DE102021209819A1 - Method for operating a fuel injection device of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine Hochdruckpumpe (14) aufweist, durch die Kraftstoff unter Hochdruck gefördert wird und die mechanisch durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist wenigstens einen Injektor (18) auf, durch den von der Hochdruckpumpe (14) geförderter Kraftstoff an der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine elektronische Steuereinrichtung (20) aufweist, durch die die Kraftstoffförderung der Hochdruckpumpe (14) und die Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor (18) abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gesteuert wird. Durch die Steuereinrichtung (20) wird bei Erreichen einer Grenzdrehzahl der Hochdruckpumpe (14) oder bei Erreichen eines Grenzwerts für den Drehzahlgradienten der Hochdruckpumpe (14) vor Erreichen der Grenzdrehzahl die Kraftstoffförderung durch die Hochdruckpumpe (14) zumindest verringert und/oder die durch den wenigstens einen Injektor (18) eingespritzte Kraftstoffmenge zumindest verringert um einen Anstieg der Drehzahl der Hochdruckpumpe (14) über die Grenzdrehzahl zu vermeiden.A method for operating a fuel injection device of an internal combustion engine is proposed, the fuel injection device having a high-pressure pump (14) through which fuel is delivered under high pressure and which is mechanically driven by the internal combustion engine. The fuel injection device has at least one injector (18) through which fuel delivered by the high-pressure pump (14) can be injected at the internal combustion engine, the fuel injection device having an electronic control device (20) through which the fuel delivery of the high-pressure pump (14) and the Fuel injection is controlled by the injector (18) depending on the operating parameters of the internal combustion engine. The control device (20) at least reduces the fuel delivery by the high-pressure pump (14) when a limit speed of the high-pressure pump (14) is reached or when a limit value for the speed gradient of the high-pressure pump (14) is reached before the limit speed is reached and/or the fuel delivery by the at least an injector (18) injected fuel quantity at least reduced to avoid an increase in the speed of the high-pressure pump (14) over the limit speed.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention is based on a method for operating a fuel injection device of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Ein solches Verfahren ist durch die
Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement mit einem über einen Rollenstößel in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf. Der Rollenstößel ist durch eine Feder zu einem Nocken einer Antriebswelle hin beaufschlagt. Die Feder ist dabei so dimensioniert, dass deren Kraft groß genug ist um den Kontakt des Rollenstößels mit dem Nocken bis zu einer für den normalen Betrieb der Hochdruckpumpe vorgesehenen Grenzdrehzahl sicherzustellen. Wenn die Drehzahl der Hochdruckpumpe über die Grenzdrehzahl ansteigt kann der Kontakt zwischen dem Rollenstößel und dem Nocken nicht mehr sichergestellt werden, so dass der Rollenstößel zeitweise vom Nocken abhebt und dann wieder in Kontakt mit dem Nocken gelangt. Hierbei treten hohe stoßartige Belastungen des Rollenstößels und Nockens auf, die zu einer Beschädigung dieser Teile führen können. Ein Anstieg der Drehzahl über die Grenzdrehzahl sollte daher vermieden werden.The high-pressure pump has at least one pump element with a pump piston that is driven in a stroke movement via a roller tappet. The roller tappet is biased toward a cam of a drive shaft by a spring. The spring is dimensioned in such a way that its force is great enough to ensure contact between the roller tappet and the cam up to a limit speed provided for normal operation of the high-pressure pump. If the speed of the high-pressure pump rises above the limit speed, the contact between the roller tappet and the cam can no longer be ensured, so that the roller tappet lifts off the cam temporarily and then comes into contact with the cam again. This causes high impact loads on the roller tappet and cam, which can lead to damage to these parts. An increase in speed above the limit speed should therefore be avoided.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Überschreiten der Grenzdrehzahl der Hochdruckpumpe und dadurch eine Beschädigung der Hochdruckpumpe vermieden wird.The method according to the invention for operating a fuel injection device of an internal combustion engine with the features according to claim 1 has the advantage that exceeding the limit speed of the high-pressure pump and thus damaging the high-pressure pump is avoided.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.Advantageous refinements and developments of the method according to the invention are specified in the dependent claims.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In
Die Hochdruckpumpe 14 weist wenigstens ein Pumpenelement 30 auf, das einen Pumpenkolben 34 umfasst, der in einer Zylinderbohrung 38 dicht geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum 42 begrenzt. Die Hochdruckpumpe 14 weist eine Antriebswelle 46 auf, die als Exzenter- oder Nockenwelle ausgebildet ist und beispielsweise wenigstens einen Nocken 48 aufweist. Die Antriebswelle 46 wird durch die Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben und rotiert im Betrieb der Pumpe 14 um eine Drehachse 47. Die Drehzahl der Antriebswelle 46 der Hochdruckpumpe 14 ist proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine. Beispielsweise kann die Antriebswelle 46 der Hochdruckpumpe 14 mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben werden. Der Nocken 48 kann als 180°-Doppelnocken ausgebildet sein.The high-
Der Pumpenkolben 34 stützt sich über einen Stößel 50 am Nocken 48 ab, wobei der Stößel 50 als Rollenstößel ausgebildet ist, in dem eine auf dem Nocken 48 abrollende Rolle 52 drehbar gelagert ist. Der Rollenstößel 50 wird durch eine Feder 54 zum Nocken 48 hin beaufschlagt um einen dauerhaften Kontakt zwischen der Rolle 52 und dem Nocken 48 sicherzustellen. Mit zunehmender Drehzahl der Antriebswelle 46 nehme die auf den Pumpenkolben 34 und den Rollenstößel 50 wirkenden Kräfte zu. Die Kraft der Feder 54 ist so groß, dass bis zu einer Grenzdrehzahl der Antriebswelle 46 der Kontakt zwischen Rolle 52 und Nocken 48 sichergestellt ist. Bei einer höheren Drehzahl als der Grenzdrehzahl ist ein dauerhafter Kontakt zwischen der rolle 52 und dem Nocken 48 nicht mehr sichergestellt. Insbesondere bei dem zur Drehachse 47 der Antriebswelle 46 hin gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 34, bei dem der Kontakt der Rolle 52 mit dem Nocken 48 durch die Feder 54 bewirkt werden muss, kann die Rolle 52 vom Nocken 48 abheben wenn die Grenzdrehzahl überschritten wird. Beim nachfolgenden Förderhub, bei dem der Pumpenkolben 34 von der Drehachse 47 der Antriebswelle 46 wegbewegt wird, gelangt die Rolle 52 wieder in Kontakt mit dem Nocken 48, was eine große stoßartige Belastung verursacht.The
Der Pumpenarbeitsraum 42 ist über ein Einlassventil 56 mit der Druckseite der Förderpumpe 10 verbindbar und über ein Auslassventil 58 mit dem Hochdruckspeicher 16 verbindbar. Es kann vorgesehen sein, dass der von der Förderpumpe 10 geförderte Kraftstoff zunächst durch den Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 geführt wird und von dort zum Einlassventilen 56 weitergeführt wird.The
Das Einlassventil 56 kann als elektrisch betätigtes Ventil ausgebildet sein. Gemäß
Die Bestromung der Magnetspule 69 wird durch die Steuereinrichtung 20 gesteuert. Während des zur Drehachse 47 hin gerichteten Saughubs des Pumpenkolbens 34 ist die Magnetspule 69 nicht bestromt, so dass das Einlassventil 56 offen ist und Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 42 angesaugt wird. Wenn beim von der Drehachse 47 weggerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 34 Kraftstoff in den Hochdruckspeicher 16 gefördert werden soll, so wird durch die Steuereinrichtung 20 die Magnetspule 69 bestromt, so dass das Einlassventil 54 schließt und Kraftstoff im Pumpenarbeitsraum 42 verdichtet und durch das Auslassventil 58 in den Hochdruckspeicher 16 gefördert wird. Durch Variation der Schließdauer des Einlassventils 56 während des Förderhubs des Pumpenkolbens 34 kann die Fördermenge des Pumpenelements 30 variiert werden. Wenn das Einlassventil 56 während des Förderhubs des Pumpenkolbens 34 dauerhaft geöffnet bleibt so erfolgt keine Kraftstoffförderung durch das Pumpenelement 30.The energization of the
Das Einlassventil 56 des Pumpenelements 30 kann alternativ auch als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet sein. In der Verbindung zwischen der Förderpumpe 10 und dem Einlassventil 56 ist dann eine in
Die Ansteuerung des elektrisch betätigten Einlassventils 56 oder der Zumesseinrichtung 75 und damit die Steuerung der durch die Hochdruckpumpe 14 in den Hochdruckspeicher 16 geförderten Kraftstoffmenge erfolgt durch die Steuereinrichtung 20 abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine. Als Betriebsparameter werden dabei unter anderem die Last, die Drehzahl und der Drehzahlgradient der Brennkraftmaschine sowie weitere berücksichtigt. Die Steuereinrichtung 20 ist dabei mit entsprechenden Sensoreinrichtungen verbunden, durch die diese Betriebsparameter erfasst werden.The
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist vorgesehen, dass bei Erreichen der Grenzdrehzahl der Hochdruckpumpe 14, die proportional einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, die Kraftstofffördermenge der Hochdruckpumpe 14 zumindest verringert oder bis auf Null reduziert wird. Alternativ kann auch bereits nahe unterhalb der Grenzdrehzahl bei über einem Grenzwert liegendem Drehzahlgradienten die Kraftstofffördermenge der Hochdruckpumpe 14 verringert oder auf Null reduziert werden. Dadurch wird auch bei einer schnellen Drehzahlzunahme ein Überschreiten der Grenzdrehzahl vermieden. Durch die Verringerung der Kraftstofffördermenge der Hochdruckpumpe 14 wird vermieden, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine weiter ansteigt und die Grenzdrehzahl der Hochdruckpumpe 14 überschritten wird und die Rolle 52 den Kontakt zum Nocken 48 verliert. Zur Verringerung der Fördermenge der Hochdruckpumpe 14 wird durch die Steuereinrichtung 20 das elektrisch betätigte Einlassventil 36 oder die Zumesseinrichtung 75 entsprechend angesteuert. Diese Ansteuerung erfolgt unabhängig von der Last- oder Drehzahlvorgabe des Fahrers des mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs, die dieser mit dem Gaspedal gibt. Hierdurch ist eine mutwillige Überschreitung der Grenzdrehzahl der Brennkraftmaschine und der Hochdruckpumpe vermieden.In the method according to the invention for operating the fuel injection device, it is provided that when the limit speed of the high-
Zusätzlich oder alternativ wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bei Erreichen der Grenzdrehzahl der Hochdruckpumpe 14 oder bei über einem Grenzwert liegendem Drehzahlgradienten nahe der Grenzdrehzahl der Hochdruckpumpe 14 durch die Steuereinrichtung 20 die durch die Injektoren 18 eingespritzte Kraftstoffmenge verringert oder bis auf Null reduziert. Auch hierdurch wird vermieden, dass die Drehzahl der Hochdruckpumpe 14 die Grenzdrehzahl überschreitet und die Rolle 52 den Kontakt zum Nocken 48 verliert.Additionally or alternatively, in the method according to the invention for operating the fuel injection device, when the limit speed of high-
Zusätzlich zu der vorstehend erläuterten Reduzierung der Kraftstofffördermenge der Hochdruckpumpe 14 und/oder der Kraftstoffeinspritzmenge der Injektoren 18 kann durch die Steuereinrichtung 20 oder eine mit dieser verbundene Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs aktiviert werden wenn die Grenzdrehzahl der Hochdruckpumpe 14 erreicht wird oder der Drehzahlgradient einen Grenzwert nahe der Grenzdrehzahl erreicht um das Kraftfahrzeugs abzubremsen und einen weiteren Drehzahlanstieg zu vermeiden. Dies kann insbesondere im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs erfolgen jedoch auch wenn der Fahrer weiter das Gaspedal betätigt und mutwillig eine Überschreitung der Grenzdrehzahl herbeiführen will.In addition to the above-described reduction in the fuel delivery quantity of high-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 10218023 A1 [0002]DE 10218023 A1 [0002]
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10218023A1 (en) | 2002-04-23 | 2003-11-06 | Bosch Gmbh Robert | Fuel injection device for internal combustion engine has return lines from injectors and high pressure pump opening into common return line, pressure regulating valve outlet opening into fuel tank |
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2021
- 2021-09-06 DE DE102021209819.3A patent/DE102021209819A1/en active Pending
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DE10218023A1 (en) | 2002-04-23 | 2003-11-06 | Bosch Gmbh Robert | Fuel injection device for internal combustion engine has return lines from injectors and high pressure pump opening into common return line, pressure regulating valve outlet opening into fuel tank |
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