EP1273783A2 - Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1273783A2
EP1273783A2 EP02012970A EP02012970A EP1273783A2 EP 1273783 A2 EP1273783 A2 EP 1273783A2 EP 02012970 A EP02012970 A EP 02012970A EP 02012970 A EP02012970 A EP 02012970A EP 1273783 A2 EP1273783 A2 EP 1273783A2
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EP
European Patent Office
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internal combustion
combustion engine
injection quantity
fuel
pressure
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EP02012970A
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EP1273783B1 (de
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Gerhard Geyer
Andreas Holl
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3863—Controlling the fuel pressure by controlling the flow out of the common rail, e.g. using pressure relief valves
    • F02D41/3872—Controlling the fuel pressure by controlling the flow out of the common rail, e.g. using pressure relief valves characterised by leakage flow in injectors

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a Internal combustion engine in which a high-pressure pump fuel pumped into a pressure accumulator, in which a flow rate fed by means of a metering unit of the high-pressure pump is, and in which an injection amount from the pressure accumulator is removed and injected. Furthermore, the Invention suitable for carrying out this method Internal combustion engine.
  • a fuel supply system in which fuel by means of a high-pressure pump is conveyed into a pressure accumulator, which serves for the common supply of several injectors, is also referred to as a common rail system.
  • injection quantity A reduction of the fuel pressure in the accumulator of a Common rail system results from the removal of a used for injection amount of fuel from the Accumulator, hereinafter referred to as injection quantity is designated, and by leakage and control amounts of Injectors.
  • the one Suction side of the high-pressure pump is supplied. It corresponds the injection quantity plus the leakage and control amount the injectors.
  • a metering unit limits that of the high-pressure pump supplied flow on the current Compliance / achievement of a given target pressure in Pressure accumulator required value.
  • the suction-side flow control avoids unnecessary Compression of excess fuel by the High pressure pump and a subsequent decompression by the pressure regulating valve and thus contributes to the power consumption of the injection system and the Reduce fuel temperature in the system.
  • suction-side flow control is that the system in terms of pressure control in Accumulator not optimal for rapid changes in the Injection quantity can react.
  • the usually Banbig running high-pressure pump can in follow a rapid change in injection quantity a delay on the metering unit one of the new Injection amount adapted flow rate to be supplied.
  • injection quantity increases suddenly, for example is the accumulator by the immediate injection of the new, larger injection quantity taken more fuel, be redelivered by the following delivery stroke can only deliver the old flow rate; Consequently can the fuel pressure in the accumulator fall.
  • More critical is a sudden reduction of Injection quantity.
  • the accumulator is less fuel taken for injection, as by the following Piston stroke is supplied. This leads to one Pressure increase in the accumulator, the durability of the Accumulator and connected to it High pressure components at risk.
  • a Method for operating an internal combustion engine provide in which the fuel pressure in a Pressure accumulator of the internal combustion engine is stabilized to the pressure load of the components of the Reduce fuel supply system.
  • the invention is based on an adaptation of the Flow rate only then on the fuel pressure in Accumulator affects when a first pump piston the High pressure pump in its suction stroke with the new flow rate has been charged, and this pump piston his Delivery stroke has begun in the pressure accumulator.
  • the time between the change in injection quantity and the first promotion of a new flow in the Accumulator is called dead time and hangs in the essential of the inertia of the metering unit, of which Condition of the high pressure pump at the time of change Injection quantity and the geometry of the high pressure pump from.
  • the dead time is also dependent on the speed of the High pressure pump related to the speed of the Internal combustion engine.
  • a high pressure pump fuel in a Accumulator pumping in which a flow rate by means of a Metering unit of the high-pressure pump is supplied, and at taken an injection quantity from the accumulator and is injected, is characterized in that, as soon as a change in injection quantity from an old value a new value is provided, the delivery rate immediately in Dependent on the new value of the injection quantity changed will, and that the old injection quantity will continue for a selectable waiting time is injected.
  • the high pressure pump is usually mechanical, usually from the internal combustion engine driven, whereby depending on the type of Internal combustion engine a gearbox for adjusting the speed is interposed.
  • the dead time of the high pressure pump can be driven by the Internal combustion engine over the transmission ratio between High pressure pump and motor and the number of pump pistons based on a crankshaft angle of the internal combustion engine become. With the number of cylinders, the dead time on the Number of injections are related, what for Specification of the waiting time is particularly appropriate because the Dependence on the speed of the internal combustion engine eliminated.
  • the proportion of a pump stroke at the supply of Injectors is about the number of cylinders and the Transmission ratio given. This is known which Share of needed for the next injection Fuel quantity in the relevant pump cylinder located. Depending on these two parameters can the waiting time or the number corresponding to the waiting time the injections are defined.
  • the high-pressure pump by the Internal combustion engine to drive separate drive means, where both the speed of the high pressure pump and the Speed of the internal combustion engine for determining the Waiting time to be considered.
  • the accumulator By injecting the old injection amount during the Waiting time is the accumulator exactly the amount of fuel taken from him by those pistons of the High-pressure pump is supplied, which their suction stroke before the Have changed the injection quantity and thus another old one corresponding to the old injection quantity Promote flow in the accumulator.
  • a pressure increase in the pressure accumulator is at avoided decreasing injection quantity thereby arises that during the dead time of the pump nor one of the old amount of fuel corresponding amount of fuel in the Accumulator is promoted, but this only the decreased, new injection quantity is taken.
  • the Pressure load of the high pressure pump, the accumulator and other components of the fuel injection system is thus reduced and thus increases their life.
  • the method according to the invention is suitable to avoid a pressure reduction in the accumulator, if one larger injection quantity to be injected. Of the Pressure reduction occurs because the accumulator more Fuel is taken by injection, as him during the dead time of the high pressure pump through this can be supplied.
  • the retention of the invention before the change of Injection amount of injected fuel amount for a selectable waiting time allows the fuel pressure in the Accumulator to keep constant until one of the new Injection amount corresponding amount of fuel from the High pressure pump can be supplied in the accumulator.
  • Another advantage of the method according to the invention is that the response time to changes in the Injection amount and a consequent adjustment of the Flow rate is very short in contrast to conventional, e.g. based on the filtering of mass signals Method.
  • the inventive method in the form of a Computer program for a control unit Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, is provided.
  • the computer program is particular executable on a microprocessor and to execute the inventive method suitable.
  • the invention realized by the computer program, so this computer program in the same way the Invention represents as the method to its execution the computer program is suitable.
  • the computer program can be stored on an electrical storage medium be, for example on a flash memory or a Read-only memory.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a Embodiment of a part of an inventive Internal combustion engine for a motor vehicle
  • Figure 2 shows a flow chart of a preferred Embodiment of the method according to the invention.
  • a fuel supply system 10 is one Internal combustion engine shown.
  • the Fuel supply system 10 is also commonly referred to as Common rail system designates and is to direct Injecting fuel into the combustion chambers of the Internal combustion engine suitable under high pressure.
  • the fuel is from a fuel tank 11 via a first filter 12 sucked by a prefeed pump 13.
  • a prefeed pump 13 is usually a Gear pump.
  • the prefeed pump 13 can also for example, designed as an electric fuel pump be.
  • the sucked by the feed pump 13 fuel is via a second filter 14 to a metering unit 15 promoted.
  • the metering unit 15 may, for. B. as be formed solenoid-controlled proportional valve.
  • the metering unit 15 is a high-pressure pump 16 downstream.
  • High-pressure pump 16 is used, directly or via a Transmission to be driven by the internal combustion engine.
  • the high pressure pump 16 is connected to a pressure accumulator 17th which is often referred to as a rail.
  • This Accumulator 17 is connected via fuel lines Injectors 18 in contact. About these injectors 18 is the Fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine injected.
  • a pressure sensor 19 is coupled to the pressure accumulator 17.
  • a control device 20 is provided, which of a plurality is acted upon by input signals.
  • Input signals are, for example, the Accelerator position M, the speed of the internal combustion engine or the pressure within the accumulator 17, the of the Pressure sensor 19 is measured.
  • Control unit 20 a plurality of output signals.
  • it can be, for example, a signal to control the prefeed pump 13 in the case of an electrical Pre-feed pump or a signal to control the Act measuring unit 15.
  • the fuel that is in the fuel tank 11, is sucked by the feed pump 13 and the Metering unit 15 promoted.
  • the pressure in this area of the Fuel supply system 10 is in systems with a prefeed pump 13 designed as a gear pump usually in a range of about 5 bar to 7 bar. This area is therefore also called low pressure area designated.
  • From the metering unit 15 is as a flow rate designated amount of fuel to the high pressure pump 16th passed, which - assuming a stationary Operating state of the internal combustion engine - over the Injectors 18 in the combustion chambers of the internal combustion engine to be injected.
  • Fuel is pumped into the accumulator 17 to from there via the injectors 18 in the respective combustion chambers of Internal combustion engine to be injected.
  • Injection quantity Injection quantity
  • the fuel pressure in the pressure accumulator 17 can be in two ways to be influenced. On the one hand causes a Fuel extraction by injection into the combustion chambers of Internal combustion engine, a pressure reduction in the accumulator 17th A pressure increase in the accumulator 17 results in Dependence of the flow rate, which - as already mentioned - pumped by the high-pressure pump 16 in the pressure accumulator 17 becomes.
  • the high-pressure pump 16 is designed as a radial piston pump and has, for example, three pump pistons. As already mentions, during a suction stroke of a pump piston the determined by the metering unit 15 flow in the Promoted pump piston and the subsequent Delivery stroke of this pump piston under high pressure in the Pressure accumulator 17 pressed.
  • the conveying or suction strokes of the pump pistons take place offset in time, so that, for example, a first piston begins with its suction stroke, while a second piston carries out its delivery stroke.
  • the second piston in its delivery stroke must however, only with the delivery stroke still in progress complete the old delivery to be at his next Suction stroke also charged with a new flow rate to be able to.
  • the High pressure pump 16 - as already shown - a correspondingly adjusted flow rate but only after one certain dead time in the accumulator 17 can supply is in process step b) of Figure 2 for a selectable Waiting time continues to injected the old injection quantity.
  • the waiting time is approximately equal to the dead time of High pressure pump 16 to choose.
  • the dead time of High pressure pump 16 are calculated. It is still advantageous, the waiting time in dependence of the speed or the load of the internal combustion engine to choose special operating modes such. B. start or idle the Internal combustion engine not disturbing to influence.
  • the waiting time as a multiple of Time between two injections indicated to the To eliminate the speed dependence of the waiting time.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Stabilisierung des Kraftstoffdrucks in einem Druckspeicher bei einer schnellen Änderung der dem Druckspeicher zur Einspritzung entnommenen Kraftstoffmenge. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Hochdruckpumpe Kraftstoff in einen Druckspeicher pumpt, bei dem eine Fördermenge mittels einer Zumesseinheit der Hochdruckpumpe zugeführt wird, und bei dem eine Einspritzmenge aus dem Druckspeicher entnommen und eingespritzt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Brennkraftmaschine.
Ein Kraftstoffversorgungssystem, bei dem Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe in einen Druckspeicher gefördert wird, der zur gemeinsamen Versorgung mehrerer Injektoren dient, wird auch als Common-Rail-System bezeichnet.
Eine Absenkung des Kraftstoffdrucks im Druckspeicher eines Common-Rail-Systems ergibt sich durch die Entnahme einer zur Einspritzung verwendeten Kraftstoffmenge aus dem Druckspeicher, die im folgenden als Einspritzmenge bezeichnet wird, und durch Leckage- und Steuermengen der Injektoren.
Von der Einspritzmenge zu unterscheiden ist die als Fördermenge bezeichnete Kraftstoffmenge, die einer Saugseite der Hochdruckpumpe zugeführt wird. Sie entspricht der Einspritzmenge zuzüglich der Leckage- und Steuermenge der Injektoren.
Üblicherweise erfolgt die Regelung des Kraftstoffdrucks im Druckspeicher bei Common-Rail-Systemen über ein dem Druckspeicher zugeordnetes Druckregelventil, das eine Kraftstoffmenge in den Kraftstofftank zurückleitet, falls diese Kraftstoffmenge über die zum Erreichen bzw. Erhalten des Kraftstoffdrucks in dem Druckspeicher erforderliche Menge hinausgeht.
Neben der Druckregelung mittels Druckregelventil existieren auch Ausführungsformen von Common-Rail-Systemen, die eine Mengenregelung des der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoffs aufweisen.
Hierbei begrenzt eine Zumesseinheit die der Hochdruckpumpe zugeführte Fördermenge auf den aktuell zur Einhaltung/Erreichung eines vorgegebenen Solldrucks im Druckspeicher benötigten Wert.
Die saugseitige Mengenregelung vermeidet eine unnötige Kompression überschüssigen Kraftstoffs durch die Hochdruckpumpe und eine anschliessende Dekompression durch das Druckregelventil und trägt auf diese Weise dazu bei, die Leistungsaufnahme des Einspritzsystems und die Kraftstofftemperatur im System zu verringern.
Ein Nachteil der saugseitigen Mengenregelung besteht darin, dass das System hinsichtlich der Druckregelung im Druckspeicher nicht optimal auf schnelle Änderungen der Einspritzmenge reagieren kann.
Der meist mehrkolbig ausgeführten Hochdruckpumpe kann in Folge einer schnellen Änderung der Einspritzmenge nach einer Verzögerung über die Zumesseinheit eine der neuen Einspritzmenge angepasste Fördermenge zugeführt werden.
Allerdings kann es vorkommen, dass ein Pumpenkolben seinen Saughub kurz vor der Änderung der Einspritzmenge bereits abgeschlossen hat und somit noch mit einer der alten Einspritzmenge entsprechenden alten Fördermenge beschickt worden ist. Diese alte Fördermenge wird dem Druckspeicher noch in dem nächsten Förderhub des Pumpenkolbens zugeführt werden.
Durch die Mengendifferenz zwischen der alten Fördermenge, die noch in den Druckspeicher geliefert werden wird einerseits, und der neuen, bereits dem Druckspeicher entnommenen Einspritzmenge andererseits, kommt es zu Druckänderungen im Druckspeicher. Die Druckänderungen stehen dabei in direktem Zusammenhang mit der Mengendifferenz.
Steigt die Einspritzmenge beispielsweise sprungartig an, so wird dem Druckspeicher durch das sofortige Einspritzen der neuen, größeren Einspritzmenge mehr Kraftstoff entnommen, als durch den folgenden Förderhub nachgeliefert werden kann, der nur die alte Fördermenge liefert; infolgedessen kann der Kraftstoffdruck im Druckspeicher absinken.
Kritischer ist eine plötzliche Reduzierung der Einspritzmenge. Dem Druckspeicher wird weniger Kraftstoff zur Einspritzung entnommen, als ihm durch den folgenden Kolbenhub zugeführt wird. Dadurch kommt es zu einem Druckanstieg im Druckspeicher, der die Dauerhaltbarkeit des Druckspeichers sowie der an ihn angeschlossenen Hochdruckkomponenten gefährdet.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, bei dem der Kraftstoffdruck in einem Druckspeicher der Brennkraftmaschine stabilisiert wird, um die Druckbelastung der Komponenten des Kraftstoffversorgungssystems zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 8 gelöst.
Die Erfindung basiert darauf, dass sich eine Anpassung der Fördermenge erst dann auf den Kraftstoffdruck im Druckspeicher auswirkt, wenn ein erster Pumpenkolben der Hochdruckpumpe in seinem Saughub mit der neuen Fördermenge beschickt worden ist, und dieser Pumpenkolben seinen Förderhub in den Druckspeicher begonnen hat.
Die Zeit zwischen der Änderung der Einspritzmenge und der erstmaligen Förderung einer neuen Fördermenge in den Druckspeicher wird als Totzeit bezeichnet und hängt im wesentlichen von der Trägheit der Zumesseinheit, von dem Zustand der Hochdruckpumpe zum Zeitpunkt der Änderung der Einspritzmenge sowie der Geometrie der Hochdruckpumpe ab. Die Totzeit ist ausserdem abhängig von der Drehzahl der Hochdruckpumpe bezogen auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Das Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, bei dem eine Hochdruckpumpe Kraftstoff in einen Druckspeicher pumpt, bei dem eine Fördermenge mittels einer Zumesseinheit der Hochdruckpumpe zugeführt wird, und bei dem eine Einspritzmenge aus dem Druckspeicher entnommen und eingespritzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass, sobald eine Veränderung der Einspritzmenge von einem alten Wert zu einem neuen Wert vorgesehen ist, die Fördermenge sofort in Abhängigkeit von dem neuen Wert der Einspritzmenge geändert wird, und dass die alte Einspritzmenge weiterhin für eine wählbare Wartezeit eingespritzt wird.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, einen Schwellwert für die Veränderung der Einspritzmenge festzulegen und erst nach dessen Überschreitung die Fördermenge zu ändern.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach der oben beschriebenen wählbaren Wartezeit die neue Einspritzmenge eingespritzt.
Es ist vorteilhaft, die Wartezeit so zu wählen, dass sie etwa der Totzeit der Hochdruckpumpe entspricht.
Die Hochdruckpumpe wird meist mechanisch, üblicherweise von der Brennkraftmaschine angetrieben, wobei je nach Typ der Brennkraftmaschine ein Getriebe zur Anpassung der Drehzahl zwischengeschaltet ist.
Die Totzeit der Hochdruckpumpe kann bei Antrieb durch die Brennkraftmaschine über das Übersetzungsverhältnis zwischen Hochdruckpumpe und Motor sowie die Anzahl der Pumpenkolben auf einen Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine bezogen werden. Mit der Zylinderzahl kann die Totzeit auf die Anzahl der Einspritzungen bezogen werden, was für die Angabe der Wartezeit besonders zweckmäßig ist, da die Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine entfällt.
Der Anteil eines Pumpenhubs an der Versorgung der Injektoren ist über die Zylinderzahl und das Übersetzungsverhältnis gegeben. Damit ist bekannt, welcher Anteil der für die nächste Einspritzung benötigten Kraftstoffmenge sich im betreffenden Pumpenzylinder befindet. In Abhängigkeit von diesen zwei Parametern kann die Wartezeit bzw. die der Wartezeit entsprechende Anzahl der Einspritzungen definiert werden.
Weiterhin ist es möglich, die Wartezeit in Abhängigkeit des Betriebszustandes und/oder der Belastung der Brennkraftmaschine zu wählen.
Es ist auch denkbar, die Hochdruckpumpe durch von der Brennkraftmaschine getrennte Antriebsmittel anzutreiben, wobei sowohl die Drehzahl der Hochdruckpumpe als auch die Drehzahl der Brennkraftmaschine für die Ermittlung der Wartezeit zu berücksichtigen sind.
Durch die Einspritzung der alten Einspritzmenge während der Wartezeit wird dem Druckspeicher genau die Kraftstoffmenge entnommen, die ihm durch diejenigen Kolben der Hochdruckpumpe zugeführt wird, welche ihren Saughub vor der Änderung der Einspritzmenge abgeschlossen haben und damit noch eine der alten Einspritzmenge entsprechende alte Fördermenge in den Druckspeicher fördern.
Auf diese Weise wird der Kraftstoffdruck im Druckspeicher auch bei sich sprungartig ändernden Einspritzmengen, wie sie z.B. durch Pedalwertsprünge bei Gangwechseln vorkommen, stabilisiert.
Insbesondere wird ein Druckanstieg im Druckspeicher bei sich verringernder Einspritzmenge vermieden, der dadurch entsteht, dass während der Totzeit der Pumpe noch eine der alten Einspritzmenge entsprechende Kraftstoffmenge in den Druckspeicher gefördert wird, diesem jedoch nur noch die verringerte, neue Einspritzmenge entnommen wird. Die Druckbelastung der Hochdruckpumpe, des Druckspeichers und weiterer Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems wird somit verringert und damit deren Lebensdauer erhöht.
Darüberhinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet, einen Druckabbau im Druckspeicher zu vermeiden, falls eine größere Einspritzmenge eingespritzt werden soll. Der Druckabbau entsteht dadurch, dass dem Druckspeicher mehr Kraftstoff durch Einspritzung entnommen wird, als ihm während der Totzeit der Hochdruckpumpe durch diese zugeführt werden kann.
Die erfindungsgemäße Beibehaltung der vor der Änderung der Einspritzmenge eingespritzten Kraftstoffmenge für eine wählbare Wartezeit ermöglicht es, den Kraftstoffdruck im Druckspeicher konstant zu halten, bis eine der neuen Einspritzmenge entsprechende Kraftstoffmenge von der Hochdruckpumpe in den Druckspeicher geliefert werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Ansprechzeit auf Änderungen der Einspritzmenge und eine sich daraus ergebende Anpassung der Fördermenge sehr kurz ist im Gegensatz zu herkömmlichen, z.B. auf der Filterung von Mengensignalen basierenden Verfahren.
Da die Totzeit der Hochdruckpumpe durch das erfindungsgemäße Verfahren bereits berücksichtigt wird, ist eine Verarbeitung im Druckregler überflüssig.
Ebenfalls vorteilhaft ist der geringe Rechenaufwand des erfindungsgemäßen Verfahrens, da allein alte, bereits ermittelte Werte für die Einspritzmenge beibehalten werden müssen.
Die bereits erwähnte Möglichkeit, die Wartezeit in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu wählen, kann dahingehend genutzt werden, die Auswahl einer Wartezeit > 0 erst oberhalb einer vorgegebenen Mindestdrehzahl der Brennkraftmaschine zuzulassen.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Dabei ist das Computerprogramm insbesondere auf einem Mikroprozessor ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. In diesem Fall wird also die Erfindung durch das Computerprogramm realisiert, sodass dieses Computerprogramm in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Computerprogramm geeignet ist. Das Computerprogramm kann auf einem elektrischen Speichermedium abgespeichert sein, beispielsweise auf einem Flash-Memory oder einem 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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Teils einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, und Figur 2 zeigt einen Ablaufplan einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Figur 1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem 10 einer Brennkraftmaschine dargestellt. Das Kraftstoffversorgungssystem 10 wird üblicherweise auch als Common-Rail-System bezeichnet und ist zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine unter Hochdruck geeignet.
Der Kraftstoff wird aus einem Kraftstofftank 11 über ein erstes Filter 12 von einer Vorförderpumpe 13 angesaugt. Bei der Vorförderpumpe 13 handelt es sich üblicherweise um eine Zahnradpumpe. Die Vorförderpumpe 13 kann aber auch beispielsweise als elektrische Kraftstoffpumpe ausgebildet sein.
Der von der Vorförderpumpe 13 angesaugte Kraftstoff wird über ein zweites Filter 14 zu einer Zumesseinheit 15 gefördert. Die Zumesseinheit 15 kann z. B. als magnetgesteuertes Proportionalventil ausgebildet sein.
Der Zumesseinheit 15 ist eine Hochdruckpumpe 16 nachgeordnet. Üblicherweise werden mechanische Pumpen als Hochdruckpumpe 16 eingesetzt, die direkt oder auch über ein Getriebe von der Brennkraftmaschine angetrieben werden.
Die Hochdruckpumpe 16 ist mit einem Druckspeicher 17 verbunden, der häufig auch als Rail bezeichnet wird. Dieser Druckspeicher 17 steht über Kraftstoffleitungen mit Injektoren 18 in Kontakt. Über diese Injektoren 18 wird der Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt.
Ein Drucksensor 19 ist mit dem Druckspeicher 17 gekoppelt.
Ein Steuergerät 20 ist vorgesehen, das von einer Mehrzahl von Eingangssignalen beaufschlagt ist. Bei diesen Eingangssignalen handelt es sich bspw. um die Gaspedalstellung M, die Drehzahl der Brennkraftmaschine oder den Druck innerhalb des Druckspeichers 17, der von dem Drucksensor 19 gemessen wird.
In Abhängigkeit von den Eingangssignalen erzeugt das Steuergerät 20 eine Mehrzahl von Ausgangssignalen. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Signal zur Ansteuerung der Vorförderpumpe 13 im Falle einer elektrischen Vorförderpumpe oder um ein Signal zur Ansteuerung der Zumesseinheit 15 handeln.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des in Figur 1 dargestellten Kraftstoffversorgungssystems 10 erläutert.
Der Kraftstoff, der sich im Kraftstofftank 11 befindet, wird von der Vorförderpumpe 13 angesaugt und zur Zumesseinheit 15 gefördert. Der Druck in diesem Bereich des Kraftstoffversorgungssystems 10 liegt bei Systemen mit einer als Zahnradpumpe ausgeführten Vorförderpumpe 13 üblicherweise in einem Bereich von etwa 5 bar bis 7 bar. Dieser Bereich wird deshalb auch als Niederdruckbereich bezeichnet.
Von der Zumesseinheit 15 wird eine als Fördermenge bezeichnete Kraftstoffmenge zu der Hochdruckpumpe 16 weitergegeben, die - unter Voraussetzung eines stationären Betriebszustandes der Brennkraftmaschine - über die Injektoren 18 in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll.
Von der Hochdruckpumpe 16 wird dann der einzuspritzende Kraftstoff in den Druckspeicher 17 gefördert, um von dort über die Injektoren 18 in die jeweiligen Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt zu werden. Die tatsächlich in die Brennräume eingespritzte Kraftstoffmenge wird als Einspritzmenge bezeichnet.
Der Kraftstoffdruck im Druckspeicher 17 kann auf zwei Arten beeinflusst werden. Einerseits bewirkt eine Kraftstoffentnahme durch Einspritzung in die Brennräume der Brennkraftmaschine eine Druckabsenkung im Druckspeicher 17. Ein Druckanstieg im Druckspeicher 17 ergibt sich in Abhängigkeit der Fördermenge, die - wie bereits erwähnt - von der Hochdruckpumpe 16 in den Druckspeicher 17 gepumpt wird.
Die Hochdruckpumpe 16 ist als Radialkolbenpumpe ausgebildet und weist beispielsweise drei Pumpenkolben auf. Wie bereits erwähnt, wird während eines Saughubs eines Pumpenkolbens die durch die Zumesseinheit 15 bestimmte Fördermenge in den Pumpenkolben gefördert und bei dem darauf folgenden Förderhub dieses Pumpenkolbens unter Hochdruck in den Druckspeicher 17 gepresst.
Die Förder- bzw. Saughübe der Pumpenkolben erfolgen zeitlich versetzt, sodass beispielsweise ein erster Kolben mit seinem Saughub beginnt, während ein zweiter Kolben seinen Förderhub durchführt.
Sobald eine Veränderung der Einspritzmenge vorgesehen ist, die eine Druckänderung im Druckspeicher 17 zur Folge haben würde, wird gemäß Schritt a) des in Figur 2 abgebildeten erfindungsgemäßen Verfahrens dem ersten Kolben für seinen Saughub mit Hilfe der Zumesseinheit 15 sofort eine neue Fördermenge zugeführt, um der Druckänderung entgegenzuwirken.
Der zweite, in seinem Förderhub befindliche Kolben, muss jedoch erst den noch im Verlauf befindlichen Förderhub mit der alten Fördermenge abschließen, um bei seinem nächsten Saughub ebenfalls mit einer neuen Fördermenge beschickt werden zu können.
Weil die Injektoren 18 ohne Verzögerung eine neue Einspritzmenge in die Brennräume einspritzen können, die Hochdruckpumpe 16 - wie bereits dargestellt - eine entsprechend angepasste Fördermenge aber erst nach einer gewissen Totzeit in den Druckspeicher 17 liefern kann, wird in Verfahrensschritt b) aus Figur 2 für eine wählbare Wartezeit weiterhin die alte Einspritzmenge eingespritzt. Die Wartezeit ist dabei etwa gleich der Totzeit der Hochdruckpumpe 16 zu wählen.
Dadurch ist sichergestellt, dass dem Druckspeicher 17 aufgrund der Einspritzung durch die Injektoren 18 die gleiche Kraftstoffmenge entnommen wird, die ihm während der Totzeit der Hochdruckpumpe 16 zugeführt wird, sodass der Kraftstoffdruck im Druckspeicher 17 während der Totzeit der Hochdruckpumpe 16 nahezu konstant bleibt.
Zur Ermittlung der Wartezeit kann die Totzeit der Hochdruckpumpe 16 berechnet werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, die Wartezeit in Abhängigkeit der Drehzahl oder der Belastung der Brennkraftmaschine zu wählen, um besondere Betriebsarten wie z. B. Start oder Leerlauf der Brennkraftmaschine nicht störend zu beeinflussen.
Zweckmäßigerweise wird die Wartezeit als Vielfaches der Zeit zwischen zwei Einspritzungen angegeben, um die Drehzahlabhängigkeit der Wartezeit zu eliminieren.
Schließlich wird nach Ablauf der Wartezeit, d.h. sobald der erste Kolben der Hochdruckpumpe mit der neuen Fördermenge seinen Förderhub beginnt, in Verfahrensschritt c) die neue Einspritzmenge in die Brennräume der Brennkraftmaschine - eingespritzt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren ist die Durchführung des beschriebenen Verfahrens nicht wahrnehmbar.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Hochdruckpumpe (16) Kraftstoff in einen Druckspeicher (17) pumpt, bei dem eine Fördermenge mittels einer Zumesseinheit (15) der Hochdruckpumpe (16) zugeführt wird, und bei dem eine Einspritzmenge aus dem Druckspeicher (17) entnommen und eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass, sobald eine Veränderung der Einspritzmenge von einem alten Wert zu einem neuen Wert vorgesehen ist, die Fördermenge sofort in Abhängigkeit von dem neuen Wert der Einspritzmenge geändert wird, und dass die alte Einspritzmenge weiterhin für eine wählbare Wartezeit eingespritzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erst nach Ablauf der Wartezeit die neue Einspritzmenge eingespritzt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit in Abhängigkeit von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine und dem Übersetzungsverhältnis zwischen der Hochdruckpumpe (16) und der Brennkraftmaschine gewählt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit in Abhängigkeit des Betriebszustandes, insbesondere der Drehzahl und/oder der Belastung der Brennkraftmaschine gewählt wird.
  5. Computerprogramm für ein Steuergerät (20) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 geeignet ist.
  6. Computerprogramm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm auf einem elektrischen Speichermedium, insbesondere auf einem Flash-Memory oder einem Read-Only-Memory abgespeichert ist.
  7. Steuergerät (20) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei der Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe (16) in einen Druckspeicher (17) förderbar ist, bei der eine Fördermenge mittels einer Zumesseinheit (15) der Hochdruckpumpe (16) zuführbar ist, und bei der eine Einspritzmenge aus dem Druckspeicher (17) entnehmbar und einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass, sobald eine Veränderung der Einspritzmenge von einem alten Wert zu einem neuen Wert vorgesehen ist, die Fördermenge sofort in Abhängigkeit von dem neuen Wert der Einspritzmenge änderbar ist, und dass die alte Einspritzmenge weiterhin für eine wählbare Wartezeit einspritzbar ist.
  8. Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei der Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe (16) in einen Druckspeicher (17) förderbar ist, bei der eine Fördermenge mittels einer Zumesseinheit (15) der Hochdruckpumpe (16) zuführbar ist, und bei der eine Einspritzmenge aus dem Druckspeicher (17) entnehmbar und einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass, sobald eine Veränderung der Einspritzmenge von einem alten Wert zu einem neuen Wert vorgesehen ist, die Fördermenge sofort in Abhängigkeit von dem neuen Wert der Einspritzmenge änderbar ist, und dass die alte Einspritzmenge weiterhin für eine wählbare Wartezeit einspritzbar ist.
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