EP2526280A1 - Kraftstoffeinspritzsystem und verfahren zum steuern einer kraftstoffpumpe - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem und verfahren zum steuern einer kraftstoffpumpe

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EP2526280A1
EP2526280A1 EP10800770A EP10800770A EP2526280A1 EP 2526280 A1 EP2526280 A1 EP 2526280A1 EP 10800770 A EP10800770 A EP 10800770A EP 10800770 A EP10800770 A EP 10800770A EP 2526280 A1 EP2526280 A1 EP 2526280A1
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EP
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fuel
pump
combustion engine
internal combustion
pressure
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EP10800770A
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Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02D41/3854—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped with elements in the low pressure part, e.g. low pressure pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/18—Feeding by means of driven pumps characterised by provision of main and auxiliary pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814—Circuits specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a common rail system, and to a method for controlling a fuel pump.
  • a high-pressure pump which is supplied with fuel via a directly flanged gear pump or an upstream fuel delivery pump, constantly provides for the maintenance of the pressure in the high-pressure accumulator of the common rail system.
  • the pressure control in the common rail system can be done in different ways, eg. B. via a pressure control valve or a low-pressure side metering unit.
  • Modern internal combustion engines are often equipped with a so-called start-stop function or automatic start-stop system. In such an internal combustion engine with start-stop function, the internal combustion engine is switched off depending on the operating state of the internal combustion engine and / or the operating state of the driven motor vehicle. This usually happens when the vehicle comes to a standstill. As soon as the driver wants to continue driving and this by the operation of an operating element, such as the accelerator pedal indicates, the internal combustion engine starts automatically.
  • a disadvantage of the known in the prior art solution to enable rapid pressure build-up at a restart of the internal combustion engine is that a complex control device is required and due to the continuously maintained high pressure and increased wear of the high-pressure components is caused.
  • a fuel injection system for an internal combustion engine in particular a common rail system equipped with a start-stop function
  • the fuel injection system comprises a fuel pump for delivering fuel from a fuel tank to a high-pressure pump, and wherein the fuel pump is designed as an electrically operated gear pump.
  • the electrically operated fuel pump can simply continue to run when the engine stops due to the engine start-stop function, so that the prefeed pressure is available earlier than in the configurations known from the prior art. A complex control is not required for this purpose.
  • the electric gear pump is connected directly to the high-pressure pump, in particular flanged directly thereto.
  • a control is provided for the electric gear pump which controls the electric gear pump to be started immediately only a few milliseconds before starting the engine started by a starter.
  • the electric gear pump starts the advance of the fuel within 1 to 50 milliseconds before starting the internal combustion engine.
  • the controller controls the electric gear pump immediately before starting the internal combustion engine to full load.
  • the electric gear pump runs through when switching off the internal combustion engine due to the start-stop function.
  • the fuel pump is designed as an electric fuel pump.
  • a method of controlling a fuel pump which is arranged in an injection system, in particular in a common rail system of an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is controlled by means of a start-stop function, wherein the fuel pump of a high-pressure pump Supplying fuel, and wherein the high pressure pump pressurizes the fuel and supplies the high-pressure fuel to a high-pressure accumulator.
  • the fuel pump is an electric gear pump, which is controlled to supply the fuel to the high-pressure pump immediately before starting the internal combustion engine.
  • the method according to the invention provides the prefeed pressure in a simple and cost-effective manner even before starting the internal combustion engine, which enables a significantly improved starting behavior.
  • the electric fuel pump is controlled to continue to run during a stop of the internal combustion engine due to the start-stop function. This makes additional regulation of the operation of the electric fuel pump coupled to engine start-stop function superfluous.
  • the electric gear pump is coupled directly to the high pressure pump, in particular flanged to the high pressure pump.
  • the electric gear pump is controlled to be started immediately before starting the internal combustion engine, in particular within 1 to 50 milliseconds before starting the internal combustion engine.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a fuel injection system according to the
  • FIG. 1 is a schematic representation of a fuel injection system 1, which is here a common rail system.
  • the fuel injection system 1 has a fuel tank 2, which is connected to a fuel pump 4 via a fuel line 3 of a low-pressure circuit.
  • the fuel pump 4 is designed as an electric gear pump 5 and flanged directly to a high-pressure pump 6. Between the high-pressure pump 6 and the electric gear pump 5 is located in the embodiment shown here, a fuel filter 7, in which the fuel is cleaned after exiting the electric gear pump 5 and before entering the high-pressure pump 6.
  • the fuel delivered by the electric gear pump 5 via the low-pressure circuit is subjected to high pressure and fed via a high-pressure line 7 to a high-pressure accumulator 8, from which injectors 9, of which only one is visible in the figure, via a further high-pressure line 10 supplied with high-pressure fuel, which is then injected by the injectors 9 regulated in a combustion chamber, not shown here an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has an engine start-stop function which switches the internal combustion engine on and off in dependence on the state of the internal combustion engine and / or on the state of the driven motor vehicle. For example, the internal combustion engine is switched off when the motor vehicle comes to a standstill. As soon as the driver wants to continue and this z. B.
  • the electric gear pump 5 may also operate as follows.
  • the electric gear pump 5 is, as already described above, coupled to the high-pressure pump 6. Instead of starting the electric gear pump 5 only at start of the engine by a starter to full load to promote fuel to the high pressure pump 6, the electric gear pump 5 is started a few milliseconds before the starter in the engine with engine start-stop function. The electric gear pump 5 is thereby quickly started up to provide the pre-delivery pressure before the start of the internal combustion engine.

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Abstract

Es wird ein Kraftstoffeinspritzsystem (1) für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, insbesondere ein Common - Rai1 - System, welche mit einer Start- Stopp- Funktion ausgestattet ist, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem eine Kraftstoffpumpe (4) zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (2) zu einer Hochdruckpumpe (5) aufweist, wobei die Kraftstoffpumpe als elektrische Zahnradpumpe ausgebildet ist. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffpumpe bereitgestellt, welche in einem Kraftstoffeinspritzsystem (1), insbesondere in einem Common - Rai1 - System, einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, die mittels einer Start- Stopp- Funktion gesteuert wird, wobei die Kraftstoffpumpe (4) einer Hochdruckpumpe (5) Kraftstoff zuführt, und wobei die Hochdruckpumpe (5) den Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt und den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff einem Hochdruckspeicher (8) zuführt, wobei die Kraftstoffpumpe eine elektrische Zahnradpumpe ist, welche gesteuert wird, um der Hochdruckpumpe den Kraftstoff unmittelbar vor dem Starten der Brennkraftmaschine zuzuführen.

Description

Beschreibung
Titel
Kraftstoffeinspritzsvstem und Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffpumpe Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-System, sowie ein Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffpumpe.
Stand der Technik
In Hochdruckeinspritzsystemen, insbesondere in Common-Rail-Systemen von Dieselmotoren, sorgt eine Hochdruckpumpe, der Kraftstoff über eine direkt daran angeflanschte Zahnradpumpe oder eine vorgeschaltete Kraftstoffförderpumpe zugeführt wird, dauernd für die Aufrechterhaltung des Druckes in dem Hochdruckspeicher des Common- Rail-Systems. Die Druckregelung im Common-Rail-System kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, z. B. über ein Druckregelventil oder über eine niederdruckseitige Zumesseinheit. Moderne Brennkraftmaschinen sind häufig mit einer sogenannten Start- Stopp- Funktion oder Start- Stopp-Automatik ausgestattet. Bei einer solchen Brennkraftmaschine mit Start- Stopp- Funktion wird in Abhängigkeit vom Betriebsszustand der Brennkraftmachine und/oder vom Betriebszustand des angetriebenen Kraftfahrzeugs die Brennkraftmaschine abgeschaltet. Üblicherweise erfolgt dies, wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Sobald der Fahrer weiterfahren will und dies durch die Betätigung eines Bedienelements, wie beispielsweise des Gaspedals, anzeigt, startet die Brennkraftmaschine selbständig.
Wird bei einer Brennkraftmaschine, die mit einer solchen Start-Stopp-Automatik ausgestattet ist, der Druck im Hochdruckspeicher beim Abschalten der Brennkraftmaschine abgebaut, so verzögert sich der Neustart der Brennkraftmaschine unter Umständen erheblich, da erst beim Start der Brennkraftmaschine und der Hochdruckpumpe auch die Kraftstoffvorförderung über die Kraftstoffpumpe einsetzt. Um einen schnellen Wiederstart der Brennkraftmaschine zu ermöglichen, ist in DE 10 2008 007 668 AI ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffzumesssystems vorgeschlagen worden, wobei der Kraftstoffdruck abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine gesteuert wird, dass beim Abschalten der Brennkraftmaschine der Kraftstoffdruck auf einen ersten Wert gesteuert wird, der üblicherweise im Leerlauf verwendet wird, und dass bei Vorliegen einer Bedingung der Kraftstoff druck auf einen zweiten Wert gesteuert wird, der bei abgeschalteter Brennkraftmaschine üblich ist. Alternativ kann beim Abschalten der Brennkraftmaschine über ein Bedienelement kann gemäß DE 10 2008 007 668 AI der Druck im Hochdruckspeicher auf seinem Wert belassen, wodurch bei Neustart der Brennkraftmaschine der Druck im Hochdruckspeicher schneller Verfügung steht und ein Wiederstart schneller möglich ist.
Nachteilig bei der im Stand der Technik bekannten Lösung zur Ermöglichung eines schnellen Druckaufbaus bei einem Neustart der Brennkraftmaschine ist jedoch, dass eine aufwändige Steuereinrichtung erforderlich ist und aufgrund des kontinuierlich aufrechterhaltenen Hochdrucks auch ein erhöhter Verschleiß der mit Hochdruck beaufschlagten Bauteile verursacht wird.
Daher ist es notwendig, ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail- System, für eine Brennkraftmaschine, welche mit einer Start-Stopp-Funktion ausgestattet ist, sowie ein Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffpumpe bereitzustellen, mittels welcher auf konstruktiv einfache und somit kostengünstige Art und Weise ein schneller Neustart der Brennkraftmaschine ermöglicht wird Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Common- Rail-System, welche mit einer Start- Stopp- Funktion ausgestattet ist, bereitgestellt, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem eine Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einer Hochdruckpumpe aufweist, und wobei die Kraftstoffpumpe als elektrisch betriebene Zahnradpumpe ausgebildet ist. Die elektrisch betriebene Kraftstoffpumpe kann bei einem Stoppen der Brennkraftmaschine aufgrund der Motor- Start- Stopp- Funktion einfach weiterlaufen, so dass der Vorförderdruck früher als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Konfigurationen zur Verfügung steht. Eine aufwändige Steuerung ist hierzu nicht erforderlich. Durch die erfindungsgemäße Konfiguration wird ein deutlich verbessertes Startverhalten auch für Pumpen mit kleiner Übersetzung (i = 0,5) erreicht.
Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Zahnradpumpe direkt an die Hochdruckpumpe angeschlossen, insbesondere direkt daran angeflanscht.
Vorzugsweise ist eine Steuerung für die elektrische Zahnradpumpe vorgesehen, welche die elektrische Zahnradpumpe steuert, um unmittelbar nur wenige Millisekunden vor einem Starten der durch einen Anlasser gestarteten Brennkraftmaschine, gestartet zu werden. Vorzugsweise startet die elektrische Zahnradpumpe die Vorförderung des Kraftstoffs innerhalb von 1 bis 50 Millisekunden vor dem Starten der Brennkraftmaschine. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt, da die elektrische Zahnradpumpe nicht kontinuierlich betrieben werden muss, sondern je nach Bedarf ein- und ausgeschaltet wird. Besonders bevorzugt steuert die Steuerung die elektrische Zahnradpumpe unmittelbar vor dem Starten der Brennkraftmaschine auf volle Last.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform läuft die elektrische Zahnradpumpe beim Abschalten der Brennkraftmaschine aufgrund der Start- Stopp- Funktion durch.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kraftstoffpumpe als elektrische Kraftstoffpumpe ausgebildet.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffpumpe bereitgestellt, welche in einem Einspritzsystem, insbesondere in einem Common- Rail- System, einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine mittels einer Start- Stopp- Funktion gesteuert wird, wobei die Kraftstoffpumpe einer Hochdruckpumpe Kraftstoff zuführt, und wobei die Hochdruckpumpe den Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt und den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff einem Hochdruckspeicher zuführt. Erfindungsgemäß ist die Kraftstoffpumpe eine elektrische Zahnradpumpe, welche gesteuert wird, um der Hochdruckpumpe den Kraftstoff unmittelbar vor dem Starten der Brennkraftmaschine zuzuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt auf einfache und kostengünstige Weise den Vorförderdruck schon vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine bereit, was ein deutlich verbessertes Startverhalten ermöglicht.
Vorzugsweise wird die elektrische Kraftstoffpumpe gesteuert, um während eines Stoppens der Brennkraftmaschine aufgrund der Start- Stopp- Funktion, weiterzulaufen. Dies macht eine zusätzliche Regelung des Betriebs der elektrischen Kraftstoffpumpe gekoppelt an Motor- Start- Stopp- Funktion überflüssig.
Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Zahnradpumpe direkt an die Hochdruckpumpe gekoppelt, insbesondere an die Hochdruckpumpe angeflanscht.
Vorzugsweise wird die elektrische Zahnradpumpe gesteuert, um unmittelbar vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine, insbesondere innerhalb von 1 bis 50 Millisekunden vor einem Starten der Brennkraftmaschine gestartet zu werden.
Im Nachfolgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß der
Ausführungsform der Erfindung.
Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems 1, welches hier ein Common- Rail-System ist. Das Kraftstoffeinspritzsystem 1 weist einen Kraftstoffbehälter 2 auf, der über eine Kraftstoffleitung 3 eines Niederdruckkreislaufs mit einer Kraftstoffpumpe 4 verbunden ist. Die Kraftstoffpumpe 4 ist als elektrische Zahnradpumpe 5 ausgebildet und direkt an eine Hochdruckpumpe 6 angeflanscht. Zwischen Hochdruckpumpe 6 und elektrischer Zahnradpumpe 5 befindet sich in der hier dargestellten Ausführungsform ein Kraftstofffilter 7, in welchem der Kraftstoff nach dem Austreten aus der elektrischen Zahnradpumpe 5 und vor Eintreten in die Hochdruckpumpe 6 gereinigt wird. In der Hochdruckpumpe 6 wird der von der elektrischen Zahnradpumpe 5 über den Niederdruckkreislauf geförderte Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt und über eine Hochdruckleitung 7 einem Hochdruckspeicher 8 zugeführt, von welchem Injektoren 9, von denen in der Figur ist nur einer sichtbar ist, über eine weitere Hochdruckleitung 10 mit mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff versorgt werden, der durch die Injektoren 9 dann geregelt in einen hier nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die Brennkraftmaschine verfügt über eine Motor-Start- Stopp- Funktion, die in Abhängigkeit von dem Zustand der Brennkraftmaschine und/oder von dem Zustand des angetriebenen Kraftfahrzeugs die Brennkraftmaschine ein- und abschaltet. Beispielsweise wird die Brennkraftmaschine abgeschaltet, wenn das Kraftfahrzeug zum Stillstand kommt. Sobald der Fahrer weiterfahren möchte und dies z. B. durch die Betätigung eines Bedienelements, wie des Gaspedals oder der Kupplung, anzeigt, startet die Brennkraftmaschine wieder selbständig. Um Verzögerungen beim Starten zu Vermeiden, läuft die elektrische Zahnradpumpe 5 gemäß der Ausführungsform auch während eines Stoppens der Brennkraftmaschine durch, so dass der Vorförderdruck beim erneuten Starten der Brennkraftmaschine sofort bereit steht. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die elektrische Zahnradpumpe 5 auch wie folgt arbeiten. Die elektrische Zahnradpumpe 5 ist, wie oben bereits beschrieben, an die Hochdruckpumpe 6 angekoppelt. Anstatt die elektrische Zahnradpumpe 5 erst beim Start der Brennkraftmaschine durch einen Anlasser auf volle Last hochzufahren, um Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe 6 zu fördern, wird bei der Brennkraftmaschine mit Motor- Start- Stopp- Funktion die elektrische Zahnradpumpe 5 wenige Millisekunden vor dem Anlasser gestartet. Die elektrische Zahnradpumpe 5 wird dabei schnell hochgefahren, um noch vor dem Start der Brennkraftmaschine den Vorförderdruck bereitzustellen.
Insgesamt betrachtet wird mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem und dem erfindungsgemäßen Verfahren ein deutlich verbessertes Startverhalten, insbesondere auch für Pumpen mit kleiner Übersetzung, erzielt.

Claims
Kraftstoffeinspritzsystem (1 ) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail- System, welche mit einer Start-Stopp-Funktion ausgestattet ist, wobei das
Kraftstoffeinspritzsystem (1 ) eine Kraftstoffpumpe (4) zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (2) zu einer Hochdruckpumpe (6) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kraftstoffpumpe
(4) als elektrische Zahnradpumpe (5) ausgebildet ist. Kraftstoffeinspritzsystem (1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Zahnradpumpe (5) direkt an die Hochdruckpumpe (6) angeschlossen, insbesondere an die Hochdruckpumpe (6) angeflanscht, ist.
Kraftstoffeinspritzsystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung für die elektrische Zahnradpumpe (5) vorgesehen ist, welche die elektrische Zahnradpumpe (5) steuert, um unmittelbar, insbesondere innerhalb von 1 bis 50 Millisekunden, vor einem Starten der Brennkraftmaschine mittels eines
Anlassers, gestartet zu werden.
Kraftstoffeinspritzsystem (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die elektrische Zahnradpumpe (5) unmittelbar vor dem Starten der Brennkraftmaschine auf volle Last steuert.
Kraftstoffeinspritzsystem (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Zahnradpumpe
(5) beim Abschalten der Brennkraftmaschine aufgrund der Start- Stopp- Funktion durchläuft.
6. Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffpumpe (4), welche in einem
Kraftstoffeinspritzsystem (1), insbesondere in einem Common-Rail-System, einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, die mittels einer Start- Stopp- Funktion gesteuert wird, wobei die Kraftstoffpumpe (4) einer Hochdruckpumpe (6) Kraftstoff zuführt, und wobei die Hochdruckpumpe (6) den Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt und den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff einem Hochdruckspeicher zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (4) eine elektrische Zahnradpumpe (5) ist, welche gesteuert wird, um der Hochdruckpumpe (6) den Kraftstoff unmittelbar vor dem Starten der
Brennkraftmaschine zuzuführen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Zahnradpumpe (5) gesteuert wird, um während eines Stoppens der Brennkraftmaschine aufgrund der Start- Stopp- Funktion weiterzulaufen.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Zahnradpumpe (5) direkt an die Hochdruckpumpe (6) gekoppelt, insbesondere an die Hochdruckpumpe (6) angeflanscht, ist.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Zahnradpumpe (5) gesteuert wird, um innerhalb von 1 bis 50
Millisekunden vor einem Starten der Brennkraftmaschine gestartet zu werden.
EP10800770A 2010-01-22 2010-12-29 Kraftstoffeinspritzsystem und verfahren zum steuern einer kraftstoffpumpe Withdrawn EP2526280A1 (de)

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