 1.6 _{for the angle value φ 3.} The additional delivery at the angle value φ ₃ reduces the requirement to 0.6.

Es versteht sich, dass die Ermittlung des Bedarfs nicht nach jeder Einspritzung erfolgen muss, sondern auch beispielsweise nur nach immer zwei Einspritzungen oder nach einer anderen Vorgabe ermittelt wird. Dabei sollte jedoch beachtet werden, dass der Bedarf zwischen zwei solcher Ermittlungen des Bedarfs nicht zu weit über 1,0 steigen sollte.It goes without saying that the requirement does not have to be determined after each injection, but rather is also determined, for example, only after always two injections or according to another specification. It should be noted, however, that the demand between two such determinations of the demand should not rise too far above 1.0.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann auch vorgesehen, die Bedarfsschwelle auf einen Wert kleiner als 1,0 zu setzen, beispielsweise 0,5. Eventuell überschüssig geförderter Kraftstoff kann falls nötig über das üblicherweise vorhandene Druckregelventil wieder aus dem Hochdruckspeicher abfließen. Bei einer Bedarfsschwelle 0,5 wird beispielsweise besonders wenig von einem Solldruck abgewichen.According to an alternative embodiment, provision can also be made for the requirement threshold to be set to a value less than 1.0, for example 0.5. Any fuel that has been delivered in excess can, if necessary, flow out of the high-pressure accumulator again via the pressure regulating valve which is usually present. In the case of a requirement threshold of 0.5, for example, there is particularly little deviation from a setpoint pressure.

Claims

A method for operating a high-pressure pump (15) of an internal combustion engine (40), which high-pressure pump (15) has a delivery mechanism (23) with a switching valve (16) and is used to deliver fuel into a high-pressure accumulator (18), wherein a demand (B) for the amount (M) of fuel to be conveyed into the high-pressure accumulator (18) is continuously determined, and Whenever the demand (B) reaches or exceeds a demand threshold, full funding is carried out with the next stroke of the conveyor system.

Procedure according to Claim 1 , with zero delivery being carried out in all other strokes.

Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the requirement (B) for the amount of fuel to be delivered into the high-pressure accumulator is determined taking into account the amounts of fuel withdrawn and / or to be withdrawn from the high-pressure accumulator (18), in particular by means of fuel injectors (19).

Method according to one of the preceding claims, wherein the requirement (B) for the amount of fuel to be delivered into the high-pressure accumulator (18) is always determined at at least one predetermined angle of rotation position (φ) of a shaft (37) of the high-pressure pump and / or the internal combustion engine.

Method according to one of the preceding claims, wherein the requirement threshold is _{predetermined as a function of a maximum amount (M max} ) of fuel that can be conveyed by means of a stroke of the conveying mechanism.

Procedure according to Claim 5 _{, the requirement threshold being specified as the maximum amount (M max} ) of fuel that can be conveyed by means of a stroke of the conveyor system.

Method according to one of the preceding claims, wherein a high-pressure pump (18) is used which has an electric suction valve as a switching valve (16).

Computing unit (80) which is set up to carry out all method steps of a method according to one of the preceding claims.

Computer program that causes a computing unit (80) to perform all method steps of a method according to one of the Claims 1 to 7th to be carried out when it is executed on the computing unit (80).

Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 9 .