DE102020213201A1

DE102020213201A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems

Info

Publication number: DE102020213201A1
Application number: DE102020213201.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kieferle; Markus Strasser; Matthias Deinert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff mittels einer Vorförderpumpe aus einem Kraftstofftank einer Hochdruckpumpe zugeführt wird und bei dem der Kraftstoff mittels der Hochdruckpumpe einem Hochdruckspeicher zugeführt wird, wobei bei Vorliegen wenigstens eines Kriteriums die Vorförderpumpe derart betrieben wird, dass ein Druck in einem Zulauf der Hochdruckpumpe einen vorgegebenen Wert aufweist, und die Hochdruckpumpe in Vollförderung betrieben wird, wobei ein aktueller Wert (φ1) einer für eine Erkennung eines durch den Betrieb der Hochdruckpumpe im Hochdruckspeicher hervorgerufenen Druckaufbaus charakteristischen Größe (φ) als Referenzwert ermittelt wird, wobei anschließend der Druck in dem Zulauf abgesenkt und hierbei die charakteristische Größe (φ) überwacht wird, wobei, wenn ein Istwert (φ2) der charakteristischen Größe (φ) um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert (Δφ) von dem Referenzwert (φ1) abweicht, basierend auf dem dann vorliegenden Wert des Drucks im Zulauf ein Sollwert für den Druck im Zulauf für einen nachfolgenden Betrieb der Vorförderpumpe ermittelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems mit Vorförderpumpe und Hochdruckpumpe, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Hintergrund der Erfindung
In Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen können Kraftstoffversorgungssysteme mit einer Hochdruckpumpe eingesetzt werden, um eine möglichst optimale Kraftstoffversorgung, insbesondere für einen Hochdruckspeicher bzw. ein sog. Rail, aus dem der Kraftstoff dann mittels Kraftstoffinjektoren in die Brennkraftmaschine bzw. deren Brennräume eingebracht wird, zu erreichen. Um Kraftstoff aus einem Kraftstofftank effizient zur Hochdruckpumpe zu bringen, können in einem solchen Kraftstoffversorgungssystem typischerweise eine oder ggf. auch mehrere Niederdruckpumpen, insbesondere sog. elektrische bzw. elektronische Kraftstoffpumpen, auch als Vorförderpumpen bezeichnet, eingesetzt werden.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems 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.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Betrieb eines Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff einer Hochdruckpumpe mittels einer Vorförderpumpe aus einem Kraftstofftank zugeführt wird und bei dem der Kraftstoff mittels der Hochdruckpumpe einem Hochdruckspeicher zugeführt wird. Um im Hochdruckspeicher einen Druck zu erreichen, mit dem eine gewünschte Versorgung der Kraftstoffinjektoren sichergestellt werden kann, ist es in der Regel nötig, ein Förderelement der Hochdruckpumpe in einer gewissen, von den Betriebsbedingungen abhängigen Zeit vollständig mit Kraftstoff zu füllen. Andernfalls würde nicht genügend Druck im Hochdruckspeicher aufgebaut werden können.
Dies schlägt sich in einem entsprechenden Mindestdruck im Zulauf der Hochdruckpumpe nieder, der durch entsprechenden Betrieb der Vorförderpumpe erreicht (bzw. vorgegeben) werden muss, also z.B. mit einer bestimmten Drehzahl der Vorförderpumpe. Hierbei ist zu beachten, dass verschiedene Kraftstoffeigenschaften des Kraftstoffs dessen Verhalten in der Hochdruckpumpe beeinflussen können. So kann z.B. eine geringe Siedetemperatur oder ein hoher Dampfdruck des Kraftstoffs dazu führen, dass eine vollständige Füllung des Förderelements nur dann erreicht werden kann, wenn der Druck im Zulauf (auch als Zulaufdruck bezeichnet) besonders hoch ist. Um alle Eventualitäten (oder jedenfalls soweit vertretbar) abzudecken, die hinsichtlich solcher Eigenschaften bei den verschiedenen, am Markt erhältlichen Kraftstoffen auftreten können, kann ein Sollwert für einen Zulaufdruck daher auf einen so hohen Wert eingestellt werden, dass auch mit einem in dieser Hinsicht schlechtest möglichen Kraftstoff eine vollständige Füllung des Förderelements zuverlässig erreicht wird.
Da solch schlechte Kraftstoffe aber - jedenfalls in typischen Märkten - sehr selten vorkommen, ist der Sollwert des Drucks im Zulauf die meiste Zeit höher als eigentlich benötigt. Dies geht entsprechend mit einem höheren Energieverbrauch der Vorförderpumpe einher als benötigt. Vor diesem Hintergrund wird ein Vorgehen vorgeschlagen, mit dem der Druck im Zulauf bzw. ein Sollwert hierfür so angepasst werden kann, dass für den jeweils verwendeten Kraftstoff eine vollständige Füllung des Förderelements der Hochdruckpumpe (gerade) noch möglich ist. Dies führt damit letztlich zu einer Reduzierung des Leistungsbedarfs der Vorförderpumpe und somit zu einer Einsparung von Kohlenstoffdioxidemissionen.
Hierzu wird bei Vorliegen wenigstens eines Kriteriums die Vorförderpumpe derart betrieben, dass der Druck im Zulauf der Hochdruckpumpe einen vorgegebenen Wert aufweist. Denkbar ist hier z.B. ein Wert, der (deutlich) über einem bisher verwendeten Sollwert liegt. Die Hochdruckpumpe wird in Vollförderung betrieben. Im Falle einer Hochdruckpumpe mit elektrischem Saugventil kann hierzu z.B. ein Ansteuerwinkel für das elektrische Saugventil auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden, insbesondere einen Wert, bei dem sichergestellt ist, dass das elektrische Saugventil am unteren Totpunkt des Förderkolbens der Hochdruckpumpe schließt.
Hierzu wird dann ein aktueller Wert einer Größe, die für eine Erkennung eines durch den Betrieb der Hochdruckpumpe im Hochdruckspeicher hervorgerufenen Druckaufbaus charakteristisch ist, als Referenzwert ermittelt. Eine solche charakteristische Größe stellt z.B. ein Winkel einer Kurbelwelle, einer Nockenwelle oder einer Pumpenwelle (der Hochdruckpumpe) dar, bei dem sich ein Verlauf des Drucks im Hochdruckspeicher aufgrund des Druckaufbaus ändert. Dies kann z.B. ein Förderbeginn oder ein Förderende sein. Letztlich soll hiermit eine Möglichkeit gegeben sein zu erkennen, wann sich die Förderung durch die Hochdruckpumpe im Hochdruckspeicher bemerkbar macht. Hierzu ist es insbesondere auch zweckmäßig, wenn der Druck im Hochdruckspeicher auf einen Sollwert geregelt wird, insbesondere mittels eines Druckregelventils am Hochdruckspeicher. In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, dass die genannten Winkel in aller Regel miteinander korrelieren.
Anschließend wird der Druck im Zulauf abgesenkt und hierbei wird die charakteristische Größe überwacht. Das Absenken kann z.B. kontinuierlich, aber auch schrittweise (also in diskreten Schritten) erfolgen. Entsprechend kann kontinuierlich oder mit jedem Schritt ein aktueller Wert der charakteristischen Größe erfasst werden.
Wenn dann (irgendwann während des Absenkens des Drucks im Zulauf) ein Istwert (d.h. ein zu diesem Zeitpunkt aktueller Wert) der charakteristischen Größe um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von dem Referenzwert abweicht, wird basierend auf dem dann vorliegenden Wert des Drucks im Zulauf ein Sollwert für den Druck im Zulauf für einen nachfolgenden Betrieb der Vorförderpumpe ermittelt und bevorzugt im weiteren Betrieb auch verwendet. Der Schwellwert kann auch Null sein.
Bei einer Förderung mit der Hochdruckpumpe beginnt sich der Förderkolben beim unteren Totpunkt, der einem Anfangswinkel (von z.B. der Pumpenwelle) entspricht, zu heben. Bei vollständig gefülltem Förderelement - so wie dies durch den zu Anfang gewählten (hohen) Druck im Zulauf der Fall ist - wird bei einem bestimmten Winkel der Druck, der durch den Hub des Förderkolbens im Kraftstoff aufgebaut wird, so hoch sein, dass Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert wird und dort eine Änderung des Drucks hervorruft, die erkannt werden kann. Dieser bestimmte Winkel stellt den erwähnten Referenzwert dar.
Wenn nun das Förderelement - durch einen im Verlauf des Verfahrens reduzierten Druck im Zulauf - nicht mehr vollständig gefüllt ist (bzw. werden kann), beginnt sich der Förderkolben weiterhin beim Anfangswinkel nach oben zu bewegen. Aufgrund der geringeren Füllmenge im Förderraum wird der Förderkolben aber weiter angehoben werden müssen, bis der Druck, der durch den Hub des Förderkolbens im Kraftstoff aufgebaut wird, so hoch ist, dass Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert wird. Dieser benötigte Druck ändert sich im Grunde nicht, aber der Winkel, bei dem dieser erreicht wird, wird größer sein als zuvor.
Damit kann also anhand einer Abweichung des Istwerts vom Referenzwert der charakteristischen Größe (insbesondere Winkel) auf den gerade noch zulässigen Druck im Zulauf geschlossen werden. Auch wenn theoretisch schon bei der geringsten Abweichung des Istwerts vom Referenzwert (d.h. Schwellwert null) auf den relevanten Druck im Zulauf geschlossen werden könnte, wird in der Praxis die Abweichung mindestens einen gewissen vorgegebenen Schwellwert betragen müssen, um sicher erkannt werden zu können. Ebenso kann der dann zu ermittelnde Sollwert für den Druck im Zulauf etwas höher gewählt werden als derjenige Wert, bei dem die Abweichung erkannt wird.
Damit kann also der Druck im Zulauf z.B. bei Kraftstoffen mit üblich hoher Siedetemperatur bzw. niedrigem Dampfdruck abgesenkt werden, was auch eine Absenkung des Leistungsbedarfs der Vorförderpumpe bzw. der davon verursachten Kohlenstoffdioxidemission bedeutet.
Vor diesem Hintergrund ist es auch bevorzugt, wenn das wenigstens eine Kriterium einen erkannten Tankvorgang (was z.B. anhand der Füllmenge im Kraftstofftank erkannt werden kann) umfasst. So kann immer dann, wenn neuer Kraftstoff in den Kraftstofftank hinzukommt -der potentiell von schlechter Qualität sein kann - der Druck im Zulauf bzw. der Sollwert hierfür (neu) angepasst bzw. adaptiert werden. Als Kriterium kommt aber z.B. auch (zusätzlich) ein stationärer Betriebspunkt der Brennkraftmaschine in Betracht, z.B. mit bestimmter Drehzahl und/oder Einspritzmenge (beispielsweise im Schubbetrieb).
Vorzugsweise wird der Sollwert für den Druck im Zulauf für den nachfolgenden Betrieb individuell für verschiedene Betriebspunkte der Brennkraftmaschine ermittelt, die z.B. von der Drehzahl und/oder der Kraftstofftemperatur abhängen können. Damit kann eine möglichst optimale Einsparung an Leistung und Kohlenstoffdioxidemission bei der Vorförderpumpe erreicht werden.
Zweckmäßig ist es auch, dass eine Schutzmaßnahme eingeleitet wird, wenn der Wert des Drucks im Zulauf, bei dem der Istwert der charakteristischen Größe um mehr als den vorgegebenen Schwellwert von dem Referenzwert abweicht, größer als ein vorgegebener Grenzwert ist. Ein solcher Grenzwert kann z.B. einen schlechtesten, gerade noch zulässigen Kraftstoff charakterisieren. Die Schutzmaßnahme kann dann z.B. eine Benachrichtigung über den schlechten Kraftstoff (schlechter als erlaubt) an den Fahrer des Fahrzeugs umfassen. Denkbar sind aber auch Maßnahmen für den Betrieb der Brennkraftmaschine, der z.B. von schlechtem Kraftstoff negativ beeinflusst werden könnte.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt schematisch ein Kraftstoffversorgungssystem, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
2 zeigt schematisch eine Hochdruckpumpe, wie sie im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann.
3 zeigt einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist schematisch ein Kraftstoffversorgungssystem 100 für eine Brennkraftmaschine 110 gezeigt. Dieses umfasst beispielhaft eine als elektrische Kraftstoffpumpe ausgebildete Niederdruckpumpe 120 nebst Rückschlagventil 123, mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 122 entnommen und über einen Kraftstofffilter 126 und einen Zulauf 128 zu einer Hochdruckpumpe 130 gefördert werden kann. Mittels eines Drucksensors 129 kann ein Druck in dem Zulauf 128 erfasst bzw. gemessen werden.
Die Hochdruckpumpe 130 weist ein elektrisches Saugventil 160 auf und soll späte unter Bezug auf 2 noch näher erläutert werden. Mittels der Hochdruckpumpe 130 wird der Kraftstoff dann weiter einem Hochdruckspeicher 140 zugeführt, von dem aus er an Kraftstoffinjektoren 142 geleitet wird. Mittels dieser kann der Kraftstoff dann bedarfsgerecht in die Brennkraftmaschine 110 eingebracht werden. Am Hochdruckspeicher 140 ist ein Drucksensor 141 vorgesehen, mittels dessen ein Druck in dem Hochdruckspeicher 140 erfasst bzw. gemessen werden kann.
Über ein Druckregelventil 144 am Hochdruckspeicher kann Kraftstoff in einen Rücklauf 152 und dann in den Kraftstofftank 122 fließen. Ebenso kann Kraftstoff aus den Kraftstoffinjektoren 142 über ein Rückschlagventil 146 in den Rücklauf 152 und dann in den Kraftstofftank 122 fließen. Zudem ist eine Bypassdrossel 154 vorgesehen, über die Kraftstoff aus der Zuleitung 128 in den Rücklauf 152 fließen kann.
Weiterhin ist eine als Steuergerät (insbesondere Pumpensteuergerät) ausgebildete Recheneinheit 170 vorgesehen, mittels welcher z.B. der Drucksensor 129 ausgelesen und die Vorförderpumpe 120 angesteuert werden können. Mittels eines weiteren Steuergeräts 175 könnte z.B. der Drucksensor 141 ausgelesen sowie die Hochdruckpumpe 130, die Kraftstoffinjektoren 142 und das Druckregelventil 144 angesteuert werden. Denkbar ist, relevanten Informationen vom Steuergerät 175 an das Steuergerät 170 zu übermitteln und umgekehrt.
In 2 ist schematisch eine Hochdruckpumpe 130 mit elektrischem Saugventil 160 dargestellt, wie sie im Rahmen der Erfindung und insbesondere auch in dem Kraftstoffversorgungssystem 100 gemäß 1 verwendet werden kann.
Die Hochdruckpumpe 130 weist einen Förderkolben 23 (bzw. ein Förderwerk mit Förderkolben) auf, der von einem Nocken 24 betätigt wird. Der Nocken sitzt auf einer Pumpenwelle 37 und kann pumpenseitig in einem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe 130 angeordnet sein. Insbesondere ist die Nockenbewegung durch eine zweckmäßige Anbindung (z.B. über die Kurbelwelle) an die Brennkraftmaschine gekoppelt.
Weiterhin weist die Hochdruckpumpe 130 ein als Auslassventil verwendetes Rückschlagventil 25 auf, über welches ein Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 130 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.
Das elektrische Saugventil 160 weist einen Ventilkolben 30 auf, der den Niederdruckbereich von dem Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 130 trennt. Ein Kraftstofffluss vom Niederdruckbereich ist hier mittels eines Pfeiles dargestellt.
Weiterhin weist das elektrische Saugventil 160 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.
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 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 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.
Im Folgenden soll nun kurz die Funktionsweise der Hochdruckpumpe 130 zusammen mit dem elektrischen Saugventil 16 erläutert werden. In einem Ausgangszustand sind das elektrische Saugventil 160 und insbesondere der Ventilkolben 30 im stromlosen Zustand geöffnet und das Auslassventil 25 geschlossen.
In einem Saughub des Förderkolbens 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 160 wird somit Kraftstoff in den Förderraum 26 gesaugt.
In einem Förderhub des Förderkolbens 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 160 wird damit Kraftstoff aus dem Förderraum 26 zurück in Richtung zu der Vorförderpumpe 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.
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 160 ist somit geschlossen. Durch die weitere Hubbewegung des Förderkolbens 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.
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 Förderkolben 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. Die Ansteuerung des Saugventils 160 kann z.B. von dem aktuellen Winkel φ der Pumpenwelle abhängig gemacht werden, auf den nachfolgend noch näher eingegangen werden soll.
In 3 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Dieser soll nachfolgend auch unter Verweise auf die 2 und 4 näher erläutert werden. In 4 ist hierzu schematisch ein Diagramm zur Veranschaulichung gezeigt, in dem ein Druck p im Hochdruckspeicher über dem Winkel φ der Pumpenwelle der Hochdruckpumpe aufgetragen ist.
In einem Schritt 300 werden zunächst Freigabebedingungen oder Kriterien geprüft, ob das Verfahren durchgeführt werden soll oder kann. Dies umfasst z.B. die Prüfung, ob ein Tankvorgang stattgefunden hat und/oder ob ein konstanter Betriebspunkt der Brennkraftmaschine vorliegt.
In einem Schritt 305 wird dann auf einen Regelungsmodus für den Druck im Hochdruckspeicher umgestellt, bei dem der Druck mittels des Druckregelventils auf einen Sollwert p_soll eingeregelt wird, wie er in 4 gezeigt ist.
In einem Schritt 310 wird die Vorförderpumpe derart betrieben bzw. angesteuert, dass ein Druck im Zulauf der Hochdruckpumpe einen vorgegebenen Wert P_Z,1 aufweist. Dies kann z.B. mittels des in 1 gezeigten Drucksensors überprüft werden.
In Schritt 315 wird die Hochdruckpumpe in Vollförderung betrieben bzw. in einen entsprechenden Modus versetzt. Hierzu kann das elektrische Saugventil wie in Bezug auf 2 erläutert angesteuert werden.
In einem Schritt 320 wird dann ein aktueller Wert einer für eine Erkennung eines durch den Betrieb der Hochdruckpumpe im Hochdruckspeicher hervorgerufenen Druckaufbaus charakteristischen Größe ermittelt. Im vorliegenden Beispiel wird als diese charakteristische Größe der Winkel φ der Pumpenwelle wie in 2 gezeigt, verwendet.
In 3 ist hierzu zunächst der Winkel φ₀ eingezeichnet, der z.B. einer Position des Nockens 24 in 2 entspricht, wenn dieser um 90° gegen den Uhrzeigesinn gedreht wäre. Der Förderkolben befände sich dann am unteren Totpunkt. Es handelt sich also um einen Ansteuerwinkel für die Vollförderung. Mit weiterer Drehung des Nockens 24 wird der Förderkolben 23 angehoben und der Kraftstoffstoff im Förderraum 26 verdichtet sich.
Irgendwann öffnet, wie in Bezug auf 2 erwähnt, das Rückschlagventil 25 und der Kraftstoff wird in den Hochdruckspeicher gefördert. Dies führt zu einer Erhöhung des Drucks im Hochdruckspeicher, wie mittels eines Verlaufs V₁ in 4 gezeigt ist. Der Wert φ₁ des Winkels entspricht dabei demjenigen Wert der Winkelstellung des Nockens 24, ab bzw. bei dem diese Druckerhöhung erkannt wird (oder erkannt werden kann) und bildet damit den Referenzwert.
Anschließend wird in einem Schritt 325 der Druck im Zulauf z.B. kontinuierlich oder schrittweise abgesenkt und hierbei der Winkel φ überwacht, also bei weiterhin erfolgenden Förderungen - kontinuierlich oder entsprechend den Schritten - erfasst bzw. gemessen. In 4 ist hierzu beispielhaft ein Verlauf V₂ eingezeichnet, bei dem die Druckerhöhung erst bei dem Wert φ₂ erkannt wird oder werden kann.
Wenn nun ein Istwert des Winkels φ um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert Δφ vom Referenzwert φ₁ abweicht, wie dies für φ₂ in 4 gilt, wird basierend auf dem dann vorliegenden Wert p_Z,2 des Drucks im Zulauf ein Sollwert p_Z,soll für den Druck im Zulauf für einen nachfolgenden Betrieb der Vorförderpumpe ermittelt. Hierzu kann der Wert p_Z,2 z.B. um einen bestimmten Offset erhöht werden.
Dieser Vorgang kann für verschiedene Betriebspunkte der Brennkraftmaschine wiederholt werden, sodass für jeden davon - hier kann ggf. auch eine Interpolation auf weitere Betriebspunkte vorgenommen werden - ein geeigneter Sollwert für den Druck im Zulauf für einen nachfolgenden Betrieb der Vorförderpumpe vorliegt.
Der ermittelte Sollwert kann dann auch zur Adaption des bisherigen Sollwerts oder/und zur Adaption eines Modells über Motordrehzahl und Kraftstofftemperatur verwendet werden. Liegt der ermittelte Wert des Drucks im Zulauf über dem Grenzwert p_Gr, die sich bei einem noch zulässigen Schlechtkraftstoff einstellen würde, kann eine Schutzmaßnahme 335 ergriffen werden. Mögliche Schutzmaßnahmen sind z. B. eine Anhebung des Drucks im Zulauf über den Sollwert hinaus, Limitierung der Motordrehzahl bzw. Motorlast und/oder Aktivierung einer Warnlampe.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems (100) für eine Brennkraftmaschine (110), bei dem Kraftstoff mittels einer Vorförderpumpe (120) aus einem Kraftstofftank (122) einer Hochdruckpumpe (130) zugeführt wird und bei dem der Kraftstoff mittels der Hochdruckpumpe (130) einem Hochdruckspeicher (140) zugeführt wird, wobei bei Vorliegen wenigstens eines Kriteriums die Vorförderpumpe (120) derart betrieben wird, dass ein Druck in einem Zulauf (128) der Hochdruckpumpe (130) einen vorgegebenen Wert aufweist, und die Hochdruckpumpe (130) in Vollförderung betrieben wird, wobei ein aktueller Wert (φ₁) einer für eine Erkennung eines durch den Betrieb der Hochdruckpumpe im Hochdruckspeicher hervorgerufenen Druckaufbaus charakteristischen Größe (φ) als Referenzwert ermittelt wird, wobei anschließend der Druck in dem Zulauf (128) abgesenkt und hierbei die charakteristische Größe (φ) überwacht wird, wobei, wenn ein Istwert (φ₂) der charakteristischen Größe (φ) um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert (Δφ) von dem Referenzwert (φ₁) abweicht, basierend auf dem dann vorliegenden Wert (p_Z,2) des Drucks im Zulauf (128) ein Sollwert (p_Z,soll) für den Druck im Zulauf für einen nachfolgenden Betrieb der Vorförderpumpe (120) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Kriterium einen erkannten Tankvorgang und/oder einen stationären Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (110) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Hochdruckpumpe mit elektrischem Saugventil (160) verwendet wird, die in Vollförderung betrieben wird, indem ein Ansteuerwinkel für das elektrische Saugventil auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Druck im Hochdruckspeicher (140) auf einen Sollwert geregelt wird, insbesondere mittels eines Druckregelventils (144) am Hochdruckspeicher.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die für die Erkennung eines durch den Betrieb der Hochdruckpumpe (130) im Hochdruckspeicher (140) hervorgerufenen Druckaufbaus charakteristische Größe einen Winkel (φ) einer Kurbelwelle, einer Nockenwelle oder einer Pumpenwelle (37) umfasst, bei dem sich ein Verlauf des Drucks im Hochdruckspeicher (140) aufgrund der Druckaufbaus ändert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Druck in dem Zulauf (128) kontinuierlich oder schrittweise abgesenkt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sollwert (P_Z,solll) für den Druck im Zulauf (128) für den nachfolgenden Betrieb individuell für verschiedene Betriebspunkte der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn der Wert des Drucks im Zulauf, bei dem der Istwert der charakteristischen Größe um mehr als den vorgegebenen Schwellwert von dem Referenzwert abweicht, größer als ein vorgegebener Grenzwert (p_Gr) ist, eine Schutzmaßnahme (335) eingeleitet wird.
Recheneinheit (170), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit (170) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (170) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.