DE102021201902A1 - Verfahren zum Ermitteln einer Ungleichförderung bei einer Hochdruckpumpe - Google Patents

Verfahren zum Ermitteln einer Ungleichförderung bei einer Hochdruckpumpe Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Ungleichförderung bei einer Hochdruckpumpe (15) einer Brennkraftmaschine (40), welche Hochdruckpumpe (15) wenigstens zwei Förderwerke (23, 23') zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckspeicher (18) aufweist, die zueinander versetzt angesteuert werden, wobei ein Verlauf (V1, V2, V3) eines Drucks (p) in dem Hochdruckspeicher (18) ermittelt wird, wobei anhand des Verlaufs (V1, V2, V3) des Drucks eine erste Druckänderung (Δp1) zwischen einem Druckniveau vor und einem Druckniveau nach einem Fördervorgang (Δφ1) der Hochdruckpumpe bestimmt wird, wobei anhand des Verlaufs (V1, V2, V3) des Drucks eine zweite Druckänderung (Δp2) bei einer Zylinderfrequenz (f1) der Brennkraftmaschine bestimmt wird, und wobei anhand eines Verhältnisses der ersten Druckänderung (Δp1) zur zweiten Druckänderung (Δp2) auf eine Ungleichförderung bei der Hochdruckpumpe (15) geschlossen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Ungleichförderung bei einer Hochdruckpumpe mit mehreren Förderwerken sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Hochdruckpumpen können eingesetzt werden, um Kraftstoff bis zu einem gewünschten Druckwert, dem sog. Raildruck, zu verdichten und einem Hochdruckspeicher (sog. Common-Rail) zuzuführen. Bei Brennkraftmaschinen, die einen hohen Kraftstoffbedarf haben, können beispielsweise auch Hochdruckpumpen mit zwei (oder mehreren) Förderwerken verwendet werden, bei denen zwei (oder mehr) Kolben angetrieben werden, um die Förderleistung der Hochdruckpumpe zu erhöhen. Eine solche Hochdruckpumpe ist z.B. in der DE 10 2017 200 238 A1 beschrieben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Ermitteln einer Ungleichförderung bei einer Hochdruckpumpe sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Ermitteln (oder Bestimmen) einer Ungleichförderung bei einer Hochdruckpumpe (auch als Pumpenasymmetrie bezeichnet) einer Brennkraftmaschine. Eine hierbei relevante Hochdruckpumpe weist wenigstens zwei Förderwerke, insbesondere Kolben-Förderwerke mit von Kolben begrenzten Förderräumen, auf. Die Hochdruckpumpe dient dabei zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich mittels der Förderwerke in einen Hochdruckspeicher (sog. Rail). Insbesondere können hier genau zwei Förderwerke vorgesehen sein, denkbar sind jedoch auch mehr Förderwerke, also beispielsweise drei, vier usw., die jeweils zur Förderung von Kraftstoff verwendet werden. Zweckmäßigerweise werden die wenigstens zwei Förderwerke der Hochdruckpumpe über eine volle Umdrehung einer zur Ansteuerung der Förderwerke verwendeten Welle gleichmäßig versetzt angesteuert. Denkbar ist hier beispielsweise bei zwei Förderwerken und einem Nockenantrieb mit einseitigen Nocken eine Verdrehung der Nocken zueinander um 180°. Bei Verwendung von doppelseitigen Nocken ist entsprechend eine Verdrehung der Nocken zueinander um 90° denkbar, sodass pro voller Umdrehung der Welle jedes Förderwerk zwei volle Hübe durchläuft. Ein Übersetzungsverhältnis der Welle zur Kurbelwelle kann beispielsweise „Anzahl der Zylinder“:2 betragen, d.h. ein volles Arbeitsspiel eines 4-Takt-Motors (720°KW) entspricht „Anzahl der Zylinder“ Umdrehungen der Welle, und bei doppelseitigen Nocken 2x'' Anzahl der Zylinder'' Förderungen.
  • Der Hochdruckpumpe kann dabei eine Zumesseinheit (z.B. ein Ventil) zugeordnet sein, mit der der Hochdruckpumpe eine gewünschte Menge an Kraftstoff für die Förderung zugemessen werden kann, um den Druck im Hochdruckspeicher z.B. auf einen bestimmten Wert zu regeln. Typischerweise ist eine solche Zumesseinheit für alle Förderwerke gemeinsam vorgesehen. Daneben kommt aber auch eine Hochdruckpumpe in Betracht, bei der sog. elektrische Saugventile verwendet werden, die durch gezielte Bestromung individuell für jedes Förderwerk ansteuerbar sind. Eine solche Hochdruckpumpe ist z.B. in der DE 10 2017 200 238 A1 beschrieben.
  • Mit einer solchen Hochdruckpumpe lässt sich eine Fördermenge von Kraftstoff erreichen, die höher ist als bei vergleichbaren Hochdruckpumpen mit nur einem Förderwerk. Eine Förderfrequenz lässt sich auch z.B. einfach über das Übersetzungsverhältnis ändern, d.h. die gleiche Pumpe kann so konfiguriert werden, dass sie einmal pro Zylinderperiode fördert oder auch zweimal oder mehr. Die Pumpe dreht sich dann schneller als die Kurbelwelle. Aufgrund von fertigungs- oder montagebedingten Toleranzen können jedoch ungleiche Fördermengen für die Förderwerke (insbesondere auch bei im Übrigen gleicher Ansteuerung) auftreten. Vor diesem Hintergrund ist es wünschenswert, eine solche Ungleichförderung zu ermitteln bzw. zu erkennen, um diese beim Betrieb berücksichtigen oder ggf. auch Maßnahmen einleiten zu können.
  • Zwar könnte grundsätzlich der Verlauf des Drucks im Hochdruckspeicher ermittelt bzw. erfasst und analysiert werden. Wenn die beiden Förderwerke zueinander versetzt angesteuert werden, ist an sich der durch einen Hub eines jeden Förderwerks erreichte Druckanstieg im Hochdruckspeicher erkennbar. Hier ergibt sich aber nun das Problem, dass nicht nur Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert wird, sondern durch Einspritzungen in die Brennkraftmaschine auch Kraftstoff entnommen wird. Wenn sich eine Einspritzung mit einer Förderung durch die Hochdruckpumpe überlagert, kann nicht mehr oder jedenfalls nicht mehr genau erkannt werden, wie sich die Druckänderungen bzw. Druckerhöhungen, die durch die Förderwerke hervorgerufen werden, zueinander verhalten.
  • Im Rahmen der Erfindung wird nun vorgeschlagen, dass ein Verlauf eines Drucks in dem Hochdruckspeicher ermittelt bzw. erfasst wird. Vorzugsweise wird der Verlauf über mehrere Fördervorgänge der beteiligten Förderwerke erfasst. Der Verlauf ist insbesondere zeitbasiert oder winkelbasiert (zweckmäßigerweise bezogen auf den Kurbelwinkel °KW der Brennkraftmaschine). In dem Verlauf des Drucks (bzw. anhand des Verlaufs) wird dann eine (erste) Druckänderung - d.h. Druckabfall oder Druckerhöhung - bestimmt, die einer Differenz zwischen einem Druckniveau vor und einem Druckniveau nach einem Fördervorgang der Hochdruckpumpe entspricht. Als Druckniveau ist dabei insbesondere jeweils ein zumindest für gewisse Zeit in etwa konstanter Druckwert zu verstehen (vgl. hierzu auch die Figuren). Konstant ist der Druckwert insbesondere deshalb, weil dieser Punkt am Ende des ersten Förderhubes definiert werden kann. Es ergibt sich damit ein Plateau, bis die zweite Förderphase beginnt. Es versteht sich, dass diese erste Druckänderung auch als Mittelwert von Druckänderungen mehrerer gleichartiger Fördervorgänge bestimmt werden kann.
  • Weiterhin wird anhand des Verlaufs des Drucks eine (zweite) Druckänderung bei einer Zylinderfrequenz der Brennkraftmaschine bestimmt. Hierzu wird der ermittelte Verlauf zunächst insbesondere frequenztransformiert (z.B. mittels einer (diskreten) Fourier-Transformation); in diesem frequenztransformierten Verlauf kann dann die zweite Druckänderung bestimmt werden, und zwar z.B. anhand einer Amplitude des frequenztransformierten Verlaufs bei der Zylinderfrequenz. Unter der Zylinderfrequenz ist dabei eine Frequenz bzw. Häufigkeit zu verstehen, mit der Einspritzungen (dabei ist insbesondere von einer Einspritzung pro Zündvorgang auszugehen) in die Brennkraftmaschine pro Zeit bzw. Winkel vorgenommen werden. Es können tatsächlich aber auch mehrere Einspritzungen stattgefunden haben, da dies im frequenzbasierten Signal keine relevante Änderung verursacht. Es wird ein Summendruckabfall für alle Einspritzungen plus der Steuermengen bestimmt. Die Summenmenge, die das Rail verlassen hat, sorgt für einen Druckabfall.
  • Anhand eines Verhältnisses dieser Druckänderungen, also der ersten Druckänderung und der zweiten Druckänderung, wird dann auf eine Ungleichförderung bei der Hochdruckpumpe geschlossen. Hierbei wird ausgenutzt, dass die zweite Druckänderung bei der Zylinderfrequenz von einer etwaigen Ungleichförderung der Hochdruckpumpe, also unterschiedlichen Fördermengen der Förderwerke, nicht oder jedenfalls nicht wesentlich beeinflusst wird, da die Fördervorgänge aller Förderwerke eingehen, da jedes Förderwerk für sich ebenfalls mit der Zylinderfrequenz fördert. Da sich eine Ungleichmäßigkeit in der Förderung somit auf die Zylinderfrequenz nicht auswirkt, kann die dort auftretende (zweite) Druckänderung als eine Art Referenz verwendet werden. Die erste Druckänderung hingegen ist einem konkreten Förderwerk zuordenbar, so dass aus dem Verhältnis eine Ungleichförderung erkennbar wird.
  • Beispielsweise kann das Verhältnis mit einem erwarteten Verhältniswert für eine Hochdruckpumpe ohne Ungleichförderung verglichen werden. Möglich ist auch, das Verhältnis für gleiche zweite Druckänderungen auszuwerten, d.h. die erste Druckänderung für eine bestimmte zweite Druckänderung mit einem Referenzwert der ersten Druckänderung für die bestimmte zweite Druckänderung für eine Hochdruckpumpe ohne Ungleichförderung zu vergleichen. Weicht dabei die erste Druckänderung vom Referenzwert ab, kann von einer Ungleichförderung ausgegangen werden.
  • Eine erkannte Ungleichförderung kann insbesondere beim Betrieb der Hochdruckpumpe und/oder der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden. Die Auswertung der Ungleichförderung kann z.B. dazu verwendet werden, einen Pumpendefekt zu erkennen. Ein defektes Saugventil, defektes Hochdruckventil, Luft im System oder ein klemmender Kolben können die Ursache für eine zu große Ungleichförderung sein.
  • Bei erkannter Ungleichförderung können Maßnahmen ergriffen werden, wie z.B. die Anzeige einer Fehlermeldung oder das Abspeichern eines Fehlereintrags, aber auch ein reduzierter Betrieb der Hochdruckpumpe, um (weitere) Schäden zu vermeiden. Dabei kann insbesondere auch berücksichtigt werden, wie hoch ein Maß der Ungleichförderung (die kann z.B. eine absolute oder relative Abweichung der ersten Druckänderung vom Referenzwert sein) ist und ob dieses z.B. einen Schwellwert überschreitet.
  • Zweckmäßig ist es dabei auch, wenn der Verlauf des Drucks - und damit die vorgeschlagenen Berechnungen - bei einem oder mehreren vorgegebenen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine (diese sind insbesondere über Drehzahl und/oder Drehmoment definiert), z.B. bei Leerlauf, ermittelt bzw. durchgeführt werden. Damit kann eine gute Vergleichbarkeit der erhaltenen ersten Druckänderungen erreicht werden.
  • Im Falle einer Hochdruckpumpe, bei der für jedes Förderwerk ein elektrisches Saugventil zur Einstellung einer Fördermenge verwendet wird, lässt sich eine solche Ungleichförderung sogar zumindest teilweise ausgleichen. Die Erkennung der Ungleichförderung selbst lässt sich jedoch auch bei anderen Hochdruckpumpen durchführen, bei denen beispielsweise eine Zumesseinheit zur Einstellung der Fördermenge verwendet wird.
  • 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 Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
    • 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Hochdruckpumpe, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
    • 3 zeigt eine Seitenansicht zu 2.
    • 4 zeigt schematisch Verläufe eines Drucks im Hochdruckspeicher.
    • 5 zeigt einen frequenztransformierten Verlauf zu einem Verlauf aus 4.
    • 6 zeigt ein Verhältnis zweier Druckänderungen, wie sie bei einem erfindungsgemäßen Verfahren in bevorzugter Ausführungsform verwende werden.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In 1 ist schematisch ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 einer Brennkraftmaschine 40 gezeigt. Dieses umfasst beispielhaft eine elektrische Kraftstoffpumpe 14, mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 12 entnommen und über einen Kraftstofffilter 13 zu einer Hochdruckpumpe 15 gefördert werden kann. Der Bereich vor der Hochdruckpumpe 15 stellt somit einen Niederdruckbereich dar. Die Hochdruckpumpe 15 ist in der Regel mit der Brennkraftmaschine 40 bzw. deren Kurbelwelle verbunden und kann damit angetrieben werden. Zudem ist eine Zumesseinheit 16 vorgesehen, mittels welcher die Menge des der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoffs eingestellt werden kann.
  • Der Ausgang der Hochdruckpumpe 15 ist mit einem Hochdruckspeicher 18, dem sog. Rail, verbunden, an dem eine Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren 19 angeschlossen ist. Über die Kraftstoffinjektoren 19 wiederum kann Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 40 eingebracht werden. Weiterhin ist am Hochdruckspeicher 18 ein Drucksensor 20 vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, einen Druck im Hochdruckspeicher 18 zu erfassen. Normalerweise ebenfalls vorhandene Rücklaufleitungen sowie ein ggf. vorhandenes Druckregelventil sind nicht dargestellt.
  • Weiterhin ist eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 80 gezeigt, die beispielhaft dazu eingerichtet ist, die Brennkraftmaschine 40 bzw. die Kraftstoffinjektoren 19 und die Hochdruckpumpe 15 und ggf. die Zumesseinheit 16 anzusteuern. Weiterhin kann das Steuergerät 80 Signale des Drucksensors 20 einlesen und so den Druck im Hochdruckspeicher 18 erfassen und verarbeiten.
  • In den 2 und 3 ist ein Ausschnitt der Hochdruckpumpe 15 aus 1 detaillierter dargestellt. 3 zeigt dabei eine Seitenansicht von 2 und zwar von der linken Seite aus betrachtet. Im Folgenden sollen die 2 und 3 übergreifend beschrieben werden.
  • Die Hochdruckpumpe 15 weist Förderwerke 23, 23' mit Aktoren oder Kolben auf, die jeweils von einem Nocken 24 bzw. 24' betätigt werden. Die Nocken sitzen auf einer Welle 37 und können pumpenseitig in einem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe 15 angeordnet sein. Insbesondere ist die Nockenbewegung durch eine zweckmäßige Anbindung (z.B. über die Kurbelwelle) an die Brennkraftmaschine angebunden. Die Nocken 24 und 24' sind als doppelseitige Nocken ausgebildet und um 90° versetzt.
  • Weiterhin weist die Hochdruckpumpe 15 Auslassventile 25, 25' auf, über welche Förderräume 26, 26' der Hochdruckpumpe 15 an den Hochdruckspeicher angebunden sind. Die Auslassventile 25, 25' können beispielsweise jeweils mittels einer Feder (nicht sichtbar) als Rückschlagventil ausgebildet sein, so dass nur dann Kraftstoff vom jeweiligen Förderraum 26 bzw. 26' in den Hochdruckspeicher gefördert werden kann, wenn ein genügend hoher Druck im jeweiligen Förderraum vorherrscht. Zudem sind Ventilkolben 30 bzw. 30' vorgesehen, die den Niederdruckbereich von dem jeweiligen Förderraum 26 bzw. 26' der Hochdruckpumpe 15 trennen. Ein Kraftstofffluss vom Niederdruckbereich ist hier mittels eines Pfeiles gezeigt.
  • Wie zu sehen, ist der Nocken 24' um 90° gegenüber dem Nocken 24 verdreht, so dass es zu einer Phasenverschiebung kommt. Diese Phasenverschiebung ergibt sich für den Hub des Kolbens bzw. Förderwerks 23' aufgrund des Nockens 24', sodass insgesamt eine gleichmäßig versetzte Förderung durch die beiden Förderwerke erfolgt. Damit ist insbesondere eine sog. doppeltsynchrone Förderung mittels der Hochdruckpumpe möglich, d.h. dass pro Zylinderperiode mittels eines Kraftstoffinjektors zwei Pumpenförderungen (je mit einem der zwei Förderwerke) möglich sind.
  • Es sei erwähnt, dass die hier gezeigte Hochdruckpumpe lediglich beispielhaft sein soll; es können auch andere Arten von Hochdruckpumpen mit zwei oder ggf. mehr Förderwerken verwendet werden. Z.B. kann ein Nocken über 90° versetzt zwei Elemente (Förderwerke) antreiben. Denkbar ist z.B. die Verwendung von elektrischen Saugventilen (dann insbesondere anstelle der Zumesseinheit), wie schon erwähnt.
  • In 4 sind schematisch Verläufe eines Drucks im Hochdruckspeicher gezeigt. Hierzu ist ein Druck p über einer Zeit t bzw. einem Winkel (Kurbelwinkel, °KW) φ aufgetragen. Dabei sind drei verschiedene Verläufe V1, V2 und V3 gezeigt. V1 steht dabei für eine Hochdruckpumpe, bei der das erste (frühere) Förderwerk mehr Kraftstoff fördert als das zweite (spätere) Förderwerk, V2 steht für eine Hochdruckpumpe, bei der beide Förderwerke gleich fördern, und V3 steht für eine Hochdruckpumpe, bei der das erste (frühere) Förderwerk weniger Kraftstoff fördert als das zweite (spätere) Förderwerk.
  • Zu Beginn des dargestellten Bereichs sinkt der Druck p im Hochdruckspeicher von einem hohen Druckniveau aufgrund einer Einspritzung ab, da durch die Einspritzung Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher entnommen wird. Die Einspritzung dauert beispielhaft während des Winkelfensters ΔφE an. Alle drei Verläufe sind hier zunächst vergleichbar.
  • Die erste Förderung der Hochdruckpumpe (bzw. die Förderung durch das erste Förderwerk) beginnt nun bereits vor Ende der Einspritzung und dauert während des Winkelfensters Δφ1 an. Durch diese erste Förderung steigt der Druck p im Hochdruckspeicher an und zwar auf ein Zwischenniveau, das nach bzw. am Ende von Δφ1 erreicht ist. Hierbei ist nun ein Unterschied zwischen den drei Verläufen zu sehen. Beim Verlauf V1 steigt der Druck z.B. höher an, da dort das erste (frühere) Förderwerk mehr Kraftstoff fördert.
  • Mit der zweiten Förderung der Hochdruckpumpe (bzw. der Förderung durch das zweite Förderwerk) während des Winkelfensters Δφ2 steigt der Druck p dann noch weiter an und zwar bis zum Niveau von vor der Einspritzung. Bei diesem Niveau handelt es sich dann insbesondere um denjenigen Druckwert, auf den geregelt wird. Hier fördert gemäß Verlauf V1 z.B. das zweite (spätere) Förderwerk weniger Kraftstoff. Im Ergebnis fördern alle drei Hochdruckpumpen damit gleich viel Kraftstoff in den Hochdruckspeicher, da diese Menge z.B. durch eine Zumesseinheit vorgegeben wird. Allerdings variiert die Aufteilung dieser gesamten Menge an Kraftstoff auf die Förderwerke.
  • Anhand der Verläufe in 4 ist zu sehen, dass zwar die Druckänderung, die direkt durch das zweite Förderwerk hervorgerufen wird, im Verlauf bestimmbar ist, nicht aber die Druckänderung, die durch das erste Förderwerk hervorgerufen wird, da dort eine Überlagerung mit der Einspritzung vorliegt. Damit kann kein Vergleich gezogen werden, der auf eine etwaige Ungleichförderung schließen ließe.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird nun anhand eines solchen Verlaufs des Drucks p im Hochdruckspeicher eine erste Druckänderung Δp1 ermittelt oder bestimmt, die hier einer Druckänderung zwischen einem Zeitpunkt bzw. Winkel (Druckniveau) kurz vor Beginn der Einspritzung (oder dem lokalen Maximalwert) und dem Ende der ersten Förderung entspricht. Beispielhaft ist die erste Druckänderung Δp1 für den Verlauf V1 gezeigt. Dieser Wert entspricht - jedenfalls dann, wenn der Druck im Hochdruckspeicher auf einen konstanten Wert geregelt wird - der durch die anschließende zweite Förderung hervorgerufenen Druckerhöhung. Diese erste Druckänderung Δp1 kann in jedem der Verläufe V1, V2 und V3 sehr gut und genau bestimmt werden.
  • Weiterhin soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung nun eine zweite Druckänderung Δp2 bestimmt werden, die bei der Zylinderfrequenz liegt, da darin die Fördervorgänge aller Förderwerke eingehen. Die zweite bzw. frequenzbasierte Druckänderung korreliert mit der entnommenen Einspritzmenge plus der Steuermenge.
  • In 5 ist ein frequenztransformierter Verlauf V' zu einem solchen Druckverlauf aus 4 gezeigt. Hierzu ist eine Amplitude A über einer Frequenz f aufgetragen. Dabei gibt es bei zwei Frequenzen f1 und f2 jeweils einen Peak. Die Frequenz f1 entspricht dabei der Zylinderfrequenz, f2 hingegen der Pumpfrequenz (bei zwei Förderwerken). Bei der Zylinderfrequenz f1 geht die Druckänderung durch die Einspritzung ein. Im Gleichgewicht entspricht dies der Fördermenge der beiden Pumpenelemente. Die entnommene Menge wird nachgefördert, damit der Ausgangsdruck erhalten bleibt. Eine Ungleichförderung wirkt sich hier also nicht aus. Da die Amplitude A einer Druckänderung entspricht, entspricht die Amplitude A bei der Zylinderfrequenz f1 der zweiten Druckänderung Δp2 bzw. sie kann als solche verwendet werden.
  • In 6 sind nun zahlreiche Paare der beiden Druckänderungen Δp1/Δp2 aufgetragen, so dass sich daraus ein Verhältnis dieser beiden Druckänderungen als Steigung einer Ausgleichsgeraden bestimmen lässt, wie es auch bei einem erfindungsgemäßen Verfahren in bevorzugter Ausführungsform verwendet werden kann. Dabei ist eine Druckänderung im Zeit- bzw. Winkelbereich (die erste Druckänderung) Δp1 gegen eine Druckänderung aus der Frequenzanalyse (die zweite Druckänderung) Δp2 aufgetragen und es ist eine Vielzahl an beispielhaften Messpunkten für eine beispielhafte Hochdruckpumpe mit einer Ungleichförderung gezeigt. Beispielsweise kann dieses Verhältnis nun mit einem Referenzverhältnis verglichen werden.
  • Auf diese Weise kann also auf eine Ungleichförderung der Hochdruckpumpe geschlossen werden. Bei Bedarf, z.B. wenn die erste Druckänderung um mehr als einen z.B. absoluten oder relativen Schwellwert von der zweiten Druckänderung abweicht, kann dann auch eine Gegenmaßnahme eingeleitet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017200238 A1 [0002, 0005]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer Ungleichförderung bei einer Hochdruckpumpe (15) einer Brennkraftmaschine (40), welche Hochdruckpumpe (15) wenigstens zwei Förderwerke (23, 23') zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckspeicher (18) aufweist, die zueinander versetzt angesteuert werden, wobei ein Verlauf (V1, V2, V3) eines Drucks (p) in dem Hochdruckspeicher (18) ermittelt wird, wobei anhand des Verlaufs (V1, V2, V3) des Drucks eine erste Druckänderung (Δp1) zwischen einem Druckniveau vor und einem Druckniveau nach einem Fördervorgang (Δφ1) der Hochdruckpumpe bestimmt wird, wobei anhand des Verlaufs (V1, V2, V3) des Drucks eine zweite Druckänderung (Δp2) bei einer Zylinderfrequenz (f1) der Brennkraftmaschine bestimmt wird, und wobei anhand eines Verhältnisses der ersten Druckänderung (Δp1) zur zweiten Druckänderung (Δp2) auf eine Ungleichförderung bei der Hochdruckpumpe (15) geschlossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus dem Verlauf (V1, V2, V3) des Drucks ein frequenztransformierter Verlauf (V') bestimmt wird, und wobei in dem frequenztransformierten Verlauf die zweite Druckänderung (Δp2) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zweite Druckänderung (Δp2) anhand einer Amplitude (A) des frequenztransformierten Verlaufs (V') bei der Zylinderfrequenz bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Druckänderung (Δp1) in einem zeit- oder winkelbasierten Verlauf (V1, V2, V3) bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn auf eine Ungleichförderung bei der Hochdruckpumpe (15) geschlossen wird, insbesondere, wenn ein Maß für die Ungleichförderung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, eine Maßnahme eingeleitet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verlauf (V1, V2, V3) des Drucks bei einem oder einem von mehreren vorgegebenen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine (40) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei den Förderwerken (23, 23') der Hochdruckpumpe eine gemeinsame Zumesseinheit (16) zur Zumessung von Kraftstoff zugeordnet ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jedem der Förderwerke ein elektrisches Saugventil zugeordnet ist.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens zwei Förderwerke (23, 23') der Hochdruckpumpe (15) zwei Förderhübe pro Zylinderperiode ausführen.
  10. Recheneinheit (80), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  11. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (80) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (80) ausgeführt wird.
  12. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.
DE102021201902.1A 2021-03-01 2021-03-01 Verfahren zum Ermitteln einer Ungleichförderung bei einer Hochdruckpumpe Pending DE102021201902A1 (de)

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