EP1529948A2 - Pre-controlling process of a variable lift fuel pump in an Internal combustion engine - Google Patents

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EP1529948A2
EP1529948A2 EP04021981A EP04021981A EP1529948A2 EP 1529948 A2 EP1529948 A2 EP 1529948A2 EP 04021981 A EP04021981 A EP 04021981A EP 04021981 A EP04021981 A EP 04021981A EP 1529948 A2 EP1529948 A2 EP 1529948A2
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EP
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pressure
fuel
fuel pump
rail
volume
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Axel Wachtendorf
Leonhard Lang
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Volkswagen AG
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    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/02Fuel evaporation in fuel rails, e.g. in common rails

Definitions

  • the invention relates to a method for piloting a stroke piston fuel pump of a Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, wherein the internal combustion engine a High-pressure rail and associated injection valves, according to the preamble of Claim 1.
  • a bulkhead of a reciprocating piston fuel pump for a fuel supply of a Internal combustion engine sets an amount of fuel that is in the reciprocating piston fuel pump compressed and pushed into a high-pressure rail.
  • a control algorithm implements the opening and closing times or angles of the quantity control station the pump is calculated. These opening and closing times are in shape an electrical signal output to the bulkhead.
  • the invention is based on the object with regard to a method of the abovementioned type with regard to activation the Mengenstelltechniks the Hub piston fuel pump to achieve a high Accuracy in providing the fuel injection amount and the fuel injection pressure to improve in the high pressure rail and to make it more robust against disturbances.
  • the stroke-piston fuel pump from the input values volume of fuel removal vevphh from the high pressure rail through the fuel injection valves per stroke, the stroke-piston fuel pump, fuel volume vdaavst which a change to the setpoint pressure .DELTA.p _ rail to the high-pressure rail per stroke, the stroke-piston fuel pump vkdavst , which requires the piston of the reciprocating piston fuel pump for compression of the fuel from low pressure to pressure in the high pressure rail per stroke of the reciprocating piston fuel pump, as well as volume loss vvlfghdp by not optimal delivery due to Damfblasen realise in the fuel per stroke of Hub Piston Fuel Pump Closing and opening times for a bulkhead of the reciprocating piston fuel pump are determined.
  • Fig. 1 illustrates a non-return fuel system with a fuel tank 10, a electric fuel pump 12, a fuel filter 14, a reciprocating piston fuel pump or high-pressure pump (HDP) 16 with quantity control station, a high-pressure rail 18, a plurality of high-pressure injection valves (HDEV) 20, a return line 22, a pressure relief valve (DBV) 24, an engine control unit (ECU) 26, a low pressure sensor 28, a high pressure sensor 30 and a power output stage 32 for driving the fuel pump 12.
  • Line 34 separates the fuel system into a high pressure side 36 and a low pressure side 36.
  • the electric fuel pump (EKP) 12 serves as a feed pump for the Hub Piston Fuel Pump (HDP) 16.
  • the Hub Piston Fuel Pump (HDP) 16 provides the Fuel pressure in the distribution bar or high-pressure rail 18 a.
  • the high pressure injectors 20 are supplied from the high-pressure rail 20 with fuel.
  • About the return line 22nd fuel flows back when the pressure in the high-pressure rail is a safety-critical one Exceeds limit. This can only occur in the event of a fault.
  • a leakage line, not shown the Hub Piston Fuel Pump (HDP) 16 discharges fuel contained in the Hub Piston Fuel Pump (HDP) 16 escapes between piston and cylinder. This amount is however relatively small.
  • the stroke piston fuel pump 16 includes, as shown in FIG. 2, a piston 40 in a cylinder 42 which performs a lifting movement. This lifting movement is divided into a downward and upward movement. In the downward movement is a displacement with fuel from the fuel tank 10 of the low pressure system 38 filled with fuel. In the upward movement the compression of the fuel takes place.
  • a quantity control station in the form of a Rate control valve 44 disconnects during a predetermined portion of the upstroke Compression space from the supply side or low pressure side 38. During that Section of the upward movement of the piston 40, which is used to compress the fuel is to be used, the bulkhead 44 separates the connection between engine capacity the stroke piston fuel pump 16 and supply line 46.
  • the quantity control 44 opens the connection between the displacement the stroke-piston fuel pump 16 and the supply line 46. A closing interval is created, which lies in the compression stroke of the stroke piston fuel pump 16.
  • the position of the interval in the compression stroke is in principle freely selectable. Usually will either the closing or the opening time to one of the dead points of the movement of the piston 40 is placed. With both concepts it is possible the effective compression stroke adjust.
  • the displacement is with the high pressure rail 18 of the high pressure system 36 via a check valve 48 is connected. As soon as the pressure in the displacement of the Hub piston fuel pump 16 is greater than the pressure in the high-pressure rail 18, the flows compressed fuel from the displacement of the stroke piston fuel pump 16 in the High Pressure Rail 18.
  • the engine controller 26 ( Figure 1) provides the switching pulse to the flow control valve (44) of the quantity control station. The duration of this switching pulse sets Considering the piston speed and piston position fixed the effective stroke.
  • Fig. 4 illustrates the control of the quantity control station 44 with the two different concepts.
  • a graph 50 illustrates the movement of the piston 40 between a top dead center 52 and a bottom dead center 54, wherein a filling 56 and a compression 58 cyclically alternate.
  • graph 62 shows a drive signal for the quantity control valve 44 between 0V and 12V, a graph 64 a state of the quantity control valve 44 between "open” 66, and “closed” 68 and a graph 70 a pressure in the compression chamber, the stroke-piston fuel pump 16 between a low pressure p low-pressure 72 in the low pressure system 38 and a high pressure p HD-rail 74 in the high-pressure system 36 or
  • graph 78 shows a drive signal for the mass control valve 44 between 0V and 12V
  • a graph 80 indicates a state of the mass control valve 44 between "open” 82 and “closed” 84 and a graph 86 a pressure in the compression chamber
  • the stroke-piston fuel pump 16 between a low pressure p low-pressure 88 in the low pressure system 38 and a high pressure p HD-rail 90 in the high-pressure system 36 or high-pressure rail 18th
  • the closing interval 60 or 76 of the quantity-adjusting mechanism 44 lies between the bottom dead center 54 and the top dead center 52 of the piston 40 of the reciprocating piston fuel pump 16 relative to a piston 40 moving upward in the cylinder 42. In principle, it does not matter if the closing interval immediately after passing through the bottom dead center 54 begins (concept I, arrow 60) or ends with reaching the top dead center 52 (concept II, arrow 76). Both concepts lead to pressure build-up. For energetic reasons, however, the second concept (arrow 76) is preferable.
  • the compression process 60 or 76 is triggered by closing the quantity control station 44 with upwardly moving piston 40. The volume of fuel in the compression space at this moment is at approximately low pressure level. By the upward movement of the piston 40, the pressure increases.
  • the check valve 48 opens and the fuel flows out of the compression space of the reciprocating piston fuel pump 16 into the high-pressure rail 18. Dies takes place as long as the pressure in the compression chamber above the pressure p HD rail is maintained in the high-pressure rail 18.
  • the effective compression stroke is ended by opening the quantity-adjusting mechanism 44 or as soon as the piston 40 reaches its top dead center 52. Depending on the pump design and concept, a residual volume at the end of the compression process 58 may remain in the compression space of the reciprocating piston fuel pump 16.
  • the fuel for example petrol
  • changes its volume under pressure. This volume change results ⁇ V V 0 * ⁇ p * ⁇
  • V 0 is an initial volume [mm 3]
  • ⁇ p a change in pressure [bar]
  • .DELTA.V a change in volume [mm 3].
  • the one compressibility number ⁇ [1 / bar] for the fluid to be compressed results, as a function of temperature and pressure, from a family of curves according to FIG. 3.
  • FIG. 3 shows a pressure in [bar] and on a vertical axis 92 on a horizontal axis 92 Axis 94 the compressibility in [E-4 / bar].
  • the curves correspond from top to bottom to a temperature of 413K, 393K, 373K, 353K, 333K, 313K, 293K, 273K, 253K and 233K.
  • the density of the fuel for the respective operating point is first calculated.
  • the fuel flows through first the lift-piston fuel pump 16, the fuel line and then the high-pressure rail 18. There is a heat transfer due to the contact of the fuel with the inner surfaces of the fuel-carrying components instead.
  • the source of heat is the engine block or the ambient air in the engine compartment as well as the compression work in the reciprocating piston fuel pump 16. These heat inputs bear the following names t emotr , t eulr and t krailnp .
  • the fuel flows into the compression space via the open quantity control 44 at the temperature t flvrhdp . There, the fuel is compressed and flows through the check valve 48 in the high-pressure rail 18. By this thermodynamic process takes place a temperature entry t krailnp in the fuel.
  • the dependencies of t emotr , t eulr and t krailnp are determined empirically and stored in curves and maps .
  • the dynamic behavior of the temperature t krail in the high-pressure rail 18 is detected.
  • the time behavior of the filter is determined as a function of the fuel mass flow Q fuel ) and of the difference between t mot and t krailnp .
  • the precontrol of the stroke piston fuel pump 16 is based on the calculation the stroke volume of the piston 40, which is used for the compression of the fuel shall be.
  • This stroke volume is defined by closing and opening times the quantity control station 44, taking into account the pump geometry.
  • the to be compressed Fuel volume results from the requirements of the engine controller 26 in terms Target fuel pressure in the high-pressure rail 18 and fuel quantity and the current Operating parameters, such as temperature and actual pressures.
  • Ap soll_rail is defined as follows: ⁇ p soll_rail> 0 meant that the nominal pressure gradient is positive and Ap soll_rail ⁇ 0 meant the nominal pressure gradient däß negative.
  • kmeshdp, tflvrhdp, nmot and p low pressure maps are addressed, which are empirically determined in the experiment.
  • the delta crank angle dwms ⁇ s ⁇ g refers to that part of the rising edge of the drive cam for the reciprocating piston fuel pump that is conceptually used for the compression interval.

Abstract

Process for pre-controlling a reciprocating fuel pump of a vehicle comprises from the starting values determining the fuel volume removal from a high pressure rail by the injection valve per stroke of the pump, determining the fuel volume necessary for a change of theoretical pressure in the high pressure rail per stroke of the pump, and determining the volume loss by a non-optimum degree of delivery based on the formation of steam bubbles in the fuel. Preferred Features: The reciprocating pump is driven by a camshaft of an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorsteuern einer Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine ein Hochdruckrail und damit verbundene Einspritzventile aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for piloting a stroke piston fuel pump of a Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, wherein the internal combustion engine a High-pressure rail and associated injection valves, according to the preamble of Claim 1.

Ein Mengenstellwerk einer Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe für eine Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine legt eine Kraftstoffmenge fest, die in der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe komprimiert und in ein Hochdruckrail geschoben wird. In einem Motorsteuergerät ist ein Regelalgorithmus implementiert, der die Öffnungs- und Schließzeiten bzw. -winkel des Mengenstellwerkes der Pumpe berechnet. Diese Öffnungs- und Schließzeiten werden in Form eines elektrischen Signals an das Mengenstellwerk ausgegeben. Für eine abgas- und verbrauchsoptimale Gemischbildung in einem Brennraum der Brennkraftmaschine muß der Kraftstoffdruck und die zur Einspritzung zur Verfügung stehende Kraftstoffmenge im Hochdruckrail so genau wie möglich bereitgestellt werden.A bulkhead of a reciprocating piston fuel pump for a fuel supply of a Internal combustion engine sets an amount of fuel that is in the reciprocating piston fuel pump compressed and pushed into a high-pressure rail. In an engine control unit is a control algorithm implements the opening and closing times or angles of the quantity control station the pump is calculated. These opening and closing times are in shape an electrical signal output to the bulkhead. For an exhaust and consumption-optimal Mixture formation in a combustion chamber of the internal combustion engine must the Fuel pressure and the amount of fuel available for injection in High-pressure rail to be provided as accurately as possible.

Bei einem bekannten Algorithmus für die Ansteuerung des Mengenstellwerkes sind eine Vorsteuerung und ein Regler vorgesehen. In der Vorsteuerung wird die Zeitdauer für die Ansteuerung mit eingeschränkter Genauigkeit ermittelt. Eingangssignale der Vorsteuerung sind die Sollwerte für Kraftstoffdruck und -menge. Auf Basis dieser Sollwerte werden Kennfelder adressiert, in denen ein Ansteuerwinkel abgelegt ist. Diese Kennfelder bilden nicht die physikalischen Gegebenheiten in der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe nach, sondern sind empirisch an exemplarisch ausgewählten Pumpen ermittelt. Durch die Verwendung eines Reglers besteht die Möglichkeit, die in der Vorsteuerung ermittelte Ansteuerdauer des Mengenstellwerkes zu korrigieren. Der Regler arbeitet auf Basis einer Istdruck-Erfassung mit einem Sensor im Hochdruckrail. Dieser Regler ist als PI-Regler ausgelegt. Diese Korrektur ist notwendig, da von den Vorsteuerkennfeldern folgende Zusammenhänge nicht berücksichtigt werden können:

  • Die Toleranzlagenstreuung der Pumpe in der Serie.
  • Fehler in den Vorsteuerkennfeldern.
  • Physikalische Abhängigkeiten, wie beispielsweise Temperaturabhängigkeiten.
In a known algorithm for controlling the quantity control station, a pilot control and a controller are provided. In the pre-control, the time duration for the control with limited accuracy is determined. Input signals of the precontrol are the nominal values for fuel pressure and quantity. On the basis of these setpoints, maps are addressed in which a control angle is stored. These maps do not simulate the physical conditions in the reciprocating piston fuel pump, but are empirically determined on pumps selected by way of example. By using a controller, it is possible to correct the control period of the quantity control station determined in the pilot control. The controller operates on the basis of an actual pressure detection with a sensor in the high-pressure rail. This controller is designed as a PI controller. This correction is necessary because the following relationships can not be taken into account by the pilot control maps:
  • Tolerance distribution of the pump in the series.
  • Error in the pilot control maps.
  • Physical dependencies, such as temperature dependencies.

Je genauer die Vorsteuerkennfelder den realen Bedingungen entsprechen, desto kleiner fallen die Eingriffe des Reglers aus.The more accurately the pilot control maps correspond to the real conditions, the smaller fall out the interventions of the controller.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art bzgl. Ansteuerung des Mengenstellwerks der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe zum Erzielen einer hohen Genauigkeit bzgl. der Bereitstellung der Kraftstoffeinspritzmenge und des Kraftstoffeinspritzdruckes im Hochdruckrail zu verbessern und gegen Störungen robuster zu machen.The invention is based on the object with regard to a method of the abovementioned type with regard to activation the Mengenstellwerks the Hub piston fuel pump to achieve a high Accuracy in providing the fuel injection amount and the fuel injection pressure to improve in the high pressure rail and to make it more robust against disturbances.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method of o.g. Type with the in claim 1 characterized features solved. Advantageous embodiments of the invention are in the specified dependent claims.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß aus den Eingangswerten Kraftstoffvolumenentnahme vevphh aus dem Hochdruckrail durch die Einspritzventile pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe, Kraftstoffvolumen vdaavst, welches für eine Änderung des Solldruckes Δp soll _ rail im Hochdruckrail pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe benötigt wird, Hubvolumen vkdavst , welches der Kolben der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe zur Verdichtung des Kraftstoffes von Niederdruck auf Druck im Hochdruckrail pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe benötigt, sowie Volumenverlust vvlfghdp durch nicht optimalen Liefergrad aufgrund von Damfblasenbildung im Kraftstoff pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe Schließ- und Öffnungszeitpunkte für ein Mengenstellwerk der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe bestimmt werden.For this purpose the invention it is provided that from the input values volume of fuel removal vevphh from the high pressure rail through the fuel injection valves per stroke, the stroke-piston fuel pump, fuel volume vdaavst which a change to the setpoint pressure .DELTA.p _ rail to the high-pressure rail per stroke, the stroke-piston fuel pump vkdavst , which requires the piston of the reciprocating piston fuel pump for compression of the fuel from low pressure to pressure in the high pressure rail per stroke of the reciprocating piston fuel pump, as well as volume loss vvlfghdp by not optimal delivery due to Damfblasenbildung in the fuel per stroke of Hub Piston Fuel Pump Closing and opening times for a bulkhead of the reciprocating piston fuel pump are determined.

Dies hat den Vorteil, daß eine höhere Genauigkeit bei geringerem Applikationsaufwand und besserer Diagnosefähigkeit erzielt wird, wobei unterschiedliche Pumpenkonzepte realisierbar sind.This has the advantage that a higher accuracy with less application costs and better diagnostic capability is achieved, with different pump concepts feasible are.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in

Fig. 1
ein schematisches Schaltbild eines bekannten, rücklauffreien Kraftstoffsystems,
Fig. 2
ein schematisches Schaltbild der Funktionsweise einer Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 3
ein Kennfeld für die Kompressibilität des Kraftstoffs in Abhängigkeit von Druck und Temperatur.
Fig. 4
eine schematische Darstellung der Ansteuerung eines Mengenstellwerkes einer Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe,
Further features, advantages and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, and from the following description of the invention with reference to the accompanying drawings. These show in
Fig. 1
a schematic diagram of a known, non-return fuel system,
Fig. 2
a schematic diagram of the operation of a reciprocating-piston fuel pump to illustrate the method according to the invention and
Fig. 3
a map for the compressibility of the fuel as a function of pressure and temperature.
Fig. 4
a schematic representation of the control of a quantity control station of a reciprocating piston fuel pump,

Fig. 1 veranschaulicht ein rücklauffreies Kraftstoffsystem mit einem Kraftstofftank 10, einer elektrischen Kraftstoffpumpe 12, einem Kraftstoff-Filter 14, einer Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe bzw. Hochdruckpumpe (HDP) 16 mit Mengenstellwerk, einem Hochdruckrail 18, mehreren Hochdruckeinspritzventilen (HDEV) 20, einer Rücklaufleitung 22, einem Druckbegrenzungsventil (DBV) 24, einem Motorsteuergerät (ECU) 26, einem Niederdrucksensor 28, einem Hochdrucksensor 30 und einer Leistungsendstufe 32 zum Ansteuern der Kraftstoffpumpe 12. Linie 34 trennt das Kraftstoffsystem in eine Hochdruckseite 36 und eine Niederdruckseite 36. Die elektrische Kraftstoffpumpe (EKP) 12 dient als Vorförderpumpe für die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe (HDP) 16. Die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe (HDP) 16 stellt den Kraftstoffdruck in der Verteilerleiste bzw. Hochdruckrail 18 ein. Die Hochdruckeinspritzventile 20 werden aus der Hochdruckrail 20 mit Kraftstoff versorgt. Über die Rücklaufleitung 22 fließt Kraftstoff zurück, wenn der Druck in der Hochdruckrail einen sicherheitskritischen Grenzwert überschreitet. Dies kann nur im Fehlerfall eintreten. Eine nicht dargestellte Leckageleitung der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe (HDP) 16 führt Kraftstoff ab, der in der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe (HDP) 16 zwischen Kolben und Zylinder entweicht. Diese Menge ist jedoch relativ klein.Fig. 1 illustrates a non-return fuel system with a fuel tank 10, a electric fuel pump 12, a fuel filter 14, a reciprocating piston fuel pump or high-pressure pump (HDP) 16 with quantity control station, a high-pressure rail 18, a plurality of high-pressure injection valves (HDEV) 20, a return line 22, a pressure relief valve (DBV) 24, an engine control unit (ECU) 26, a low pressure sensor 28, a high pressure sensor 30 and a power output stage 32 for driving the fuel pump 12. Line 34 separates the fuel system into a high pressure side 36 and a low pressure side 36. The electric fuel pump (EKP) 12 serves as a feed pump for the Hub Piston Fuel Pump (HDP) 16. The Hub Piston Fuel Pump (HDP) 16 provides the Fuel pressure in the distribution bar or high-pressure rail 18 a. The high pressure injectors 20 are supplied from the high-pressure rail 20 with fuel. About the return line 22nd fuel flows back when the pressure in the high-pressure rail is a safety-critical one Exceeds limit. This can only occur in the event of a fault. A leakage line, not shown the Hub Piston Fuel Pump (HDP) 16 discharges fuel contained in the Hub Piston Fuel Pump (HDP) 16 escapes between piston and cylinder. This amount is however relatively small.

Die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 umfaßt, wie aus Fig. 2 ersichtlich, einen Kolben 40 in einem Zylinder 42, der eine Hubbewegung ausführt. Diese Hubbewegung unterteilt sich in eine Ab- und Aufwärtsbewegung. In der Abwärtsbewegung wird ein Hubraum mit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10 des Niederdrucksystems 38 mit Kraftstoff befüllt. In der Aufwärtsbewegung erfolgt die Kompression des Kraftstoffes. Ein Mengenstellwerk in Form eines Mengensteuerventils 44 trennt während eines vorbestimmten Teils des Aufwärtshubes den Kompressionsraum von der Versorgungsseite bzw. Niederdruckseite 38. Während desjenigen Abschnittes der Aufwärtsbewegung des Kolbens 40, der zur Kompression des Kraftstoffes genutzt werden soll, trennt das Mengenstellwerk 44 die Verbindung zwischen Hubraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 und Versorgungsleitung 46. Während desjenigen Abschnittes der Aufwärtsbewegung des Kolbens 40, der nicht zur Kompression des Kraftstoffes genutzt werden soll, öffnet das Mengenstellwerk 44 die Verbindung zwischen dem Hubraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 und der Versorgungsleitung 46. Es entsteht ein Schließintervall, das im Kompressionstakt der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 liegt.The stroke piston fuel pump 16 includes, as shown in FIG. 2, a piston 40 in a cylinder 42 which performs a lifting movement. This lifting movement is divided into a downward and upward movement. In the downward movement is a displacement with fuel from the fuel tank 10 of the low pressure system 38 filled with fuel. In the upward movement the compression of the fuel takes place. A quantity control station in the form of a Rate control valve 44 disconnects during a predetermined portion of the upstroke Compression space from the supply side or low pressure side 38. During that Section of the upward movement of the piston 40, which is used to compress the fuel is to be used, the bulkhead 44 separates the connection between engine capacity the stroke piston fuel pump 16 and supply line 46. During that section the upward movement of the piston 40, not for the compression of the fuel is to be used, the quantity control 44 opens the connection between the displacement the stroke-piston fuel pump 16 and the supply line 46. A closing interval is created, which lies in the compression stroke of the stroke piston fuel pump 16.

Die Lage des Intervalls im Kompressionstakt ist prinzipiell frei wählbar. Üblicherweise wird entweder der Schließ- oder der Öffnungszeitpunkt auf einen der Totpunkte der Bewegung des Kolbens 40 gelegt. Mit beiden Konzepten ist es möglich, den effektiven Kompressionshub einzustellen. Der Hubraum ist mit dem Hochdruckrail 18 des Hochdrucksystems 36 über ein Rückschlagventil 48 verbunden. Sobald der Druck im Hubraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 größer wird als der Druck im Hochdruckrail 18, strömt der komprimierte Kraftstoff aus dem Hubraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 in das Hochdruckrail 18. Die Motorsteuerung 26 (Fig. 1) gibt den Schaltimpuls an das Mengensteuerventil (44) des Mengenstellwerkes aus. Die Zeitdauer dieses Schaltimpulses legt unter Berücksichtigung der Kolbengeschwindigkeit und Kolbenposition den effektiven Hub fest.The position of the interval in the compression stroke is in principle freely selectable. Usually will either the closing or the opening time to one of the dead points of the movement of the piston 40 is placed. With both concepts it is possible the effective compression stroke adjust. The displacement is with the high pressure rail 18 of the high pressure system 36 via a check valve 48 is connected. As soon as the pressure in the displacement of the Hub piston fuel pump 16 is greater than the pressure in the high-pressure rail 18, the flows compressed fuel from the displacement of the stroke piston fuel pump 16 in the High Pressure Rail 18. The engine controller 26 (Figure 1) provides the switching pulse to the flow control valve (44) of the quantity control station. The duration of this switching pulse sets Considering the piston speed and piston position fixed the effective stroke.

Fig. 4 veranschaulicht die Ansteuerung des Mengenstellwerkes 44 mit den zwei unterschiedlichen Konzepten. Hierzu veranschaulicht ein Graph 50 die Bewegung des Kolbens 40 zwischen einem oberen Totpunkt 52 und einem unteren Totpunkt 54, wobei sich eine Füllung 56 und eine Kompression 58 zyklisch abwechseln. Gemäß einem ersten Konzept mit Schließintervall am Beginn des Kompressionshubes 58, wie mit Pfeilen 60 (Kompressionsphase gemäß Konzept I) angedeutet, zeigt Graph 62 ein Ansteuersignal für das Mengensteuerventil 44 zwischen 0V und 12V, ein Graph 64 einen Zustand des Mengensteuerventils 44 zwischen "offen" 66 und "geschlossen" 68 und ein Graph 70 einen Druck im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 zwischen einem Niederdruck pniederdruck 72 im Niederdrucksystem 38 und einem Hochdruck pHD-rail 74 im Hochdrucksystem 36 bzw.Fig. 4 illustrates the control of the quantity control station 44 with the two different concepts. For this purpose, a graph 50 illustrates the movement of the piston 40 between a top dead center 52 and a bottom dead center 54, wherein a filling 56 and a compression 58 cyclically alternate. According to a first concept with closing interval at the beginning of the compression stroke 58, as indicated by arrows 60 (compression phase according to concept I), graph 62 shows a drive signal for the quantity control valve 44 between 0V and 12V, a graph 64 a state of the quantity control valve 44 between "open" 66, and "closed" 68 and a graph 70 a pressure in the compression chamber, the stroke-piston fuel pump 16 between a low pressure p low-pressure 72 in the low pressure system 38 and a high pressure p HD-rail 74 in the high-pressure system 36 or

Hochdruckrail 18. Gemäß einem zweiten Konzept mit Schließintervall am Ende des Kompressionshubes 58, wie mit Pfeilen 76 (Kompressionsphase gemäß Konzept II) angedeutet, zeigt Graph 78 ein Ansteuersignal für das Mengensteuerventil 44 zwischen 0V und 12V, ein Graph 80 einen Zustand des Mengensteuerventils 44 zwischen "offen" 82 und "geschlossen" 84 und ein Graph 86 einen Druck im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 zwischen einem Niederdruck pniederdruck 88 im Niederdrucksystem 38 und einem Hochdruck pHD-rail 90 im Hochdrucksystem 36 bzw. Hochdruckrail 18. High Pressure Trail 18. According to a second concept with close interval at the end of the compression stroke 58 as indicated by arrows 76 (Compression Phase Concept II), graph 78 shows a drive signal for the mass control valve 44 between 0V and 12V, a graph 80 indicates a state of the mass control valve 44 between "open" 82 and "closed" 84 and a graph 86 a pressure in the compression chamber, the stroke-piston fuel pump 16 between a low pressure p low-pressure 88 in the low pressure system 38 and a high pressure p HD-rail 90 in the high-pressure system 36 or high-pressure rail 18th

Das Schließintervall 60 bzw. 76 des Mengenstellwerkes 44 liegt zwischen dem unteren Totpunkt 54 und dem oberen Totpunkt 52 des Kolbens 40 der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 bezogen auf einen sich im Zylinder 42 aufwärts bewegenden Kolben 40. Prinzipiell ist es egal, ob das Schließintervall direkt nach durchschreiten des unteren Totpunktes 54 beginnt (Konzept I, Pfeil 60) oder mit erreichen des oberen Totpunktes 52 endet (Konzept II, Pfeil 76). Beide Konzepte führen zum Druckaufbau. Aus energetischen Gründen ist aber das zweite Konzept (Pfeil 76) zu bevorzugt. Der Kompressionsvorgang 60 bzw. 76 wird durch verschließen des Mengenstellwerkes 44 bei sich aufwärts bewegendem Kolben 40 ausgelöst. Das sich in diesem Moment im Kompressionsraum befindliche Kraftstoffvolumen hat annähernd Niederdruckniveau. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 40 erhöht sich der Druck. Steigt der Druck im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 über den im Hochdruckrail 18 herrschenden Druck pHD-rail, dann öffnet sich das Rückschlagventil 48 und der Kraftstoff strömt aus dem Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 in das Hochdruckrail 18. Dies erfolgt so lange, wie der Druck im Kompressionsraum über dem Druck pHD-rail im Hochdruckrail 18 gehalten wird. Beendet wird der effektive Kompressionshub durch Öffnen des Mengenstellwerkes 44 bzw. sobald der Kolben 40 seinen oberen Totpunkt 52 erreicht. Je nach Pumpenkonstruktion und -Konzept kann ein Restvolumen am Ende des Kompressionsvorgangs 58 im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 verbleiben.The closing interval 60 or 76 of the quantity-adjusting mechanism 44 lies between the bottom dead center 54 and the top dead center 52 of the piston 40 of the reciprocating piston fuel pump 16 relative to a piston 40 moving upward in the cylinder 42. In principle, it does not matter if the closing interval immediately after passing through the bottom dead center 54 begins (concept I, arrow 60) or ends with reaching the top dead center 52 (concept II, arrow 76). Both concepts lead to pressure build-up. For energetic reasons, however, the second concept (arrow 76) is preferable. The compression process 60 or 76 is triggered by closing the quantity control station 44 with upwardly moving piston 40. The volume of fuel in the compression space at this moment is at approximately low pressure level. By the upward movement of the piston 40, the pressure increases. If the pressure in the compression chamber of the reciprocating piston fuel pump 16 rises above the pressure p HD-rail prevailing in the high-pressure rail 18 , then the check valve 48 opens and the fuel flows out of the compression space of the reciprocating piston fuel pump 16 into the high-pressure rail 18. Dies takes place as long as the pressure in the compression chamber above the pressure p HD rail is maintained in the high-pressure rail 18. The effective compression stroke is ended by opening the quantity-adjusting mechanism 44 or as soon as the piston 40 reaches its top dead center 52. Depending on the pump design and concept, a residual volume at the end of the compression process 58 may remain in the compression space of the reciprocating piston fuel pump 16.

Der Kraftstoff, beispielsweise Ottokraftstoff, ändert unter Druck sein Volumen. Diese Volumenänderung ergibt sich aus ΔV = V 0p wobei V 0 ein Ausgangsvolumen [mm3], Δp eine Druckänderung [bar], χ eine Kompressibilitätszahl [1/bar] und ΔV eine Volumenänderung [mm3] ist. Die eine Kompressibilitätszahl χ [1/bar] für das zu komprimierende Fluid ergibt sich in Abhängigkeit von Temperatur und Druck aus einer Kennlinienschar gemäß Fig. 3. Die Fig. 3 zeigt auf einer horizontalen Achse 92 einen Druck in [bar] und auf einer vertikalen Achse 94 die Kompressibilität in [E-4/bar]. Die Kennlinien entsprechen von oben nach unten einer Temperatur von 413K, 393K, 373K,353K, 333K, 313K, 293K, 273K, 253K und 233K. Die Kompressibilität ist empirisch ermittelt und bezieht sich bei dem dargestellten Beispiel auf Superbenzin, das bei 15°C und 1 bar die Dichte ρ =0,7647 g/cm3 aufweist. The fuel, for example petrol, changes its volume under pressure. This volume change results Δ V = V 0 * Δ p * χ where V 0 is an initial volume [mm 3], Δ p a change in pressure [bar], a compressibility χ [1 / bar] and .DELTA.V a change in volume [mm 3]. The one compressibility number χ [1 / bar] for the fluid to be compressed results, as a function of temperature and pressure, from a family of curves according to FIG. 3. FIG. 3 shows a pressure in [bar] and on a vertical axis 92 on a horizontal axis 92 Axis 94 the compressibility in [E-4 / bar]. The curves correspond from top to bottom to a temperature of 413K, 393K, 373K, 353K, 333K, 313K, 293K, 273K, 253K and 233K. The compressibility is determined empirically and in the illustrated example refers to superbenzine which has the density ρ = 0.7647 g / cm 3 at 15 ° C. and 1 bar.

Erfindungsgemäß werden zur Berechnung der Volumenänderung bei der Kompression von Kraftstoff die Größen Druckänderung, Temperaturänderung, Ausgangsvolumen, Ausgangsdruck und Ausgangstemperatur sowie ein Kompressibilitätskennfeld der verwendeten Kraftstoffsorte verwendet.According to the invention for calculating the volume change in the compression of Fuel the variables pressure change, temperature change, output volume, outlet pressure and starting temperature and a compressibility map of the fuel grade used used.

Für die Berechnung der Dichteänderung durch Kompression wird zunächst die Dichte des Kraftstoffes für den jeweiligen Betriebspunkt berechnet. Die Dichte ist gemäß folgender Formel abhängig von der Kompressibilität und dem Druck: ρKraftstoff = ρnorm (1 - (prail - pnorm ) * χKrail ) wobei ρKraftstoff eine Dichte des Kraftstoffes in [g/mm3], ρnorm eine Dichte des Kraftstoffes unter Normbedingungen in [g/mm3], pKraftstoff ein Druck des Kraftstoffes [bar], ], pnorm ein Normdruck in [bar] und χKraftstoff eine Kompressibilität des Kraftstoffes ist. Dieser Zusammenhang ist gültig für Kraftstoff in flüssiger Form.For the calculation of the density change by compression, the density of the fuel for the respective operating point is first calculated. The density depends on the compressibility and the pressure according to the following formula: ρ fuel = ρ standard (1 - ( p rail - p standard ) * χ Krail ) where ρ fuel is a density of the fuel in [g / mm 3 ], ρ norm is a density of the fuel under standard conditions in [g / mm 3 ], p fuel is a pressure of the fuel [bar],], p norm is a standard pressure in [bar ] and χ fuel is a compressibility of the fuel. This relationship applies to fuel in liquid form.

Größen, die nicht direkt gemessen werden können, müssen mit Hilfe von Modellen nachgebildet werden. Dies betrifft in dem vorliegenden Anwendungsfall die Temperatur. Für die Kompressibilitätsbestimmung ist es notwendig, an zwei Stellen des Kraftstoffsystems die Temperatur des Kraftstoffes zu modellieren, nämlich die Temperatur des Kraftstoffes beim Einströmen in den Kompressionsraum tflvrhdp und die Temperatur des Kraftstoffes im Hochdruckrail tkrail. Für tflvrhdp wird ein Kennfeld adressiert, welches im Versuch empirisch ermittelt wird. Die Temperatur tkrail des Kraftstoffes im Hochdruckrail 18 hängt von verschiedenen Einflußgrößen ab. Ausgangspunkt ist die Eintrittstemperatur tflvrhdp des Kraftstoffes in die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16. Der Kraftstoff durchfließt zunächst die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16, die Kraftstoffleitung und dann das Hochdruckrail 18. Es findet ein Wärmeübergang aufgrund der Berührung des Kraftstoffes mit den Innenflächen der kraftstoffdurchflossenen Bauteile statt. Die Quelle der Wärme sind der Motorblock bzw. die Umgebungsluft im Motorraum sowie die Verdichtungsarbeit in der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16. Diese Wärmeeinträge tragen im folgenden die Namen temotr, teulr und t krailnp. Der Kraftstoff strömt über das geöffnete Mengenstellwerk 44 mit der Temperatur tflvrhdp in den Kompressionsraum ein. Dort wird der Kraftstoff verdichtet und strömt über das Rückschlagventil 48 in das Hochdruckrail 18. Durch diesen thermodynamischen Prozeß erfolgt ein Temperatureintrag t krailnp in den Kraftstoff. Für t krail gilt: tkrail = tflvhdp + temotr + teulr + t krailnp temotr = f ((tmot - t krailnp);QKraftstoff ) t krailnp = f ((prail - pNiederdruckseile )) teulr = f(tUmgebung; νFahrzeug ) Sizes that can not be measured directly must be modeled using models. This relates to the temperature in the present application. For the determination of the compressibility it is necessary to model the temperature of the fuel at two points of the fuel system, namely the temperature of the fuel flowing into the compression space t flvrhdp and the temperature of the fuel in the high-pressure rail t krail . For t flvrhdp a map is addressed, which is empirically determined in the experiment. The temperature t krail of the fuel in the high-pressure rail 18 depends on various influencing variables. The starting point is the inlet temperature t flvrhdp of the fuel in the lift-piston fuel pump 16. The fuel flows through first the lift-piston fuel pump 16, the fuel line and then the high-pressure rail 18. There is a heat transfer due to the contact of the fuel with the inner surfaces of the fuel-carrying components instead. The source of heat is the engine block or the ambient air in the engine compartment as well as the compression work in the reciprocating piston fuel pump 16. These heat inputs bear the following names t emotr , t eulr and t krailnp . The fuel flows into the compression space via the open quantity control 44 at the temperature t flvrhdp . There, the fuel is compressed and flows through the check valve 48 in the high-pressure rail 18. By this thermodynamic process takes place a temperature entry t krailnp in the fuel. For t krail applies: t Krail = t flvhdp + t emotr + t eulr + t krailnp t emotr = f (( t mot - t krailnp ); Q fuel ) t krailnp = f (( p rail - p Low pressure parts )) t eulr = f (t Surroundings ; ν vehicle )

Die Abhängigkeiten von temotr , teulr und t krailnp werden empirisch ermittelt und in Kennlinien und Kennfeldern abgelegt.The dependencies of t emotr , t eulr and t krailnp are determined empirically and stored in curves and maps .

Mittels einer Tiefpaßfilterung wird das dynamische Verhalten der Temperatur t krail im Hochdruckrail 18 erfaßt. Das Zeitverhalten des Filters wird in Abhängigkeit vom Kraftstoffmassenfluß QKraftstoff ) sowie von der Differenz aus t mot und t krailnp festgelegt.By means of a low-pass filter, the dynamic behavior of the temperature t krail in the high-pressure rail 18 is detected. The time behavior of the filter is determined as a function of the fuel mass flow Q fuel ) and of the difference between t mot and t krailnp .

Erfindungsgemäß basiert die Vorsteuerung der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 auf der Berechnung des Hubvolumens des Kolbens 40, das für die Kompression des Kraftstoffes genutzt werden soll. Festgelegt wird dieses Hubvolumen durch Schließ- und Öffnungszeitpunkte des Mengenstellwerkes 44 unter Berücksichtigung der Pumpengeometrie. Das zu komprimierende Kraftstoffvolumen ergibt sich aus den Anforderungen der Motorsteuerung 26 hinsichtlich Soll-Kraftstoffdruck im Hochdruckrail 18 und Kraftstoffmenge sowie den aktuellen Betriebsparametern, wie Temperatur und Ist-Drücke.According to the invention, the precontrol of the stroke piston fuel pump 16 is based on the calculation the stroke volume of the piston 40, which is used for the compression of the fuel shall be. This stroke volume is defined by closing and opening times the quantity control station 44, taking into account the pump geometry. The to be compressed Fuel volume results from the requirements of the engine controller 26 in terms Target fuel pressure in the high-pressure rail 18 and fuel quantity and the current Operating parameters, such as temperature and actual pressures.

Das von den Hochdruckeinspritzventilen 20 aus dem Hochdruckrail entnommene Kraftstoffvolumen muß von der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 wieder dem Hochdruckrail 18 zugeführt werden. Das aus dem Hochdruckrail 18 entnommene Volumen vevphh 96 (Fig. 2)ergibt sich aus: vevphh = kmphvst ρ krarvst kmphvst = dmkrhdeν ishdpvst ishdpνst = nnw * nahdpanz ρkrarvst = ρ rohnνst 1 - ((prail - pnorm ) * χ Krail wobei

νeνphh =
Kraftstoffvolumenentnahme aus dem Hochdruckrail durch die Einspritzventile in [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].
kmphνst =
Kraftstoffmassenentnahme durch die Einspritzventile aus dem Hochdruckrail pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe in [g/Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].
ρkrarνst =
Dichte des Kraftstoffes bei Ausströmen aus dem Hochdruckrail 18 in [g/mm3].
ρrohnνst =
Normdichte des Kraftstoffes (sortenabhängig) in [g/mm3].
prail =
Druck im Hochdruckrail 18 in [bar].
pnorm =
Normdruck in [bar].
χKrail =
Kompressibilität des Kraftstoffes im Hochdruckrail in [1/bar].
dmkrhdeν =
Kraftstoffmenge durch die Hochdruckeinspritzventile (HDEV) 20 berechnet aus Ventilöffnungszeiten in [g/min].
ishdpνst =
Anzahl der Lastspiele der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe pro min in [1/min].
nnw =
Nockenwellendrehzahl in [1/min].
nahdpanz =
Anzahl der Nocken auf der Nockenwelle für den Antrieb der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [dimensionslos].
The volume of fuel removed from the high-pressure rail 20 by the high-pressure injection valves must be returned to the high-pressure rail 18 by the stroke piston fuel pump 16. The volume vevphh 96 taken from the high-pressure rail 18 (FIG. 2) results from: vevphh = kmphvst ρ krarvst kmphvst = dmkrhdeν ishdpvst ishdpνst = nnw * nahdpanz ρ krarvst = ρ rohnνst 1 - (( p rail - p standard ) * χ Krail in which
νeνphh =
Fuel volume extraction from the high-pressure rail through the injection valves in [mm 3 / stroke stroke piston fuel pump].
kmphvst =
Fuel mass extraction by the injection valves from the high-pressure rail per stroke of the reciprocating piston fuel pump in [g / stroke of the reciprocating piston fuel pump].
ρ krarvst =
Density of the fuel when flowing out of the high-pressure rail 18 in [g / mm 3 ].
ρ rohnvst =
Standard density of the fuel (depending on the grade) in [g / mm 3 ].
p rail =
Pressure in the high-pressure rail 18 in [bar].
p norm =
Standard pressure in [bar].
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Compressibility of the fuel in the high-pressure rail in [1 / bar].
dmkrhdeν =
Fuel quantity through High Pressure Injection Valves (HDEV) 20 calculated from valve opening times in [g / min].
ishdpvst =
Number of load cycles of the reciprocating piston fuel pump per minute in [1 / min].
nnw =
Camshaft speed in [1 / min].
close - up
Number of cams on the camshaft for driving the reciprocating piston fuel pump [dimensionless].

Eine Erhöhung des Drucks im Hochdruckrail 18 läßt such nur über ein zusätzliches Kraftstoffvolumen νdaaνst 98 (Fig. 2)d erreichen. Bei positivem Solldruckgradienten muß daher eine zusätzliche Kraftstoffmenge in das Hochdruckrail 18 gepumpt werden. Weil diese Zusatzmenge nicht von dem Hochdruckrail 18 entnommen wird, kommt es zu einer Druckerhöhung im Hochdruckrail 18. Soll sich der Druck im Hochdruckrail 18 dagegen verringern, dann muß dem Hochdruckrail 18 ein kleineres Kraftstoffvolumen zugeführt werden, wie diesem durch die Hochdruckeinspritzventile 20 entnommen worden ist. Dieses Mindervolumen ergibt sich bei einem negativen Solldruckgradienten. In diesem Fall erhält das berechnete Volumen ein negatives Vorzeichen. Formeltechnisch läßt sich dieser Zusammenhang folgendermaßen erfassen: νdaaνst = Δpsoll_rail *VHDRL * χKrail wobei

νdaaνst =
Volumen Kraftstoff für Druckauf- und -abbau pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].
Δpsoll_rail =
Solldruckveränderung pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [bar/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].
VHDRL =
Volumen des gesamten Hochdruckbereiches bestehend aus Hochdruckrail und Hochdruckleitungen in [mm3].
χKrail =
Kompressibilität des Kraftstoffes im Hochdruckrail in [1/bar].
An increase in the pressure in the high-pressure rail 18 can be achieved only through an additional fuel volume ν delta 98 (FIG. 2) d. With a positive target pressure gradient, therefore, an additional amount of fuel must be pumped into the high-pressure rail 18. Because this additional amount is not taken from the high pressure rail 18, there is an increase in pressure in the high pressure rail 18. If the pressure in the high pressure rail 18, however, reduce the high pressure rail 18, a smaller fuel volume must be supplied, as this has been removed by the high pressure injection valves 20 , This smaller volume results with a negative target pressure gradient. In this case, the calculated volume gets a negative sign. From a technical point of view, this relationship can be captured as follows: νdaaνst = Δ p soll_rail * V HDRL * χ Krail in which
νdaaνst =
Volume Fuel for pressure buildup and release per stroke of Hub Piston Fuel Pump [mm 3 / Hub Hub Piston Fuel Pump].
Δp soll_rail =
Target pressure change per stroke of the Hub Piston Fuel Pump [bar / Hub Hub Piston Fuel Pump].
V HDRL =
Volume of the entire high-pressure area consisting of high-pressure rail and high-pressure lines in [mm 3 ].
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Compressibility of the fuel in the high-pressure rail in [1 / bar].

Hierbei ist Δpsoll_rail folgendermaßen definiert: Δpsoll_rail > 0 bedeutete, daß der Solldruckgradient positiv ist und Δpsoll_rail < 0 bedeutete, däß der Solldruckgradient negativ ist.Here Ap soll_rail is defined as follows: Δ p soll_rail> 0 meant that the nominal pressure gradient is positive and Ap soll_rail <0 meant the nominal pressure gradient däß negative.

Als nächstes wird eine Volumenänderung νkdaνst 100 (Fig. 2) durch Kompression berücksichtigt. Wenn der Kompressionsvorgang beginnt, befindet sich der Kraftstoff zunächst noch auf Niederdruckniveau. Durch den sich nach oben bewegenden Kolben 40 kommt es zu einem Druckanstieg. Erst wenn Druckausgleich zwischen dem Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 und dem Hochdruckrail 18 besteht, öffnet sich das dazwischen befindliche Rückschlagventil 48. Das Hubvolumen, das der Kolben für die Verdichtung von Niederdruck- auf Raildruckniveau benötigt, ist zurückzuführen auf die Kompressibilität des Kraftstoffes. Dieses Hubvolumen wird erfindungsgemäß bei der Berechnung der Ansteuerung des Mengenstellwerkes 44 berücksichtigt und wird zu den zuvor berechneten Volumina νeνphh (Kraftstoffvolumenentnahme aus dem Hochdruckrail durch die Einspritzventile) und νdaaνst (Volumen Kraftstoff für Druckauf- und -abbau im Hochdruckrail18) hinzu addiert. Dieses Zusatzvolumen berechnet sich wie folgt: νkdaνst = χKhdp * Δp * Vkomp 1 - Δp * χ Khdp Vkomp = νeνphh + νdaaνst + νtotraum wobei

νkdaνst =
Volumen für Kompression bis Druckausgleich zwischen Kompressionsraum in der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 und dem Hochdruckrail 18 in [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].
χKhdp =
Kompressibilität des Kraftstoffs bei Einströmen in den Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe in [1/bar].
Vkomp =
Kraftstoffvolumen das sich bei Druckausgleich im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe befindet in [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].
νdaaνst =
Volumen Kraftstoff für Druckauf- und -abbau pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].
νeνphh =
Kraftstoffvolumenentnahme aus dem Hochdruckrail durch die Einspritzventile in [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].
νtotraum =
Kraftstoffvolumen im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 bei Ende des Kompressionsvorganges in [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].
Next, a volume change νkdaνst 100 (Figure 2) is considered by compression. When the compression process begins, the fuel is initially at low pressure level. By the piston 40 moving upwards, there is an increase in pressure. Only when pressure equalization between the compression space of the reciprocating piston fuel pump 16 and the high-pressure rail 18, opens the intervening check valve 48. The stroke volume, which requires the piston for the compression of low pressure to rail pressure level, is due to the compressibility of the fuel , According to the invention, this stroke volume is taken into account in the calculation of the activation of the quantity control station 44 and is added to the previously calculated volumes νeνphh (fuel volume extraction from the high-pressure rail through the injection valves) and νdaaνst (volume of fuel for pressure buildup and reduction in the high-pressure rail 18 ). This additional volume is calculated as follows: νkdaνst = χ KHDP * Δ p * V comp 1 - Δ p * χ KHDP V comp = νeνphh + νdaaνst + νtotraum in which
νkdaνst =
Volume for compression to pressure equalization between compression space in the reciprocating piston fuel pump 16 and the high-pressure rail 18 in [mm 3 / stroke stroke piston fuel pump].
Khdp =
Compressibility of the fuel flowing into the compression space of the reciprocating piston fuel pump in [1 / bar].
V comp =
Fuel volume in the compression chamber of the reciprocating piston fuel pump is in [mm 3 / Hub Hub Piston Fuel Pump].
νdaaνst =
Volume Fuel for pressure buildup and release per stroke of Hub Piston Fuel Pump [mm 3 / Hub Hub Piston Fuel Pump].
νeνphh =
Fuel volume extraction from the high-pressure rail through the injection valves in [mm 3 / stroke stroke piston fuel pump].
νtotraum =
Fuel volume in the compression chamber of the stroke piston fuel pump 16 at the end of the compression process in [mm 3 / Hub Hub Piston Fuel Pump].

Wenn das Mengenstellwerk 44 im unteren Totpunkt des Kolbens 40 der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 schließt (vgl. Pfeil 60 in Fig. 4 gemäß Konzept I) und der Druckaufbau beginnt, muß stets der gesamte sich im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 befindliche Kraftstoff von Niederdruck- auf Raildruckniveau gebracht werden. Für Pumpenkonzepte, die prinzipbedingt immer um unteren Totpunkt des Kolbens 40 der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 das Mengenstellwerk 44 schließen und mit einem variablen Öffnungszeitpunkt des Mengenstellwerks 44 ihre Förderleistung einstellen, läßt sich νkdaνst (Volumen für Kompression bis Druckausgleich zwischen Kompressionsraum in der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 und dem Hochdruckrail 18) alternativ etwas einfacher darstellen: νkdaνst = χKhdp * Δp * VKompressionsraum wobei

VKompressionsraum =
Volumen des Kompressionsraumes der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 in [mm3].
When the quantity control 44 closes at the bottom dead center of the piston 40 of the reciprocating piston fuel pump 16 (see arrow 60 in Fig. 4 according to concept I) and the pressure build-up begins, must always the whole in the compression space of the stroke piston fuel pump 16th Fuel are brought from low pressure to rail pressure level. For pump concepts, which always close at the bottom dead center of the piston 40 of the reciprocating piston fuel pump 16, the quantity control unit 44 and adjust their capacity with a variable opening time of the quantity control 44, νkdaνst (volume for compression to pressure equalization between compression space in the lifting Piston fuel pump 16 and the high-pressure rail 18) alternatively represent something simpler: νkdaνst = χ KHDP * Δ p * V compression chamber in which
V compression space
Volume of the compression space of the reciprocating piston fuel pump 16 in [mm 3 ].

Die Befüllung des Kompressionsraumes der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 erfolgt während sich der Kolben 40 abwärts bewegt. Es muß soviel Kraftstoff in den Kompressionsraum nachgefüllt werden, wie im Kompressionstakt zuvor in das Hochdruckrail 18 abgegeben worden ist. Dynamische Strömungseffekte können jedoch dazu führen, daß die Befüllung nicht gleichmäßig erfolgt. Durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten und nicht optimale Einströmkanäle entstehen punktuell Zonen mit niedrigem Druckniveau. In diesen Zonen kann es dazu kommen, daß der Kraftstoff unter Temperatureinwirkung von der flüssigen in die gasförmige Phase übergeht. Dies beinhaltet eine Volumenvergrößerung. Die so entstandenen Dampfblasen befinden sich entweder bereits im Kompressionsraumes der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 oder werden vom Kraftstoffstrom mitgerissen und gelangen so in den Kompressionsraum. Unter Druckerhöhung durch den beginnenden Kompressionsvorgang bilden sich diese Blasen zurück. Es kommt zu einer Volumenverringerung. Das Hubvolumen, das der Kolben 40 der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 bei geschlossenem Mengenstellwerk 44 benötigt, um diese Volumenänderung zu kompensieren wird im folgenden ννlfghdp genannt. Dieses Volumen ννlfghdp 102 (Fig. 2) wird erfindungsgemäß bei der Festlegung des zu komprimierenden Gesamtvolumen berücksichtigt. ννlfghdp = νeνphh + νkdaνst + νdaaνst 1-lfgrhdp wobei

ννlfghdp =
Volumenverlust durch nicht optimalen Liefergrad aufgrund von Damfblasenbildung im Kraftstoff pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [mm3].
lfgrhdp =
Liefergrad bei der Füllung des Kompressionsraumes der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [dimensionslos].
Definition:
  • 0 < lfgrhdp < 1
  • 0 = keine Füllung
  • 1 = 100% Füllung
  • lfgrhdp = f(kmeshdp;tflvrhdp) * f(nmot; pniederdruck)
    kmeshdp =
    Kraftstoffmasse, die durch das Mengenstellwerk in das Hochdruckrail pro Hub einströmt in [g/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].
    tflvrhdp =
    Temperatur des Kraftstoffes beim Einströmen in den Kompressionsraum in [°C].
    nmot =
    Motordrehzahl in [1/min].
    pniederdruck =
    Kraftstoffdruck auf einer Niederdruckseite in [kPa].
    The filling of the compression space of the lift-piston fuel pump 16 takes place while the piston 40 moves downward. It must be replenished as much fuel in the compression chamber, as previously in the compression stroke has been discharged into the high-pressure rail 18. However, dynamic flow effects can cause the filling not to be uniform. High flow velocities and non-optimal inflow channels create selective zones with low pressure levels. In these zones, it can happen that the fuel passes under the influence of temperature from the liquid to the gaseous phase. This includes an increase in volume. The resulting vapor bubbles are either already in the compression chamber of the stroke piston fuel pump 16 or are entrained by the fuel flow and thus get into the compression chamber. Under pressure increase by the incipient compression process, these bubbles form back. It comes to a reduction in volume. The stroke volume required by the piston 40 of the reciprocating piston fuel pump 16 when the quantity control station 44 is closed in order to compensate for this volume change is referred to below as ννlfghdp . This volume ννlfghdp 102 (FIG. 2) is considered according to the invention in the determination of the total volume to be compressed. ννlfghdp = νeνphh + νkdaνst + νdaaνst 1- lfgrhdp in which
    ννlfghdp =
    Volume loss due to less than optimal delivery rate due to formation of dam-bubbles in the fuel per stroke of the reciprocating piston fuel pump [mm 3 ].
    lfgrhdp =
    Degree of delivery when filling the compression space of the reciprocating piston fuel pump [dimensionless].
    Definition:
  • 0 <lfgrhdp < 1
  • 0 = no filling
  • 1 = 100% filling
  • lfgrhdp = f ( kmeshdp ; tflvrhdp ) * f ( nmot ; p low pressure)
    kmeshdp =
    Fuel mass that flows through the metering station into the high-pressure rail per stroke in [g / stroke stroke-piston fuel pump].
    tflvrhdp =
    Temperature of the fuel flowing into the compression chamber in [° C].
    nmot =
    Engine speed in [rpm].
    p low pressure
    Fuel pressure on a low pressure side in [kPa].

    Mit kmeshdp , tflvrhdp , nmot und pniederdruck werden Kennfelder adressiert, die im Versuch empirisch ermittelt werden. With kmeshdp, tflvrhdp, nmot and p low pressure maps are addressed, which are empirically determined in the experiment.

    Das zu komprimierende Gesamtvolumen ergibt sich aus der Addition der voranstehend ermittelten Volumina gemäß: νkhdpνst = νeνphh + νkdaνst + νdaaνst + ννlfghdp wobei

    νkhdpνst =
    Pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe zu komprimierendes Gesamtvolumen [mm3].
    The total volume to be compressed results from the addition of the above determined volumes according to: νkhdpνst = νeνphh + νkdaνst + νdaaνst + ννlfghdp in which
    νkhdpvst =
    For each stroke of the reciprocating piston fuel pump, the total volume to be compressed [mm 3 ].

    In vielen Anwendungsfällen wird die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe über einen Nocken auf einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Die Welle ist dabei winkelsynchron mit der antreibenden Kurbelwelle verbunden. Die Hubbewegungen des Kolbens der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe erfolgen in einem solchen Fall winkelsynchron zur Kurbelwelle. Die Ansteuerung des Mengenstellwerkes erfolgt dann in vorteilhafter Weise abhängig von dem Kurbelwinkel. Hierbei wird der Schließ- und Öffnungswinkel des Mengenstellwerkes bezogen auf den Kurbelwinkel bestimmt. Zum Umsetzen des zu komprimierende Gesamtvolumens in ein kurbelwellensynchrones Ansteuern des Mengenstellwerkes wird die Anbindung der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe formeltechnisch erfaßt. Dazu ist das Übersetzungsverhältnis und die Anzahl der Nocken auf der Nockenwelle, die der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe zugeordnet sind, zu beachten. Die eigentliche Hubbewegung wird durch die geometrische Form des Nockens festgelegt. Der zurückgelegte Hub ergibt in Verbindung mit dem Durchmesser des Kolbens das Hubvolumen der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe. Es ergibt sich folgende Formel: skhdp = νkhdpνst π*r 2 kolben wobei

    skhdp =
    Kompressionshub des Kolbens der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe, der für das zu komprimierende Gesamtvolumen νkhdpνst erforderlicher ist [mm].
    νkhdpνst =
    Pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe zu komprimierendes Gesamtvolumen [mm3].
    rKolben =
    Radius des Kolbens der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [mm].
    mit dwmsνsνg = Erhebungskurve _ Nocken(skhdp) wobei die Funktion Erhebungskurve_Nocken(skhdp) die Geometrie der steigenden Flanke der Antriebsnockens für die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe in Form einer Kennlinie beschreibt. Adressiert wird diese Kennlinie mit dem erforderlichen Kompressionshub skhdp in [mm]. Über die Geometrie ergibt sich mit dwmsνsνg der notwendige Kurbelwinkel, den das Mengenstellwerk geschlossen sein muß, damit der Kolben der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe den erforderlichen Kompressionshub skhdp ausführen kann, mit
    dwmsνsνg =
    Deltakurbelwinkel, den das Mengenstellwerk geschlossen bleibt in [°KW].
    In many applications, the lift-piston fuel pump is driven by a cam on a camshaft of the internal combustion engine. The shaft is connected in angular synchronism with the driving crankshaft. The strokes of the piston of the reciprocating piston fuel pump in such a case are angularly synchronized with the crankshaft. The control of the quantity control station then takes place in an advantageous manner depending on the crank angle. Here, the closing and opening angle of the quantity control gear is determined based on the crank angle. To implement the total volume to be compressed in a crankshaft-synchronous driving the quantity control station, the connection of the reciprocating-piston fuel pump is detected formula technically. For this purpose, the gear ratio and the number of cams on the camshaft, which are assigned to the stroke-piston fuel pump to pay attention. The actual stroke movement is determined by the geometric shape of the cam. The distance traveled results in conjunction with the diameter of the piston, the stroke volume of the lift-piston fuel pump. The result is the following formula: skhdp = νkhdpνst π * r 2 piston in which
    skhdp =
    Compression stroke of the piston of the reciprocating piston fuel pump required for the total volume to be compressed νkhdpνst [mm].
    νkhdpvst =
    For each stroke of the reciprocating piston fuel pump, the total volume to be compressed [mm 3 ].
    r piston =
    Radius of the piston of the reciprocating piston fuel pump [mm].
    With dwmsνsνg = lift curve _ cam ( skhdp ) wherein the function Erhebungskurve_Nocken (skhdp) the geometry of the rising edge of the drive cam for the stroke-piston fuel pump described in the form of a characteristic curve. This characteristic curve is addressed with the required compression stroke skhdp in [mm]. About the geometry results with dwmsνsνg the necessary crank angle, the quantity control must be closed so that the piston of the reciprocating piston fuel pump can perform the required compression stroke skhdp , with
    dwmsνsνg =
    Deltakurbelwinkel, the quantity control station remains closed in [° KW].

    Der Deltakurbelwinkel dwmsνsνg bezieht sich auf den Teil der steigenden Flanke des Antriebsnockens für die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe, der konzeptbedingt für das Kompressionsintervall genutzt wird. The delta crank angle dwmsνsνg refers to that part of the rising edge of the drive cam for the reciprocating piston fuel pump that is conceptually used for the compression interval.

    BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

    1010
    KraftstofftankFuel tank
    1212
    KraftstoffpumpeFuel pump
    1414
    Kraftstoff-FilterFuel filter
    1616
    Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe bzw. Hochdruckpumpe (HDP)Hub Piston Fuel Pump or High Pressure Pump (HDP)
    1818
    HochdruckrailHigh-pressure rail
    2020
    Hochdruckeinspritzventile (HDEV)High Pressure Injection Valves (HDEV)
    2222
    RücklaufleitungReturn line
    2424
    Druckbegrenzungsventil (DBV)Pressure relief valve (DBV)
    2626
    Motorsteuergerät /ECU)Engine control unit / ECU)
    2828
    NiederdrucksensorLow Pressure Sensor
    3030
    HochdrucksensorHigh pressure sensor
    3232
    Leistungsendstufepower output stage
    3434
    Linieline
    3636
    HochdruckseiteHigh pressure side
    3838
    NiederdruckseiteLow pressure side
    4040
    Kolbenpiston
    4242
    Zylindercylinder
    4444
    Mengenstellwerk / MengensteuerventilQuantity switch / quantity control valve
    4646
    Versorgungsleitungsupply line
    4848
    Rückschlagventilcheck valve
    5050
    Graph: die Bewegung des Kolbens 40Graph: the movement of the piston 40
    5252
    oberer TotpunktTop Dead Center
    5454
    unterer Totpunktbottom dead center
    5656
    Füllungfilling
    5858
    Kompressioncompression
    6060
    Pfeil: Kompressionsphase gemäß Konzept IArrow: Compression phase according to Concept I
    6262
    Graph: Ansteuersignal für Mengensteuerventil 44 (Konzept I)Graph: Control signal for quantity control valve 44 (Concept I)
    6464
    Graph: Zustand des Mengensteuerventils 44 (Konzept I)Graph: State of quantity control valve 44 (Concept I)
    6666
    Zustand: "offen" (Konzept I)Condition: "open" (Concept I)
    6868
    Zustand: "geschlossen" (Konzept I) Condition: "closed" (Concept I)
    7070
    Graph: Druck im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 (Konzept I)Graph: Pressure in the compression space of the stroke piston fuel pump 16 (Concept I)
    7272
    Niederdruck Pniederdruck (Konzept I)Low pressure P low pressure (Concept I)
    7474
    Hochdruck pHD-rail (Konzept I)High pressure p HD-rail (Concept I)
    7676
    Pfeil: Kompressionsphase gemäß Konzept IIArrow: Compression phase according to Concept II
    7878
    Graph: Ansteuersignal für Mengensteuerventil 44 (Konzept II)Graph: Control signal for quantity control valve 44 (Concept II)
    8080
    Graph: Zustand des Mengensteuerventils 44 (Konzept II)Graph: State of quantity control valve 44 (Concept II)
    8282
    Zustand: "offen" (Konzept II)Condition: "open" (Concept II)
    8484
    Zustand: "geschlossen" (Konzept II)Condition: "closed" (Concept II)
    8686
    Graph: Druck im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 (Konzept II)Graph: Pressure in the compression space of the stroke piston fuel pump 16 (Concept II)
    8888
    Niederdruck pniederdruck (Konzept II)Low pressure p low pressure (Concept II)
    9090
    Hochdruck pHD-rail (Konzept II)High pressure p HD rail (Concept II)
    9292
    horizontale Achsehorizontal axis
    9494
    vertikale Achsevertical axis
    9696
    νeνphhνeνphh
    9898
    νdaaνstνdaaνst
    100100
    νkdaνstνkdaνst
    102102
    ννlfghdpννlfghdp
    dmkrhdeνdmkrhdeν
    Durch die Einspritzventile strömende Kraftstoffmenge in [g/min] berechnet aus Ventilöffnungszeiten.Fuel quantity flowing through the injectors calculated in [g / min] Valve opening times.
    dwmsνsνgdwmsνsνg
    Deltakurbelwinkel, den das Mengenstellwerk geschlossen bleibt in [°KW].Deltakurbelwinkel, the quantity control station remains closed in [° KW].
    Erhebungskurνe_Nocken(skhdp) Survey Curve Cam ( skhdp )
    Kennlinie, die eine Geometrie einer steigenden Flanke eines Antriebsnockens der Nockenwelle für die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe für den erforderlichen Kompressionshub skhdp beschreibt.Characteristic curve which describes a geometry of a rising flank of a drive cam of the camshaft for the reciprocating piston fuel pump for the required compression stroke skhdp .
    ishdpνstishdpνst
    Anzahl der Lastspiele der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe pro min in [1/min].Number of load cycles of the reciprocating piston fuel pump per minute in [1 / min].
    kmeshdpkmeshdp
    Kraftstoffmasse, die durch das Mengenstellwerk in das Hochdruckrail pro Hub einströmt in [g/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].Fuel mass passing through the bulkhead in the high-pressure rail per stroke flows in [g / stroke stroke piston fuel pump].
    kmphνstkmphνst
    Kraftstoffmassenentnahme durch die Einspritzventile aus dem Hochdruckrail pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe in [g/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].Fuel mass extraction through the injectors from the high-pressure rail per stroke of the reciprocating piston fuel pump in [g / Hub Hub Piston Fuel Pump].
    lfgrhdplfgrhdp
    Liefergrad bei der Füllung des Kompressionsraumes der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [dimensionslos].Degree of delivery in the filling of the compression chamber of the Hub piston fuel pump [dimensionless].
    nahdpanznahdpanz
    Anzahl der Nocken auf der Nockenwelle für den Antrieb der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [dimensionslos].Number of cams on the camshaft for driving the Hub piston fuel pump [dimensionless].
    nmotnmot
    Motordrehzahl in [1/min]. Engine speed in [rpm].
    nnwnnw
    Nockenwellendrehzahl in [1/min].Camshaft speed in [1 / min].
    pniederdruck p low pressure
    Kraftstoffdruck auf einer Niederdruckseite in [kPa].Fuel pressure on a low pressure side in [kPa].
    pnorm p norm
    Normdruck in [bar].Standard pressure in [bar].
    prail p rail
    Druck im Hochdruckrail in [bar].Pressure in the high-pressure rail in [bar].
    Δp Δ p
    Druckänderung in [bar].Pressure change in [bar].
    Δpsoll_rail Δp soll_rail
    Änderung des Solldruckes im Hochdruckrail [bar/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].Change of the setpoint pressure in the high-pressure rail [bar / stroke Hub-piston fuel pump].
    QKraftstoff ) Q fuel )
    KraftstoffmassenflußKraftstoffmassenfluß
    rKolben r piston
    Radius des Kolbens der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [mm].Radius of the piston of the reciprocating piston fuel pump [mm].
    ρkrarνst ρ krarvst
    Dichte des Kraftstoffes bei Ausströmen aus dem Hochdruckrail in [g/mm3].Density of the fuel when flowing out of the high pressure rail in [g / mm 3 ].
    ρrohnνst ρ rohnvst
    Normdichte des Kraftstoffes (sortenabhängig) in [g/mm3].Standard density of the fuel (depending on the grade) in [g / mm 3 ].
    skhdpskhdp
    Kompressionshub, der für das zu komprimierende Gesamtvolumen νkhdpνst erforderlicher ist [mm].Compression stroke, which is more necessary for the total volume to be compressed νkhdpνst [mm].
    temotr t emotr
    Temperatur Motorblock [°C].Temperature engine block [° C].
    teulr t eulr
    Temperatur Umgebungsluft im Motorraum [°C].Ambient air temperature in the engine compartment [° C].
    tflνrhdptflνrhdp
    Temperatur des Kraftstoffes beim Einströmen in den Kompressionsraum in [°C].Temperature of the fuel flowing into the compression chamber in [° C].
    tt krailKrail
    Temperatur im Hochdruckrail 18 [°C].Temperature in the high-pressure rail 18 [° C].
    tt krailnpkrailnp
    Temperatur durch Verdichtungsarbeit in Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe 16 [°C].Temperature due to compression work in reciprocating piston fuel pump 16 [° C].
    VHDRL V HDRL
    Volumen des gesamten Hochdruckbereiches bestehend aus Hochdruckrail und Hochdruckleitungen in [mm3].Volume of the entire high-pressure area consisting of high-pressure rail and high-pressure lines in [mm 3 ].
    Vkomp V comp
    Kraftstoffvolumen das sich bei Druckausgleich im Kompressionsraum befindet in [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].Fuel volume in the compression chamber at pressure compensation in [mm 3 / Hub Hub Piston Fuel Pump].
    VKompressionsraum V compression space
    Volumen des Kompressionsraumes der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe in [mm3].Volume of the compression space of the reciprocating piston fuel pump in [mm 3 ].
    νdaaνstνdaaνst
    Kraftstoffvolumen, welches für eine Änderung des Solldruckes Δpsoll_rail im Hochdruckrail benötigt wird, in [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].Fuel volume, which is required for a change in the setpoint pressure Δp soll_rail in the high-pressure rail , in [mm 3 / stroke stroke piston fuel pump].
    νeνphhνeνphh
    Kraftstoffvolumenentnahme aus dem Hochdruckrail durch die Einspritzventile in [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].Fuel volume extraction from the high-pressure rail through the injection valves in [mm 3 / stroke stroke piston fuel pump].
    νkdaνstνkdaνst
    Hubvolumen, welches der Kolben der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe zur Verdichtung des Kraftstoffes von Niederdruck auf Druck im Hochdruckrail benötigt in [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].Stroke volume which the piston of the reciprocating piston fuel pump requires to compress the fuel from low pressure to high pressure rail pressure in [mm 3 / stroke stroke piston fuel pump].
    νkhdpνstνkhdpνst
    Pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe zu komprimierendes Gesamtvolumen [mm3].For each stroke of the reciprocating piston fuel pump, the total volume to be compressed [mm 3 ].
    νtotraumνtotraum
    Kraftstoffvolumen im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe bei Ende des Kompressionsvorganges in [mm3/Hub Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe].Fuel volume in the compression chamber of the reciprocating piston fuel pump at the end of the compression process in [mm 3 / stroke stroke piston fuel pump].
    ννlfghdpννlfghdp
    Volumenverlust durch nicht optimalen Liefergrad aufgrund von Damfblasenbildung im Kraftstoff pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe [mm3].Volume loss due to less than optimal delivery rate due to formation of dam-bubbles in the fuel per stroke of the reciprocating piston fuel pump [mm 3 ].
    χKhdp Khdp
    Kompressibilität des Kraftstoffs bei Einströmen in den Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe in [1/bar].Compressibility of the fuel flowing into the compression space of the Hub piston fuel pump in [1 / bar].
    χKrail χ Krail
    Kompressibilität des Kraftstoffes im Hochdruckrail in [1/bar].Compressibility of the fuel in the high-pressure rail in [1 / bar].

    Claims (16)

    Verfahren zum Vorsteuern einer Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine ein Hochdruckrail und damit verbundene Einspritzventile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Eingangswerten Kraftstoffvolumenentnahme νeνphh aus dem Hochdruckrail durch die Einspritzventile pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe, Kraftstoffvolumen νdaaνst, welches für eine Änderung des Solldruckes Δpsoll_rail im Hochdruckrail pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe benötigt wird, Hubvolumen νkdaνst , welches der Kolben der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe zur Verdichtung des Kraftstoffes von Niederdruck auf Druck im Hochdruckrail pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe benötigt, sowie Volumenverlust ννlfghdp durch nicht optimalen Liefergrad aufgrund von Damfblasenbildung im Kraftstoff pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe Schließ- und Öffnungszeitpunkte für ein Mengenstellwerk der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe bestimmt werden.Method for pilot control of a reciprocating piston fuel pump of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, wherein the internal combustion engine has a high-pressure rail and associated injection valves, characterized in that from the input values fuel volume extraction νeνphh from the high-pressure rail through the injection valves per stroke of the reciprocating piston fuel pump , Fuel volume νdaaνst , which is required for a change in the target pressure Ap soll_rail in the high-pressure rail per stroke of the reciprocating piston fuel pump, stroke volume νkdaνst, which is the piston of the reciprocating piston fuel pump for compression of the fuel from low pressure to high pressure rail per stroke Hub-piston fuel pump needed, and volume loss ννlfghdp determined by not optimal delivery due to Damfblasenbildung in the fuel per stroke of the reciprocating piston fuel pump closing and opening times for a quantity of the stroke piston fuel pump the. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe zu komprimierendes Gesamtvolumen νkhdpνst gemäß der Summe: νkhdpνst = νeνphh + νkdaνst + νdaaνst + ννlfghdp berechnet wird.Method according to Claim 1, characterized in that a total volume νkhdpνst to be compressed per stroke of the reciprocating piston fuel pump is calculated according to the sum: νkhdpνst = νeνphh + νkdaνst + νdaaνst + ννlfghdp is calculated. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zu komprimierendes Gesamtvolumen νkhdpνst ein dafür erforderlicher Kompressionshub skhdp des Kolbens der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe gemäß skhdp = νkhdpνst π * r 2 Kolben berechnet wird, wobei rKolben ein Radius des Kolbens der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe ist.A method according to claim 2, characterized in that from the total volume to be compressed νkhdpνst a required compression stroke skhdp of the piston of the reciprocating piston fuel pump according to skhdp = νkhdpνst π * r 2 piston is calculated, wherein r piston is a radius of the piston of the reciprocating piston fuel pump. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, wobei Schließ- und Öffnungszeitpunkte als Deltakurbelwinkel dwmsνsνg , den das Mengenstellwerk geschlossen bleibt, gemäß dwmsνsνg = Erhebungskurνe_Nocken(skhdp) bestimmt wird, wobei die Funktion Erhebungskurνe _ Nocken(skhdp) eine Geometrie einer steigenden Flanke eines Antriebsnockens der Nockenwelle für die Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe in Form einer Kennlinie für den erforderlichen Kompressionshub skhdp beschreibt.A method according to claim 3, characterized in that the stroke-piston fuel pump is driven by a camshaft of the internal combustion engine, wherein closing and opening times as Deltakurbelwinkel dwmsνsνg , which remains closed, the quantity control station, according to dwmsνsνg = Survey Curve Cam (skhdp) is determined, wherein the function Erhebungskurve _ cam ( skhdp ) describes a geometry of a rising edge of a drive cam of the camshaft for the reciprocating piston fuel pump in the form of a characteristic curve for the required compression stroke skhdp . Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffvolumenentnahme νeνphh gemäß νeνphh = kmphνst ρ krarνst berechnet wird, wobei kmphνst eine Kraftstoffmassenentnahme durch die Einspritzventile aus dem Hochdruckrail pro Hub der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe in und ρkrarνst eine Dichte des Kraftstoffes bei Ausströmen aus dem Hochdruckrail ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fuel volume extraction νephphh according to νeνphh = kmphνst ρ krarνst is calculated, where kmphvst is a fuel mass extraction by the injectors from the high-pressure rail per stroke of the reciprocating piston fuel pump in and ρ krarνst is a density of the fuel at outflow from the high-pressure rail . Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffvolumenentnahme kmphνst gemäß kmphνst = dmkrhdeν ishdpνst berechnet wird, wobei dmkrhdeν eine durch die Einspritzventile strömende Kraftstoffmenge berechnet aus Ventilöffnungszeiten und ishdpνst eine Anzahl der Lastspiele der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe pro min ist.A method according to claim 5, characterized in that the fuel volume extraction kmphvst according to kmphνst = dmkrhdeν ishdpνst where dmkrhdeν is an amount of fuel flowing through the injectors calculated from valve opening times and ishdpνst is a number of strokes of the reciprocating piston fuel pump per min. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Anzahl der Lastspiele der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe ishdpνst gemäß ishdpνst = nnw * nahdpanz berechnet wird, wobei nnw eine Nockenwellendrehzahl und nahdpanz eine Anzahl der Nocken auf der Nockenwelle für den Antrieb der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe ist.A method according to claim 6, characterized in that the number of load cycles of the reciprocating piston fuel pump ishdpvst according to ishdpνst = nnw * nahdpanz where nnw is a camshaft speed and near distance a number of the cams on the camshaft for driving the reciprocating piston fuel pump. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ρkrarνst gemäß ρ krarνst = ρ rohnνst 1 - ((prail - pnorm ) * χ Krail ) berechnet wird, wobei ρrohnνst eine Normdichte des Kraftstoffes, prail ein Druck im Hochdruckrail in, pnorm ein Normdruck und χKrail eine Kompressibilität des Kraftstoffes im Hochdruckrail ist.Method according to at least one of claims 5 to 7, characterized in that ρ krarνst according to ρ krarνst = ρ rohnνst 1 - (( p rail - p standard ) * χ Krail ) where ρ rohnνst is a standard density of the fuel, p rail is a pressure in the high-pressure rail in, p norm is a standard pressure and χ Krail is a compressibility of the fuel in the high-pressure rail . Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffvolumen νdaaνst gemäß νdaaνst = Δpsoll_rail * VHDRL * χKrail berechnet wird, wobei Δpsoll_rail eine Änderung des Solldruckes im Hochdruckrail, VHDRL ein Volumen des gesamten Hochdruckbereiches bestehend aus Hochdruckrail und Hochdruckleitungen und χKrail eine Kompressibilität des Kraftstoffes im Hochdruckrail ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fuel volume νdaaνst according to νdaaνst = Ap soll_rail * V HDRL * χ Krail where Δp soll_rail is a change in target pressure in the high-pressure rail, V HDRL is a volume of the entire high-pressure region consisting of high-pressure rail and high-pressure lines, and χ Krail is a compressibility of the fuel in the high-pressure rail . Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Δpsoll_rail größer 0 ist, wenn ein Solldruckgradient positiv ist, und daß Δpsoll _ rail kleiner 0 ist, wenn ein Solldruckgradient negativ ist.A method according to claim 9, characterized in that Δp soll_rail is greater than 0 when a target pressure gradient is positive, and that Δp soll _ rail is less than 0 when a target pressure gradient is negative. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubvolumen νkdaνst gemäß νkdaνst = χ Khdp * Δp * Vkomp 1 - Δp * χ Khdp berechnet wird, wobei χKhdp eine Kompressibilität des Kraftstoffs bei Einströmen in den Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe, Δp eine Druckänderung und Vkomp ein Kraftstoffvolumen das sich bei Druckausgleich im Kompressionsraum befindet ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the stroke volume νkdaνst according to νkdaνst = χ KHDP * Δ p * V comp 1 - Δ p * χ KHDP where χ Khdp is a compressibility of the fuel flowing into the compression space of the reciprocating piston fuel pump, Δ p is a pressure change, and V comp is a volume of fuel that is at pressure compensation in the compression space. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffvolumen Vkomp gemäß Vkomp = νeνphh + νdaaνst + νtotraum berechnet wird, wobei νtotraum ein Kraftstoffvolumen im Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe bei Ende des Kompressionsvorganges ist.A method according to claim 11, characterized in that the fuel volume V comp in accordance V comp = νeνphh + νdaaνst + νtotraum is calculated, wherein νtotraum is a fuel volume in the compression space of the reciprocating piston fuel pump at the end of the compression process. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenstellwerk an einem unteren Totpunkt des Kolbens der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe geschlossen wird, wobei das Hubvolumen νkdaνst gemäß νkdaνst = χKhdp *Δp * VKompressionsraum berechnet wird, wobei VKompressionsraum ein Volumen des Kompressionsraumes der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe, Δp eine Druckänderung und χKhdp eine Kompressibilität des Kraftstoffs bei Einströmen in den Kompressionsraum der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe ist.A method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the quantity control station is closed at a bottom dead center of the piston of the reciprocating piston fuel pump, the displacement volume νkdaνst according to νkdaνst = χ KHDP * Ap * V compression chamber is calculated, wherein V compression space, a volume of the compression chamber, the stroke-piston fuel pump, Δ p a pressure change and χ KHDP a compressibility of the fuel when it flows into the compression chamber, the stroke-piston fuel pump. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenverlust ννlfghdp gemäß ννlfghdp = νeνphh + νkdaνst + νdaaνst 1 - lfgrhdp berechnet wird, wobei lfgrhdp ein Liefergrad bei der Füllung des Kompressionsraumes der Hub-Kolben-Kraftstoffpumpe ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the volume loss ννlfghdp according to ννlfghdp = νeνphh + νkdaνst + νdaaνst 1 - lfgrhdp is calculated, where lfgrhdp is a delivery rate in the filling of the compression space of the reciprocating piston fuel pump. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß 0 < lfgrhdp < 1 ist, wobei 0 = keine Füllung und 1 = 100%-Füllung ist.A method according to claim 14, characterized in that 0 <lfgrhdp < 1, where 0 = no filling and 1 = 100% filling. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Liefergrad lfgrhdp gemäß lfgrhdp = f (kmeshdp; tflνrhdp) * f(nmot; pniederdruck )) berechnet wird, wobei kmeshdp eine Kraftstoffmasse, die durch das Mengenstellwerk in das Hochdruckrail pro Hub einströmt, tflνrhdp eine Temperatur des Kraftstoffes beim Einströmen in den Kompressionsraum, nmot eine Motordrehzahl und pniederdruck ) ein Kraftstoffdruck auf einer Niederdruckseite ist.A method according to claim 14, characterized in that the degree of delivery lfgrhdp according to lfgrhdp = f ( kmeshdp ; tflνrhdp ) * f ( nmot ; p low pressure ) ) is calculated, wherein kmeshdp a mass of fuel which flows through the quantity adjusting mechanism in the high-pressure rail per stroke, tflνrhdp a temperature of the fuel as it flows into the compression space, nmot an engine speed and p low pressure), a fuel pressure on a low pressure side.
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