DE19913477A1 - Operating fuel delivery device for internal combustion engine, especially for motor vehicle, involves influencing quantity control valve by battery voltage and/or depending on coil resistance - Google Patents
Operating fuel delivery device for internal combustion engine, especially for motor vehicle, involves influencing quantity control valve by battery voltage and/or depending on coil resistanceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffzuführeinrichtung einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge mittels eines Mengensteuerventils und einer nachgeordneten Hochdruckpumpe gesteuert und/oder geregelt wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Steuergerät für eine Kraftstoffzuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftstoffzuführeinrichtung mit einem Mengensteuerventil und mit einer Hochdruckpumpe versehen ist, und wobei das Steuergerät zur Steuerung und/oder Regelung der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge vorgesehen ist. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Kraftstoffzuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Mengensteuerventil, mit einer Hochdruckpumpe und mit einem Steuergerät zur Steuerung und/oder Regelung der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge.The invention relates to a method for operating a Fuel supply device of an internal combustion engine in particular of a motor vehicle in which the Fuel quantity supplied to the internal combustion engine by means of a Volume control valve and a downstream high pressure pump is controlled and / or regulated. The invention relates also a control unit for one Fuel supply device for an internal combustion engine in particular a motor vehicle, the Fuel supply device with a quantity control valve and is provided with a high pressure pump, and wherein that Control device for controlling and / or regulating the Amount of fuel supplied to the internal combustion engine is provided is. The invention also relates to a Fuel supply device for an internal combustion engine in particular a motor vehicle with a Volume control valve, with a high pressure pump and with a Control device for controlling and / or regulating the Amount of fuel supplied to the internal combustion engine.
Ein derartiges Verfahren, wie auch ein derartiges Steuergerät und eine derartige Kraftstoffzuführeinrichtung sind aus der EP 481 964 A2 bekannt. Dort ist das Mengensteuerventil im stromlosen Zustand geöffnet. Wird das Mengensteuerventil angesteuert, so wird es geschlossen und die Hochdruckpumpe fördert Kraftstoff für die nachfolgende Einspritzung desselben in die Brennräume der Brennkraftmaschine.Such a method as well as such Control unit and such a fuel supply device are known from EP 481 964 A2. There it is Quantity control valve opened when de-energized. Will that Volume control valve controlled, so it is closed and the high pressure pump delivers fuel for the subsequent one Injection of the same into the combustion chambers of the Internal combustion engine.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art, wie auch ein Steuergerät und eine Kraftstoffzuführeinrichtung der jeweils eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine möglichst genaue Zumessung der erwünschten Kraftstoffmenge in die Brennräume der Brennkraftmaschine möglich ist.The object of the invention is a method of the beginning mentioned type, as well as a control unit and a Fuel supply device of the aforementioned Type in such a way that the most accurate Measuring the desired amount of fuel in the combustion chambers the internal combustion engine is possible.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Erfindung dadurch gelöst, dass das Mengensteuerventil in Abhängigkeit von einer Batteriespannung, mit der das Mengensteuerventil beaufschlagt ist, und/oder in Abhängigkeit von einem Spulenwiderstand des Mengensteuerventils beeinflusst wird. Bei einem Steuergerät oder einer Kraftstoffzuführeinrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe durch die Erfindung dadurch gelöst, dass das Mengensteuerventil durch das Steuergerät in Abhängigkeit von einer Batteriespannung, mit der das Mengensteuerventil beaufschlagt ist, und/oder in Abhängigkeit von einem Spulenwiderstand des Mengensteuerventils beeinflussbar ist.This task is initiated in a procedure mentioned type solved by the invention in that the Volume control valve depending on one Battery voltage with which the volume control valve is acted upon and / or depending on one Coil resistance of the volume control valve is influenced. With a control unit or one Fuel supply device of the type mentioned is the object achieved by the invention in that the Volume control valve depending on the control unit from a battery voltage with which the volume control valve is acted upon and / or depending on one Coil resistance of the quantity control valve can be influenced.
Der Schließzeitpunkt des Mengensteuerventils stellt im wesentlichen denjenigen Zeitpunkt dar, ab dem Kraftstoff von der Hochdruckpumpe zu den Einspritzdüsen und damit zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine gefördert wird. Durch den Schließzeitpunkt des Mengensteuerventils wird auch die den Brennräumen und damit der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge beeinflusst. Der Schließzeitpunkt des Mengensteuerventils selbst ist von einer Mehrzahl von Größen abhängig. So wird der Schließzeitpunkt eher erreicht, wenn die Batteriespannung, an der das Mengensteuerventil anliegt, groß ist. Ebenfalls bestehen Abhängigkeiten des Schließzeitpunkts von dem Spulenwiderstand des Mengensteuerventils, da dieser den Strom durch das Mengensteuerventil bestimmt. Erfindungsgemäß werden diese Abhängigkeiten bei der Ansteuerung des Mengensteuerventils berücksichtigt. So wird bei der Erfindung die Abhängigkeit des Mengensteuerventils von der Batteriespannung und/oder von dem Spulenwiderstand bei der Ermittlung und daraus resultierenden Ansteuerung des Mengensteuerventils zugrunde gelegt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die über das Mengensteuerventil beeinflusste, der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge auch bei unterschiedlichen Batteriespannungen und/oder bei unterschiedlichen Spulenwiderständen immer dem erwünschten Wert entspricht. Die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung wird damit verbessert, was gleichbedeutend ist mit einer Verminderung des Kraftstoffverbrauchs, wie auch mit einer Verminderung von ausgestoßenen Schadstoffen.The closing time of the volume control valve is in essentially represents the point in time from which fuel from the high pressure pump to the injectors and thus to the combustion chambers of the internal combustion engine is promoted. By the closing time of the volume control valve also the combustion chambers and thus the internal combustion engine fuel quantity influenced. The The closing time of the volume control valve itself is from depends on a number of sizes. So it will Closing time sooner reached when the battery voltage, against which the volume control valve is located is large. Likewise there are dependencies of the closing time on the Coil resistance of the volume control valve, since this the Current determined by the volume control valve. According to the invention, these dependencies at Control of the quantity control valve is taken into account. So will in the invention, the dependence of the volume control valve battery voltage and / or coil resistance in the determination and resulting control of the volume control valve. This will make the Advantage achieved through the volume control valve influenced, supplied to the internal combustion engine Fuel quantity even with different Battery voltages and / or at different Coil resistances always correspond to the desired value. This increases the accuracy of the fuel metering improves, which is synonymous with a decrease of fuel consumption, as well as with a reduction of emitted pollutants.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Spulenwiderstand aus einer Spulentemperatur des Mengensteuerventils ermittelt. Es ist damit erfindungsgemäß nicht erforderlich, den Spulenwiderstand direkt zu messen. Stattdessen reicht es aus, die Spulentemperatur zu erfassen. Aus dieser Spulentemperatur kann auf den Spulenwiderstand geschlossen werden. Die Spulentemperatur des Mengesteuerventils wiederum kann in besonders vorteilhafter Weise aus der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine und/oder aus der Ansauglufttemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt werden.In an advantageous development of the invention the coil resistance from a coil temperature of Volume control valve determined. It is therefore according to the invention not necessary to measure the coil resistance directly. Instead, it is sufficient to increase the coil temperature to capture. From this coil temperature can on Coil resistance can be closed. The coil temperature the flow control valve in turn can in particular advantageously from the cooling water temperature Internal combustion engine and / or from the intake air temperature the internal combustion engine can be determined.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Mengensteuerventil in Abhängigkeit von dem von der Hochdruckpumpe erzeugten Ist-Druck beeinflusst. Auf diese Weise wird durch die Erfindung berücksichtigt, dass das Schließen des Mengensteuerventils und damit der Schließzeitpunkt des Mengensteuerventils abhängig ist von dem von der Hochdruckpumpe erzeugten Ist-Druck. Dieser Ist- Druck wirkt auf das Mengensteuerventil in dem Sinne ein, dass er den Schließvorgang des Mengensteuerventils unterstützt. Durch die Berücksichtigung dieses Ist-Drucks wird die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung mit den bereits erläuterten Vorteilen weiter verbessert.In an advantageous embodiment of the invention the volume control valve depending on that of the High pressure pump affects the actual pressure generated. To this Way is taken into account by the invention that the Closing the volume control valve and thus the The closing time of the volume control valve depends on the actual pressure generated by the high pressure pump. This is- Pressure acts on the volume control valve in the sense that he is closing the volume control valve supported. By taking this actual pressure into account the accuracy of the fuel metering with the Advantages already explained further improved.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Mengensteuerventil in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine beeinflusst. Insbesondere bei Verwendung einer mechanischen Hochdruckpumpe, die mit der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, hat die Drehzahl der Brennkraftmaschine einen direkten Einfluss auf die Hochdruckpumpe. Dies wird erfindungsgemäß dadurch berücksichtigt, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. der Hochdruckpumpe in die Ansteuerung des Mengensteuerventils eingeht. Auch durch diese Maßnahme wird die Genauigkeit der Zumessung von Kraftstoff zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine weiter verbessert.In a further advantageous embodiment of the Invention will depend on the volume control valve affects the speed of the internal combustion engine. Especially when using a mechanical High pressure pump coupled to the internal combustion engine is, the speed of the internal combustion engine has a direct Influence on the high pressure pump. This is according to the invention taking into account that the speed of the Internal combustion engine or the high pressure pump in the Control of the volume control valve is received. Also through this measure will increase the accuracy of the metering Fuel on to the combustion chambers of the internal combustion engine improved.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.The realization of the inventive method in the form of a Control that for a control unit one Internal combustion engine, in particular a motor vehicle, is provided. Here is on the control Program stored on a computing device, in particular on a microprocessor, executable and for Execution of the method according to the invention is suitable. In this case, the invention is based on a Control program stored so that this control provided with the program in the same The invention represents how the method for its Execution the program is suitable. As a control can in particular be an electrical storage medium for Use, for example, a read-only memory.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren 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.Other features, applications and advantages of the Invention result from the following description of embodiments of the invention shown in the figures the drawing are shown. Thereby everyone described or illustrated features for themselves or in any combination the subject of the invention, regardless of their summary in the Patent claims or their relationship and independently from their formulation or representation in the description or in the drawing.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine; Fig. 1 is a schematic block diagram shows an embodiment of a fuel supply device according to the invention for an internal combustion engine;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Hochdruckpumpe der Kraftstoffzuführeinrichtung der Fig. 1 in drei verschiedenen Betriebszuständen mit einem zugehörigen Zeitdiagramm; FIG. 2 shows a schematic illustration of a high-pressure pump of the fuel supply device of FIG. 1 in three different operating states with an associated time diagram;
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Kraftstoffzuführeinrichtung der Fig. 1; FIG. 3 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a method for operating the fuel supply device of FIG. 1;
Fig. 4 zeigt schematische Zeitdiagramme von Signalverläufen der Kraftstoffzuführeinrichtung der Fig. 1; und FIG. 4 shows schematic time diagrams of signal profiles of the fuel supply device of FIG. 1; and
Fig. 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines ergänzenden Verfahrens zu dem Verfahren der Fig. 3. FIG. 5 shows a schematic flow diagram of a method that is complementary to the method of FIG. 3.
In der Fig. 1 ist eine Kraftstoffzuführeinrichtung 10 dargestellt, die zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Insbesondere ist die Kraftstoffzuführeinrichtung 10 zur Verwendung bei einer Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung geeignet. Bei einer derartigen Brennkraftmaschine wird das Benzin in einem sogenannten Homogenbetrieb während der Ansaugphase und in einem sogenannten Schichtladungsbetrieb während der Verdichtungsphase direkt in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt.In FIG. 1, a fuel supply device 10 is shown, which is provided for operating an internal combustion engine. In particular, the fuel supply device 10 is suitable for use in an internal combustion engine with gasoline direct injection. In such an internal combustion engine, the gasoline is injected directly into the combustion chambers of the internal combustion engine in a so-called homogeneous operation during the intake phase and in a so-called stratified charge operation during the compression phase.
Die Kraftstoffzuführeinrichtung 10 weist eine elektrische Kraftstoffpumpe 11 auf, mit der der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 12 angesaugt und über ein Kraftstofffilter 13 weitergefördert wird. Die Kraftstoffpumpe 11 ist dazu geeignet, einen Niederdruck zu erzeugen. Zur Steuerung und/oder Regelung dieses Niederdrucks ist ein Niederdruckregler 14 vorgesehen, der mit dem Ausgang des Kraftstofffilters 13 verbunden ist, und über den Kraftstoff wieder zum Kraftstofftank 12 zurückgeführt werden kann.The fuel supply device 10 has an electric fuel pump 11 , with which the fuel is drawn in from a fuel tank 12 and conveyed further via a fuel filter 13 . The fuel pump 11 is suitable for generating a low pressure. To control and / or regulate this low pressure, a low pressure regulator 14 is provided, which is connected to the outlet of the fuel filter 13 and can be returned to the fuel tank 12 via the fuel.
An den Ausgang des Kraftstofffilters 13 ist des weiteren die Serienschaltung aus einem Mengensteuerventil 15 und einer mechanischen Hochdruckpumpe 16 angeschlossen. Der Ausgang der Hochdruckpumpe 16 ist über ein Überdruckventil 17 an den Eingang des Mengensteuerventils 15 zurückgeführt.The series circuit comprising a quantity control valve 15 and a mechanical high-pressure pump 16 is also connected to the output of the fuel filter 13 . The outlet of the high pressure pump 16 is returned to the inlet of the quantity control valve 15 via a pressure relief valve 17 .
Die Hochdruckpumpe 16 ist dazu vorgesehen, einen im Vergleich zu dem von der elektrischen Kraftstoffpumpe 11 erzeugten Niederdruck wesentlich höheren Hochdruck zu erzeugen. Zur Ableitung eines eventuell entstehenden Überdrucks ist das Überdruckventil 17 vorgesehen. Wie noch erläutert werden wird, ist das Mengensteuerventil 15 dazu geeignet, diejenige Menge Kraftstoff einzustellen, die mit der Hochdruckpumpe 16 gefördert werden soll.The high pressure pump 16 is provided to generate a significantly higher high pressure than the low pressure generated by the electric fuel pump 11 . The pressure relief valve 17 is provided to discharge any overpressure that may arise. As will be explained below, the quantity control valve 15 is suitable for setting the quantity of fuel that is to be delivered by the high-pressure pump 16 .
Der Ausgang der Hochdruckpumpe 16 ist mit einem Druckspeicher 18 verbunden, an den eine Mehrzahl von Einspritzventilen 19 angeschlossen sind. Der Druckspeicher 18 wird häufig auch als Rail oder Common Rail bezeichnet. Des weiteren ist an den Druckspeicher 18 ein Drucksensor 20 angeschlossen.The outlet of the high-pressure pump 16 is connected to a pressure accumulator 18 , to which a plurality of injection valves 19 are connected. The pressure accumulator 18 is often also referred to as a rail or common rail. Furthermore, a pressure sensor 20 is connected to the pressure accumulator 18 .
Die Einspritzventile 19 sind den Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeordnet. Die in der Fig. 1 dargestellte Kraftstoffzuführeinrichtung 10 ist damit für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine vorgesehen. Über die Einspritzventile 19 wird der Kraftstoff in die Brennräume eingespritzt. Die Kraftstoffmenge, die über die einzelnen Einspritzventile in die zugehörigen Brennkrafträume eingespritzt wird, wird über das Mengensteuerventil 15 eingestellt.The injection valves 19 are assigned to the combustion chambers of the internal combustion engine. The fuel supply device 10 shown in FIG. 1 is thus provided for a four-cylinder internal combustion engine. The fuel is injected into the combustion chambers via the injection valves 19 . The amount of fuel that is injected into the associated combustion chambers via the individual injection valves is set via the volume control valve 15 .
In der Fig. 2 ist das Mengensteuerventil 15 und die Hochdruckpumpe 16 detaillierter dargestellt. Das Mengensteuerventil 15 weist einen Elektromagneten 21 auf, mit dem ein Ventil 22 geöffnet und geschlossen werden kann. Die Hochdruckpumpe 16 weist einen Kolben 23 auf, der von einem Nocken 24 der Brennkraftmaschine betätigt wird. Des weiteren ist die Hochdruckpumpe 16 mit einem Ventil 25 versehen.In FIG. 2 the quantity control valve 15 and the high-pressure pump 16 is shown in more detail. The quantity control valve 15 has an electromagnet 21 with which a valve 22 can be opened and closed. The high pressure pump 16 has a piston 23 which is actuated by a cam 24 of the internal combustion engine. Furthermore, the high-pressure pump 16 is provided with a valve 25 .
Zwischen dem Ventil 22, dem Kolben 23 und dem Ventil 25 ist ein Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 16 vorhanden.A delivery chamber 26 of the high-pressure pump 16 is present between the valve 22 , the piston 23 and the valve 25 .
Mit dem Ventil 22 kann der Förderraum 26 von einer Kraftstoffzufuhr durch die elektrische Kraftstoffpumpe 11 und damit von dem Niederdruck abgetrennt werden. Mit dem Ventil 25 kann der Förderraum 26 von dem Druckspeicher 18 und damit von dem Hochdruck abgetrennt werden. Im Ausgangszustand, wie er in der Fig. 2, links dargestellt ist, ist das Ventil 22 geöffnet und das Ventil 25 geschlossen. Das geöffnete Ventil 22 entspricht dem stromlosen Zustand des Elektromagneten 21. Das geschlossene Ventil 25 wird durch eine entsprechende Feder oder dergleichen erreicht.With the valve 22 , the delivery chamber 26 can be separated from a fuel supply by the electric fuel pump 11 and thus from the low pressure. With the valve 25 , the delivery chamber 26 can be separated from the pressure accumulator 18 and thus from the high pressure. In the initial state, as shown on the left in FIG. 2, the valve 22 is open and the valve 25 is closed. The opened valve 22 corresponds to the currentless state of the electromagnet 21 . The closed valve 25 is achieved by a corresponding spring or the like.
In der linken Darstellung der Fig. 2 ist der Saughub der Hochdruckpumpe 16 dargestellt. Bei einer Drehbewegung der Nocke 24 in Richtung des Pfeils 27 bewegt sich der Kolben 23 in Richtung des Pfeils 28. Aufgrund des geöffneten Ventils 22 wird damit Kraftstoff, der von der elektrischen Kraftstoffpumpe 11 gefördert worden ist, in den Förderraum 26 angesaugt.In the left view of FIG. 2 of the suction stroke of the high-pressure pump 16 is shown. When the cam 24 rotates in the direction of arrow 27 , the piston 23 moves in the direction of arrow 28 . Because of the opened valve 22 , fuel that has been delivered by the electric fuel pump 11 is thus sucked into the delivery chamber 26 .
In der mittleren Darstellung der Fig. 2 ist der Förderhub der Hochdruckpumpe 16 gezeigt, wobei jedoch der Elektromagnet 21 noch stromlos und damit das Ventil 22 noch geöffnet ist. Aufgrund der Drehbewegung der Nocke 24 bewegt sich der Kolben 23 in Richtung des Pfeils 29. Aufgrund des geöffneten Ventils 22 wird damit Kraftstoff aus dem Förderraum 26 zurück in Richtung zu der elektrischen Kraftstoffpumpe 11 gefördert. Dieser Kraftstoff gelangt dann über den Niederdruckregler 14 zurück in den Kraftstofftank 12.The delivery stroke of the high-pressure pump 16 is shown in the middle of FIG. 2, but the electromagnet 21 is still de-energized and the valve 22 is still open. Due to the rotary movement of the cam 24 , the piston 23 moves in the direction of the arrow 29 . Because of the opened valve 22 , fuel is thus conveyed out of the delivery chamber 26 back towards the electric fuel pump 11 . This fuel then gets back into the fuel tank 12 via the low pressure regulator 14 .
In der rechten Darstellung der Fig. 2 ist - wie in der mittleren Darstellung - weiterhin der Förderhub der Hochdruckpumpe 16 gezeigt. Im Unterschied zu der mittleren Darstellung ist jedoch nunmehr in der rechten Darstellung der Elektromagnet 21 erregt und damit das Ventil 22 geschlossen. Dies hat zur Folge, dass nunmehr der von der Nocke 24 in Richtung des Pfeils 29 bewegte Kolben 23 einen Druck in dem Förderraum 26 aufbaut. Durch diesen Druck wird das Ventil 25 gegen die Kraft der erwähnten Feder geöffnet. The right-hand illustration of FIG. 2 shows the delivery stroke of the high-pressure pump 16 , as in the middle illustration. In contrast to the middle representation, however, the electromagnet 21 is now excited in the right representation and thus the valve 22 is closed. As a result, the piston 23 moved by the cam 24 in the direction of the arrow 29 now builds up a pressure in the delivery chamber 26 . This pressure opens the valve 25 against the force of the spring mentioned.
Damit wird Kraftstoff von dem Kolben 23 aus dem Förderraum 26 in Richtung zu dem Druckspeicher 18 und damit in Richtung zu den Einspritzventilen 19 gefördert.Fuel is thus conveyed from the piston 23 out of the delivery chamber 26 in the direction of the pressure accumulator 18 and thus in the direction of the injection valves 19 .
Die Menge des zu dem Druckspeicher 18 geförderten Kraftstoffs hängt davon ab, wann das Ventil 22 in seinen geschlossenen Zustand übergeht. Je früher das Ventil 22 geschlossen wird, desto mehr Kraftstoff wird über das Ventil 25 in den Druckspeicher 18 gefördert. Dies ist in der Fig. 2 durch einen mit einem Pfeil gekennzeichneten Bereich B dargestellt.The amount of fuel delivered to the accumulator 18 depends on when the valve 22 changes to its closed state. The earlier the valve 22 is closed, the more fuel is fed into the pressure accumulator 18 via the valve 25 . This is shown in FIG. 2 by an area B marked with an arrow.
Sobald bei der rechten Darstellung der Fig. 2 der Kolben 23 seinen maximalen Kolbenhub erreicht hat, kann von dem Kolben 23 kein weiterer Kraftstoff über das Ventil 25 in den Druckspeicher 18 gefördert werden. Aufgrund der bereits erwähnten Feder wird das Ventil 25 wieder geschlossen. Des weiteren wird der Elektromagnet 21 wieder stromlos gesteuert, so dass das Ventil 22 wieder öffnet. Daraufhin kann der sich nunmehr entsprechend der linken Darstellung der Fig. 2 in Richtung des Pfeils 28 bewegende Kolben 23 wieder Kraftstoff der elektrischen Kraftstoffpumpe 11 in den Förderraum 26 ansaugen.As soon as the piston 23 has reached its maximum piston stroke in the illustration on the right in FIG. 2, no further fuel can be conveyed by the piston 23 into the pressure accumulator 18 via the valve 25 . Due to the spring already mentioned, the valve 25 is closed again. Furthermore, the electromagnet 21 is controlled again without current, so that the valve 22 opens again. Thereupon, the piston 23 , which now moves in the direction of arrow 28, as shown in the left-hand illustration in FIG. 2, can again draw fuel of the electric fuel pump 11 into the delivery chamber 26 .
In der Fig. 3 ist ein Verfahren zum Betreiben der Kraftstoffzuführeinrichtung 10 der Fig. 1 dargestellt. Insbesondere ist das Verfahren der Fig. 3 dazu vorgesehen, das Mengensteuerventil 15 zu beeinflussen. FIG. 3 shows a method for operating the fuel supply device 10 of FIG. 1. In particular, the method of FIG. 3 is intended to influence the quantity control valve 15 .
Das Verfahren der Fig. 3 wird von einem nicht näher dargestellten Steuergerät ausgeführt. Das Steuergerät weist insbesondere einen Mikroprozessor auf, der zur Verarbeitung von Programmen geeignet ist. Die in der Fig. 3 dargestellten Blöcke sind als derartige Programme oder Programmmodule realisiert. Die Programme können auf einem elektronischen Speicher, insbesondere auf einem Read-Only- Memory abgespeichert sein.The method of FIG. 3 is carried out by a control device, not shown in detail. The control device has, in particular, a microprocessor which is suitable for processing programs. The blocks shown in FIG. 3 are implemented as such programs or program modules. The programs can be stored on an electronic memory, in particular on a read-only memory.
In der Fig. 3 ist ein Kennfeld 30 dargestellt, dem als Eingangssignale die Drehzahl der Brennkraftmaschine N und die an der Brennkraftmaschine anliegende Last L zugeführt sind. In Abhängigkeit von der Drehzahl N und der Last L erzeugt das Kennfeld 30 ein Ausgangssignal, das einem erwünschten Solldruck Psoll in dem Druckspeicher 18 entspricht. Dieser Solldruck Psoll wird mit einem tatsächlichen Istdruck Pist an einer Vergleichsstelle 31 verglichen. Der Istdruck Pist wird dabei von dem Drucksensor 20 gemessen.In Fig. 3 is a map 30 is shown, which are fed as input signals the rotational speed of the engine N and the voltage applied to the internal combustion engine load L. In function of the speed N and load L, the map 30 produces an output signal corresponding to a desired target pressure P corresponds to the pressure accumulator in the eighteenth This setpoint pressure P soll is compared with an actual actual pressure P ist at a comparison point 31 . The actual pressure P ist is measured by the pressure sensor 20 .
Die Differenz des Solldrucks Psoll und des Istdrucks Pist ist einer Förderbeginnregelung 32 zugeführt. Bei der Förderbeginnregelung 32 kann es sich um einen üblichen Regler handeln, bspw. um einen PI- oder PID-Regler.The difference between the target pressure P soll and the actual pressure P ist is fed to a delivery start control 32 . The start of delivery control 32 can be a conventional controller, for example a PI or PID controller.
Das Ausgangssignal der Förderbeginnregelung 32 ist einer Steuerung 33 zugeführt, mit der der Elektromagnet 21 des Mengensteuerventils 15 angesteuert und damit das Ventil 22 der Hochdruckpumpe 16 beeinflusst wird. Die Steuerung 33 ist dazu vorgesehen, den Übergang des Elektromagneten 21 von seinem stromlosen in seinen erregten Zustand und damit den Schließzeitpunkt des Ventils 22 zu bestimmen. Mit Hilfe der Steuerung 33 ist es damit möglich, den im Zusammenhang mit der Fig. 2 erläuterten Bereich B zu realisieren. Mit der Steuerung 33 kann somit der Schließzeitpunkt und damit die Menge des zu dem Druckspeicher 18 geförderten Kraftstoffs im Sinne des Bereichs B verändert werden.The output signal of the start of delivery control 32 is fed to a control 33 , with which the electromagnet 21 of the quantity control valve 15 is controlled and thus the valve 22 of the high-pressure pump 16 is influenced. The controller 33 is provided to determine the transition of the electromagnet 21 from its de-energized to its energized state and thus the closing time of the valve 22 . With the aid of the controller 33 , it is thus possible to implement the area B explained in connection with FIG. 2. With the control 33 , the closing time and thus the amount of fuel delivered to the pressure accumulator 18 can thus be changed in the sense of area B.
Die Steuerung 33 ist von einer Mehrzahl von Eingangssignalen abhängig. So wird der Schließzeitpunkt des Ventils 22 in Abhängigkeit von einer Batteriespannung UBatt verändert, wobei diese Batteriespannung UBatt zur Energieversorgung unter anderem des Elektromagneten 21 des Mengensteuerventils 15 sowie der elektromagnetischen Einspritzventile 19 dient. Ebenfalls ist der Schließzeitpunkt des Ventils 22 abhängig von der Kühlwassertemperatur TK der Brennkraftmaschine sowie von der Ansauglufttemperatur TA der Brennkraftmaschine. Aus diesen Temperaturen kann die Steuerung 33 die Spulentemperatur und damit den Spulenwiderstand des Elektromagneten 21 ableiten. Dieser Spulenwiderstand wird von der Steuerung 33 bei der Ermittlung des Schließzeitpunkts des Ventils 22 und damit des Übergangs des Elektromagneten 21 von seinem stromlosen in seinen erregten Zustand berücksichtigt. Ebenfalls ist die Steuerung 33 und damit der Schließzeitpunkt des Ventils 22 abhängig von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine. Diese Drehzahl N entspricht unmittelbar oder mittelbar der Drehzahl der Hochdruckpumpe 16. Des Weiteren wird der Schließzeitpunkt des Ventils 22 von der Steuerung 33 in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Istdruck Pist ermittelt. Eine weitere Abhängigkeit des Schließzeitpunkts des Ventils 22 und damit der dem Druckspeicher 18 zugeführten Kraftstoffmenge wird von der Steuerung 33 im Hinblick auf die Stellung der Nocke 24 berücksichtigt. Aus der Stellung der Nocke 24 leitet die Steuerung 33 ein Maß für die Geschwindigkeit des Kolbens 23 ab, die in die Ermittlung des Zeitpunktes für die Ansteuerung des Magnetventils 21 und damit in die Ermittlung des Schließzeitpunkts des Ventils 22 eingeht.The controller 33 is dependent on a plurality of input signals. Thus, the closing time of the valve 22 is changed as a function of a battery voltage UBatt, this battery voltage UBatt being used to supply energy to, inter alia, the electromagnet 21 of the quantity control valve 15 and the electromagnetic injection valves 19 . The closing time of the valve 22 is also dependent on the cooling water temperature TK of the internal combustion engine and on the intake air temperature TA of the internal combustion engine. The controller 33 can derive the coil temperature and thus the coil resistance of the electromagnet 21 from these temperatures. This coil resistance is taken into account by the controller 33 when determining the closing time of the valve 22 and thus the transition of the electromagnet 21 from its de-energized to its energized state. The control 33 and thus the closing time of the valve 22 is also dependent on the speed N of the internal combustion engine. This speed N corresponds directly or indirectly to the speed of the high pressure pump 16 . Furthermore, the closing time of the valve 22 is determined by the control 33 as a function of the actual actual pressure P ist . A further dependency of the closing time of the valve 22 and thus the amount of fuel supplied to the pressure accumulator 18 is taken into account by the controller 33 with regard to the position of the cam 24 . From the position of the cam 24 , the controller 33 derives a measure of the speed of the piston 23 , which is used to determine the time for actuating the solenoid valve 21 and thus to determine the closing time of the valve 22 .
Als Ausgangssignal erzeugt die Steuerung 33 ein Schließzeitpunktsignal ta, mit dem der Elektromagnet 21 des Mengensteuerventils 15 angesteuert und von seinem stromlosen in seinen erregten Zustand und zurück bewegt wird. Dadurch bestimmt das Schließzeitpunktsignal ta den Schließzeitpunkt des Ventils 22.As the output signal, the control 33 generates a closing time signal t a , with which the electromagnet 21 of the quantity control valve 15 is controlled and moved from its de-energized to its excited state and back. As a result, the closing time signal t a determines the closing time of the valve 22 .
In der Fig. 4 ist das Schließzeitpunktsignal ta in dem obersten Diagramm dargestellt. Während derjenigen Zeitdauer, in der das Schließzeitpunktsignal ta eine Spannung aufweist, ist der Elektromagnet 21 erregt und das Ventil 22 wird geschlossen. Diese Zeitdauer ta erstreckt sich von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2. Nach dem Schließen wird somit Kraftstoff aus dem Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 16 in den Druckspeicher 18 gefördert.In FIG. 4, the closing timing signal is a t shown in the top graph. During the period in which the closing time signal t a has a voltage, the electromagnet 21 is energized and the valve 22 is closed. This time period t a extends from time t 1 to time t 2 . After closing, fuel is thus conveyed from the delivery chamber 26 of the high-pressure pump 16 into the pressure accumulator 18 .
Weist das Schließzeitpunktsignal ta eine Spannung auf, so hat dies - wie bereits erläutert wurde - zur Folge, dass das Ventil 22 geschlossen wird. Dies ist in dem zweiten Diagramm der Fig. 4 dargestellt. Das Ventil erreicht dabei seinen geschlossenen Zustand in einem Zeitpunkt t3, der vor dem Zeitpunkt t2 liegt.If the closing time signal t a has a voltage, this has the consequence - as already explained - that the valve 22 is closed. This is shown in the second diagram in FIG. 4. The valve reaches its closed state at a time t 3 , which is before the time t 2 .
In dem dritten Diagramm der Fig. 4 ist der Strom durch den Elektromagneten 21 aufgetragen. Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, dass der Strom, ausgehend vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t3 im Wesentlichen gleichmäßig ansteigt. Aufgrund des Anschlags des Ventils 22 in seinem geschlossenen Zustand steigt der Strom zwischen den Zeitpunkten t3 und t2 nochmals steiler an. Nach dem Zeitpunkt t2, also nachdem das Schließzeitpunktsignal ta keine Spannung mehr aufweist, fällt der Strom wieder auf 0 ab.The current through the electromagnet 21 is plotted in the third diagram in FIG. 4. It can be seen from this diagram that the current increases substantially uniformly from time t 1 to time t 3 . Due to the stop of the valve 22 in its closed state, the current increases again more steeply between the times t 3 and t 2 . After the instant t 2 , that is to say after the closing instant signal t a has no voltage, the current drops again to 0.
Im untersten Diagramm der Fig. 4 ist der Druckverlauf in dem Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 16 dargestellt. Anfangs herrscht in dem Förderraum 26 der von der elektrischen Kraftstoffpumpe 11 erzeugte Niederdruck ND. Aufgrund des sich schließenden Ventils 22 und der Bewegung des Kolbens 23 in Richtung des Pfeils 29 entsprechend der rechten Darstellung der Fig. 2 steigt der Druck in dem Förderraum 26 langsam an. Dies hat zur Folge - wie bereits erläutert wurde - dass sich das Ventil 25 öffnet. Damit herrscht im Zeitpunkt t3, also bei geschlossenem Ventil 22, der von der Hochdruckpumpe 16 erzeugte Hochdruck HD in dem Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 16. Dieser Hochdruck HD fällt nach Beendigung des Förderhubs im Zeitpunkt t4 wieder ab.The bottom diagram in FIG. 4 shows the pressure curve in the delivery chamber 26 of the high-pressure pump 16 . Initially, the low pressure ND generated by the electric fuel pump 11 prevails in the delivery chamber 26 . Due to the closing valve 22 and the movement of the piston 23 in the direction of arrow 29 in accordance with the illustration on the right in FIG. 2, the pressure in the delivery chamber 26 rises slowly. As a result, as already explained, the valve 25 opens. Thus, at time t 3 , that is to say when the valve 22 is closed, the high pressure HD generated by the high pressure pump 16 prevails in the delivery chamber 26 of the high pressure pump 16 . This high pressure HD drops again after the end of the delivery stroke at time t 4 .
Es ist möglich, dass das Ventil 22 aufgrund einer Verschmutzung oder aus einem sonstigen Grund schwergängig ist und damit keine normale Bewegung von seinem offenen in seinen geschlossenen Zustand ausführt. Dies kann zur Folge haben, dass das Ventil 22 im Zeitpunkt t3 nicht geschlossen ist. Damit ist der von der Steuerung 33 ermittelte Schließzeitpunkt für das Ventil 22 und die daraus resultierende, dem Druckspeicher 18 zugeführte Menge an Kraftstoff nicht mehr korrekt.It is possible that the valve 22 is stiff due to contamination or for some other reason and therefore does not move normally from its open to its closed state. This can result in the valve 22 not being closed at the time t 3 . The closing time for the valve 22 determined by the control 33 and the resulting amount of fuel supplied to the pressure accumulator 18 are therefore no longer correct.
Eine derartige Fehlfunktion des Ventils 22 kann bspw. von der Steuerung 33 anhand des von dem Drucksensor 20 gemessenen tatsächlichen Istdrucks Pist in dem Druckspeicher 18 festgestellt werden. An sich müsste dieser Istdruck Pist in dem Druckspeicher 18 trotz erfolgter Einspritzungen aufgrund der von der Hochdruckpumpe 16 zugeführten Menge an Kraftstoff etwa konstant bleiben. Ist dies jedoch nicht der Fall, sinkt also der Druck in dem Druckspeicher 18 insbesondere nach einer Einspritzung wesentlich ab, so kann daraus auf eine Fehlfunktion des Ventils 22 geschlossen werden.Such a malfunction of the valve 22 may, for example, by the controller 33 based on the measured by the pressure sensor 20 is actual actual pressure P are detected in the pressure accumulator 18. As such, this actual pressure P ist should remain approximately constant in the pressure accumulator 18 despite the injections that have taken place due to the amount of fuel supplied by the high-pressure pump 16 . However, if this is not the case, ie if the pressure in the pressure accumulator 18 drops significantly, in particular after an injection, then a malfunction of the valve 22 can be concluded therefrom.
In diesem Fall kann bspw. von der Steuerung 33 das in der Fig. 5 dargestellte Verfahren zusätzlich durchgeführt werden. Mit dem in der Fig. 5 gezeigten Verfahren wird der Schließzeitpunkt des Ventils 22, also der Zeitpunkt t2 in der Fig. 4 nach "später" verschoben. Damit wird der auf das Magnetventil 21 einwirkende Strom erhöht. Dies hat zur Folge, dass unter Umständen die vorhandene Schwergängigkeit des Ventils 22 durch den erhöhten Strom überwunden werden kann. Gleichzeitig ist bei dem Verfahren nach der Fig. 5 eine Überstromabschaltung integriert.In this case, the control 33 can additionally carry out the method shown in FIG. 5. With the method shown in FIG. 5, the closing time of the valve 22 , ie the time t 2 in FIG. 4, is shifted to "later". This increases the current acting on the solenoid valve 21 . The result of this is that under certain circumstances the existing stiffness of the valve 22 can be overcome by the increased current. At the same time, an overcurrent shutdown is integrated in the method according to FIG. 5.
Das Verfahren nach der Fig. 5 geht von einem Schließzeitpunktsignal mit der Ansteuerdauer ta = ta0 aus, das bspw. auf die beschriebene Art und Weise von der Steuerung 33 ermittelt wird. Bei dieser Ansteuerdauer ta kann auch noch ein vorgegebener Sicherheitszuschlag berücksichtigt sein. Bei der Ansteuerdauer ta handelt es sich um einen vorgegebenen Startwert. Gemäß der Fig. 5 wird die Ansteuerdauer ta in einem Block 34 definiert.The method of FIG. 5 is based on a closing timing signal with the activation duration t a = t a0 of that example. Is determined in the manner described by the controller 33. A predetermined safety margin can also be taken into account for this activation duration t a . The control duration t a is a predetermined start value. According to FIG. 5, the drive duration t is a defined in a block 34.
In einem nachfolgenden Block 35 wird geprüft, ob der Strom durch den Elektromagneten 21 einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet. Ist dies der Fall, so wird ein Diagnosebit F auf "1" gesetzt. Ist dies nicht der Fall, so bleibt das Diagnosebit F auf "0".In a subsequent block 35 it is checked whether the current through the electromagnet 21 exceeds a predetermined maximum value. If this is the case, a diagnostic bit F is set to "1". If this is not the case, the diagnostic bit F remains at "0".
Hat der Strom durch den Elektromagneten 21 den vorgegebenen Maximalwert nicht überschritten, ist also F = 0, so wird die Ansteuerdauer td in einem Block 36 vergrößert und damit der Zeitpunkt t2 nach "später" verschoben. Dies wird mit Hilfe der Gleichung ta = ta + Δt durchgeführt. Danach wird das Verfahren erneut mit dem Block 35 fortgesetzt.If the current through the electromagnet 21 has not exceeded the predetermined maximum value, that is to say F = 0, the actuation duration t d is increased in a block 36 and the time t 2 is thus shifted to "later". This is done using the equation t a = t a + Δt. The method then continues again with block 35 .
Wird in dem Block 35 jedoch festgestellt, dass der Strom durch das Magnetventil 21 den vorgegebenen Maximalwert überschritten hat, ist also das Diagnosebit F auf "1" gesetzt, so wird das Verfahren mit dem Block 37 fortgesetzt. In dem Block 37 wird die Ansteuerdauer ta verkleinert und damit der Zeitpunkt t2 nach "früher" verschoben. Dies wird mit Hilfe der Gleichung ta : = ta - Δt durchgeführt.However, if it is determined in block 35 that the current through the solenoid valve 21 has exceeded the predetermined maximum value, that is to say the diagnostic bit F is set to "1", the method is continued with block 37 . The control duration t a is reduced in block 37 and the time t 2 is thus shifted to “earlier”. This is done using the equation t a : = t a - Δt.
In einem dem Block 37 nachfolgenden Block 38 wird überprüft, ob die Ansteuerdauer ta einen vorgegebenen Minimalwert unterschritten hat. Dies wird mit Hilfe der Abfrage ta ≦ tamin durchgeführt. Der genannte Minimalwert tamin entspricht einer minimalen Ansteuerdauer, die konstruktiv nicht unterschritten werden kann.In a block 38 following the block 37 , it is checked whether the activation time t a has fallen below a predetermined minimum value. This is done using the query t a ≦ t amine . The specified minimum value t amine corresponds to a minimum activation duration, which cannot be less than the design.
Wird die Abfrage des Blocks 38 mit "nein" beantwortet, ist also die Ansteuerdauer ta nicht kleiner als der Minimalwert tamin, so wird das Verfahren der Fig. 5 wieder mit dem Block 35 fortgesetzt. Hat jedoch die Ansteuerdauer ta den Minimalwert tamin unterschritten, ist also die Abfrage des Blocks 38 positiv, so wird mittels eines Blocks 39 ein Fehler registriert und ggf. gemeldet. Bei diesem Fehler handelt es sich dann um einen Kurzschluss am Ventil 22.If the query of block 38 is answered with "no", that is to say the activation time t a is not less than the minimum value t amin , the method of FIG. 5 is continued again with block 35 . However, if the activation time t a has fallen below the minimum value t amin , ie if the query of block 38 is positive, an error is registered by means of block 39 and reported if necessary. This fault is then a short circuit on valve 22 .
Durch den Block 35 ist die erwähnte Überstromabschaltung realisiert. Der Block 35 verhindert, dass der Strom durch den Elektromagneten 31 den vorgegebenen Maximalwert übersteigt. Gleichzeitig ist durch den Block 38 gewährleistet, dass der Elektromagnet 21 immer mit einem Schließzeitpunktsignal mit der Ansteuerdauer ta angesteuert wird, die aus konstruktiver Sicht einen sinnvollen Wert darstellt.The above-mentioned overcurrent shutdown is implemented by block 35 . The block 35 prevents the current through the electromagnet 31 from exceeding the predetermined maximum value. At the same time, block 38 ensures that the electromagnet 21 is always actuated with a closing time signal with the actuation duration t a , which represents a useful value from a design point of view.
Durch das Verfahren in Fig. 5 wird der Elektromagnet 21 immer mit dem maximalen Strom angesteuert, den das Steuergerät zur Verfügung stellen kann. Falls auch bei diesem Strom das Ventil 22 durch eine Schwergängigkeit nicht geschlossen werden kann, wird der Fehler durch den Druckabfall im Druckspeicher 18 festgestellt. By the method in Fig. 5, the electromagnet 21 is always driven with the maximum current that the control unit can provide. If, even with this flow, the valve 22 cannot be closed due to stiffness, the error is determined by the pressure drop in the pressure accumulator 18 .
1010th
Kraftstoffzuführeinrichtung
Fuel supply device
1111
elektrische Kraftstoffpumpe
Electric Fuel Pump
1212th
Kraftstofftank
Fuel tank
1313
Kraftstofffilter
Fuel filter
1414
Niederdruckregler
Low pressure regulator
1515
Mengensteuerventil
Volume control valve
1616
mechanische Hochdruckpumpe
mechanical high pressure pump
1717th
Überdruckventil
Pressure relief valve
1818th
Druckspeicher
Pressure accumulator
1919th
Einspritzventile
Injectors
2020th
Drucksensor
Pressure sensor
2121
Elektromagnet
Electromagnet
2222
Ventil
Valve
2323
Kolben
piston
2424th
Nocken
cam
2525th
Ventil
Valve
2626
Förderraum
Funding area
2727
Pfeil, Nocke Arrow, cam
2424th
2828
Pfeil, Kolben Arrow, piston
2323
2929
Pfeil, Kolben Arrow, piston
2323
3030th
Kennfeld
Map
3131
Vergleichstelle
Cold junction
3232
Förderbeginnregelung
Start of funding scheme
3333
Steuerung
control
3434
Definition Schließzeitpunkt
Definition of closing time
3535
Vergleich Strom durch Compare current through
2121
3636
Erhöhung von ta
Increase of t a
3737
Verminderung von ta
Reduction of t a
3838
Vergleich mit Minimum
Comparison with minimum
3939
Fehler
error
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