DE102019215787B4

DE102019215787B4 - Method and control device for determining the bottom dead center of a piston of a high-pressure fuel pump

Info

Publication number: DE102019215787B4
Application number: DE102019215787.4A
Authority: DE
Inventors: Walter Sassler; Thomas Kraft; Michael Simon; Udo Jauernig
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2023-07-20
Anticipated expiration: 2039-10-15
Also published as: DE102019215787A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen des unteren Totpunkts (UT) eines Kolbens (54) einer Kraftstoffhochdruckpumpe (50) in einem Kraftstoffversorgungssystem (1), wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe (50) einen Arbeitsraum (56) aufweist, in dem der Kolben (54) wiederkehrende Hubbewegungen ausführt, wobei Kraftstoff während einer Befüllungsphase (SP) aus einem Niederdruckbereich in den Arbeitsraum (56) einströmt und während einer Förderphase aus dem Arbeitsraum (56) verdrängt wird, wobei ein Kraftstofffluss zwischen dem Niederdruckbereich und dem Arbeitsraum (56) mittels eines elektrisch betätigten Einlassventils (58) gesteuert wird, und wobei der Kolben (54) durch eine Antriebswelle (55) zu den Hubbewegungen angetrieben wird, wobei gemäß dem Verfahren- ein Drehwinkel der Antriebswelle (55) ermittelt wird,- ein Drucksignal in einem Hochdruckbereich des Kraftstoffversorgungssystems (1) erfasst wird,- das elektrische Einlassventil (58) zu einem vorgegebenen Auslösepunkt (AP) während der Befüllungsphase (SP) mit einem elektrischen Schließpuls (SI), welcher eine vorgegebene Pulslänge aufweist, im Sinne eines Schließens des Einlassventils (58) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass- falls in der darauffolgenden Förderphase (FP) ein Druckanstieg im Hochdruckbereich erkannt wird, der Drehwinkelwert der Antriebswelle (55) am unteren Totpunkt des Kolbens (54) dadurch bestimmt wird, dass ein den Schließpuls (SI) repräsentativer erster Drehwinkelwert (DW1) der Antriebswelle (55) um einen vorgegebenen ersten Korrekturbetrag (KW1) korrigiert wird, oder, dass ein den Druckanstieg repräsentativer zweiter Drehwinkelwert (DW2) der Antriebswelle (55) um einen vorgegebenen zweiten Korrekturbetrag (KW2) korrigiert wird,- und ansonsten der vorgegebene Auslösepunkt (AP) um einen bestimmten Betrag in Richtung des unteren Totpunkts (UT) verschoben und das Verfahren mit diesem verschobenen Auslösepunkt (APk) wiederholt wird.Method for determining the bottom dead center (UT) of a piston (54) of a high-pressure fuel pump (50) in a fuel supply system (1), the high-pressure fuel pump (50) having a working chamber (56) in which the piston (54) performs recurring stroke movements, fuel flowing from a low-pressure area into the working chamber (56) during a filling phase (SP) and being displaced from the working chamber (56) during a delivery phase, with a fuel flow between the low pressure area and the working chamber (56) by means of an electrically actuated inlet valve (58), and wherein the piston (54) is driven by a drive shaft (55) for the lifting movements, whereby according to the method - a rotation angle of the drive shaft (55) is determined, - a pressure signal is detected in a high-pressure area of the fuel supply system (1), - the electric inlet valve (58) at a predetermined trigger point (AP) during the filling phase (SP) with an electrical closing pulse (SI), which has a predetermined pulse length, is controlled in the sense of closing the inlet valve (58), characterized in that if a pressure increase in the high-pressure area is detected in the subsequent delivery phase (FP), the angle of rotation value of the drive shaft (55) at bottom dead center of the piston (54) is determined in that a first angle of rotation value (DW1) of the drive shaft (55) representative of the closing pulse (SI) is corrected by a predetermined first correction amount (KW1), or in that a second angle of rotation value representative of the pressure increase (DW2) of the drive shaft (55) is corrected by a specified second correction amount (KW2), - and otherwise the specified release point (AP) is shifted by a specific amount in the direction of bottom dead center (UT) and the process is repeated with this shifted release point (APk).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Lage des unteren Totpunkts eines Kolbens einer Kraftstoffhochdruckpumpe sowie eine Steuervorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, dieses Verfahren auszuführen..The invention relates to a method for determining the position of the bottom dead center of a piston of a high-pressure fuel pump and a control device which is designed to carry out this method.

Bei Verbrennungsmotoren mit Kraftstoffdirekteinspritzung wird der Kraftstoff mit hohem Druck unmittelbar in die Brennräume eingespritzt. Der Systemdruck bewegt sich bei Ottomotoren im Bereich von mehreren hundert bar und bei Dieselmotoren im Bereich von mehreren tausend bar. Zur Darstellung dieser hohen Systemdrücke kommen Kraftstoffhochdruckpumpen zum Einsatz, welche als Kolbenpumpen ausgeführt sind. In einem Arbeitsraum der Kraftstoffhochdruckpumpe ist ein beweglicher Kolben angeordnet, welcher durch eine Antriebswelle des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Dazu weist die Antriebswelle ein Nockenprofil auf, wobei der Kolben über einen Rollenstößel mit dem Nockenprofil gekoppelt ist. Mittels dieser Mechanik wird die Rotation der Antriebswelle in periodische Hubbewegungen des Kolbens innerhalb des Arbeitsraums umgewandelt. In einer Befüllungsphase kommt es zu einer Volumenvergrößerung des Arbeitsraums, wodurch Kraftstoff in den Arbeitsraum einströmt. In der anschließenden Förderphase verkleinert der Kolben das Volumen des Arbeitsraums, wodurch der darin befindliche Kraftstoff aus dem Arbeitsraum verdrängt wird. Die Zumessung des Kraftstoffs in den Arbeitsraum erfolgt bevorzugt über ein elektromagnetisches, digital geschaltetes Einlassventil. Während der Befüllungsphase ist das Einlassventil geöffnet, wodurch Kraftstoff in den Arbeitsraum strömen kann. Je nachdem, wie hoch die erforderliche Fördermenge an Kraftstoff in einem Druckspeicher ist, schließt das Einlassventil in der Förderphase früher oder später. Im Falle einer Vollförderung schließt das Einlassventil am unteren Totpunkt des Kolbens und bleibt während der Förderphase geschlossen. Der im Arbeitsraum befindliche Kraftstoff wird durch den Kolben verdichtet und über ein Auslassventil in einen Druckspeicher (Common Rail) gefördert. Im Falle einer Nullförderung bleibt das Einlassventil während der Förderphase bis zum oberen Totpunkt geöffnet. Für eine exakte Steuerung der Fördermenge bzw. des Drucks im Druckspeicher muss die Position bzw. die Winkellage des Kolbens relativ zur Antriebswelle möglichst genau bestimmt sein. Beim Einbau der Kraftstoffhochdruckpumpe am Verbrennungsmotor und bei deren Kopplung mit der Antriebswelle kommt es unvermeidlich zu Einbautoleranzen. Dadurch kommt es zu Abweichungen bei der Lage des Kolbens innerhalb des Arbeitsraums, was zu Ungenauigkeiten bei der Steuerung der Kraftstoffhochdruckpumpe führt. Auch über die Laufzeit der Kraftstoffhochdruckpumpe kommt es aufgrund der mechanischen Abnützung zu Abweichungen bei der Position des Kolbens im Vergleich zum Neuzustand. Insgesamt wirken sich diese Toleranzen negativ auf die Fördercharakteristik, die Steuerpräzision und den Wirkungsgrad der Kraftstoffhochdruckpumpe aus.In internal combustion engines with direct fuel injection, the fuel is injected directly into the combustion chambers at high pressure. The system pressure is in the range of several hundred bar in petrol engines and in the range of several thousand bar in diesel engines. To generate these high system pressures, high-pressure fuel pumps are used, which are designed as piston pumps. A movable piston, which is driven by a drive shaft of the internal combustion engine, is arranged in a working chamber of the high-pressure fuel pump. For this purpose, the drive shaft has a cam profile, with the piston being coupled to the cam profile via a roller tappet. Using this mechanism, the rotation of the drive shaft is converted into periodic stroke movements of the piston within the working chamber. In a filling phase, the volume of the working chamber increases, as a result of which fuel flows into the working chamber. In the subsequent delivery phase, the piston reduces the volume of the working chamber, as a result of which the fuel in it is displaced from the working chamber. The fuel is metered into the working chamber preferably via an electromagnetic, digitally switched inlet valve. The inlet valve is open during the filling phase, allowing fuel to flow into the working chamber. Depending on how high the required delivery quantity of fuel is in a pressure accumulator, the inlet valve closes sooner or later in the delivery phase. In the case of full delivery, the inlet valve closes at the bottom dead center of the piston and remains closed during the delivery phase. The fuel in the working chamber is compressed by the piston and delivered to a pressure accumulator (common rail) via an outlet valve. In the case of zero delivery, the inlet valve remains open during the delivery phase up to top dead center. For an exact control of the flow rate or the pressure in the pressure accumulator, the position or the angular position of the piston relative to the drive shaft must be determined as precisely as possible. Installation tolerances are unavoidable when the high-pressure fuel pump is installed on the combustion engine and when it is coupled to the drive shaft. This leads to deviations in the position of the piston within the working chamber, which leads to inaccuracies in the control of the high-pressure fuel pump. Due to mechanical wear and tear, there are also deviations in the position of the piston compared to when the high-pressure fuel pump has run. Overall, these tolerances have a negative effect on the delivery characteristics, the control precision and the efficiency of the high-pressure fuel pump.

Die Offenlegungsschrift DE 100 23 227 A1 offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Schließpuls des Mengensteuerventils wird initial während des Saughubs abgesetzt und dann sukzessive in Richtung Förderhub verschoben. Wird ein Druckanstieg im Druckspeicher erkannt, so wird die Winkelstellung des Schließpulses als die Winkelstellung des unteren Totpunkts erkannt.The disclosure document DE 100 23 227 A1 discloses a method according to the preamble of claim 1. The closing pulse of the quantity control valve is initially set off during the suction stroke and then successively shifted in the direction of the delivery stroke. If an increase in pressure is detected in the pressure accumulator, the angular position of the closing pulse is recognized as the angular position of bottom dead center.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2010 030 447 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung des oberen Totpunkts des Kolbens eine Hochdruckpumpe. Demnach wird das Mengensteuerventil so angesteuert, dass das Mengensteuerventil schließt. Dann wird die Ansteuerung beendet, wobei das Beenden der Ansteuerung während des Förderhubs der Pumpe durchgeführt wird. Der Zeitpunkt des Beendens der Ansteuerung wird so gewählt, dass das Ventil nach Beenden der Ansteuerung durch eine hydraulische Schließkraft bis zum oberen Totpunkt geschlossen gehalten wird. Die Lage des oberen Totpunkts wird nun dadurch bestimmt, dass die Lage des Öffnungspunkts des Mengensteuerventils bestimmt wird, an dem die hydraulische Schließkraft nicht mehr zum Geschlossenhalten des Mengensteuerungsventils ausreicht.The disclosure document DE 10 2010 030 447 A1 discloses a method for determining the top dead center of the piston of a high pressure pump. Accordingly, the quantity control valve is controlled in such a way that the quantity control valve closes. Then, the driving is stopped, the stopping of the driving being performed during the delivery stroke of the pump. The point in time at which the activation is ended is chosen such that the valve is kept closed by a hydraulic closing force up to top dead center after the activation has ended. The position of top dead center is now determined by determining the position of the opening point of the quantity control valve at which the hydraulic closing force is no longer sufficient to keep the quantity control valve closed.

Diese Verfahren sind im Ergebnis jedoch immer noch ungenau, was sich auf die Präzision der Fördermenge der Pumpe negativ auswirkt.However, the result of these methods is still imprecise, which has a negative effect on the precision of the delivery rate of the pump.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Steuervorrichtung bereitzustellen, mit denen die Lage des unteren Totpunkts des Kolbens der Kraftstoffhochdruckpumpe mit noch größerer Genauigkeit bestimmt werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a method and a control device with which the position of the bottom dead center of the piston of the high-pressure fuel pump can be determined with even greater accuracy.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 dient der Bestimmung des unteren Totpunkts eines Kolbens einer Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Kraftstoffversorgungssystem. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen Arbeitsraum auf, in dem der Kolben wiederkehrende Hubbewegungen ausführt. Während einer Befüllungsphase strömt Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich in den Arbeitsraum ein. Während einer Förderphase wird der Kraftstoff aus dem Arbeitsraum verdrängt. Der Kraftstofffluss zwischen dem Niederdruckbereich und dem Arbeitsraum wird durch ein elektrisches Einlassventil gesteuert. Der Kolben wird durch eine Antriebswelle zu den Hubbewegungen angetrieben. Gemäß dem Verfahren wird ein Drehwinkel der Antriebswelle ermittelt und
ein Drucksignal in einem Hochdruckbereich des Kraftstoffversorgungssystems erfasst. Das Einlassventil wird zu einem vorgegebenen Auslösepunkt während der Befüllungsphase mit einem elektrischen Schließpuls, welcher eine vorgegebene Pulslänge aufweist, im Sinne eines Schließens des Einlassventils gesteuert. Falls in der darauffolgenden Förderphase ein Druckanstieg im Hochdruckbereich erkannt wird, wird der Drehwinkelwert der Antriebswelle am unteren Totpunkt des Kolbens dadurch bestimmt, dass ein den Schließpuls repräsentativer erster Drehwinkelwert der Antriebswelle um einen vorgegebenen ersten Korrekturbetrag korrigiert wird, oder dadurch, dass ein den Druckanstieg repräsentativer zweiter Drehwinkelwert der Antriebswelle um einen vorgegebenen zweiten Korrekturbetrag korrigiert wird. Ansonsten wird der Auslösepunkt um einen bestimmten Betrag in Richtung des unteren Totpunkts verschoben und das Verfahren mit diesem verschobenen Auslösepunkt (APk) wiederholt.A method according to claim 1 is used to determine the bottom dead center of a piston of a high-pressure fuel pump in a fuel supply system. The high-pressure fuel pump has a working chamber in which the piston performs recurring stroke movements. During a filling phase, fuel flows from a low-pressure area into the working space. During a funding phase, the fuel expelled from the workspace. The fuel flow between the low-pressure area and the working chamber is controlled by an electric inlet valve. The piston is driven by a drive shaft for the lifting movements. According to the method, an angle of rotation of the drive shaft is determined and
detects a pressure signal in a high-pressure region of the fuel supply system. At a predetermined trigger point during the filling phase, the inlet valve is controlled with an electrical closing pulse, which has a predetermined pulse length, in the sense of closing the inlet valve. If a pressure increase in the high-pressure area is detected in the subsequent delivery phase, the angle of rotation value of the drive shaft at bottom dead center of the piston is determined by correcting a first angle of rotation value of the drive shaft, which is representative of the closing pulse, by a predetermined first correction amount, or by correcting a pressure increase representative second angle of rotation value of the drive shaft is corrected by a predetermined second correction amount. Otherwise the trigger point is shifted by a certain amount in the direction of the bottom dead center and the process is repeated with this shifted trigger point (APk).

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist darin zu sehen, dass bei einem elektrisch betätigten Einlassventil, welches hier als stromlos offenes Einlassventil ausgebildet ist, keine Druckerhöhung im Hochdruckbereich zu erkennen ist, solange der zeitlich begrenzte Schließpuls innerhalb der Befüllungsphase des Kolbens liegt. Denn während der Befüllungsphase strömt Kraftstoff in den Arbeitsraum ein. Eine Verdichtung von Kraftstoff und dessen Förderung in den Hochdruckbereich, verbunden mit einem Druckanstieg im Hochdruckbereich, findet nicht statt. Die Situation ändert sich jedoch, sobald das Ende des Schließpulses am oder nach dem unteren Totpunkt liegt, der untere Totpunkt vom Kolben also während des Schließpulses durchlaufen wird. Denn schon zu Beginn der Förderphase wäre das Rückströmen von Kraftstoff in den Niederdruckbereich aufgrund des noch immer geschlossenen Einlassventils nicht mehr möglich. Dies führt zwangsläufig zu einem weiteren Anstieg des Drucks im Arbeitsraum, was ein Öffnen des Einlassventils selbst nach Ende des elektrischen Schließpulses verhindert. In diesem Fall bleibt das Einlassventil alleine aufgrund der Druckverhältnisse geschlossen. Dies führt zu einer immer weiteren Verdichtung von Kraftstoff und schließlich zu einer Förderung von verdichtetem Kraftstoff in den Hochdruckbereich, was in einem messbaren Druckanstieg im Hochdruckbereich resultiert. Der Druckanstieg im Hochdruckbereich ist daher ein messbarer und klarer Indikator dafür, dass der Kolben den unteren Totpunkt während der Dauer des Schließpulses durchlaufen hat. Für jedes Kraftstoffversorgungssystem gibt es einen charakteristischen Zusammenhang zwischen dem Druckanstieg und dem unteren Totpunkt, sowie einen charakteristischen Zusammenhang zwischen dem unteren Totpunkt und dem Schließpuls, welcher zum Druckanstieg geführt hat. Der Zusammenhang kann beispielsweise als eine Drehwinkeldifferenz der Antriebswelle ausgedrückt werden. Er kann abhängig sein von der Drehzahl der Antriebswelle. Der Zusammenhang kann experimentell, durch rechnergestützte Modelle oder durch Berechnung vorab ermittelt werden. Der Zusammenhang kann in Form eines ersten Korrekturwerts oder eine zweiten Korrekturwerts in einer Tabelle oder einem Kennfeld abgespeichert werden. Ist also ein für den Schließpuls charakteristischer erster Drehwinkelwert bzw. ein für den Druckanstieg charakteristischer zweiter Drehwinkelwert bekannt, so kann mittels des verfügbaren ersten Korrekturwerts bzw. mittels des zweiten Korrekturwerts auf den Drehwinkel der Antriebswelle am unteren Totpunkt geschlossen werden.
Auf diese Weise können für jedes Kraftstoffversorgungssystem individuell auftretende Abweichungen der tatsächlichen Lage des Kolbens von einer vorkalibrierten Lage des Kolbens ermittelt und korrigiert werden. Während der betreffenden Befüllungsphase, in der das Ventil mit dem Schließpuls gesteuert wird, erfolgt kein weiterer Schließpuls. Auch in der der betreffenden Befüllungsphase unmittelbar folgenden Förderphase erfolgt keine Steuerung des Einlassventils im Sinne eines Schließens, d.h. das Ventil bleibt vorzugsweise stromlos und somit offen. Das Verfahren kann im eingebauten Zustand der Kraftstoffhochdruckpumpe während der gesamten Betriebsdauer durchgeführt werden, wodurch auch abnutzungsbedingte Toleranzen erfasst und korrigiert berücksichtigt werden können. Ferner ist auch eine initiale Korrektur der voreingestellten Lage des Kolbens bei Betriebsaufnahme der Kraftstoffpumpe möglich. Dieses Verfahren führt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrads der Kraftstoffhochdruckpumpe sowie zu einer präzisen Dosierung des Kraftstoffs, insbesondere bei sehr kleineren Fördermengen.The idea on which the invention is based is that with an electrically actuated inlet valve, which is designed here as a normally open inlet valve, no pressure increase in the high-pressure area can be detected as long as the time-limited closing pulse is within the filling phase of the piston. This is because fuel flows into the working space during the filling phase. A compression of fuel and its promotion in the high-pressure area, combined with a pressure increase in the high-pressure area, does not take place. However, the situation changes as soon as the end of the closing pulse is at or after bottom dead center, ie the bottom dead center is passed through by the piston during the closing pulse. Because right at the beginning of the delivery phase, it would no longer be possible for fuel to flow back into the low-pressure area because the inlet valve was still closed. This inevitably leads to a further increase in the pressure in the working chamber, which prevents the inlet valve from opening even after the electrical closing pulse has ended. In this case, the intake valve remains closed due to the pressure conditions alone. This leads to an ever further compression of fuel and finally to a delivery of compressed fuel into the high-pressure area, which results in a measurable pressure increase in the high-pressure area. The pressure rise in the high-pressure area is therefore a measurable and clear indicator that the piston has passed bottom dead center during the duration of the closing pulse. For each fuel supply system, there is a characteristic relationship between the pressure increase and bottom dead center, and a characteristic relationship between bottom dead center and the closing pulse, which has led to the pressure increase. The relationship can be expressed, for example, as a rotational angle difference of the drive shaft. It can depend on the speed of the drive shaft. The connection can be determined in advance experimentally, by computer-aided models or by calculation. The relationship can be stored in the form of a first correction value or a second correction value in a table or a characteristic map. If a first angle of rotation value characteristic of the closing pulse or a second angle of rotation value characteristic of the pressure rise is known, the angle of rotation of the drive shaft at bottom dead center can be inferred using the available first correction value or using the second correction value.
In this way, individually occurring deviations in the actual position of the piston from a precalibrated position of the piston can be determined and corrected for each fuel supply system. During the relevant filling phase, in which the valve is controlled with the closing pulse, there is no further closing pulse. In the delivery phase immediately following the filling phase in question, the inlet valve is also not controlled in the sense of closing, ie the valve preferably remains de-energized and therefore open. The method can be carried out with the high-pressure fuel pump installed during the entire operating time, which means that tolerances caused by wear and tear can also be recorded and corrected. Furthermore, an initial correction of the preset position of the piston when the fuel pump starts operating is also possible. This process leads to an increase in the efficiency of the high-pressure fuel pump and to precise metering of the fuel, particularly in the case of very small delivery volumes.

In eine Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2, wird vor dem erstmaligen Absetzen des Schließpulses der Druck im Hochdruckbereich auf einen vorgegebenen Startwert eingestellt. Der Startwert ist dabei um einen bestimmten Betrag niedriger ist als ein vorgegebener Maximalwert.In one embodiment of the method according to claim 2, the pressure in the high-pressure area is set to a predetermined starting value before the closing pulse is first emitted. In this case, the starting value is lower by a certain amount than a predetermined maximum value.

Der Startwert ist um eine ausreichend großen Differenz geringer als der Maximalwert, wodurch gewährleistet ist, dass selbst bei einer Vollförderung der Kraftstoffhochdruckpumpe der Druck im Hochdruckbereich den Maximalwert nicht überschreitet. Ein Überschreiten des Maximalwerts könnte ansonsten zu einer Beschädigung des Kraftstoffversorgungssystems führen.The starting value is lower than the maximum value by a sufficiently large difference, which ensures that the pressure in the high-pressure area does not exceed the maximum value even when the high-pressure fuel pump is delivering at full capacity. Exceeding the maximum value could otherwise damage the fuel supply system.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 wird der Druck im Hochdruckbereich wieder auf den Startwert eingestellt, falls er auf einen vorgegebenen Basiswert abfällt.According to one embodiment of the method according to claim 3, the pressure in the high-pressure area is reset to the starting value if it falls to a predetermined base value.

Der Basiswert für den Druck im Hochdruckbereich kann ein unterer Sicherheitswert sein, bei dessen Unterschreitung es zu einer unzureichenden Kraftstoffversorgung und zu einer Beschädigung eines Verbrennungsmotors kommen. Um dies zu verhindern, wird die Kraftstoffpumpe bei Erreichen des Basiswerts derart betrieben, dass der Druck im Hochdruckbereich wieder auf den Startwert angehoben wird. Währenddessen wird die Abgabe eines Schließpulses und die Ermittlung des unteren Totpunkts ausgesetzt.The base value for the pressure in the high-pressure area can be a lower safety value, below which there is insufficient fuel supply and damage to an internal combustion engine. In order to prevent this, when the base value is reached, the fuel pump is operated in such a way that the pressure in the high-pressure area is increased again to the starting value. Meanwhile, the delivery of a closing pulse and the determination of the bottom dead center is suspended.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 wird das elektrische Einlassventil während einer Förderphase nicht im Sinne des Schließens gesteuert wird, falls es in der vorhergehenden Befüllungsphase mit einem Schließpuls gesteuert wurde.According to one embodiment of the method according to claim 4, the electric inlet valve is not controlled in the sense of closing during a delivery phase if it was controlled with a closing pulse in the previous filling phase.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 handelt es sich bei dem für den Schließpuls repräsentativen ersten Drehwinkelwert der Antriebswelle um den Drehwinkelwert der Antriebswelle am Auslösepunkt des Schließpulses, oder um den Drehwinkelwert der Antriebswelle am Ende des Schließpulses, oder um den Drehwinkelwert der Antriebswelle an einem vorbestimmten Punkt innerhalb der Pulsdauer.According to one embodiment of the method according to claim 5, the first rotational angle value of the drive shaft, which is representative of the closing pulse, is the rotational angle value of the drive shaft at the triggering point of the closing pulse, or the rotational angle value of the drive shaft at the end of the closing pulse, or the rotational angle value of the drive shaft at a predetermined point within the pulse duration.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 handelt es sich bei dem für den Druckanstieg repräsentativen zweiten Drehwinkelwert der Antriebswelle um den Drehwinkelwert der Antriebswelle zu Beginn des Druckanstiegs, oder um den Drehwinkelwert der Antriebswelle bei Erreichen eines bestimmten Druckwerts im Hochdruckbereich.According to one embodiment of the method according to claim 6, the second rotational angle value of the drive shaft, which is representative of the pressure increase, is the rotational angle value of the drive shaft at the start of the pressure increase, or the rotational angle value of the drive shaft when a specific pressure value is reached in the high-pressure region.

Eine Steuervorrichtung für eine Kraftstoffhochdruckpumpe gemäß dem Anspruch 7 ist derart ausgebildet, dass sie das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführen kann. Die Steuervorrichtung enthält alle zur Speicherung und Ausführung des Verfahrens notwenigen elektrischen, elektronischen und mechanischen Bauteile. Ferner ist das Verfahren in Form von Software auf der Steuervorrichtung implementiert und gespeichert. Die Steuervorrichtung ist ferner mit allen zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Sensoren und Aktoren verbunden, sodass bei Betrieb der Steuervorrichtung Signale empfangen und ausgesendet werden können.A control device for a high-pressure fuel pump according to claim 7 is designed in such a way that it can carry out the method according to one of claims 1 to 6. The control device contains all the electrical, electronic and mechanical components required for storing and executing the method. Furthermore, the method is implemented and stored in the form of software on the control device. The control device is also connected to all the sensors and actuators required to carry out the method, so that signals can be received and transmitted when the control device is in operation.

Bezüglich der sich durch die Steuervorrichtung ergebenden Vorteile wird auf die Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 6 verwiesen, welche in analoger Weise gelten.With regard to the advantages resulting from the control device, reference is made to the statements relating to claims 1 to 6, which apply in an analogous manner.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffversorgungssystems eines Verbrennungsmotors;
2 eine schematische Darstellung eines Einlassventils der Kraftstoffhochdruckpum pe;
3 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens in Form eines Ablaufdiagramms;
4 ein Diagramm zur schematischen Darstellung der Lage und der Verschiebung des Schließpulses für das Einlassventil relativ zum zeitlichen Druckverlauf im Hochdruckbereich;
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Schließpulses;
6 ein Diagramm zur schematischen Darstellung der Lage und der Verschiebung des Schließpulses für das Einlassventil relativ zur Hubbewegung des Kolbens;
7 eine schematische Darstellung der Verhältnisse zwischen Schließpuls, Druckanstieg und unterem Totpunkt.

The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the attached figures. In the figures are:

1 a schematic representation of a fuel supply system of an internal combustion engine;
2 a schematic representation of an inlet valve of the fuel high-pressure pump;
3 an embodiment of the method in the form of a flowchart;
4 a diagram for the schematic representation of the position and the displacement of the closing pulse for the inlet valve relative to the pressure profile over time in the high-pressure area;
5 a schematic representation of an embodiment of the closing pulse;
6 a diagram for the schematic representation of the position and the displacement of the closing pulse for the intake valve relative to the stroke movement of the piston;
7 a schematic representation of the relationships between closing pulse, pressure increase and bottom dead center.

In 1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem 1 für einen Verbrennungsmotor 2 schematisch dargestellt. Das hier dargestellte Kraftstoffversorgungssystem 1 weist einen Kraftstoffvorratsbehälter 3, eine Kraftstoffniederdruckpumpe 4, eine Kraftstoffhochdruckpumpe 50, einen Druckspeicher 6 (Common Rail) sowie mehrere Einspritzventile 7 auf.In 1 a fuel supply system 1 for an internal combustion engine 2 is shown schematically. The fuel supply system 1 shown here has a fuel tank 3 , a low-pressure fuel pump 4 , a high-pressure fuel pump 50 , a pressure accumulator 6 (common rail) and a plurality of injection valves 7 .

In einem Pumpengehäuse 51 der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 ist eine Dämpfereinheit 52 zur Dämpfung von Druckpulsationen im Kraftstoff angeordnet. Ferner sind Druckbeaufschlagungsmittel für den Kraftstoff vorgesehen. Dazu ist im Pumpengehäuse 51 eine zylinderförmige Ausnehmung 53 ausgebildet, in der ein Kolben 54 verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 54 ist mit einer Antriebswelle 55, beispielsweise einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors 2, gekoppelt, welche den Kolben 54 bei Betrieb zu periodischen Hubbewegungen (Doppelpfeil in 1) im Arbeitsraum 56 antreibt. Ein Abschnitt der zylinderförmigen Ausnehmung 53 fungiert als Arbeitsraum 56. Durch die Hubbewegung des Kolbens 54 wird das Volumen des Arbeitsraums 56 periodisch wiederkehrend vergrößert und verkleinert. Der Arbeitsraum 56 ist über einen im Pumpengehäuse 51 ausgebildeten Zuführkanal 57, die darin angeordnete Dämpfereinheit 52 und eine Kraftstoffleitung 8 mit der Kraftstoffniederdruckpumpe 4 fluidisch verbunden.A damper unit 52 for damping pressure pulsations in the fuel is arranged in a pump housing 51 of the high-pressure fuel pump 50 . Furthermore, pressurizing means are provided for the fuel. For this purpose, a cylindrical recess 53 is formed in the pump housing 51, in which a piston 54 is slidably mounted. The piston 54 is coupled to a drive shaft 55, for example a camshaft of the internal combustion engine 2, which causes the piston 54 to perform periodic stroke movements during operation (double arrow in 1 ) in the working space 56 drives. A section of the cylindrical recess 53 acts as a working space 56. The stroke movement of the piston 54 increases and decreases the volume of the working space 56 at regular intervals. The working chamber 56 is fluidically connected to the low-pressure fuel pump 4 via a supply channel 57 formed in the pump housing 51 , the damper unit 52 arranged therein and a fuel line 8 .

Die Kraftstoffhochdruckpumpe 50 weist ferner ein elektromagnetisch betätigtes Einlassventil 58 auf, welches den Zustrom von Kraftstoff in den Arbeitsraum 56 und den Rückstrom von Kraftstoff vom Arbeitsraum 56 in den Zuführkanal 57 steuert. Dem Einlassventil 58 kommt damit eine wichtige Steuerungsfunktion der Förderleistung der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 zu. Die Steuerung des Einlassventils 58 und dessen Stromversorgung erfolgt mittels einer zugehörigen elektronischen Steuervorrichtung 9. Der Zuführkanal 57, die Dämpfereinheit 52, die Kraftstoffleitung 8, der Kraftstoffvorratsbehälter 3 und die Kraftstoffniederdruckpumpe 4 gehören zu einem Niederdruckbereich des Kraftstoffversorgungssystems 1.The high-pressure fuel pump 50 also has an electromagnetically actuated inlet valve 58 which controls the inflow of fuel into the working chamber 56 and the return flow of fuel from the working chamber 56 into the feed channel 57 . The inlet valve 58 thus has an important control function for the delivery rate of the high-pressure fuel pump 50 . The inlet valve 58 and its power supply are controlled by means of an associated electronic control device 9. The feed channel 57, the damper unit 52, the fuel line 8, the fuel tank 3 and the low-pressure fuel pump 4 belong to a low-pressure area of the fuel supply system 1.

Der Arbeitsraum 56 ist über einen im Pumpengehäuse 51 ausgebildeten Auslasskanal 59 und eine weitere Kraftstoffleitung 11 mit dem Druckspeicher 6 fluidisch verbunden. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 50 weist ferner ein Auslassventil 10 auf, welche im Auslasskanal 59 angeordnet ist.
Der Auslasskanal 59, die weitere Kraftstoffleitung 11 und der Druckspeicher 6 zählen zu einem Hochdruckbereich des Kraftstoffversorgungssystems 1.The working chamber 56 is fluidically connected to the pressure accumulator 6 via an outlet channel 59 formed in the pump housing 51 and a further fuel line 11 . The high-pressure fuel pump 50 also has an outlet valve 10 which is arranged in the outlet channel 59 .
The outlet channel 59, the further fuel line 11 and the pressure accumulator 6 belong to a high-pressure area of the fuel supply system 1.

Bei Betrieb des Kraftstoffversorgungssystems 1 wird Kraftstoff von der Kraftstoffniederdruckpumpe 4 aus dem Vorratsbehälter 3 über die Kraftstoffleitung 8 der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 zugeführt und gelangt dort über den Zuführkanal 57, die darin angeordnete Dämpfereinheit 52 und das Einlassventil 58 in den Arbeitsraum 56. Während einer Befüllungsphase bewegt sich der Kolben 54 unter Vergrößerung des Arbeitsraums 56 in Richtung seines unteren Totpunkts, bei dem das Volumen des Arbeitsraums 45 sein Maximum erreicht. Während der Befüllungsphase strömt Kraftstoff über das offene Einlassventil 58 in den Arbeitsraum 56. Nach Erreichen des unteren Totpunkts beginnt eine Förderphase, während der sich der Kolben unter Verkleinerung des Volumens des Arbeitsraums 56 in Richtung seines oberen Totpunkts bewegt. Bei geschlossenem Einlassventil 58 kommt es zu einer Verdichtung des im Arbeitsraum 56 befindlichen Kraftstoffs und anschließend zu einem Ausstoß des verdichteten Kraftstoffs über den Auslasskanal 59 und das Auslassventil 10. Der druckbeaufschlagte Kraftstoff fließt über die weitere Kraftstoffleitung 11 zum Druckspeicher 6. Ist das Einlassventil 58 schon ab Beginn der Förderphase geöffnet, so kommt es zu einer Rückführung des Kraftstoffs in den Niederdruckbereich und zu keiner Verdichtung des Kraftstoffs sowie zu keinem Druckanstieg im Hochdruckbereich. Durch Steuerung der Dauer der Öffnungsphase des Einlassventils 58 kann die Förderleistung der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 gesteuert werden. Nach Erreichen des oberen Totpunkts beginnt einer neuer Förderzyklus der Kraftstoffhochdruckpumpe 50. Die an den Kraftstoffdruckspeicher 6 angeschlossenen, vorteilhafterweise elektrisch gesteuerten Einspritzventile 7 dosieren die Kraftstoffzufuhr in Verbrennungsräume des Verbrennungsmotors 2.During operation of the fuel supply system 1, fuel is supplied by the low-pressure fuel pump 4 from the reservoir 3 via the fuel line 8 to the high-pressure fuel pump 50 and reaches the working chamber 56 via the supply channel 57, the damper unit 52 arranged therein and the inlet valve 58. During a filling phase, the piston 54 increases the working space 56 in the direction of its bottom dead center, at which the volume of the working space 45 reaches its maximum. During the filling phase, fuel flows via the open inlet valve 58 into the working chamber 56. After bottom dead center has been reached, a delivery phase begins, during which the piston moves towards its top dead center while reducing the volume of the working chamber 56. When the inlet valve 58 is closed, the fuel in the working chamber 56 is compressed and the compressed fuel is then expelled via the outlet channel 59 and the outlet valve 10. The pressurized fuel flows via the further fuel line 11 to the pressure accumulator 6. The inlet valve 58 is already there opened from the beginning of the delivery phase, the fuel is returned to the low-pressure area and there is no compression of the fuel and no increase in pressure in the high-pressure area. By controlling the duration of the opening phase of the inlet valve 58, the delivery rate of the high-pressure fuel pump 50 can be controlled. After reaching top dead center, a new delivery cycle of the high-pressure fuel pump 50 begins. The injectors 7, which are connected to the fuel pressure accumulator 6 and are advantageously electrically controlled, meter the fuel supply into the combustion chambers of the internal combustion engine 2.

Das Kraftstoffversorgungssystem 1 weist ferner einen Drucksensor 12 auf, welcher den Druck im Hochdruckbereich, insbesondere den Druck im Druckspeicher 6, erfasst. Der Drucksensor 12 ist mit der Steuervorrichtung 9 gekoppelt. Ferner ist ein Positionssensor 13 vorgesehen, mittels dem die Drehwinkellage der Antriebswelle bzw. der Nockenwelle 55 bestimmt wird. Auch der Positionssensor ist mit der Steuervorrichtung 9 gekoppelt.The fuel supply system 1 also has a pressure sensor 12 which detects the pressure in the high-pressure area, in particular the pressure in the pressure accumulator 6 . The pressure sensor 12 is coupled to the control device 9 . Furthermore, a position sensor 13 is provided, by means of which the angular position of the drive shaft or camshaft 55 is determined. The position sensor is also coupled to the control device 9 .

In 2 ist ein Ausführungsbeispiel des elektromagnetisch betätigten Einlassventils 58 schematisch dargestellt. Das Einlassventil 58 ist im Zuführkanal 57 der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 angeordnet. Das Einlassventil 58 weist eine Ventilsitzvorrichtung 581 auf, welche im Zuführkanal 57 fixiert ist. Die Ventilsitzeinrichtung 581 ist vorzugsweise einstückig aus einem metallischen Vollzylinder gefertigt. Die Ventilsitzeinrichtung 581 weist mehrere Durchflusskanäle 582 für den Kraftstoff auf.In 2 An exemplary embodiment of the electromagnetically actuated intake valve 58 is shown schematically. The inlet valve 58 is arranged in the feed channel 57 of the high-pressure fuel pump 50 . The intake valve 58 has a valve seat device 581 which is fixed in the supply channel 57 . The valve seat device 581 is preferably made in one piece from a metallic solid cylinder. The valve seat device 581 has a plurality of flow channels 582 for the fuel.

Das Einlassventil 58 weist ferner einen beweglich gelagerten Ventilkörper 583 auf, welcher aus einem scheibenförmigen Abschnitt 5831 und einen langestreckten, stiftförmigen Abschnitt 5832 besteht. Der scheibenförmige Abschnitt 5831 ist auf der dem Arbeitsraum 56 zugewandten Seite der Ventilsitzeinrichtung 581 angeordnet. Der mit dem scheibenförmigen Abschnitt 5831 fest verbundene stiftförmige Abschnitt 5832 durchdringt die Ventilsitzeinrichtung 581 an einer zentralen Bohrung 585 und erstreckt sich dann zu einer dem Einlassventil 58 zugeordneten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 584.The inlet valve 58 also has a movably mounted valve body 583 which consists of a disk-shaped section 5831 and an elongated, pin-shaped section 5832 . The disk-shaped section 5831 is arranged on the side of the valve seat device 581 facing the working chamber 56 . Pin-shaped section 5832, which is firmly connected to disk-shaped section 5831, penetrates valve seat device 581 at a central bore 585 and then extends to an electromagnetic drive device 584 assigned to intake valve 58.

Die elektromagnetische Antriebsvorrichtung 584 ist auf der dem Arbeitsraum 56 abgewandten Seite der Ventilsitzeinrichtung 581 angeordnet. Sie weist ein einseitig offenes Gehäuse 5841 auf, welches in einer entsprechenden Ausnehmung des Pumpengehäuses 51 befestigt ist. Das Gehäuse 5841 ragt dabei mit der offenen Seite in den Zuführkanal 57 hinein. Im Gehäuse 5841 ist ein Aufnahmeraum 5842 ausgebildet, welcher über die offene Seite des Gehäuses 5841 mit dem Zuführkanal 57 fluidisch verbunden ist. Im Aufnahmeraum 5842 sind ein Polstück 5843 und ein Anker 5844 angeordnet. Das Polstück 5843 ist Teil des magnetischen Rückschlusses und am verschlossenen Ende des Gehäuses 5841 befestigt. Der Anker 5844 ist in dem Aufnahmeraum 5842 zwischen einer dem Polstück 5843 nahen Endlage und einer dem Polstück 5843 fernen Endlage verschiebbar gelagert. In 2 ist der Anker 5844 in der dem Polstück 5843 nahen Endlage mit einer durchgezogenen Linie und in der dem Polstück 5843 fernen Endlage mit gestrichelter Linie dargestellt.The electromagnetic drive device 584 is arranged on the side of the valve seat device 581 facing away from the working chamber 56 . It has a housing 5841 which is open on one side and which is fastened in a corresponding recess in the pump housing 51 . The open side of the housing 5841 protrudes into the feed channel 57 . A receiving space 5842 is formed in the housing 5841 and is fluidically connected to the feed channel 57 via the open side of the housing 5841 . In the receiving space 5842, a pole piece 5843 and an armature 5844 are arranged. Pole piece 5843 is part of the magnetic yoke and is attached to the closed end of housing 5841. The armature 5844 is slidably mounted in the receiving space 5842 between an end position close to the pole piece 5843 and an end position remote from the pole piece 5843 . In 2 is the armature 5844 in the end position near the pole piece 5843 with a solid line and in the End position far from pole piece 5843 shown with dashed line.

Die Antriebsvorrichtung 584 weist ferner eine elektrische Spuleneinrichtung 5845 zur Erzeugung eines Magnetfelds zum Verschieben des Ankers 5844 im Aufnahmeraum 5842 auf. Die Spannungsversorgung erfolgt dabei über die Steuervorrichtung 9 (siehe 1). Eine Spiralfeder 5846 der Antriebsvorrichtung 58, welche sich am Polstück 5843 einerseits und am Anker 5844 andererseits abstützt, übt auf den verschieblichen Anker 5844 und den Ventilkörper 583 eine Federkraft aus, welche den Anker 5844 in seine dem Polstück 5844 ferne Endlage und damit den Ventilkörper 583 in eine offene Position (in 2 gestrichelt dargestellt) drängt. In dieser Endlage des Ankers 5844 ist das Einlassventil 58 somit geöffnet. Durch Anlegen einer Spannung an die Spuleneinrichtung 5845 wird ein Magnetfeld bzw. eine Magnetkraft erzeugt, welche den Anker 5844 entgegen der Federkraft in seine dem Polstück 5843 nahe Endlage und den Ventilkörper 583 in eine geschlossene Position bewegt. In dieser Endlage des Ankers 5844 ist das Einlassventil 58 daher geschlossen (in 2 mit durchgezogener Linie dargestellt).The drive device 584 also has an electric coil device 5845 for generating a magnetic field for moving the armature 5844 in the receiving space 5842 . The voltage is supplied via the control device 9 (see 1 ). A spiral spring 5846 of the drive device 58, which is supported on the pole piece 5843 on the one hand and on the armature 5844 on the other hand, exerts a spring force on the movable armature 5844 and the valve body 583, which moves the armature 5844 to its end position remote from the pole piece 5844 and thus the valve body 583 to an open position (in 2 shown dashed) urges. In this end position of the armature 5844, the inlet valve 58 is therefore open. By applying a voltage to the coil device 5845, a magnetic field or magnetic force is generated, which moves the armature 5844 against the spring force into its end position close to the pole piece 5843 and moves the valve body 583 into a closed position. In this end position of the armature 5844, the inlet valve 58 is therefore closed (in 2 shown with a solid line).

In 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erkennen des unteren Totpunkts UT des Kolbens 54 der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt. Weitere Einzelheiten zum Verfahren sind in den 4 bis 7 dargestellt. Das Verfahren wird von der Steuervorrichtung 9 durchgeführt. Dazu ist auf der Steuervorrichtung 9 das Steuerverfahren in Form von Software implementiert, wobei die Steuervorrichtung 9 alle mechanischen, elektronischen und elektrischen Mittel aufweist, die zur Speicherung und Durchführung des Verfahrens erforderlich sind. Ferner ist die Steuervorrichtung 9 mit allen betroffenen Sensoren und Aktoren signalübertragend verbunden.In 3 an embodiment of a method for detecting the bottom dead center UT of the piston 54 of the high-pressure fuel pump 50 is shown in the form of a flow chart. Further details on the procedure can be found in 4 until 7 shown. The method is carried out by the control device 9 . For this purpose, the control method is implemented in the form of software on the control device 9, with the control device 9 having all the mechanical, electronic and electrical means that are required for storing and carrying out the method. Furthermore, the control device 9 is connected in a signal-transmitting manner to all affected sensors and actuators.

Die Verfahrensschritte 10 bis 90 werden nachfolgend als Hauptprozedur bezeichnet. In einer ersten Nebenprozedur I (siehe seitliche Pfeile) werden während des Ablaufs der Hauptprozedur der Drehwinkel der Antriebswelle 55 sowie der Druck PI im Hochdruckbereich durch die entsprechenden Sensoren 12, 13 ermittelt. In einer zweiten Nebenprozedur II (siehe seitliche Pfeile) wird während der Hauptprozedur der im Hochdruckbereich erfasste Druck PI mit einem vorgegebenen Basiswert BW verglichen. Der Basiswert BW stellt eine untere Sicherheitsgrenze für den Druck PI im Hochdruckbereich dar, unterhalb dessen es zu einer Kraftstoffunterversorgung des Verbrennungsmotors 2 kommen kann (siehe 4). Sobald erkannt wird, dass der Druck PI im Hochdruckbereich den Basiswert BW erreicht oder darunter abfällt, wird die Hauptprozedur unterbrochen und der Druck PI im Hochdruckbereich durch Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 wieder auf einen weiter unten näher beschriebenen Startwert SW angehoben (in 4 nicht dargestellt). Danach wird die Hauptprozedur an der letzten Unterbrechungsstelle fortgesetzt.The method steps 10 to 90 are referred to below as the main procedure. In a first secondary procedure I (see arrows on the side), the angle of rotation of the drive shaft 55 and the pressure PI in the high-pressure area are determined by the corresponding sensors 12, 13 during the course of the main procedure. In a second secondary procedure II (see arrows on the side), the pressure PI recorded in the high-pressure area is compared with a predefined base value BW during the main procedure. The base value BW represents a lower safety limit for the pressure PI in the high-pressure range, below which the internal combustion engine 2 may be undersupplied with fuel (see Fig 4 ). As soon as it is recognized that the pressure PI in the high-pressure area has reached the base value BW or is falling below it, the main procedure is interrupted and the pressure PI in the high-pressure area is raised again to a starting value SW described in more detail below by operating the high-pressure fuel pump 50 (in 4 not shown). After that, the main procedure is continued at the last point of interruption.

Die Hauptprozedur startet mit Schritt 10.The main procedure starts with step 10.

In Schritt 20 wird überprüft, ob der Verbrennungsmotor 2 in Volllast betrieben wird. Erst wenn erkannt wird, dass der Verbrennungsmotor 2 nicht in Volllast betrieben wird, fährt das Verfahren mit Schritt 30 fort.In step 20 it is checked whether the internal combustion engine 2 is being operated at full load. The method does not continue with step 30 until it is recognized that internal combustion engine 2 is not being operated at full load.

In Schritt 30 wird der Druck PI im Druckspeicher 6 auf den Startwert SW eingestellt. Dies ist in 4 in Phase PH1 erkennbar. Eine dafür nötige Druckabsenkung erfolgt durch den Verbrauch von Kraftstoff über die Einspritzventile 7. Eine dafür nötige Druckanhebung wird mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 realisiert. Der Startwert SW ist um einen vorgegebenen Betrag ΔP (z.B. 50 bar) kleiner als ein Maximalwert PMAX für den Druck PI im Hochdruckbereich. Dadurch wird verhindert wird, dass während des Verfahrens der Druck PI im Hochdruckbereich selbst bei einer Vollförderung der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 den Maximalwert PMAX nicht überschreitet. Dadurch können Beschädigungen am Kraftstoffversorgungssystem 2 verhindert werden.In step 30, the pressure PI in the pressure accumulator 6 is set to the starting value SW. this is in 4 visible in phase PH1. A pressure reduction that is necessary for this takes place as a result of the consumption of fuel via the injection valves 7 . The starting value SW is smaller by a specified amount ΔP (eg 50 bar) than a maximum value PMAX for the pressure PI in the high-pressure area. This prevents the pressure PI in the high-pressure region from exceeding the maximum value PMAX during the process, even when the high-pressure fuel pump 50 is delivering at full capacity. As a result, damage to the fuel supply system 2 can be prevented.

Nachdem der Druck PI im Druckspeicher 6 den Startwert SW erreicht hat, fährt das Verfahren in Schritt 40 mit der Initialisierung eines Auslösepunkts AP zum Auslösen eines elektrischen Schließpulses SI für das Einlassventil 58 durch die Steuervorrichtung 9 fort. Der Schließpuls SI ist festgelegt durch den Auslösepunkt AP und eine vorgegebene Pulsdauer D. In 5 ist der Verlauf des Schließpulses SI über einem Drehwinkel °NW der Antriebswelle schematisch dargestellt. Es ist erkennbar, dass der Schließpuls SI zwei Anteile bzw. Abschnitte aufweisen kann. In einem ersten Abschnitt ts wird der Schließvorgang des Einlassventils 58 initiiert, wobei es zu einer gewissen Spannungsüberhöhung kommt. Dies ist notwendig, um dem Ventilkörper 583 aus der Ruhelage in Richtung seiner Schließposition zu bewegen (siehe 2). An den Abschnitt ts schließt sich ein zweiter Abschnitt th an, in dem die Spannung im Wesentlichen auf einem konstanten Wert verharrt. Dieser Abschnitt th dient dazu, das Einlassventil 58 in der geschlossenen Position zu halten. Die Pulsdauer D entspricht einem vorgegebenen Drehwinkelbetrag °NW der Antriebswelle 55.
Der Auslösepunkt AP wird als ein bestimmter Drehwinkelwert der Antriebswelle 55 festgelegt und ist so gewählt, dass der Schließpuls SI vollständig, also auch das Ende des Schließpulses SI, innerhalb der Befüllungsphase liegt. Dies wird anhand von 6 deutlich. Es ist zu erkennen, dass der Kolben 55 bei einem bestimmten Drehwinkel der Antriebswelle 55 den oberen Totpunkt OT erreicht und damit die Förderphase FP abgeschlossen ist. Daran schließt sich eine Befüllungsphase SP des Kolbens 54 an, welche sich vom oberen Totpunkt OT bis zum Erreichen des unteren Totpunkts UT erstreckt. Nach Erreichen des unteren Totpunkts UT schließt sich die nächste Förderphase FP an. Es ist ersichtlich, dass der initiale Schließpuls SI zum Auslösepunkt AP vollständig innerhalb der Befüllungsphase SP liegt.After the pressure PI in the pressure accumulator 6 has reached the starting value SW, the method continues in step 40 with the initialization of a triggering point AP for triggering an electrical closing pulse SI for the inlet valve 58 by the control device 9 . The closing pulse SI is defined by the trigger point AP and a specified pulse duration D.In 5 the course of the closing pulse SI is shown schematically over a rotation angle °NW of the drive shaft. It can be seen that the closing pulse SI can have two parts or segments. In a first section ts, the closing process of the intake valve 58 is initiated, with a certain excessive stress occurring. This is necessary in order to move the valve body 583 from the rest position towards its closed position (see 2 ). Section ts is followed by a second section th, in which the voltage essentially remains at a constant value. This portion th serves to hold the intake valve 58 in the closed position. The pulse duration D corresponds to a specified angle of rotation °NW of the drive shaft 55.
The triggering point AP is defined as a certain angle of rotation value of the drive shaft 55 and is selected in such a way that the closing pulse SI, ie also the end of the closing pulse SI, lies within the filling phase. This is based on 6 clearly. It can be seen that the piston 55 reaches the top dead center OT at a specific angle of rotation of the drive shaft 55 and the delivery phase FP is thus completed. This is followed by a filling phase SP of the piston 54, which extends from top dead center OT until bottom dead center UT is reached. After reaching the bottom dead center UT, the next delivery phase FP follows. It can be seen that the initial closing pulse SI at the trigger point AP lies entirely within the filling phase SP.

Das Verfahren fährt mit Schritt 50 fort, wobei das Einlassventil 58 von der Steuervorrichtung 9 bei der nächstmöglichen oder einer folgenden Befüllungsphase SP zum initialisierten Auslösepunkt AP mit einem entsprechenden elektrischen Schließpuls SI beaufschlagt wird (siehe 6). Der Schließpuls SI entspricht einer Beaufschlagung der Spuleneinrichtung 5854 des Einlassventils 58 mit einer entsprechenden Spannung bzw. mit einem entsprechenden Strom. Der Schließpuls SI wirkt dabei im Sinne eines Schließens des Einlassventils 58. Im Ausführungsbeispiel kommt es dabei zu einem zeitlich begrenzten Schließvorgang des Einlassventils 58.The method continues with step 50, wherein the inlet valve 58 is acted upon by the control device 9 in the next possible or a subsequent filling phase SP at the initialized trigger point AP with a corresponding electrical closing pulse SI (see FIG 6 ). The closing pulse SI corresponds to an application of a corresponding voltage or a corresponding current to the coil device 5854 of the intake valve 58 . The closing pulse SI has the effect of closing the intake valve 58. In the exemplary embodiment, a time-limited closing process of the intake valve 58 occurs.

Das Verfahren fährt mit Schritt 60 fort, in dem überprüft wird, ob nach dem Absetzen des Schließpulses SI, insbesondere in der darauffolgenden Förderphase FP, ein Druckanstieg im Hochdruckbereich bzw. im Druckspeicher 6 erkannt wird.The method continues with step 60, in which it is checked whether a pressure increase in the high-pressure area or in the pressure accumulator 6 is detected after the closing pulse SI has been emitted, in particular in the subsequent delivery phase FP.

Wird kein Druckanstieg erkannt, so fährt das Verfahren mit Schritt 70 fort, in dem der Auslösepunkt AP für den Schließpuls SI um einen bestimmten Betrag bzw. einen vorgegebenen Drehwinkelbetrag der Antriebswelle 55 in Richtung des unteren Totpunkts UT innerhalb der Befüllungsphase verschoben bzw. korrigiert wird. Dieser Vorgang in 4 (Phase PH2) und 5 durch den Pfeil SIV dargestellt. Die Lage des unteren Totpunkts ist zwar nicht exakt bekannt, jedoch aufgrund der Vorkalibrierung in der Steuervorrichtung 9 mit für diesen Vorgang ausreichenden Genauigkeit bekannt. Während einer der folgenden Befüllungsphasen FP, vorzugsweise während der unmittelbar folgenden Befüllungsphase FP, steuert die Steuervorrichtung 9 das Einlassventil 58 zu dem auf diese Weise verschobenen bzw. korrigierten Auslösepunkt APk mit einem weiteren Schließpuls SI an.
In 5 ist zu erkennen, dass der Druck PI im Hochdruckbereich während der Verschiebung des Auslösepunkts AP in Phase PH2 stetig absinkt. Dies hängt damit zusammen, dass weiterhin Kraftstoff vom Verbrennungsmotor 2 verbraucht wird, während des Verfahrens aber keine Kraftstoffmenge von der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 zur Kompensation dieses Druckabfalls gefördert wird. Denn das Einlassventil 58 wird während dieser Phase PH 2 lediglich durch die jeweiligen Schließpulse geschlossen, bleibt aber ansonsten geöffnet bzw. unbestromt.If no increase in pressure is detected, the method continues with step 70, in which the triggering point AP for the closing pulse SI is shifted or corrected by a certain amount or a predetermined angle of rotation of the drive shaft 55 in the direction of the bottom dead center UT within the filling phase. This process in 4 (phase PH2) and 5 represented by the arrow SIV. Although the position of the bottom dead center is not exactly known, it is known with sufficient accuracy for this process due to the precalibration in the control device 9 . During one of the following filling phases FP, preferably during the immediately following filling phase FP, the control device 9 controls the inlet valve 58 to the trigger point APk that has been shifted or corrected in this way with a further closing pulse SI.
In 5 it can be seen that the pressure PI in the high-pressure area falls steadily during the shift in the triggering point AP in phase PH2. This is related to the fact that fuel continues to be consumed by internal combustion engine 2, but no amount of fuel is delivered by high-pressure fuel pump 50 to compensate for this pressure drop during the process. This is because the inlet valve 58 is only closed during this phase PH 2 by the respective closing pulses, but otherwise remains open or has no current.

Wird in Schritt 60 jedoch ein Druckanstieg in der folgenden Förderphase FP erkannt, so erkennt die Steuervorrichtung 9, dass der Kolben 54 während des Schließpulses SI oder unmittelbar nach dem Schließpuls SI den unteren Totpunkt UT durchlaufen hat. Diese Schlussfolgerung ist dadurch begründet, dass durch den Schließpuls SI das Einlassventil 58 zum Schließen bewegt wird, das Einlassventil 58 aber auch nach Beendigung des Schließpulses SI aufgrund des ansteigenden Drucks im Arbeitsraum 56 nach dem Durchlaufen des unteren Totpunkts UT (d.h. in der beginnenden Förderphase) nicht mehr allein durch die Federkraft der Spiralfeder 5846 (siehe 2) öffnen kann. Das Einlassventil 58 bleibt also trotz Beendigung des Schließpulses SI geschlossen. Somit erfolgt keine Rückförderung des Kraftstoffs in den Niederdruckbereich, sondern es kommt zu einer Verdichtung des Kraftstoffs im Arbeitsraum 56 und einer Förderung von verdichtetem Kraftstoff in den Hochdruckbereich bzw. in den Druckspeicher 6. Folglich findet ein signifikanter Druckanstieg im Hochdruckbereich bzw. im Druckspeicher 6 statt. Dies ist in 5 zu Ende der Phase PH 2 erkennbar. Steigt also der Druck im Hochdruckbereich nach dem Schließpuls SI in der Förderphase FP an, so wird daraus geschlossen, dass der Kolben den unteren Totpunkt UT während des Schließpulses SI bzw. während des entsprechenden Winkelbereichs der Antriebswelle 55 durchlaufen hat.However, if a pressure increase is detected in step 60 in the following delivery phase FP, the control device 9 detects that the piston 54 has passed through the bottom dead center UT during the closing pulse SI or immediately after the closing pulse SI. This conclusion is based on the fact that the intake valve 58 is moved to close by the closing pulse SI, but the intake valve 58 also after the end of the closing pulse SI due to the increasing pressure in the working chamber 56 after passing through the bottom dead center UT (ie in the beginning of the delivery phase) no longer solely by the spring force of the spiral spring 5846 (see 2 ) can open. The inlet valve 58 therefore remains closed despite the end of the closing pulse SI. Thus, the fuel is not returned to the low-pressure area, but the fuel is compressed in the working chamber 56 and compressed fuel is conveyed to the high-pressure area or to the pressure accumulator 6. As a result, there is a significant increase in pressure in the high-pressure area or in the pressure accumulator 6 . this is in 5 recognizable at the end of phase PH 2. If the pressure in the high-pressure area increases after the closing pulse SI in the delivery phase FP, it is concluded that the piston has passed through the bottom dead center UT during the closing pulse SI or during the corresponding angular range of the drive shaft 55.

Das Verfahren fährt mit Schritt 80 fort, in dem die Drehwinkellage der Antriebswelle 55 zum unteren Totpunkts UT bestimmt wird. Die Bestimmung erfolgt basierend auf einem für den Schließpuls (SI) repräsentativen ersten Drehwinkelwert DW1 der Antriebswelle 55 oder auf einem für den Druckanstieg repräsentativen zweiten Drehwinkelwert DW2 der Antriebswelle 55. Bei dem ersten Drehwinkelwert DW1 kann es sich beispielsweise um den Drehwinkelwert der Antriebswelle 55 am Auslösepunkt AP des Schließpulses SI (wie in 7 dargestellt), um den Drehwinkelwert der Antriebswelle 55 am Ende des Schließpulses SI oder um einen definierten Drehwinkelwert der Antriebswelle 55 innerhalb der Pulsdauer D handeln. Bei dem zweiten Drehwinkelwert DW2 kann es sich beispielsweise um den Drehwinkelwert der Antriebswelle 55 zu Beginn des Druckanstiegs (wie in 7 dargestellt) oder um den Drehwinkelwert der Antriebswelle 55 bei Erreichen eines vorgegebenen Druckwerts im Hochdruckbereich handeln.The method continues with step 80, in which the angular position of the drive shaft 55 relative to bottom dead center UT is determined. The determination is based on a first angle of rotation value DW1 of the drive shaft 55, which is representative of the closing pulse (SI), or on a second angle of rotation value DW2 of the drive shaft 55, which is representative of the pressure increase. The first angle of rotation value DW1 can be, for example, the angle of rotation value of the drive shaft 55 at the trigger point AP of the closing pulse SI (as in 7 shown), the angle of rotation value of the drive shaft 55 at the end of the closing pulse SI or a defined angle of rotation value of the drive shaft 55 within the pulse duration D. The second angle of rotation value DW2 can be, for example, the angle of rotation value of the drive shaft 55 at the beginning of the pressure increase (as in 7 shown) or the rotational angle value of the drive shaft 55 when a predetermined pressure value is reached in the high-pressure area.

Für jede Konfiguration des Kraftstoffversorgungssystems 1 gibt es einen charakteristischen Zusammenhang bzw. eine charakteristische Lagebeziehung zwischen dem Druckanstieg und dem unteren Totpunkt UT, sowie einen charakteristischen Zusammenhang bzw. eine charakteristische Lagebeziehung zwischen dem unteren Totpunkt UT und dem Schließpuls SI, welcher zum Druckanstieg geführt hat. Der Drehwinkelwert am unteren Totpunkt UT liegt immer um einen bestimmten Drehwinkelbetrag KW2 vor dem charakteristischen zweiten Drehwinkelwert DW2 des Druckanstiegs. Gleichmaßen liegt für eine bestimmte Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 55 der Drehwinkelwert am unteren Totpunkt UT immer um einen bestimmten Drehwinkelbetrag KW1 nach dem charakteristischen ersten Drehwinkelwert DW1 des Schließpulses SI. Diese charakteristischen Lagebeziehungen können als Drehwinkeldifferenzen KW1, KW2 experimentell ermittelt werden und dann in der Steuervorrichtung abgespeichert werden, vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle. Im Ausführungsbeispiel werden die beiden charakteristischen Drehwinkeldifferenzen als erster Korrekturwert KW1 und zweiter Korrekturwert KW2 bezeichnet.For each configuration of the fuel supply system 1, there is a characteristic relationship or a characteristic positional relationship between the pressure rise and the below Ren dead center UT, and a characteristic relationship or a characteristic positional relationship between the bottom dead center UT and the closing pulse SI, which has led to the pressure increase. The angle of rotation value at bottom dead center UT is always a certain angle of rotation amount KW2 before the characteristic second angle of rotation value DW2 of the pressure increase. Likewise, for a specific rotational speed of the drive shaft 55, the rotational angle value at bottom dead center UT is always a specific rotational angle amount KW1 after the characteristic first rotational angle value DW1 of the closing pulse SI. These characteristic positional relationships can be experimentally determined as rotational angle differences KW1, KW2 and then stored in the control device, advantageously as a function of the rotational speed of the drive shaft. In the exemplary embodiment, the two characteristic differences in the angle of rotation are referred to as the first correction value KW1 and the second correction value KW2.

Wird also nach Absetzen des Schließpulses SI ein Druckanstieg im Hochdruckbereich erkannt, so wird der erste charakteristische Drehwinkelwert DW1 genau dieses Schließpulses SI ermittelt. Im Ausführungsbeispiel ist das der Drehwinkelwert der Antriebswelle zum Auslösepunkt AP des Schließpulses SI. Durch Addition des zugehörigen ersten Korrekturwerts KW1, welcher die für dieses Kraftstoffversorgungssystem 1 charakteristische Drehwinkeldifferenz zwischen dem Auslösepunkt AP des Schließpulses SI und dem unteren Totpunkt UT darstellt, kann der Drehwinkelwert der Antriebswelle am unteren Totpunkt UT mit hoher Präzision berechnet werden.If a pressure increase in the high-pressure area is detected after the closing pulse SI has been emitted, then the first characteristic angle of rotation value DW1 of precisely this closing pulse SI is determined. In the exemplary embodiment, this is the angle of rotation value of the drive shaft at the triggering point AP of the closing pulse SI. By adding the associated first correction value KW1, which represents the rotational angle difference between the triggering point AP of the closing pulse SI and the bottom dead center UT, which is characteristic of this fuel supply system 1, the rotational angle value of the drive shaft at the bottom dead center UT can be calculated with high precision.

Alternativ wird der zweite charakteristische Drehwinkelwert DW2 des Druckanstiegs ermittelt. Im Ausführungsbeispiel ist das der Drehwinkelwert der Antriebswelle zu Beginn des Druckanstiegs. Durch Subtraktion des zugehörigen zweiten Korrekturwerts KW2, welcher die für dieses Kraftstoffversorgungssystem charakteristische Drehwinkeldifferenz zwischen dem unteren Totpunkt UT und dem Beginn des Druckanstiegs darstellt, kann ebenso die Drehwinkellage der Antriebswelle am unteren Totpunkt UT berechnet werden.Alternatively, the second characteristic angle of rotation value DW2 of the pressure increase is determined. In the exemplary embodiment, this is the angle of rotation of the drive shaft at the beginning of the pressure increase. By subtracting the associated second correction value KW2, which represents the rotational angle difference characteristic of this fuel supply system between bottom dead center UT and the beginning of the pressure increase, the rotational angle position of the drive shaft at bottom dead center UT can also be calculated.

Nach der Bestimmung der Winkellage des unteren Totpunkts UT endet das Verfahren in Schritt 90.After the angular position of bottom dead center UT has been determined, the method ends in step 90.

Claims

Method for determining the bottom dead center (UT) of a piston (54) of a high-pressure fuel pump (50) in a fuel supply system (1), the high-pressure fuel pump (50) having a working chamber (56) in which the piston (54) performs recurring stroke movements, wherein fuel flows from a low-pressure area into the working space (56) during a filling phase (SP) and is displaced from the working space (56) during a delivery phase, wherein a fuel flow between the low-pressure area and the working space (56) by means of an electrically actuated inlet valve (58 ) is controlled, and wherein the piston (54) is driven by a drive shaft (55) for the lifting movements, wherein according to the method - a rotation angle of the drive shaft (55) is determined, - a pressure signal is recorded in a high-pressure area of the fuel supply system (1). - the electrical inlet valve (58) is controlled at a specified trigger point (AP) during the filling phase (SP) with an electrical closing pulse (SI), which has a predetermined pulse length, in the direction of closing the inlet valve (58), characterized in that that - if a pressure increase in the high-pressure area is detected in the subsequent delivery phase (FP), the angle of rotation value of the drive shaft (55) at bottom dead center of the piston (54) is determined in that a first angle of rotation value (DW1) representative of the closing pulse (SI) of the drive shaft (55) is corrected by a specified first correction amount (KW1), or that a second angle of rotation value (DW2) of the drive shaft (55), which is representative of the pressure increase, is corrected by a specified second correction amount (KW2), - and otherwise the specified trigger point (AP) is shifted by a certain amount in the direction of bottom dead center (UT) and the process is repeated with this shifted trigger point (APk).

procedure after claim 1 , wherein the pressure (PI) in the high-pressure area is set to a predetermined starting value (SW) before the closing pulse (SI) is released for the first time, the starting value (SW) being lower by a specific amount than a predetermined maximum value (PMAX).

procedure after claim 2 , whereby the pressure (PI) in the high-pressure area is reset to the start value (SW) if it falls below a predetermined base value (BW).

Procedure according to one of Claims 1 until 3 , wherein the electric inlet valve (58) is not controlled in terms of closing during a delivery phase (FP) if it was controlled with a closing pulse (SI) in the previous filling phase (SP).

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , wherein the first rotational angle value (DW1) of the drive shaft (55), which is representative of the closing pulse (SI), is - the rotational angle value of the drive shaft (55) at the triggering point (AP) of the closing pulse (SI), or - the rotational angle value of the drive shaft (55) at the end of the closing pulse, or - a rotational angle value of the drive shaft (55) at a specific point within the pulse duration.

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , whereby the second rotational angle value (DW2) of the drive shaft (55), which is representative of the pressure increase, is - the rotational angle value of the drive shaft (55) at the start of the pressure increase, or - the rotational angle value of the drive shaft (55) when a specific pressure value im high pressure area.

Control device (9) for a high-pressure fuel pump (50), which is designed such that it uses the method according to one of Claims 1 until 6 can execute.