EP1109999A1 - Verfahren zum schnellen aufbau des kraftstoffdruckes in einem kraftstoffspeicher - Google Patents

Verfahren zum schnellen aufbau des kraftstoffdruckes in einem kraftstoffspeicher

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EP1109999A1
EP1109999A1 EP99952431A EP99952431A EP1109999A1 EP 1109999 A1 EP1109999 A1 EP 1109999A1 EP 99952431 A EP99952431 A EP 99952431A EP 99952431 A EP99952431 A EP 99952431A EP 1109999 A1 EP1109999 A1 EP 1109999A1
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EP
European Patent Office
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fuel
pump
pressure
pump chamber
internal combustion
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EP99952431A
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EP1109999B1 (de
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Christoph Klesse
Martin Werner
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP1109999B1 publication Critical patent/EP1109999B1/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
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    • F02M59/38—Pumps characterised by adaptations to special uses or conditions
    • F02M59/42—Pumps characterised by adaptations to special uses or conditions for starting of engines

Definitions

  • the invention relates to a method for building up the fuel pressure in a fuel accumulator according to the preamble of patent claim 1.
  • the fuel is pumped by a high-pressure pump into a fuel accumulator and injected into the combustion chamber of the internal combustion engine via injectors.
  • WO 95/25887 describes a method and an apparatus for
  • Regulation of the fuel pressure in a fuel accumulator in which a valve is provided between a pre-feed pump and a volume-flow-controlled high-pressure pump, which regulates the fuel supply to the pump chamber of the high-pressure pump.
  • the pump chamber is empty, in part or completely filled, which determines the flow rate of the fuel from the high-pressure pump into the fuel accumulator.
  • the object of the invention is to provide a method for quickly building up the fuel pressure in the fuel accumulator during the starting process of an internal combustion engine.
  • the fuel supply to the high-pressure pump is regulated during the shutdown process in such a way that the pump cylinders are filled until the internal combustion engine and the high-pressure pump come to a standstill, so that a largely or completely filled pump chamber is available during the subsequent starting process, regardless of the operating state of the previous shutdown process of the high-pressure pump put.
  • a high-pressure pump reaches its maximum delivery rate, which means that the pressure in the fuel accumulator is quickly increased when starting.
  • FIG. 1 shows a common rail injection system with a volume-flow-controlled high-pressure pump
  • FIG. 2 shows the sequence of a method for quickly building up the fuel pressure in a fuel accumulator
  • FIG. 1 shows a common rail injection system with a fuel tank 1, from which fuel is fed to a high-pressure pump 6 via a prefeed pump 2, a fuel filter 4 and a controllable valve 5.
  • the high-pressure pump 6 is connected to a fuel accumulator 9 via a fuel line 8.
  • the fuel accumulator 9 is connected to injectors 13, which inject the fuel from the fuel accumulator 9 into the combustion chamber of an internal combustion engine 14.
  • the injectors 13 have leakage lines 15 which are led to the fuel tank 1.
  • the pre-feed pump 2 is driven by an electric motor 3.
  • the high-pressure pump 6 is driven by the internal combustion engine and rotates with fixed transmission ratios proportional to the engine speed of the internal combustion engine, a sufficient fuel pressure being built up in the fuel accumulator under all operating conditions.
  • a high-pressure pump 6 with positively guided pump pistons with a constant stroke volume is preferably used to request fuel and generate the fuel pressure in the fuel accumulator 9, which is driven by the internal combustion engine 14.
  • the demand volume flow which indicates the amount of fuel required by the high pressure pump 6 per unit of time, is dependent on the stroke volume of the pump chamber of the high pressure pump 6 and on the pump speed, the stroke volume corresponding to the required amount of fuel per pump revolution.
  • the flow rate is therefore high at high engine speeds.
  • the controllable valve 5 is used on the low pressure side, which reduces the fuel flow from the preliminary pump to the high pressure pump 6, e.g. by changing the cross section of the inlet to the high-pressure pump 6 through a valve 5, so that the pump chamber is only partially filled with fuel and the flow rate to the fuel reservoir is reduced accordingly.
  • the valve 5 is preferably designed as a slide valve.
  • valve 5 per meter of a pump cylinder facing a pump chamber or one valve 5 for all pump cylinders are used.
  • valve 5 is designed as a digitally switchable valve that temporarily opens or closes during the suction process of the high-pressure pump 6.
  • the duration of the opening or closing and the times of opening and closing during a suction process influence the desired degree of fullness of the pump chamber of the high-pressure pump 6.
  • the digitally switchable valve 5 is preferably designed as a seat valve.
  • valve 5 is designed as a rotary slide valve, which turns on with each pump revolution Dosable, pre-measured volume of the respective pumping spaces of the high pressure pump 6 is supplied.
  • the metering is carried out by varying the angle between the opening and closing of the inlets in the individual pump cylinders at an angle synchronous with the shaft of the high-pressure pump 6 and thus as a function of the position of the pump pistons of the high-pressure pump 6.
  • the pre-feed pump 2 has at least one pump cylinder with an adjustable stroke volume, as a result of which the amount of fuel supplied to the pump chamber of the high-pressure pump 6 is influenced.
  • the high-pressure pump 6 can be designed as a variable displacement pump, in which the stroke volume of the pump chamber can be adjusted.
  • the fuel quantity supplied to the fuel accumulator 9 is set via the controllable valve 5, which is connected to a control unit 11 via a first control line 7.
  • the control unit 11 is connected to the injectors 13 via second control lines 12.
  • the control unit 11 is connected via a signal line to a pressure sensor 10 which is connected to the fuel accumulator 9.
  • An adjustable pressure valve 30 is connected to the control unit 11 via a third control line 31.
  • the pressure valve 30 is used primarily for rapid pressure release in the fuel accumulator 9, excess fuel being fed into the fuel tank 1.
  • the control unit 11 controls the valve 5 and the pressure valve 30.
  • control unit 11 is connected to the components of the internal combustion engine 14 via a data line 16.
  • valve 5 When switching off, the valve 5 is opened to a predetermined minimum cross-section. Because of the inertia of the internal combustion engine 14, the remaining engine and pump revolutions are sufficient to fill the pump chamber largely or completely with fuel, the prefeed pump 2 being operated until the internal combustion engine comes to a standstill.
  • the high-pressure pump 6 preferably has a plurality of pumping spaces, all of which are preferably filled with fuel.
  • High-pressure pump 6 and the prefeed pump 2 are driven by the internal combustion engine 14 and rotate with a fixed transmission ratio proportional to the engine speed of the internal combustion engine 14.
  • the prefeed pump 2 is preferably integrated in the housing of the high-pressure pump 6.
  • valve 5 When the internal combustion engine 14 is switched off, the valve 5 is also opened to a predetermined minimum cross section in this embodiment, so that the pump chamber of the high-pressure pump 6 is largely or completely filled with fuel after the switch-off process has ended. Due to the inertia of the internal combustion engine 14, the remaining engine and pump revolutions are sufficient to fill the pump chamber largely or completely with fuel.
  • the high pressure pump 6 can be driven by a motor.
  • Another embodiment of the low-pressure fuel control consists in providing a controllable pre-feed pump which is designed to be controllable in terms of speed.
  • the amount of fuel supplied to the high-pressure pump 6 and thus to the fuel accumulator 9 is set by the control unit 11 via the speed of the controllable pre-feed pump.
  • the prefeed pump is preferably driven by an electrically controllable motor.
  • the pump speed is either constant constant or dependent on the engine speed of the internal combustion engine 14.
  • controllable pre-feed pump is set to a minimum speed so that after the switch-off process, i.e. after the internal combustion engine 14 and the high-pressure pump 6 have come to a standstill, the pump chamber of the high-pressure pump 6 is largely or completely filled with fuel.
  • a medium-pressure fuel control with a pressure-controlled pre-feed pump can also be used, which is controlled by the control unit 11 via a fourth control line.
  • the fuel flow supplied to the fuel accumulator 9 is controlled via the pressure in the pre-feed pump.
  • the setpoint pressure in the pre-feed pump is set to a minimum value, so that the flow rate into the high-pressure pump is so high that after the switch-off process has ended, the pump chamber of the high-pressure pump 6 is largely or completely filled with fuel.
  • the controllable valve 5 changes the cross section of the inlet channel to the pump chamber and can e.g. be designed as a slide valve or poppet valve which, depending on the embodiment, is open or closed when de-energized.
  • one or more pump cylinders are switched off to regulate the flow rate of the high-pressure pump 6 and all of them during the switch-off process A.
  • FIG. 2 schematically shows the sequence of the method with which the control device 11 controls the rapid build-up of the fuel pressure in the fuel accumulator 9.
  • the method can be implemented in the form of individual discrete components or in the form of a sequence program.
  • the starting point of the method is the operation of the internal combustion engine (state I) which precedes a starting process S and which, under any operating state, e.g. Idling, full throttle, etc., is switched off (state II), which initiates a switch-off process A.
  • the driver of the vehicle can use a control element, e.g. actuate the ignition key, which signals the control unit 11 that a switch-off process should be initiated.
  • the control unit 11 controls the shutdown process.
  • the delivery volume flow of the high pressure pump 6 is dependent on the degree of filling of the pump chamber.
  • the delivery volume flow of the high-pressure pump 6 is controlled as a function of the operating state of the internal combustion engine and is reduced by only partially filling the pump chamber with fuel.
  • the controllable pressure valve 30 is preferably depressurized, as a result of which the fuel pressure in the fuel accumulator 9 drops (state III).
  • the injectors 13 are no longer activated and no longer inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine 14, any ignition system that may be present being switched off.
  • An engine control unit continues to operate up to one minute after the internal combustion engine has come to a standstill, for example in order to rations to complete. Therefore, the control and regulation processes necessary for the method for rapid pressure build-up can be carried out by the engine control unit during the shutdown process of the internal combustion engine.
  • the control unit 11 is preferably part of the engine control unit.
  • the fuel supply to the high-pressure pump 6 and the high-pressure pump 6 are controlled by the control unit 11 by means of the means described in the exemplary embodiments so that the pump chamber of the high-pressure pump 6 is largely or completely filled with fuel until the internal combustion engine 14 and the high-pressure pump 6 come to a standstill (state IV) will (state III).
  • the control unit 11 closes off all other computing processes relating to the vehicle and switches off or goes into a standby state, which means that the end of the switch-off process (V) is reached .
  • the driver of the vehicle actuates an operating element, e.g. the ignition key, whereby the control unit 11 is signaled that the internal combustion engine is to be switched on.
  • the control unit 11 is activated and the starting process S begins (state VI).
  • a starter drives the internal combustion engine 14. Depending on the ratio of the pump speed to the motor speed and the speed of the starter, one pump revolution can take more than one second.
  • the time delay between adjusting the valve 5 and changing the delivery volume flow to the fuel accumulator 9 can be more than half a pump revolution. A corresponding The time delay also arises in the other exemplary embodiments described.
  • a high-pressure pump reaches its maximum delivery rate when the pump chamber is completely filled with fuel. If the pump chamber were empty or only partially filled with fuel at the start of the starting process S, the time delay until the pump chamber was completely full and the maximum flow volume flow would be a few 100 ms, which would delay the pressure build-up in the fuel accumulator 9 accordingly.

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Abstract

Ein Common-Rail-System weist eine Vorförderpumpe auf, der eine volumenstromgeregelte Hochdruckpumpe nachgeschaltet ist, die mit einem Fördervolumenstrom den Kraftstoffdruck im Kraftstoffspeicher erzeugt. Drehzahl der Hochdruckpumpe ist proportional zur Motordrehzahl. Beim Abschalten der Brennkraftmaschine wird der Zulauf zum Pumpenraum der Hochdruckpumpe so aufgeregelt, daß nach Stillstand der Hochdruckpumpe der Pumpenraum weitgehend mit Kraftstoff gefüllt ist, wodurch dem darauffolgenden Startvorgang der Brennkraftmaschine bei gefülltem Pumpenraum eine maximale Pumpleistung zum Aufbau des Kraftstoffdrucks zur Verfügung steht.

Description

Beschreibung
Verfahren zum schnellen Aufbau des Kraftstoffdruckes in einem KraftstoffSpeicher
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau des Kraftstoffdruckes in einem KraftstoffSpeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem Common-Rail-Einspritzsystem wird der Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe in einen KraftstoffSpeicher gepumpt und über Injektoren in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
Aus WO 95/25887 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Regelung des Kraftstoffdrucks in einem KraftstoffSpeicher bekannt, in dem ein Ventil zwischen einer Vorförderpumpe und einer volumentstromgeregelten Hochdruckpumpe vorgesehen ist, das den Kraftstoffzulauf zum Pumpraum der Hochdruckpumpe re- gelt. Abhängig von der Stellung des Ventils und der Drehzahl der Hochdruckpumpe ist der Pumpraum leer, teilweise oder ganz gefüllt, wodurch der Fördervolumenstrom des Kraftstoffs von der Hochdruckpumpe in den KraftstoffSpeicher bestimmt wird.
Bei Common-Rail Systemen für Diesel-Brennkraftmaschinen wird zum Starten der Brennkraftmaschine ein hoher Kraftstoffdruck benötigt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum schnellen Aufbau des Kraftstoffdrucks im KraftstoffSpeicher beim Startvorgang einer Brennkraftmaschine bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In der Erfindung wird während des Abschaltvorgangs der Kraftstoffzulauf zur Hochdruckpumpe so geregelt, daß die Pumpenzylinder bis zum Stillstand der Brennkraftmaschine und der Hochdruckpumpe gefüllt werden, um so beim darauffolgenden Startvorgang unabhängig vom Betriebszustand des vorherigen Abschaltvorgangs der Hochdruckpumpe einen weitgehend oder vollständig gefüllten Pumpraum zur Verfügung zu stellen. Eine Hochdruckpumpe erreicht mit gefülltem Pumpraum ihre maximale Förderleistung, wodurch beim Start vorteilhaft ein schneller Druckaufbau im KraftstoffSpeicher erreicht wird.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert; es zeigen:
Figur 1 eine Common-Rail-Einspritzanlage mit einer volumen- stromgeregelten Hochdruckpumpe, Figur 2 den Ablauf eines Verfahrens zum schnellen Aufbau des Kraftstoffdrucks in einem KraftstoffSpeicher,
Figur 1 zeigt eine Common-Rail-Einspritzanlage mit einem Kraftstofftank 1, aus dem über eine Vorförderpumpe 2 über ein Kraftstoffilter 4 und einem regelbaren Ventil 5 zu einer Hochdruckpumpe 6 Kraftstoff geführt wird. Die Hochdruckpumpe 6 ist über eine Kraftstoffleitung 8 an einen KraftstoffSpeicher 9 angeschlossen. Der KraftstoffSpeicher 9 steht mit Injektoren 13 in Verbindung, die den Kraftstoff aus dem KraftstoffSpeicher 9 in den Brennraum einer Brennkraftmaschine 14 einspritzen. Die Injektoren 13 weisen Leckageleitungen 15 auf, die zum Kraftstofftank 1 geführt sind. Die Vorförderpum- pe 2 wird über einen elektrischen Motor 3 angetrieben. Die Hochdruckpumpe 6 wird von der Brennkraftmaschine angetrieben und dreht sich mit festgelegten Übersetzungsverhältnissen proportional zur Motordrehzahl der Brennkraftmaschine, wobei unter allen Betriebsbedingungen ein ausreichender Kraftstoffdruck im KraftstoffSpeicher aufgebaut wird. Vorzugsweise wird eine Hochdruckpumpe 6 mit zwangsgefuhrten Pumpkolben mit konstantem Hubvolumen zum Fordern von Kraftstoff und Erzeugen des Kraftstoffdrucks m dem KraftstoffSpeicher 9 eingesetzt, die von der Brennkraftmaschine 14 angetrieben wird.
Der Fordervolumenstrom, der die von der Hochdruckpumpe 6 geforderten Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit angibt, ist abhangig von dem Hubvolumen des Pumpraums der Hochdruckpumpe 6 und von der Pumpendrehzahl, wobei das Hubvolumen der geforderten Kraftstoffmenge pro Pumpenumdrehung entspricht. Somit ist der Fordervolumenstrom bei hoher Motordrehzahl hoch. Zur bedarfs- abhangigen Reduzierung des Fordervolumenstroms wird nieder- druckseitig das regelbare Ventil 5 eingesetzt, das den Kraft- stoffzufluß von der Vorforderpumpe zur Hochdruckpumpe 6 verringert, z.B. durch Verandern des Querschnitts des Zulaufs zur Hochdruckpumpe 6 durch ein Ventil 5, so daß der Pumpraum nur noch teilweise mit Kraftstoff gefüllt ist und sich der Fordervolumenstrom zum KraftstoffSpeicher entsprechend ver- ringert. Das Ventil 5 ist vorzugsweise als Schieberventil ausgebildet .
Zur Drosselung werden ein Ventil 5 pro m einen Pumpraum weisenden Pumpenzylinder oder ein Ventil 5 für alle Pumpenzylm- der eingesetzt.
In einer weiteren Ausfuhrungsform ist das Ventil 5 als digital schaltbares Ventil ausgebildet, das wahrend der Dauer eines Saugvorgangs der Hochdruckpumpe 6 zeitweise öffnet oder schließt. Die Dauer des Offnens oder Schließens und die Zeitpunkte des Offnens und Schließens wahrend eines Saugvorgangs beeinflussen den gewünschten Fullgrad des Pumpraumes der Hochdruckpumpe 6. Vorzugsweise ist das digital schaltbare Ventil 5 als Sitzventil ausgebildet.
In einer weiteren Ausfuhrungsform ist das Ventil 5 als Dreh- schieberventil ausgebildet, das bei jeder Pumpenumdrehung ein dosierbares, vorab bemessenes Volumen den jeweiligen Pumpräumen der Hochdruckpumpe 6 zuzuführt. Die Dosierung erfolgt durch Variation des Winkels zwischen Öffnen und Schließen der Zuläufe bei den einzelnen Pumpzylinder winkelsynchron zur Welle der Hochdruckpumpe 6 und somit in Abhängigkeit von der Stellung der Pumpkolben der Hochdruckpumpe 6.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorförderpumpe 2 mindestens einen Pumpzylinder mit einstellbarem Hubvolumen auf, wodurch die dem Pumpraum der Hochdruckpumpe 6 zugeführte Kraftstoffmenge beeinflußt wird.
Weiterhin kann die Hochdruckpumpe 6 als Verstellpumpe ausgeführt werden, in der das Hubvolumen des Pumpraums verstellbar ist.
In dem Ausführungsbeispiel aus Figur 1 wird die dem KraftstoffSpeicher 9 zugeführte Kraftstoffmenge über das regelbare Ventil 5 eingestellt, das über eine erste Steuerleitung 7 mit einem Steuergerät 11 verbunden ist. Das Steuergerät 11 ist über zweite Steuerleitungen 12 an die Injektoren 13 angeschlossen. Zudem steht das Steuergerät 11 über eine Signalleitung mit einem Drucksensor 10 in Verbindung, der am KraftstoffSpeicher 9 angeschlossen ist. Ein regelbares Druckventil 30 ist über eine dritte Steuerleitung 31 an das Steuergerät 11 angeschlossen.
Das Druckventil 30 dient vorwiegend zum schnellen Druckablassen im KraftstoffSpeicher 9, wobei überschüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank 1 geleitet wird. Das Steuergerät 11 steuert bzw. regelt das Ventil 5 und das Druckventil 30.
Weiterhin ist das Steuergerät 11 über eine Datenleitung 16 an die Komponenten der Brennkraftmaschine 14 angeschlossen.
Beim Abschaltvorgang wird das Ventil 5 auf einen vorgegebenen Mindestquerschnitt aufgesteuert . Aufgrund der Masseträgheit der Brennkraftmaschine 14 reichen die verbleibenden Motor- und Pumpenumdrehungen, um den Pumpraum weitgehend oder vollständig mit Kraftstoff zu füllen, wobei die Vorförderpumpe 2 bis zum Stillstand der Brennkraftmaschine weiterbetrieben wird.
Vorzugsweise weist die Hochdruckpumpe 6 mehrere Pumpräume auf, die vorzugsweise alle mit Kraftstoff gefüllt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die
Hochdruckpumpe 6 und die Vorförderpumpe 2 von der Brennkraftmaschine 14 angetrieben und drehen sich mit festgelegtem Übersetzungsverhältnis proportional zur Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 14. Die Vorförderpumpe 2 ist dabei vor- zugsweise in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 6 integriert.
Beim Abschalten der Brennkraftmaschine 14 wird auch in dieser Ausführungsform das Ventil 5 auf einen vorgegebenen Mindestquerschnitt aufgesteuert, so daß nach Ende des Abschaltvor- gangs der Pumpraum der Hochdruckpumpe 6 weitgehend oder vollständig mit Kraftstoff gefüllt ist. Aufgrund der Masseträgheit der Brennkraftmaschine 14 reichen die verbleibenden Motor- und Pumpenumdrehungen, um den Pumpraum weitgehend oder vollständig mit Kraftstoff zu füllen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Hochdruckpumpe 6 von einem Motor angetrieben werden.
Eine weitere Ausführungsform der niederdruckseitigen Kraft- stoffregelung besteht darin, eine regelbare Vorförderpumpe vorzusehen, die in der Drehzahl regelbar ausgebildet ist. Die der Hochdruckpumpe 6 und damit die dem KraftstoffSpeicher 9 zugeführte Kraftstoffmenge wird vom Steuergerät 11 über die Drehzahl der regelbaren Vorförderpumpe eingestellt. Vorzugs- weise wird die Vorförderpumpe über einen elektrisch regelbaren Motor angetrieben. Die Pumpendrehzahl ist entweder kon- stant oder abhangig von der Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 14.
Beim Abschaltvorgang wird die regelbare Vorförderpumpe auf eine Mindestdrehzahl eingeregelt, so daß nach Ende des Abschaltvorgangs, d.h. nach Stillstand der Brennkraftmaschine 14 und der Hochdruckpumpe 6, der Pumpraum der Hochdruckpumpe 6 weitgehend oder vollständig mit Kraftstoff gefüllt ist.
Anstelle der drehzahlgeregelten Vorförderpumpe kann auch eine mederdruckseitige Kraftstoffregelung mit einer druckgeregelten Vorförderpumpe eingesetzt werden, die vom Steuergerat 11 über eine vierte Steuerleitung angesteuert wird. Dabei wird der dem KraftstoffSpeicher 9 zugefuhrte Kraftstoffström über den Druck in der Vorförderpumpe gesteuert.
Beim Abschaltvorgang wird der Solldruck in der Vorförderpumpe auf einen Minimalwert gestellt, so daß der Fordervolumenstrom in die Hochdruckpumpe so hoch ist, daß nach Ende des Ab- schaltvorgangs der Pumpraum der Hochdruckpumpe 6 weitgehend oder vollständig mit Kraftstoff gefüllt ist.
Das regelbare Ventil 5 verändert den Querschnitt des Zulaufkanals zum Pumpraum und kann z.B. als Schieberventil oder Sitzventil ausgeführt sein, das j e nach Ausfuhrungsform stromlos offen oder stromlos geschlossen ist.
In einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel werden zur Regelung des Fordervolumenstroms der Hochdruckpumpe 6 ein oder mehrere Pumpzylinder abgeschaltet und beim Abschaltvorgang A alle
Pumpzylinder wieder zugeschaltet, um ein Befullen des gesamten Pumpraums sicherzustellen.
Der Fachmann wird eine vorteilhafte Einspritzanlage und Ver- fahren zum Aufbau des Kraftstoffdruckes im KraftstoffSpeicher abhangig von den gegebenen Randbedingungen auch aus Kombinationen der beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele aufbauen. Figur 2 zeigt schematisch den Ablauf des Verfahrens, mit dem das Steuergerät 11 den schnellen Aufbau des Kraftstoffdrucks im KraftstoffSpeicher 9 steuert. Das Verfahren kann in Form von einzelnen diskreten Bauelementen oder in Form eines Ablaufprogrammes realisiert werden.
Startpunkt des Verfahrens ist der einem Startvorgang S vorausgehenden Betrieb der Brennkraftmschine (Zustand I) , die unter einem beliebigen Betriebszustand, z.B. Leerlauf, Vollgas, etc., abgeschaltet wird (Zustand II), was einen Abschaltvorgang A einleitet. Beispielsweise kann der Fahrer des Fahrzeugs ein Bedienelement, z.B. den Zündschlüssel, betätigen, wodurch dem Steuergerät 11 signalisiert wird, daß ein Abschaltvorgang eingeleitet werden soll. Das Steuergerät 11 steuert den Abschaltvorgang.
In den meisten Betriebszuständen während des Betriebs der Brennkraftmaschine, insbesondere bei Teillast oder Leerlauf, ist der Pumpraum der Hochdruckpumpe 6 nur teilweise mit
Kraftstoff gefüllt. Der Fördervolumenstrom der Hochdruckpumpe 6 ist abhängig von dem Füllgrad des Pumpraums. Der Fördervolumenstrom der Hochdruckpumpe 6 wird abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine gesteuert und wird reduziert, indem der Pumpraum nur teilweise mit Kraftstoff befüllt wird.
Das regelbare Druckventil 30 wird vorzugsweise drucklos geschaltet, wodurch der Kraftstoffdruck im KraftstoffSpeicher 9 abfällt (Zustand III) .
Die Injektoren 13 werden nicht mehr angesteuert und spritzen keinen Kraftstoff mehr in den Brennraum der Brennkraftmaschine 14 ein, wobei eine evt. vorhandene Zündanlage ausgeschaltet wird.
Ein Motorsteuergerät arbeitet noch bis zu einer Minute nach Stillstand der Brennkraftmaschine, um z.B. diverse Rechenope- rationen abzuschließen. Daher können die für das Verfahren zum schnellen Druckaufbau nötigen Steuer- und Regelungsvorgänge vom Motorsteuergerät während des Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Das Steuergerät 11 ist dabei vorzugsweise Teil des Motorsteuergerätes.
Der Kraftstoffzulauf zur Hochdruckpumpe 6 und die Hochdruckpumpe 6 werden mittels der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Mittel von dem Steuergerät 11 so geregelt, daß bis zum Stillstand der Brennkraftmaschine 14 und der Hochdruckpumpe 6 (Zustand IV) der Pumpraum der Hochdruckpumpe 6 weitgehend oder vollständig mit Kraftstoff gefüllt wird (Zustand III) . Nach Stillstand der Brennkraftmaschine 14 und der Hochdruckpumpe 6 (Zustand IV) schließt das Steuergerät 11 al- le übrigen, das Fahrzeug betreffenden Rechenvorgänge ab und schaltet sich aus oder geht in einen Standby-Zustand über, womit das Ende des Abschaltvorgangs (V) erreicht ist.
Die im Ablaufdiagramm parallel dargestellten Vorgänge (Zu- stand III) können in weiteren Ausführungsformen auch in anderer Reihenfolge hintereinander ablaufen.
Zum Einleiten des darauffolgenden Startvorgangs S betätigt der Fahrer des Fahrzeugs mit der Brennkraftmaschine 14 ein Bedienelement, z.B. den Zündschlüssel, wodurch dem Steuergerät 11 signalisiert wird, daß die Brennkraftmaschine einzuschalten ist. Das Steuergerät 11 wird aktiviert und den Startvorgang S beginnt (Zustand VI) .
Ein Anlasser treibt die Brennkraftmaschine 14 an. Abhängig vom Verhältnis der Pumpendrehzahl zur Motordrehzahl und der Drehzahl des Anlassers kann eine Pumpenumdrehung mehr als eine Sekunde dauern.
Die Zeitverzögerung zwischen Verstellen des Ventils 5 und Änderung des Fördervolumenstroms zum KraftstoffSpeicher 9 kann mehr als eine halbe Pumpenumdrehung betragen. Eine entspre- chende Zeitverzögerung ergibt sich auch bei den weiteren beschriebenen Ausführungsbeispielen .
Beim Startvorgang S wird der KraftstoffZufluß zur Hochdruck- pumpe 6, z.B. durch Aufregeln des Ventils 5 vorzugsweise ma- ximiert .
Bei den in WO 98/25887 angegebenen volumenstromgeregelten Common-Rail Systemen ist nach Stillstand der Brennkraftma- schine abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine unmittelbar vor dem Abschaltvorgang, z.B. Leerlauf, Lastbetrieb, Vollgas, der Pumpraum der Brennkraftmaschine und der Hochdruckpumpe leer, teilweise oder vollständig mit Kraftstoff gefüllt.
Eine Hochdruckpumpe erreicht ihre maximale Förderleistung bei einem vollständig mit Kraftstoff gefüllten Pumpraum. Wäre zu Beginn des Startvorgangs S der Pumpraum leer oder nur teilweise mit Kraftstoff gefüllt, würde die Zeitverzögerung bis zum vollständigen Füllen des Pumpraums und zum maximal sich einstellenden Fördervolumenstrom einige 100 ms betragen, wodurch sich der Druckaufbau im KraftstoffSpeicher 9 entsprechend verzögern würde.
Durch das beschriebene Regeln des KraftstoffZulaufs beim Abschaltvorgang A (Zustand I bis V) wird diese Zeitverzögerung vermieden, der Hochdruck im KraftstoffSpeicher 9 baut sich schnell auf, wobei vorzugsweise nach Erreichen des Solldrucks die Kraftstoffeinspritzung beginnt. Nach Anspringen der Brennkraftmaschine 14 ist der Startvorgang S beendet (Zustand VII) .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum schnellen Aufbau des Kraftstoffdrucks in einem KraftstoffSpeicher (9), wobei - eine Hochdruckpumpe (6) Kraftstoff in den KraftstoffSpeicher (9) fördert und dadurch der Kraftstoffdruck aufgebaut wird, die Hochdruckpumpe (6) einen Pumpraum aufweist, in dem ein Pumpkolben den zugeführten Kraftstoff in den Kraft- stoffSpeicher (9) pumpt, dadurch gekennzeiche , daß während eines Abschaltvorgangs (A) einer Brennkraftmaschine (14) der KraftstoffZufluß zum Pumpraum so geregelt wird, daß der Pumpraum weitgehend oder vollständig mit Kraftstoff ge- füllt wird, und dadurch beim darauffolgenden Startvorgang (S) der Brennkraftmaschine (14) die Hochdruckpumpe (6) mit weitgehend oder vollständig gefülltem Pumpraum zu fördern beginnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichet, daß der Pumpraum zumindest in einigen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine nur teilweise mit Kraftstoff gefüllt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichet, der Fördervolumenstrom der Hochdruckpumpe (6) abhängig vom Füllgrad des Pumpraums ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch ge- kennzeichet, daß der Pumpraum unabhängig von den vor Beginn des Abschaltvorgangs (A) auftretenden Betriebszuständen der Brennkraft- maschine (14) weitgehend oder vollständig mit Kraftstoff gefüllt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch ge- kennzeichet, daß während des Abschaltvorgangs (A) der Kraftstoffzufluß zum Pumpraum auf einen vorgegebenen Mindestfördervolumenstrom gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichet, daß der Kraftstoffzufluß zum Pumpraum von einem dem Pumpraum vorgeschalteten regelbaren Ventil (5) gesteuert wird, wobei das Ventil (5) während des Abschaltvorgangs (A) auf einen vorgegebenen Mindestquerschnitt geöffnet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichet, daß der Kraftstoffzufluß zum Pumpraum von einer dem Pumpraum vorgeschalteten Vorförderpumpe (2) gesteuert wird, wobei die Vorförderpumpe (2) während des Abschaltvorgangs (A) auf einen vorgegebenen Mindestfördervolumenstrom gesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichet, daß das Ventil (5) als Schieberventil, Drehschieberventil oder Sitzventil ausgebildet ist.
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