DE19753072C2

DE19753072C2 - Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE19753072C2
Application number: DE1997153072
Authority: DE
Inventors: Helmut Rembold; Ferdinand Grob; Hartmut Bauer; Uwe Maienberg; Klaus Scherrbacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-11-29
Filing date: 1997-11-29
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2017-11-30
Also published as: DE19753072A1; JPH11230000A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Druckspeicher und einer Pumpe, mit der dem Druckspeicher Kraftstoff zuführbar ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff von einer Pumpe in einen Druckspeicher gepumpt wird.

Ein derartiges Kraftstoffversorgungssystem ist aus der DE 195 47 877 A1 bekannt.

An eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs werden immer höhere Anforderungen im Hinblick auf eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der erzeugten Abgase bei einer gleichzeitig erwünschten erhöhten Leistung gestellt. Zu diesem Zweck sind moderne Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffversorgungssystem versehen, bei dem die Zuführung von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine elektronisch, insbesondere mit einem rechnergestützten Steuergerät, gesteuert und/oder geregelt wird. Dabei ist es möglich, den Kraftstoff in ein Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine oder direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen.

Insbesondere bei der zuletzt genannten Art, der sogenannten Direkteinspritzung, ist es erforderlich, daß der Kraftstoff unter Druck in den Brennraum eingespritzt wird. Zu diesem Zweck ist ein Druckspeicher vorgesehen, in den der Kraftstoff mittels einer Pumpe gepumpt und unter einen hohen Druck gesetzt wird. Von dort wird der Kraftstoff dann über Einspritzventile in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt.

Unter anderem durch die Einspritzungen von Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine ist es möglich, daß in dem Druckspeicher des Kraftstoffversorgungssystems Schwingungen entstehen. Dies bedeutet, daß der auf den Kraftstoff im Druckspeicher einwirkende Druck nicht überall konstant ist, sondern sich aufgrund der Schwingungen ortsabhängig verändert. Damit besteht die Möglichkeit, daß von unterschiedlichen Einspritzventilen der Kraftstoff mit unterschiedlichem Druck eingespritzt wird, ohne daß dies von dem Steuergerät erkannt und beeinflußt werden könnte.

Besonders schwerwiegend ist der Fall, wenn sogenannte stehende Wellen in dem Druckspeicher entstehen. Dies hat zur Folge, daß die beschriebenen unterschiedlichen Drücke über mehrere Einspritzungen unverändert erhalten bleiben, so daß in diesem Fall eine Mehrzahl aufeinanderfolgender fehlerhafter Einspritzungen entstehen. Dies kann zu einem unruhigen Lauf der Brennkraftmaschine oder gar zu Ausssetzern führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem ein fehlerfreier und ruhiger Lauf der Brennkraftmaschine erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Kraftstoffversorgungssystem bzw. einem Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffversorgungssystems der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Aktuator innerhalb des Druckspeichers zur Dämpfung von in dem Druckspeicher auftretenden Schwingungen vorgesehen ist bzw. daß in dem Druckspeicher eine gegenläufige Schwingung erzeugt wird, um in dem Druckspeicher auftretende Schwingungen zu dämpfen.

Auf diese Weise wird also gewährleistet, daß keine Schwingungen in dem Druckspeicher entstehen, bzw. daß bereits entstandene Schwingungen gedämpft werden. Damit wird erreicht, daß der auf den Kraftstoff einwirkende Druck in dem Druckspeicher überall konstant ist. Der Druck, mit dem die einzelnen Einspritzventile den Kraftstoff in die Brennräume einspritzen, ist somit ebenfalls gleich. Dieser Druck kann von einem Drucksensor an einer beliebigen Stelle des Druckspeichers gemessen und von dem Steuergerät dann weiterverarbeitet werden.

Durch die Erfindung wird in dem Druckspeicher eine gegenläufige Schwingung erzeugt. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß ein Aktuator, insbesondere ein Piezokristall, innerhalb des Druckspeichers vorgesehen ist.

Entsteht in dem Druckspeicher eine Schwingung, verändert sich also der Druck innerhalb des Druckspeichers auf eine mehr oder weniger periodische Art und Weise, so wird mit Hilfe des Aktuators eine gegenläufige Schwingung erzeugt, die den Druckschwankungen innerhalb des Druckspeichers entgegenwirkt und diesen letztlich auslöscht. Damit entsteht ein im wesentlichen konstanter Druck innerhalb des Druckspeichers.

Es ist nun möglich, daß das Steuergerät mittels eines Drucksensors die Druckschwankungen in dem Druckspeicher erfaßt und in Abhängigkeit davon den Aktuator elektrisch derart ansteuert, daß die genannten gegenläufigen Schwingungen entstehen und damit die Druckschwankungen verschwinden. Die Druckschwankungen in dem Druckspeicher stellen in diesem Fall für das Steuergerät eine Regelgröße dar, die mittels des ansteuerbaren Aktuators auf Null geregelt wird.

Ebenfalls ist es möglich, einen Aktuator zu verwenden, der automatisch, also ohne Einwirkung des Steuergerät zu Schwingungen angeregt wird. In diesem Fall entstehen die gegenläufigen Schwingungen automatisch aufgrund der Druckschwankungen in dem Druckspeicher.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems.

In der Figur ist ein Kraftstoffversorgungssystem 1 dargestellt, das für die Verwendung bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Bei dem Kraftstoffversorgungssystem 1 handelt es sich um ein sogenanntes Common-Rail-System, das insbesondere bei einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung zur Anwendung kommt.

Das Kraftstoffversorgungssystem 1 weist einen Druckspeicher 2 auf, der mit einem Drucksensor 3 und einem Drucksteuerventil 4 versehen ist. Der Druckspeicher 2 ist über eine Druckleitung 5 mit einer Hochdruckpumpe 6 verbunden. Die Hochdruckpumpe 6 ist über eine Druckleitung 8 an das Drucksteuerventil 4 angeschlossen ist. Über eine Druckleitung 9 und ein Filter ist das Drucksteuerventil 4 und damit auch die Hochdruckpumpe 6 mit einer Kraftstoffpumpe 10 verbunden, die dazu geeignet ist, Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 11 anzusaugen.

Das Kraftstoffversorgungssystem 1 weist vier Einspritzventile 13 auf, die über Druckleitungen 14 mit dem Druckspeicher 2 verbunden sind. Die Einspritzventile 13 sind dazu geeignet, Kraftstoff in entsprechende Brennräume der Brennkraftmaschine einzuspritzen.

Mittels einer Signalleitung 15 ist der Drucksensor 3 mit einem Steuergerät 16 verbunden, an das des weiteren eine Mehrzahl anderer Signalleitungen als Eingangsleitungen angeschlossen sind. Mittels einer Signalleitung 17 ist die Kraftstoffpumpe 10 und über eine Signalleitung 18 ist das Drucksteuerventil 4 mit dem Steuergerät 16 verbunden. Des weiteren sind die Einspritzventile 13 mittels Signalleitungen 19 an das Steuergerät 16 angeschlossen.

Der Druckspeicher 2 ist über ein steuerbares Ventil 21 mit einem Zusatzspeicher 22 verbunden. Das Ventil 21 weist vorzugsweise einen großen Öffnungsquerschnitt auf. Das Ventil 21 ist über eine Signalleitung 23 an das Steuergerät 16 angeschlossen.

Der Kraftstoff wird von der Kraftstoffpumpe 10 aus dem Kraftstoffbehälter 11 zu der Hochdruckpumpe 6 gepumpt. Mit Hilfe der Hochdruckpumpe 6 wird in dem Druckspeicher 2 und bei geöffnetem Ventil 21 auch in dem Zusatzspeicher 22 ein Druck erzeugt, der von dem Drucksensor 3 gemessen wird und durch eine entsprechende Betätigung des Drucksteuerventils 4 und/oder Steuerung der Kraftstoffpumpe 10 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Über die Einspritzventile 13 wird dann der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.

Für die Bemessung der in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmenge ist unter anderem der Druck in dem Druckspeicher 2 wesentlich. Je größer der Druck in dem Druckspeicher 2 ist, desto mehr Kraftstoff wird während derselben Einspritzzeit in den Brennraum eingespritzt. Insbesondere in der Startphase der Brennkraftmaschine ist der genannte hohe Druck in dem Druckspeicher 2 eine wichtige Voraussetzung.

Aufgrund der aufeinanderfolgenden Einspritzungen von Kraftstoff über die Einspritzventile 13 ist es möglich, daß in dem Druckspeicher 2 Schwingungen entstehen. Derartige Schwingungen würden bedeuten, daß der auf den Kraftstoff einwirkende Druck sich etwa periodisch verändert. Dies würde zur Folge haben, daß der von dem Drucksensor 3 gemessene Druck nicht konstant in dem gesamten Druckspeicher 2 vorhanden ist, sondern sich örtlich andauernd verändert. Damit die Entstehung derartiger Schwingungen verhindert wird, bzw. damit bereits entstandene Schwingungen schnell wieder gedämpft werden, wird von dem Steuergerät 16 über die Signalleitung 23 das Ventil 21 geöffnet und damit der Zusatzspeicher 22 zugeschaltet. Auf diese Weise wird das Volumen des unter Druck stehenden Kraftstoff wesentlich vergrößert, mit der Folge, daß die Wahrscheinlichkeit für das Entstehen von Schwingungen wesentlich kleiner ist als bei abgekoppeltem Zusatzspeicher 22. Ebenfalls hat das vergrößerte Volumen eine stark dämpfende Wirkung auf in dem Druckspeicher 2 bereits vorhandene Schwingungen.

Während eines Stillstands der Brennkraftmaschine vermindert sich der Druck in dem Druckspeicher 2 und dem Zusatzspeicher 22 langsam. Damit bei einem nachfolgenden Starten ein möglichst schneller Druckaufbau auf den normalen Betriebsdruck in dem Druckspeicher 2 möglich ist, wird das Ventil 21 von dem Steuergerät 16 während der Startphase geschlossen und damit der Zusatzspeicher 22 während der Startphase abgekoppelt. Erst wenn ein über den Drucksensor 3 meßbarer, vorgebbarer Druck in dem Druckspeicher 2 erreicht ist, wird das Ventil 21 geöffnet und damit der Zusatzspeicher 22 zugeschaltet.

Bei einer Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist als Ventil 21 ein Überdruckventil vorgesehen. In diesem Fall ist die Signalleitung 23 nicht vorhanden.

Ist der Druck in dem Druckspeicher 2 gering und liegt unter einem Schwellwert, dann ist das Überdruckventil geschlossen. Dieser geringe Wert liegt beispielsweise vor, wenn die Brennkraftmaschine nach einem Stillstand wieder gestartet wird. In diesem Fall ist also der Zusatzspeicher 22 abgekoppelt. Während der Startphase kommt also nur der Druckspeicher 2 zur Wirkung, in dem aufgrund seines geringeren Volumens schnell der normale Betriebsdruck aufgebaut werden kann.

Sobald der Schwellwert überschritten wird, öffnet das Überdruckventil und der Zusatzspeicher 22 wird dadurch mit dem Druckspeicher 2 verbunden. Nunmehr ist das gesamte Volumen vorhanden und kann möglichen Schwingungen entgegenwirken.

Der Schwellwert, bei dem das Überdruckventil öffnet bzw. schließt entspricht etwa demjenigen vorgebbaren Druck, bei dem in dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel das Steuergerät 16 das Ventil 21 öffnet bzw. schließt.

Bei einer anderen Abwandlung der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist weder das Ventil 21, noch der Zusatzspeicher 22, noch die Signalleitung 23 vorhanden. Statt dessen ist in dem Druckspeicher 2 ein Aktuator 25 vorgesehen, beispielsweise ein Piezokristall. Dies ist in der Figur gestrichelt angedeutet.

Dabei ist es möglich, daß der Aktuator 25 über eine Signalleitung mit dem Steuergerät 16 verbunden ist und von diesem zu Schwingungen angeregt werden kann. Werden von dem Steuergerät 16 mittels des Drucksensors 3 Druckschwankungen in dem Druckspeicher 2 erkannt, so steuert das Steuergerät 16 den Aktuator 25 derart an, daß dieser Schwingungen in dem Druckspeicher 2 erzeugt, die den genannten Druckschwankungen gegenläufig sind. Das Steuergerät 15 regelt also die von dem Drucksensor 3 erfaßten Druckschwankgungen über den Aktuator 25 auf Null.

Ebenfalls ist es möglich, daß der Aktuator 25 unabhängig ist von dem Steuergerät 16. Der Aktuator 25 ist dann derart ausgestaltet, daß er durch Druckschwankungen in dem Druckspeicher unmittelbar zu Schwingungen angeregt wird, die den genannten Druckschwankungen gegenläufig sind.

In beiden Fällen haben die von dem Aktuator 25 erzeugten gegenläufigen Schwingungen zur Folge, daß die Druckschwankungen in dem Druckspeicher 2, die letztlich Schwingungen in dem Druckspeicher 2 darstellen, zumindest gedämpft oder gar ausgelöscht werden.

Claims

1. Kraftstoffversorgungssystem (1) für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Druckspeicher (2) und einer Pumpe (6, 10), mit der dem Druckspeicher (2) Kraftstoff zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktuator (25) innerhalb des Druckspeichers (2) zur Dämpfung von in dem Druckspeicher (2) auftretenden Schwingungen vorgesehen ist.

2. Kraftstoffversorgungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (25) ein Piezokristall ist.

3. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff von einer Pumpe (6, 10) in einen Druckspeicher (2) gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Druckspeicher (2) eine gegenläufige Schwingung erzeugt wird, um in dem Druckspeicher (2) auftretende Schwingungen zu dämpfen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Druckspeicher (2) gemessen und in Abhängigkeit davon ein Aktuator (25) angesteuert wird.