EP1273783B1 - Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1273783B1
EP1273783B1 EP02012970A EP02012970A EP1273783B1 EP 1273783 B1 EP1273783 B1 EP 1273783B1 EP 02012970 A EP02012970 A EP 02012970A EP 02012970 A EP02012970 A EP 02012970A EP 1273783 B1 EP1273783 B1 EP 1273783B1
Authority
EP
European Patent Office
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pressure
internal combustion
combustion engine
fuel
injection quantity
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP02012970A
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English (en)
French (fr)
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EP1273783A2 (de
EP1273783A3 (de
Inventor
Gerhard Geyer
Andreas Holl
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of EP1273783A3 publication Critical patent/EP1273783A3/de
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Publication of EP1273783B1 publication Critical patent/EP1273783B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • 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
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • 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 an internal combustion engine in which a high-pressure pump pumps fuel into a pressure accumulator, in which a delivery rate is fed by means of a metering unit of the high-pressure pump, and wherein an injection quantity is taken from the accumulator and injected. Furthermore, the invention relates to a computer program suitable for carrying out this method and to a control device suitable for carrying out the method.
  • a method is known from DE 196 18 932 A1 known. Further prior art is known from US 6,035,829 known.
  • a fuel supply system in which fuel is conveyed by means of a high-pressure pump into a pressure accumulator, which serves to jointly supply a plurality of injectors, is also referred to as a common-rail system.
  • a reduction in the fuel pressure in the pressure accumulator of a common rail system results from the removal of a quantity of fuel used for the injection from the pressure accumulator, which is referred to below as the injection quantity, and by leakage and control amounts of the injectors.
  • Delivery amount designated amount of fuel which is supplied to a suction side of the high-pressure pump. It corresponds to the injection quantity plus the leakage and control quantity of the injectors.
  • a metering unit limits the delivery amount supplied to the high-pressure pump to the value currently required to maintain / achieve a predetermined target pressure in the pressure accumulator.
  • the suction-side flow control avoids unnecessary compression of excess fuel by the high pressure pump and subsequent decompression by the pressure control valve and thus contributes to reduce the power consumption of the injection system and the fuel temperature in the system.
  • suction-side volume control is that the system can not respond optimally to rapid changes in the injection quantity in terms of pressure control in the accumulator.
  • the usually Banbig running high-pressure pump can in Following a rapid change in the injection quantity after a delay via the metering unit, a delivery amount adapted to the new injection quantity can be supplied.
  • the pressure accumulator is removed by the immediate injection of the new, larger injection quantity more fuel than can be supplied by the following delivery stroke, which provides only the old flow rate; As a result, the fuel pressure in the pressure accumulator may drop.
  • the invention is based on the fact that an adjustment of the delivery only then affects the fuel pressure in the pressure accumulator, when a first pump piston of the high-pressure pump has been charged in its intake stroke with the new flow rate, and this pump piston has begun its delivery stroke in the pressure accumulator.
  • the time between the change of the injection quantity and the first time delivery of a new delivery into the pressure accumulator is referred to as dead time and depends essentially on the inertia of the metering unit, the state of the high pressure pump at the time of change of the injection quantity and the geometry of the high pressure pump.
  • the dead time is also dependent on the speed of the high pressure pump based on the speed of the internal combustion engine.
  • a high-pressure pump pumps fuel into a pressure accumulator, wherein a flow rate is supplied by means of a metering unit of the high-pressure pump, and wherein an injection quantity is taken from the accumulator and injected, is characterized in that , as soon as a change in the injection amount is provided from an old value to a new value, the delivery amount is changed immediately in response to the new value of the injection amount, and that the old injection amount is further injected for a selectable waiting time.
  • the new injection quantity is injected after the selectable waiting time described above.
  • the high-pressure pump is usually driven mechanically, usually by the internal combustion engine, wherein depending on the type of internal combustion engine, a transmission is interposed to adjust the speed.
  • the dead time of the high-pressure pump can be related to a crankshaft angle of the internal combustion engine when driven by the internal combustion engine via the transmission ratio between the high-pressure pump and the engine and the number of pump pistons. With the number of cylinders, the dead time can be related to the number of injections, which is particularly useful for indicating the waiting time, since the dependence on the speed of the internal combustion engine is eliminated.
  • the proportion of a pump stroke at the supply of the injectors is given by the number of cylinders and the transmission ratio. This is known, what proportion of the required for the next injection Fuel quantity is in the relevant pump cylinder.
  • the waiting time or the number of injections corresponding to the waiting time can be defined.
  • the waiting time is possible to choose the waiting time as a function of the operating state and / or the load of the internal combustion engine.
  • a pressure increase in the pressure accumulator is avoided with decreasing injection amount, which is created by the fact that during the dead time of the pump still one of the old injection amount corresponding amount of fuel is fed into the pressure accumulator, this, however, only the reduced, new injection quantity is removed.
  • 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 inventive method is suitable to avoid a reduction in pressure in the pressure accumulator, if a larger injection quantity to be injected.
  • the pressure reduction occurs because the accumulator more fuel is removed by injection, as it can be supplied during the dead time of the high-pressure pump through this.
  • the maintenance according to the invention of the fuel quantity injected before the change in the injection quantity for a selectable waiting time makes it possible to keep the fuel pressure in the pressure accumulator constant until a fuel quantity corresponding to the new injection quantity can be supplied from the high-pressure pump into the pressure accumulator.
  • a further advantage of the method according to the invention is that the response time to changes in the injection quantity and consequent adjustment of the delivery rate is very short in contrast to conventional, e.g. on the filtering of mass signal based methods.
  • the already mentioned possibility to choose the waiting time as a function of the speed of the internal combustion engine can be used to the effect of selecting a Waiting time> 0 to allow above a predetermined minimum speed of the internal combustion engine.
  • the computer program is executable in particular on a microprocessor and suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the invention is realized by the computer program, so that this computer program in the same way represents the invention as the method to whose execution the computer program is suitable.
  • the computer program can be stored on an electrical storage medium, for example on a flash memory or a read-only memory.
  • FIG. 1 a fuel supply system 10 of an internal combustion engine is shown.
  • the fuel supply system 10 is also commonly referred to as a common rail system and is suitable for the direct injection of fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine under high pressure.
  • the fuel is sucked in from a fuel tank 11 via a first filter 12 from a prefeed pump 13.
  • the prefeed pump 13 is usually a gear pump.
  • the prefeed pump 13 may also be formed, for example, as an electric fuel pump.
  • the fuel sucked in by the prefeed pump 13 is conveyed via a second filter 14 to a metering unit 15.
  • the metering unit 15 may, for. B. be designed as a solenoid-controlled proportional valve.
  • the metering unit 15 is followed by a high-pressure pump 16.
  • a high-pressure pump 16 Usually mechanical pumps are used as a high-pressure pump 16, which are driven directly or via a transmission of the internal combustion engine.
  • the high pressure pump 16 is connected to a pressure accumulator 17, which is often referred to as a rail.
  • This accumulator 17 is connected via fuel lines with injectors 18 in contact. About these injectors 18, the fuel is injected into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • a pressure sensor 19 is coupled to the pressure accumulator 17.
  • a controller 20 is provided, which is acted upon by a plurality of input signals. These input signals are, for example, the gas pedal position M, the speed of the internal combustion engine or the pressure within the pressure accumulator 17, which is measured by the pressure sensor 19.
  • the controller 20 In response to the input signals, the controller 20 generates a plurality of output signals. This may be, for example, a signal for controlling the prefeed pump 13 in the case of an electric prefeed pump or a signal for controlling the metering unit 15.
  • the fuel which is located in the fuel tank 11, is sucked by the prefeed pump 13 and conveyed to the metering unit 15.
  • the pressure in this area of the fuel supply system 10 is usually in a range of about 5 bar to 7 bar in systems with a prefeed pump 13 designed as a gear pump. This area is therefore also referred to as low pressure area.
  • a quantity of fuel designated quantity of fuel is passed to the high pressure pump 16, which - is to be injected via the injectors 18 in the combustion chambers of the internal combustion engine - assuming a steady state operating condition of the internal combustion engine.
  • the fuel to be injected is then fed into the pressure accumulator 17 to from there via the injectors 18 into the respective combustion chambers of the Internal combustion engine to be injected.
  • the amount of fuel actually injected into the combustion chambers is called the injection quantity.
  • the fuel pressure in the pressure accumulator 17 can be influenced in two ways. On the one hand causes a fuel extraction by injection into the combustion chambers of the internal combustion engine, a pressure drop in the accumulator 17. A pressure increase in the pressure accumulator 17 results in dependence on the flow rate - as already mentioned - is pumped by the high-pressure pump 16 in the pressure accumulator 17.
  • the high-pressure pump 16 is designed as a radial piston pump and has, for example, three pump pistons. As already mentioned, during a suction stroke of a pump piston, the delivery quantity determined by the metering unit 15 is conveyed into the pump piston and pressed into the pressure reservoir 17 under high pressure in the subsequent delivery stroke of this pump piston.
  • the delivery and suction strokes of the pump piston are offset in time, so that, for example, a first piston starts its suction stroke, while a second piston performs its delivery stroke.
  • step a) of the in FIG. 2 illustrated inventive method the first piston for its suction stroke by means of the metering unit 15 immediately supplied a new flow rate to counteract the pressure change.
  • the second, located in his delivery stroke piston, must first with the still in progress delivery stroke Complete the old flow rate to be able to be charged at its next suction stroke also with a new flow rate.
  • the high-pressure pump 16 - as already shown - can deliver a correspondingly adapted delivery quantity into the pressure accumulator 17 only after a certain dead time, in method step b) FIG. 2 for a selectable waiting time, the old injection quantity continues to be injected.
  • the waiting time is about the same as the dead time of the high-pressure pump 16 to choose.
  • the dead time of the high-pressure pump 16 can be calculated. It is also advantageous to choose the waiting time as a function of the speed or the load of the internal combustion engine to special modes such. B. start or idle the engine not disturbing to influence.
  • the waiting time is given as a multiple of the time between two injections to eliminate the speed dependence of the waiting time.
  • step c) the new injection quantity into the combustion chambers of the internal combustion engine, injected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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 mittel einer Zumesseinheit der Hochdruckpumpe zugeführt wird, und bei dem eine Einspritzmenge aus dem Druckspeicher entnommen und eingespritzt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein zur Durchführung dieses Verfahrens geeignetes Computerprogramm sowie ein zur Durchführung des Verfahrnes geeignetes Steuergerät. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 196 18 932 A1 bekannt. Weiterer Stand der Technik ist aus der US 6,035,829 bekannt.
  • 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 Betreib 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, durch ein Computerprogramm nach Anspruch 5 sowie durch ein Steuergerät gemäß Anspruch 7 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, 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (20) zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergerichtet ist.
  8. Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit einem Steuergerät (20) nach Anspruch 7 versehen ist.
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