EP2946099A1 - Kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number
EP2946099A1
EP2946099A1 EP14733561.6A EP14733561A EP2946099A1 EP 2946099 A1 EP2946099 A1 EP 2946099A1 EP 14733561 A EP14733561 A EP 14733561A EP 2946099 A1 EP2946099 A1 EP 2946099A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
pressure
pump
during
volume
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14733561.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Schmidbauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP2946099A1 publication Critical patent/EP2946099A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3082—Control of electrical fuel pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/023—Means for varying pressure in common rails
    • F02M63/0235—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • F02M63/025—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure from the common rail
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2024—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit the control switching a load after time-on and time-off pulses
    • F02D2041/2027—Control of the current by pulse width modulation or duty cycle control

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system, in particular a common rail fuel injection system.
  • the injection pressure can be generated independently of the engine speed and the injection amount.
  • the decoupling of pressure generation and injection takes place through a pressure accumulator (rail).
  • a high pressure pump HDP
  • the high-pressure pump may be connected via a fuel inlet channel to a tank and via a fuel drain channel with the pressure accumulator.
  • the high pressure pump compresses the fuel supplied from the fuel supply passage and generates in a pump working space a high pressure volume of the fuel which is discharged to the accumulator.
  • an injection volume of the fuel is taken from the accumulator.
  • the inlet and outlet valves can each be designed as an active valve.
  • Conventional active valves have the purpose of regulating the volume flow actually available for high-pressure generation in such a way that neither excess nor lack of a high-pressure volume flow arises.
  • the volume flow at the high-pressure outlet of the high-pressure pump shows stroke-frequency-dependent vibrations in accordance with the delivery characteristics of a piston pump.
  • Noises whose frequency is a function of the speed of a drive shaft of the high-pressure pump.
  • the object of the present invention is to enable injection-synchronous pump delivery. Another object of the present invention is to minimize switching noises that occur during periodic opening and closing of the inlet and / or outlet valve.
  • the fuel injection system includes a high pressure pump having a pump working space and a pump piston for compressing a fuel in the pump
  • a pressure accumulator for providing the fuel for injecting into cylinders of an engine, an intake valve for admitting the fuel in the high ⁇ pressure pump and an exhaust valve for discharging the fuel from the high-pressure pump.
  • the fuel injection system ⁇ a control unit for controlling the injection of fuel into the cylinder and for controlling at least one of the intake valve and the exhaust valve.
  • the high-pressure pump is coupled to the pressure accumulator via the outlet valve.
  • the control unit controls the injection of the fuel into the cylinders in such a way that an injection volume of the fuel is taken from the pressure accumulator and injected into one of the cylinders during a working cycle of the engine.
  • the high pressure pump is configured to deliver a high pressure volume of the fuel into the accumulator during the engine's duty cycle. Furthermore, the high-pressure pump is designed such that the pump piston performs a complete up and down movement into the pump working chamber during a pump stroke.
  • the control unit controls this at least one of the intake valve and the exhaust valve such that the high pressure volume of the fuel produced by the high pressure pump during the engine cycle corresponds to the fuel injection volume extracted from the accumulator during the duty cycle, and the differential high pressure volume during successive pump strokes during at least two consecutive cycles Fuel is pumped per pump stroke in the pressure accumulator.
  • the control unit controls the injection of the fuel into the cylinders in such a way that the injection volume taken from the pressure accumulator is constant during each of these successive working cycles.
  • the indicated fuel injection system allows for injection-synchronous pump delivery. This means that the signal supplied from the high-pressure pump in each working cycle the pressure accumulator the high pressure volume of the fuel corresponds to the volume of the fuel, which is taken from the pressure accumulator as an injection ⁇ volume for injection into a cylinder during the working cycle. Thus, the high pressure volume of the fuel in each cycle of the engine from the high ⁇ pressure pump can be generated as needed.
  • the functionality of the inlet valve extends beyond just flow ⁇ setting out.
  • the functionality of the off ⁇ lassventils, for example, a digital exhaust valve is extended beyond the pure high pressure control addition.
  • the high-pressure pump can be operated, for example, on a 3-cylinder engine despite a 1: 1 drive between the crankshaft and drive shaft and not natural synchronization, that a sufficiently accurate injection quantity can be achieved, whereby alternative gear ratios are possible as a pump drive.
  • a method for injecting fuel into cylinders of an engine, with which an injection-synchronous pump delivery of a high-pressure pump can be realized, is specified in claim 6.
  • a high-pressure pump with a pump working space and a pump piston for compressing a fuel in the pump working chamber, a pressure accumulator for providing the fuel for injection into the cylinders of the engine, an inlet valve for introducing the fuel into the high-pressure pump and an off ⁇ lassventil provided for discharging the fuel from the high-pressure pump.
  • a high pressure volume of the fuel is generated in the high pressure pump.
  • the high pressure volume of the fuel is conveyed from the high pressure pump to the accumulator.
  • an injection volume of the fuel is injected into one of the cylinders.
  • the high-pressure volume of the fuel produced by the high-pressure pump during the work cycle corresponds to the injection volume of the fuel taken from the pressure accumulator during the work cycle.
  • a different high-pressure volume of the fuel per pump stroke is conveyed into the pressure accumulator.
  • the extracted from the pressure accumulator injection volume is constant during each of the successive cycles.
  • the force ⁇ fuel injection system comprises a high pressure pump for compressing a fuel, an accumulator for providing the
  • the fuel injection system further comprises a control unit for controlling the injection of the fuel into the cylinders and for controlling at least one of the intake valve and the exhaust valve.
  • the high ⁇ pressure pump is coupled via the outlet valve to the pressure accumulator.
  • the control unit is adapted to drive the min ⁇ least one of the intake valve and the exhaust valve such that time between a first successive opening and / or closing of at least one of the intake valve and the exhaust valve and a second on ⁇ successive opening and / or Closing of the at least one of the intake valve and the exhaust valve are different, so that when opening and / or closing the at least one of the intake valve and the exhaust valve occurring
  • control unit is adapted to the times between a first successive opening and / or closing of the at least one of the inlet valve and the outlet valve and a second consecutive opening and / or closing of the at least one of the inlet valve and the outlet valve such that an opening and / or closing of the at least one of the inlet valve and the exhaust valve is below a threshold value.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a fuel injection system
  • FIG. 2 shows a demand-based high-pressure volume generation per
  • FIG. 3 no need-based high-pressure volume generation per
  • Figure 5 is a demand generated high-pressure volume at
  • FIG. 1 shows an embodiment of a fuel injection system 10, which may be designed, for example, as a common rail fuel injection system.
  • the fuel injection system includes a high pressure pump 100 having a pump working space 101 for compressing a fuel.
  • the high pressure pump has a pump piston 102 which is supported by a spring on a plunger.
  • the plunger is movably arranged in a tappet guide.
  • the pump piston performs a full up and down movement during each pumping stroke in the pump working space 101.
  • the plunger is coupled to a drive shaft.
  • the drive shaft may have one or more cams on which the plunger rests over a roller. Upon rotation of the drive shaft, the rotational movement of the shaft is transferred via the plunger in a stroke movement of the piston.
  • the fuel injection system 10 further includes an accumulator 110 for providing the fuel for injecting into cylinders of an engine. To admit the
  • an inlet valve 120 is provided in a fuel inlet passage 150.
  • the force ⁇ material inflow channel is connected to a tank 160th In a fuel discharge passage 170, an exhaust valve 130 for discharging the fuel from the high-pressure pump 100 is provided.
  • the high pressure pump 100 is coupled to the accumulator 110 via the exhaust valve 130 and the fuel drain passage 170.
  • the high-pressure accumulator 110 one or more preferably arranged on the cylinders of an internal combustion engine injectors 180 are connected by the fuel in the cylinder of the
  • the pressure accumulator 110 is coupled to the tank 160 via a pressure compensation valve 190 and a fuel return line. If the pressure in the Pressure accumulator 110 is too high, thus fuel can be returned to the tank 160.
  • FIG. 2 shows a demand-oriented high-pressure volume generation of the fuel by the high-pressure pump 100.
  • the high-pressure pump is driven on a drive shaft with triple cams with a 2: 1 ratio and is connected to a 3-cylinder 4 Clock combustion engine connected.
  • the first diagram of Figure 2 is an injection volume EV of the fuel or the
  • High-pressure volume which is taken from the pressure accumulator, applied over degrees crank angle (° CA) of the drive shaft.
  • the injection volume EV is shown as a rectangular area.
  • a first duty cycle or operating cycle AI of the engine ranges from 0 ° CA to 240 ° CA. At the end of the first cycle AI, the injection volume EVI is removed from the pressure accumulator 110 for injection into the first cylinder.
  • the second duty cycle or power stroke A2 of the engine ranges from 240 ° CA to 480 ° CA. At the end of the second working cycle A2, a further injection volume EV2 for injection into the second cylinder is removed from the pressure accumulator 110.
  • the third working cycle / power stroke A3 of the engine ranges from 480 ° KW to 720 ° KW. At the end of the third operating cycle A3, the injection volume ⁇ EV3 is taken from the pressure accumulator and is injected in a third cylinder of the engine.
  • a pump stroke PH of the high-pressure pump which in each case has a suction phase SP and a pressure phase DP, is represented.
  • ⁇ high pressure volume of the fuel is applied over ° KW.
  • AI provides the high-pressure pump provides the high pressure volume ⁇ HD1.
  • the high-pressure pump delivers the high-pressure volume HD2 ready in the accumulator.
  • the high pressure pump 100 provides the high pressure volume HD3 for delivery to the pressure accumulator 110.
  • 3-cylinder 4-stroke internal combustion engine mean two revolutions on the crankshaft on the 3-cylinder engine three working cycles or power strokes. Every 240 ° CA, one injection volume EVI, EV2 and EV3 is injected into one of the cylinders. As is clear from Figure 2, is the
  • the ratio of the drive shaft of the high-pressure pump and the number of cams on the drive shaft is designed such that the pump frequency corresponds to the frequency of the main injection.
  • the number of cams corresponds to the number of cylinders operated in 4-stroke combustion engine.
  • a shaft 1 at ⁇ : 1 ratio is operated, for example, by a balancer shaft, on a 3-cylinder 4-stroke internal combustion engine, the conventional synchronization between the signal generated by the high pressure pump high-pressure volume and the Accumulator extracted injection volume no longer possible.
  • the high-pressure pump is not operated with a drive shaft with 2: 1 ratio but with a drive shaft with 2-fold cam and 1: 1 ratio.
  • the pump stroke PH of a high-pressure pump is plotted over ° CA.
  • the second diagram which is generated by the high-pressure pump per cycle of 240 ° KW high pressure volume of the fuel Darge ⁇ represents.
  • the high-pressure volume is generated by the high-pressure pump in each of the three working cycles AI, A2 and A3 during the pressure phase of the pump.
  • the high-pressure pump or the inlet and outlet valves are set such that at the end of the three working cycles AI, A2 and A3 corresponds to the sum of the high pressure volume generated in the respective pressure phases of the injection volume taken from the pressure accumulator, since it is required that the volume balance on the sum of all Total work cycles should remain the same.
  • control unit 140 controls the injection of the fuel into the cylinders such that an injection volume of the fuel is injected into each of the cylinders during a working cycle AI, A2, A3 of the engine.
  • the high-pressure pump 100 is designed to engage during the operating cycle of the engine, for example during a work cycle of 240 ° CA
  • the control unit 140 controls the at least one of the inlet valve 120 and the outlet valve 130 such that during the working cycle AI, A2, A3 of the high-pressure pump 100th generates high-pressure volume of the fuel during the same working cycle AI, A2, A3 from the pressure accumulator 110 extracted injection volume of the fuel.
  • the control unit controls the at least one of the inlet and outlet valves in such a way that a different high-pressure volume of the fuel per pump stroke PH is conveyed into the pressure accumulator 110 during successive pump strokes PH during at least two consecutive working cycles AI, A2 or A2, A3.
  • the high-pressure volume generated per working cycle AI, A2 and A3 corresponds to the injection volume taken from the accumulator per working cycle.
  • the control unit 140 controls the injection of the fuel into the cylinders such that the injection volume EVI, EV2, EV3 taken from the pressure accumulator 110 is constant during each of the successive operating cycles AI, A2, A3.
  • the control unit 140 controls at least one of A ⁇ leak valve 120 and the exhaust valve 130 in such a manner that the 100 each generated high pressure volume of the fuel which, during each of the successive working cycles from the accumulator 110 sampled during successive operating cycles of the engine from the high pressure pump Injection volume of the fuel corresponds.
  • the control unit 140 controls at least one of A ⁇ leak valve 120 and the exhaust valve 130 in such a manner that the at least one of the intake valve 120 and exhaust valve 130 during the successive working cycles AI, A2 and A3 of the engine at different times during the successive operating cycles AI, A2 and A3 are opened and closed.
  • a demand-driven high-pressure volume of fuel can be generated by means of a high-pressure pump driven on a drive shaft with 2-fold cams and 1: 1 ratio per operating cycle of the engine.
  • ⁇ represents of fuel per pumping stroke of the high pressure pump, for example through the active inlet valve.
  • the active inlet valve 120 is controlled by the control unit 140 such that with one pump stroke more high-pressure volume of fuel than in the first cycle shown in Figure 3 AI is generated.
  • the second cycle A2 fall two pump strokes together.
  • the active inlet valve 120 is controlled by the control unit 140 in such a way that a relatively small high-pressure volume is respectively provided by the high-pressure pump during both pump strokes.
  • the entire high-pressure volume provided during the work cycle A2 corresponds to the injection volume EV2 taken from the pressure accumulator during the work cycle A2.
  • the active inlet valve 120 is controlled so that initially too much high pressure volume would be generated.
  • the suction phase of the high pressure pump in the third cycle A3 not required high-pressure volume of fuel is fed back energetically neutral.
  • the combination of the intake valve 120 and exhaust valve 130 is thus used to 100 range, an injection synchronous feed behavior of the pump to he ⁇ .
  • the high-pressure volume of fuel generated by the high-pressure pump corresponds to the pressure accumulator during this working cycle 110 extracted injection volume for injection into the individual cylinders.
  • Figure 5 shows an embodiment of an injection system Kraftstoffein- in which a high-pressure pump to a drive shaft with at ⁇ 2-cam with 1: 1 ratio is operated.
  • the opening and closing times of the inlet valve 120 and / or the outlet valve 130 are varied so that the perceptible sound actually emitted by the opening and closing of the valves is reduced to a tolerable level, without the volumetric flow balance is significantly influenced.
  • Closing times of the inlet and / or outlet valve 120, 130 are shifted in order to avoid a certain opening and closing ⁇ frequency of the valves, which can lead to disturbing noise, or to make the noise at least pleasant.
  • the distances between the opening and closing ⁇ times of the valves can be different sizes.
  • the control unit 140 in this embodiment is configured to control the at least one of the intake valve 120 and the exhaust valve 130 such that there are times between a first consecutive opening and / or closing of the at least one of the intake valve 120 and the exhaust valve 130 and a second consecutive one Opening and / or closing of the at least one of the intake valve 120 and the exhaust valve 130 are different.
  • the control unit 140 is in particular configured to set the times between a first successive opening and / or closing of the at least one of the inlet valve 120 and the outlet valve 130 and a second successive opening and / or closing of the at least one of the inlet valve 120 and the outlet valve 130 such that an acoustic emission arising when opening and / or closing the at least one of the inlet valve 120 and the outlet valve 130 is below a threshold value.
  • the actually perceptible sound emission can be positively influenced, for example, by staggering, shortening or lengthening individual delivery sequences. In ⁇ play, individual sound waves can be suppressed or eliminated by a suitable phase shift in order to actually e

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzsystem (10) umfasst eine Steuereinheit (140), die das Einspritzen eines Kraftstoffs Zylinder eines Motors derart steuert, dass während eines Arbeitszyklus (A1, A2, A3) des Motors in jeweils einen der Zylinder ein Einspritzvolumen (EV1, EV2, EV3) des Kraftstoffs eingespritzt wird. Die Steuereinheit steuert dazu ein Ein- und/oder Auslassventil (120, 130) derart an, dass während aufeinanderfolgender Pumpenhübe (PH) einer Hochdruckpumpe (100) während mindestens zweier aufeinanderfolgender Arbeitszyklen (A1, A2) ein unterschiedliches Hochdruckvolumen des Kraftstoffs pro Pumpenhub (PH) in einen Druckspeicher (110) gefördert wird. Das pro Arbeitszyklus (A1, A2) erzeugte Hochdruckvolumen entspricht dem pro Arbeitszyklus aus dem Druckspeicher entnommenen Einspritzvolumen (EV1, EV2), das während jedes der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen (A1, A2) konstant ist.

Description

Beschreibung
KraftStoffeinspritzsystem Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem.
Bei einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem kann der Einspritzdruck unabhängig von der Motordrehzahl und der Ein- spritzmenge erzeugt werden. Die Entkopplung von Druckerzeugung und Einspritzung erfolgt durch einen Druckspeicher (Rail) . Zur Druckerzeugung ist eine Hochdruckpumpe (HDP) vorgesehen, die den Kraftstoff in den Druckspeicher fördert. Die Hochdruckpumpe kann über einen Kraftstoffzulaufkanal mit einem Tank und über einen Kraftstoffablaufkanal mit dem Druckspeicher verbunden sein. Die Hochdruckpumpe verdichtet den aus dem Kraftstoffzulaufkanal zugeführten Kraftstoff und erzeugt in einem Pumpenarbeitsraum ein Hochdruckvolumen des Kraftstoffs, das an den Druckspeicher abgegeben wird. Beim Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder wird aus dem Druckspeicher ein Einspritzvolumen des Kraftstoffs entnommen .
Im Kraftstoffzulaufkanal ist vor der Hochdruckpumpe ein Ein¬ lassventil angeordnet. Im Kraftstoffablaufkanal ist nach der Hochdruckpumpe ein Auslassventil vorgesehen. Neben passiven Ventilen, die in Abhängigkeit von einem Druck öffnen oder schließen, können das Ein- und Auslassventil jeweils als ein aktives Ventil ausgebildet sein. Herkömmliche aktive Ventile haben den Zweck, den tatsächlich zur Hochdruckerzeugung ver- fügbaren Volumenstrom derart zu regeln, dass weder Überschuss noch Mangel an einem Hochdruckvolumen-Strom entsteht. Der Volumenstrom am Hochdruckausgang der Hochdruckpumpe zeigt entsprechend der Fördereigenschaften einer Kolbenpumpe hub- frequenzabhängige Schwingungen. Des Weiteren entstehen durch das periodische Öffnen und Schließen des Einlassventils Geräusche, deren Frequenz eine Funktion der Drehzahl einer Antriebswelle der Hochdruckpumpe ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine ein- spritzsynchrone Pumpenförderung zu ermöglichen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Schaltgeräusche, die beim periodischen Öffnen und Schließen des Ein- und/oder Auslassventils auftreten, weitestgehend zu minimieren.
Eine Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer einspritzsynchronen Pumpenförderung einer Hochdruckpumpe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Hochdruckpumpe mit einem Pumpenarbeitsraum und einem Pumpenkolben zum Verdichten eines Kraftstoffs in dem
Pumpenarbeitsraum, einen Druckspeicher zum Bereitstellen des Kraftstoffs zum Einspritzen in Zylinder eines Motors, ein Einlassventil zum Einlassen des Kraftstoffs in die Hoch¬ druckpumpe und ein Auslassventil zum Auslassen des Kraftstoffs aus der Hochdruckpumpe. Des Weiteren weist das Kraftstoff¬ einspritzsystem eine Steuereinheit zur Steuerung des Einspritzens des Kraftstoffs in die Zylinder und zur Steuerung von mindestens einem des Einlassventils und des Auslassventils auf. Die Hochdruckpumpe ist über das Auslassventil mit dem Druck- Speicher gekoppelt. Die Steuereinheit steuert das Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder derart, dass während eines Arbeitszyklus des Motors ein Einspritzvolumen des Kraftstoffs aus dem Druckspeicher entnommen und in jeweils einem der Zylinder eingespritzt wird. Die Hochdruckpumpe ist dazu ausgebildet, während des Arbeitszyklus des Motors ein Hochdruckvolumen des Kraftstoffs in den Druckspeicher zu fördern. Des Weiteren ist die Hochdruckpumpe derart ausgebildet, dass der Pumpenkolben während eines Pumpenhubs eine vollständige Auf- und Abwärtsbewegung in den Pumpenarbeitsraum vollführt . Die Steuereinheit steuert das mindestens eine des Einlassventils und des Auslassventils derart an, dass das während des Arbeitszyklus des Motors von der Hochdruckpumpe erzeugte Hochdruckvolumen des Kraftstoffs dem während des Arbeitszyklus aus dem Druckspeicher entnommenen Einspritzvolumen des Kraftstoffs entspricht und das während aufeinanderfolgender Pumpenhübe während mindestens zweier aufeinanderfolgender Arbeitszyklen ein unterschiedliches Hochdruckvolumen des Kraftstoffs pro Pumpenhub in den Druckspeicher gefördert wird. Die Steuereinheit steuert das Ein- spritzen des Kraftstoffs in die Zylinder derart, dass das aus dem Druckspeicher entnommene Einspritzvolumen während jedes dieser aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen konstant ist.
Das angegebene Kraftstoffeinspritzsystem ermöglicht eine einspritzsynchrone Pumpenförderung. Das bedeutet, dass das von der Hochdruckpumpe in jedem Arbeitszyklus dem Druckspeicher zugeführte Hochdruckvolumen des Kraftstoffs dem Volumen des Kraftstoffs entspricht, das dem Druckspeicher als Einspritz¬ volumen zum Einspritzen in einen Zylinder während des Ar- beitszyklus entnommen wird. Somit kann das Hochdruckvolumen des Kraftstoffs in jedem Arbeitszyklus des Motors von der Hoch¬ druckpumpe bedarfsgerecht erzeugt werden.
Dazu wird die Funktionalität des Einlassventils, beispielsweise eines digitalen Einlassventils, über die reine Volumenstrom¬ einstellung hinaus erweitert. Die Funktionalität des Aus¬ lassventils, beispielsweise eines digitalen Auslassventils, wird über die reine Hochdruckregelung hinaus erweitert. Dadurch kann die Hochdruckpumpe beispielsweise an einem 3-Zylinder-Motor trotz eines l:l-Antriebs zwischen Kurbelwelle und Antriebswelle und nicht natürlicher Synchronisierung derart betrieben werden, dass eine ausreichend genaue Einspritzmenge erzielt werden kann, wodurch alternative Übersetzungsverhältnisse als Pumpenantrieb möglich sind. Die Hochdruckpumpe kann beispielsweise anstelle von der Nockenwelle mit einem Verhältnis von Motordrehzahl zu Pumpenwellendrehzahl = 2:1 durch andere vorhandene Antriebswellen unterschiedlicher, nicht synchroner Drehzahlen betrieben werden. Durch Anwendung solcher "nicht synchroner" höherer Drehzahlen, beispielsweise mit einem Verhältnis von Motor¬ drehzahl zu Pumpenwellendrehzahl = 1:1 an einem
3-Zylinder-Motor, können Drehmomentspitzen verringert werden.
Des Weiteren können die aktiven Pumpenventile durch geeignete Variation von deren Öffnungs- und Schließzeitpunkten aktiv zur Modellierung des beim Öffnen und Schließen emittierten Schalls benutzt werden, ohne dass die bedarfsgerechte resultierende Hochdruckfördermenge an Kraftstoff geändert wird. Ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in Zylinder eines Motors, mit dem sich eine einspritzsynchrone Pumpenförderung einer Hochdruckpumpe realisieren lässt, ist im Patentanspruch 6 angegeben. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Hochdruckpumpe mit einem Pumpenarbeitsraum und einem Pumpen- kolben zum Verdichten eines Kraftstoffs in dem Pumoenarbeits- raum, ein Druckspeicher zum Bereitstellen des Kraftstoffs zum Einspritzen in die Zylinder des Motors, ein Einlassventil zum Einlassen des Kraftstoffs in die Hochdruckpumpe und ein Aus¬ lassventil zum Auslassen des Kraftstoffs aus der Hochdruckpumpe bereitgestellt. Während eines Arbeitszyklus des Motors wird in der Hochdruckpumpe ein Hochdruckvolumen des Kraftstoffs erzeugt. Während des Arbeitszyklus des Motors wird des Weiteren das Hochdruckvolumen des Kraftstoffs von der Hochdruckpumpe in den Druckspeicher befördert. Ferner wird während des Arbeitszyklus des Motors ein Einspritzvolumen des Kraftstoffs in einen der Zylinder eingespritzt. Das während des Arbeitszyklus von der Hochdruckpumpe erzeugte Hochdruckvolumen des Kraftstoffs entspricht dem während des Arbeitszyklus aus dem Druckspeicher entnommenen Einspritzvolumen des Kraftstoffs. Des Weiteren wird während aufeinanderfolgender Pumpenhübe während mindestens zweier aufeinanderfolgender Arbeitszyklen ein unterschiedliches Hochdruckvolumen des Kraftstoffs pro Pumpenhub in den Druckspeicher gefördert. Das aus dem Druckspeicher entnommene Einspritzvolumen ist hingegen während jedes der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen konstant.
Im Folgenden wird ein Kraftstoffeinspritzsystem angegeben, bei dem eine beim Öffnen und/oder Schließen des Einlassventils und/oder des Auslassventils auftretende Schallemission redu¬ ziert ist. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Kraft¬ stoffeinspritzsystem eine Hochdruckpumpe zum Verdichten eines Kraftstoffs, einen Druckspeicher zum Bereitstellen des
Kraftstoffs zum Einspritzen in Zylinder eines Motors, ein Einlassventil zum Einlassen des Kraftstoffs in die Hoch¬ druckpumpe und ein Auslassventil zum Auslassen des Kraftstoffs aus der Hochdruckpumpe. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst des Weiteren eine Steuereinheit zur Steuerung des Einspritzens des Kraftstoffs in die Zylinder und zur Steuerung von mindestens einem des Einlassventils und des Auslassventils. Die Hoch¬ druckpumpe ist über das Auslassventil mit dem Druckspeicher gekoppelt. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, das min¬ destens eine des Einlassventils und des Auslassventils derart anzusteuern, dass Zeiten zwischen einem ersten aufeinander- folgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils und des Auslassventils und einem zweiten auf¬ einanderfolgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils und des Auslassventils unterschiedlich sind, so dass eine beim Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils und des Auslassventils auftretende
Schallemission deutlich abgesenkt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzsystems ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die Zeiten zwischen einem ersten aufeinanderfolgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils und des Auslassventils und einem zweiten aufeinanderfolgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils und des Auslassventils derart einzustellen, dass eine beim Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils und des Auslassventils entstehende Schallemission unter einem Grenzwert liegt. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzsys- tems,
Figur 2 eine bedarfsgerechte Hochdruck-Volumenerzeugung pro
Arbeitszyklus einer Hochdruckpumpe beim Betrieb an einer Antriebswelle,
Figur 3 keine bedarfsgerechte Hochdruck-Volumenerzeugung pro
Arbeitszyklus beim Betrieb einer Hochdruckpumpe an einer Antriebswelle, Figur 4 eine bedarfsgerechte Hochdruck-Volumenerzeugung pro
Arbeitszyklus beim Betrieb einer Hochdruckpumpe an einer Antriebswelle,
Figur 5 ein bedarfsgerecht erzeugtes Hochdruck-Volumen beim
Betrieb einer Hochdruckpumpe an einer Antriebswelle mit reduzierter Schallemission beim Öffnen und Schließen eines Ein- und Auslassventils. Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines Kraftstoffein- spritzsystems 10, das beispielsweise als ein Com- mon-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem ausgebildet sein kann. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Hochdruckpumpe 100 mit einem Pumpenarbeitsraum 101 zum Verdichten eines Kraftstoffs. Die Hochdruckpumpe weist einen Pumpenkolben 102 auf, der mittels einer Feder an einem Stößel abgestützt ist. Der Stößel ist in einer Stößelführung beweglich angeordnet. Zum Verdichten des Kraftstoffs in dem Pumpenarbeitsraum führt der Pumpenkolben während jedes Pumpenhubs in dem Pumpenarbeitsraum 101 eine vollständige Auf- und Abwärtsbewegung aus. Zum Bewegen des Pumpenkolbens ist der Stößel an eine Antriebswelle gekoppelt. Die Antriebswelle kann einen oder mehrere Nocken aufweisen, an denen der Stößel über eine Rolle anliegt. Bei einer Rotation der Antriebswelle wird die Rotationsbewegung der Welle über den Stößel in eine Hubbewegung des Kolbens überführt.
Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 weist des Weiteren einen Druckspeicher 110 zum Bereitstellen des Kraftstoffs zum Ein- spritzen in Zylinder eines Motors auf. Zum Einlassen des
Kraftstoffs in die Hochdruckpumpe 100 ist ein Einlassventil 120 in einem Kraftstoffzulaufkanal 150 vorgesehen. Der Kraft¬ stoffzulaufkanal ist mit einem Tank 160 verbunden. In einem Kraftstoffablaufkanal 170 ist ein Auslassventil 130 zum Aus- lassen des Kraftstoffs aus der Hochdruckpumpe 100 vorgesehen. Die Hochdruckpumpe 100 ist über das Auslassventil 130 und den Kraftstoffablaufkanal 170 mit dem Druckspeicher 110 gekoppelt.
Mit dem Hochdruckspeicher 110 sind ein oder vorzugsweise mehrere an den Zylindern einer Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren 180 verbunden, durch die Kraftstoff in die Zylinder der
Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der Druckspeicher 110 ist über ein Druckausgleichsventil 190 und eine Kraftstoffrück- führleitung mit dem Tank 160 gekoppelt. Falls der Druck im Druckspeicher 110 zu hoch wird, kann somit Kraftstoff in den Tank 160 rückgeführt werden.
Figur 2 zeigt eine bedarfsgerechte Hochdruck-Volumenerzeugung des Kraftstoffs durch die Hochdruckpumpe 100. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Hochdruckpumpe an einer Antriebswelle mit 3-fach-Nocken mit 2 : 1-Übersetzung angetrieben und ist an einen 3-Zylinder-4-Takt-Ver- brennungsmotor angeschlossen. Im ersten Diagramm der Figur 2 ist ein Einspritzvolumen EV des Kraftstoffs beziehungsweise das
Hochdruckvolumen, das aus dem Druckspeicher entnommen wird, über Grad-Kurbelwinkel (°KW) der Antriebswelle aufgetragen. Das Einspritzvolumen EV ist als rechteckige Fläche dargestellt. Ein erste Arbeitszyklus beziehungsweise Arbeitstakt AI des Motors reicht von 0 °KW bis 240 °KW. Am Ende des ersten Arbeitszyklus AI wird das Einspritzvolumen EVI zum Einspritzen in den ersten Zylinder aus dem Druckspeicher 110 entnommen. Der zweite Arbeitszyklus beziehungsweise Arbeitstakt A2 des Motors reicht von 240 °KW bis 480 °KW. Am Ende des zweiten Arbeitszyklus A2 wird ein weiteres Einspritzvolumen EV2 zum Einspritzen in den zweiten Zylinder aus dem Druckspeicher 110 entnommen. Der dritte Arbeitszyklus/Arbeitstakt A3 des Motors reicht von 480 °KW bis 720 °KW. Am Ende des dritten Arbeitstakts A3 wird das Einspritz¬ volumen EV3 dem Druckspeicher entnommen und in einen dritten Zylinder des Motors eingespritzt.
Im zweiten Diagramm der Figur 2 ist ein Pumpenhub PH der Hochdruckpumpe, der jeweils eine Saugphase SP und eine Druckphase DP aufweist, dargestellt. Im dritten Diagramm ist das während jedes Arbeitszyklus von der Hochdruckpumpe erzeugte Hoch¬ druckvolumen des Kraftstoffs über °KW aufgetragen. Am Ende des ersten Arbeitszyklus AI stellt die Hochdruckpumpe das Hoch¬ druckvolumen HD1 bereit. Am Ende des zweiten Arbeitszyklus A2 stellt die Hochdruckpumpe das Hochdruckvolumen HD2 zur Förderung in den Druckspeicher bereit. Am Ende des dritten Arbeitszyklus A3 des Motors stellt die Hochdruckpumpe 100 das Hochdruckvolumen HD3 zur Förderung in den Druckspeicher 110 bereit. Bei dem in Figur 2 dargestellten Beispiel eines
3-Zylinder-4-Takt-Verbrennungsmotors bedeuten zwei Umdrehungen an der Kurbelwelle am 3-Zylinder-Motor drei Arbeitszyklen beziehungsweise Arbeitstakte. Alle 240 °KW wird ein Ein- spritzvolumen EVI, EV2 und EV3 in einen der Zylinder einge- spritzt. Wie anhand von Figur 2 deutlich wird, steht dem
Einspritzvorgang synchron ein Förderhub der Hochdruckpumpe gegenüber, so dass das erzeugte Hochdruckvolumen HD1, HD2 und HD3 dem aus dem Hochdruckspeicher 110 entnommenen Einspritzvolumen EVI, EV2 und EV3 entspricht. Die Hochdruck-Volumenerzeugung und die Hochdruck-Volumenabgabe erfolgt zu gleichen Zeiten, wodurch in dem Kraftstoffeinspritzsystem eine bedarfsgerechte Hochdruck-Volumenerzeugung pro Arbeitszyklus sichergestellt ist.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Beispiel ist die Übersetzung der Antriebswelle der Hochdruckpumpe sowie die Anzahl der Nocken an der Antriebswelle derart ausgeführt, dass die Pumpenfrequenz der Frequenz der Haupteinspritzung entspricht. So lange die Pumpe durch die Nockenwelle und damit mit halber Kurbelwellendrehzahl betrieben wird, das heißt mit einer Übersetzung Motor zur Welle = 2:1, entspricht die Anzahl der Nocken der Zylinderzahl eines im 4-Takt Verfahren betriebenen Verbrennungsmotors. Wenn jedoch die Hochdruckpumpe durch eine andere Antriebswelle, bei¬ spielsweise eine Welle mit 1:1 Übersetzung betrieben wird, beispielsweise durch eine Ausgleichswelle, ist bei einem 3-Zylinder 4-Takt Verbrennungsmotor die herkömmliche Synchronisierung zwischen dem von der Hochdruckpumpe erzeugten Hochdruckvolumen und dem dem Druckspeicher entnommenen Einspritzvolumen nicht mehr möglich. Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Hochdruckpumpe nicht mit einer Antriebswelle mit 2:1 Übersetzung sondern mit einer Antriebswelle mit 2-fach Nocken und 1:1 Übersetzung betrieben. In Figur 3 ist im ersten Diagramm der Pumpenhub PH einer Hochdruckpumpe über °KW aufgetragen. Im zweiten Diagramm ist das von der Hochdruckpumpe pro Arbeitszyklus von 240 °KW erzeugte Hochdruckvolumen des Kraftstoffs darge¬ stellt. Das Hochdruckvolumen wird von der Hochdruckpumpe in j edem der drei Arbeitszyklen AI, A2 und A3 während der Druckphase der Pumpe erzeugt. Die Hochdruckpumpe beziehungsweise die Ein- und Auslassventile sind derart eingestellt, dass am Ende der drei Arbeitszyklen AI, A2 und A3 die Summe des in den jeweiligen Druckphasen erzeugten Hochdruckvolumens des am Druckspeicher entnommenen Einspritzvolumens entspricht, da gefordert ist, dass die Volumenbilanz über die Summe aller Arbeitstakte insgesamt gleich bleiben soll.
Wie anhand von Figur 3 deutlich wird, treten beim Betrieb der Hochdruckpumpe an einer Antriebswelle mit 2-fach Nocken und 1:1 Übersetzung während der drei Arbeitszyklen insgesamt vier Pumpenhübe auf, denen nur drei Einspritzereignisse gegen¬ überstehen. Da am Ende der drei Arbeitszyklen die Volumenbilanz zwischen dem von der Pumpe erzeugten Hochdruckvolumen und dem während aller Arbeitszyklen insgesamt abgegebenen Einspritz- volumen gleich bleiben soll, ist das pro Pumpenhub erzeugte Hochdruckvolumen bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kleiner als bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante . Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform wird während der ersten beiden Arbeitstakte AI und A2 zwischen 0 und 240 °KW und 240 und 480 °KW jeweils zu wenig Hochdruckvolumen von der Hochdruckpumpe erzeugt. Somit wird von der Hochdruckpumpe 100 während jedes der beiden Arbeitstakte AI und A2 im Vergleich zu dem aus dem Druckspeicher 110 entnommenen Einspritzvolumen zu wenig Kraftstoffvolumen in den Druckspeicher hinein befördert, sodass der Druck im Druckspeicher 110 fallen wird. In den dritten Arbeitszyklus A3 fallen zwei Pumpenhübe, denen nur ein Einspritzereignis gegenübersteht. Da zu viel Hochdruck¬ volumen an Kraftstoff von der Hochdruckpumpe in den Druckspeicher befördert wird, steigt der Druck im Druckspeicher an. An dem in Figur 3 dargestellten Beispiel eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Hochdruckpumpe, die an einer Antriebswelle mit 2-fach Nocken mit 1:1 Übersetzung betrieben wird, wird deutlich, dass keine bedarfsgerechte Hochdruck-Volumenerzeugung pro Arbeitszyklus möglich ist. Gemäß der Erfindung wird die Funktionsweise des Einlassventils 120 und/oder des Auslassventils 130 erweitert, um so eine synchrone Förderung von Hochdruckvolumen an Kraftstoff in den Druckspeicher und Entnahme von Einspritzvolumen aus dem
Druckspeicher zu ermöglichen. Dadurch kann eine einspritz- synchrone Pumpenförderung erzielt werden. Die erfindungsgemäße Hochdruck-Volumenerzeugung des Kraftstoffs durch die Hochdruckpumpe ist in Figur 4 dargestellt.
Zur Erzielung einer einspritzsynchronen Pumpenförderung steuert die Steuereinheit 140 das Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder derart, dass während eines Arbeitszyklus AI, A2, A3 des Motors in jeweils einen der Zylinder ein Einspritzvolumen des Kraftstoffs eingespritzt wird. Die Hochdruckpumpe 100 ist dazu ausgebildet, während des Arbeitszyklus des Motors, bei- spielsweise während eines Arbeitszyklus von 240 °KW, ein
Hochdruckvolumen des Kraftstoffs in den Druckspeicher 110 zu fördern. Die Steuereinheit 140 steuert das mindestens eine des Einlassventils 120 und des Auslassventils 130 derart an, dass das während des Arbeitszyklus AI, A2, A3 von der Hochdruckpumpe 100 erzeuget Hochdruckvolumen des Kraftstoffs dem während desselben Arbeitszyklus AI, A2, A3 aus dem Druckspeicher 110 entnommenen Einspritzvolumen des Kraftstoffs entspricht. Bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform erfolgt pro 180 °KW jeweils ein vollständiger Pumpenhub PH. Die Steuereinheit steuert das mindestens eine des Ein- und Auslassventils derart an, dass während aufeinanderfolgender Pumpenhübe PH während mindestens zweier aufeinanderfolgender Arbeitszyklen AI, A2 beziehungsweise A2, A3 ein unterschiedliches Hochdruckvolumen des Kraftstoffs pro Pumpenhub PH in den Druckspeicher 110 gefördert wird. Das dabei pro Arbeitszyklus AI, A2 und A3 erzeugte Hochdruckvolumen entspricht dem pro Arbeitszyklus aus dem Druckspeicher entnommenen Einspritzvolumen. Die Steuereinheit 140 steuert das Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder derart, dass das aus dem Druckspeicher 110 entnommene Ein- spritzvolumen EVI, EV2, EV3 während jedes der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen AI, A2, A3 konstant ist. Die Steuereinheit 140 steuert das mindestens eine des Ein¬ lassventils 120 und des Auslassventils 130 derart an, dass das während aufeinander folgender Arbeitszyklen des Motors von der Hochdruckpumpe 100 jeweils erzeugte Hochdruckvolumen des Kraftstoffs dem während jedem der aufeinander folgenden Ar- beitszyklen aus dem Druckspeicher 110 entnommenen Einspritzvolumen des Kraftstoffs entspricht.
Die Steuereinheit 140 steuert das mindestens eine des Ein¬ lassventils 120 und des Auslassventils 130 derart an, dass das mindestens eine des Einlassventils 120 und des Auslassventils 130 während der aufeinander folgenden Arbeitszyklen AI, A2 und A3 des Motors zu verschiedenen Zeiten während der aufeinander folgenden Arbeitszyklen AI, A2 und A3 geöffnet und geschlossen wird. Mit einer derartigen Ausgestaltung eines Kraftstoffein- spritzsystems kann mittels einer an einer Antriebswelle mit 2-fach Nocken und 1:1 Übersetzung angetriebenen Hochdruckpumpe pro Arbeitszyklus des Motors ein bedarfsgerechtes Hochdruck- volumen an Kraftstoff erzeugt werden. Während des ersten und zweiten Arbeitszyklus AI und A2 wird beispielsweise durch das aktive Einlassventil 120 verschieden erzeugtes Hochdruckvolumen an Kraftstoff pro Pumpenhub von der Hochdruckpumpe bereitge¬ stellt.
Im ersten Arbeitszyklus AI zwischen 0 und 240 °KW wird das aktive Einlassventil 120 von der Steuereinheit 140 derart angesteuert, dass mit einem Pumpenhub mehr Hochdruckvolumen an Kraftstoff als in dem in Figur 3 gezeigten ersten Arbeitszyklus AI erzeugt wird. Im zweiten Arbeitszyklus A2 fallen zwei Pumpenhübe zusammen. Das aktive Einlassventil 120 wird von der Steuereinheit 140 derart gesteuert, dass während beider Pumpenhübe jeweils ein relativ geringes Hochdruckvolumen von der Hochdruckpumpe bereitgestellt wird. Das gesamte während des Arbeitszyklus A2 bereitgestellte Hochdruckvolumen entspricht jedoch dem währen dem Arbeitszyklus A2 dem Druckspeicher entnommenen Einspritzvolumen EV2. Im dritten Arbeitszyklus A3 wird das aktive Einlassventil 120 derart gesteuert, dass zunächst zu viel Hochdruckvolumen erzeugt würde. Jedoch wird während der Saugphase der Hochdruckpumpe im dritten Arbeitszyklus A3 nicht benötigtes Hochdruckvolumen an Kraftstoff energetisch neutral zurückgefördert.
Im dritten Arbeitszyklus A3 wird somit die Kombination des Einlassventils 120 und des Auslassventils 130 dazu genutzt, um ein einspritzsynchrones Förderverhalten der Pumpe 100 zu er¬ reichen. Während jedes der drei Arbeitszyklen AI, A2 und A3 entspricht das von der Hochdruckpumpe erzeugte Hochdruckvolumen an Kraftstoff dem während dieses Arbeitszyklus dem Druckspeicher 110 entnommenen Einspritzvolumen zum Einspritzen in die einzelnen Zylinder.
Durch individuelle Änderung der tatsächlichen Pumpenförderung pro Hub ist es zwar nicht vollständig, jedoch sehr viel besser möglich, ein einspritzsynchrones Förderverhalten der Hochdruckpumpe nachzustellen, indem das erforderliche Hochdruckvolumen an Kraftstoff pro Arbeitsspiel beziehungsweise Ar¬ beitszyklus bedarfsgerecht erzeugt wird. Durch entsprechende Steuerung des Ein- und/oder Auslassventils 120, 130 können einzelne Pumpenhübe nicht zur Förderung genutzt werden (se¬ lektive Hubabschaltung) und/oder die einzelnen Pumpenhübe können individuell pro Hub in ihrer Förderdauer verändert, das heißt verlängert oder verkürzt werden, um mehr oder weniger Hoch- druckfördervolumen während der einzelnen Hübe zu erzeugen, wobei es nicht darum geht, sich dem dynamisch veränderndem Verbrauch anzupassen .
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffein- spritzsystems, bei dem eine Hochdruckpumpe an einer An¬ triebswelle mit 2-fach Nocken mit 1 : 1 Übersetzung betrieben wird. Neben der bedarfsgerechten Hochdruck-Volumenerzeugung pro Arbeitszyklus werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils 120 und/oder des Auslassventils 130 derart variiert, dass der durch das Öffnen und Schließen der Ventile tatsächlich emittierte wahrnehmbare Schall auf ein verträgliches Maß reduziert wird, ohne dass die Volumenstrombilanz maßgeblich beeinflusst wird. Die schallgenerierenden Öffnungs- und
Schließzeitpunkte des Einlass- und/oder Auslassventils 120, 130 werden verschoben, um eine bestimmte Öffnungs- und Schlie߬ frequenz der Ventile, die zu störenden Geräuschen führen kann, zu vermeiden oder die Geräuschentwicklung zumindest angenehmer zu machen. Die Abstände zwischen den Öffnungs- und Schlie߬ zeitpunkten der Ventile können unterschiedlich groß sein. Durch geeignetes Einstellen der Abstände zwischen den Öffnungs- und Schließzeitpunkten der Ventile kann die Schallemission verändert werden, sodass der wahrnehmbare Schall zu einer Frequenz hin verschoben wird, die angenehmer erscheint oder der Schallpegel kleiner wird.
Die Steuereinheit 140 ist bei dieser Ausführungsform dazu ausgebildet, das mindestens eine des Einlassventils 120 und des Auslassventils 130 derart anzusteuern, dass Zeiten zwischen einem ersten aufeinander folgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils 120 und des Auslassventils 130 und einem zweiten aufeinander folgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils 120 und des Auslassventils 130 unterschiedlich sind. Die Steuereinheit 140 ist insbesondere dazu ausgebildet, die Zeiten zwischen einem ersten aufeinander folgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils 120 und des Auslassventils 130 und einem zweiten aufeinander folgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils 120 und des Auslassventils 130 derart einzustellen, dass eine beim Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils 120 und des Auslassventils 130 entstehende Schallemission unter einem Grenzwert liegt. Die tatsächlich wahrnehmbare Schallemission kann beispielsweise positiv beeinflusst werden, indem einzelne Fördersequenzen zeitlich versetzt, verkürzt oder verlängert werden. Bei¬ spielsweise können durch eine geeignete Phasenverschiebung einzelne Schallwellen unterdrückt beziehungsweise ausgelöscht werden, um damit den tatsächlich emittierten, wahrnehmbaren
Schall zu reduzieren oder günstig zu modulieren. Zur Modulierung des emittierten Schalls werden die Öffnungs- und Schlie߬ zeitpunkte der aktiven Pumpenventile verändert, ohne dass die , ,
1 b bedarf sgerechte resultierende Hochdruckfördermenge geändert wird .
Bezugs zeichenliste
10 Kraftstoffeinspritzsystems
100 Hochdruckpumpe
110 Druckspeicher
120 Einlassventil
130 Auslassventil
140 Steuereinheit
150 Kraftstoffzulaufkanal
160 Tank
170 Kraftstoffablaufkanal
180 Injektor
190 Druckausgleichsventil
EV Einspritzvolumen
PH Pumpenhub
HD Hochdruckvolumen
A Arbeitszyklus/Arbeitstakt

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend:
- eine Hochdruckpumpe (100) mit einem Pumpenarbeitsraum (101) und einem Pumpenkolben (102) zum Verdichten eines Kraftstoffs in dem
Pumpenarbeitsraum (101),
- einen Druckspeicher (110) zum Bereitstellen des Kraftstoff zum Einspritzen in Zylinder eines Motors,
- ein Einlassventil (120) zum Einlassen des Kraftstoffs in die Hochdruckpumpe (100),
- ein Auslassventil (130) zum Auslassen des Kraftstoffs aus der Hochdruckpumpe (100),
- eine Steuereinheit (140) zur Steuerung des Einspritzens des Kraftstoffs in die Zylinder und zur Steuerung von mindestens einem des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130),
- wobei die Hochdruckpumpe (100) über das Auslassventil (130) mit dem Druckspeicher (110) gekoppelt ist,
- wobei die Steuereinheit (140) das Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder derart steuert, dass während eines Arbeitszyklus (AI, A2, A3) des Motors ein Einspritzvolumen (EVI, EV2, EV3) des Kraftstoffs aus dem Druckspeicher (110) entnommen und in jeweils einen der Zylinder eingespritzt wird,
- wobei die Hochdruckpumpe (100) dazu ausgebildet ist, während des Arbeitszyklus (AI, A2, A3) des Motors ein Hochdruckvolumen (HD1, HD2, HD3) des Kraftstoffs in den Druckspeicher (110) zu fördern,
- wobei die Hochdruckpumpe (100) derart augebildet ist, dass der Pumpenkolben (100) während eines Pumpenhubs eine vollständige Auf- und Abwärtsbewegung in dem Pumpenarbeitsraum (101) vollführt,
- wobei die Steuereinheit (140) dazu ausgebildet ist, das mindestens eine des Einlassventils (120) und des Auslassventils
(130) derart anzusteuern, dass das während des Arbeitszyklus (AI, A2, A3) des Motors von der Hochdruckpumpe (100) erzeugte Hochdruckvolumen (HD1, HD2, HD3) des Kraftstoffs dem während des Arbeitszyklus aus dem Druckspeicher (110) entnommenen Ein- spritzvolumen (EVI, EV2, EV3) des Kraftstoffs entspricht und während aufeinanderfolgender Pumpenhübe während mindestens zweier aufeinanderfolgender Arbeitszyklen (AI, A2) ein unterschiedliches Hochdruckvolumen (HD1, HD2) des Kraftstoffs pro Pumpenhub (PH) in den Druckspeicher (110) gefördert wird, - wobei die Steuereinheit (140) das Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder derart steuert, dass das aus dem Druckspeicher (110) entnommene Einspritzvolumen (EVI, EV2, EV3) während jedes der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen (AI, A2, A3) konstant ist .
2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1,
wobei die Steuereinheit (140) dazu ausgebildet ist, das min¬ destens eine des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) derart anzusteuern, dass das während der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen (AI, A2, A3) des Motors von der
Hochdruckpumpe (100) jeweils erzeugte Hochdruckvolumen (HD1, HD2, HD3) des Kraftstoffs dem während jedem der aufeinander¬ folgenden Arbeitszyklen (AI, A2, A3) des Motors aus dem
Druckspeicher (110) entnommenen Einspritzvolumen (EVI, EV2, EV3) des Kraftstoffs entspricht.
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2,
wobei die Steuereinheit (140) dazu ausgebildet ist, das min¬ destens eine des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) derart anzusteuern, dass das mindestens eine des Ein¬ lassventils (120) und des Auslassventils (130) während der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen (AI, A2, A3) des Motors zu verschiedenen Zeiten geöffnet und geschlossen wird.
4. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit (140) dazu ausgebildet ist, das min¬ destens eine des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) derart anzusteuern, dass Zeiten zwischen einem ersten aufeinanderfolgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) und einem zweiten aufeinanderfolgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) unterschiedlich sind.
5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4,
wobei die Steuereinheit (140) dazu ausgebildet ist, die Zeiten zwischen einem ersten aufeinanderfolgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) und einem zweiten aufeinanderfolgenden Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) derart einzustellen, dass eine beim Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) entstehende Schallemission unter einem Grenzwert liegt.
6. Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in Zylinder eines Motors, umfassend:
- Bereitstellen einer Hochdruckpumpe (100) mit einem Pumpenarbeitsraum (101) und einem Pumpenkolben (102) zum Verdichten eines Kraftstoffs in dem Pumpenarbeitsraum (101), eines
Druckspeichers (110) zum Bereitstellen des Kraftstoff zum Einspritzen in die Zylinder des Motors, eines Einlassventils (120) zum Einlassen des Kraftstoffs in die Hochdruckpumpe (100) und eines Auslassventils (130) zum Auslassen des Kraftstoffs aus der Hochdruckpumpe (100),
- Erzeugen eines Hochdruckvolumens (HD1, HD2, HD3) des
Kraftstoffs in der Hochdruckpumpe während eines Arbeitszyklus (AI, A2, A3) des Motors, - Fördern des Hochdruckvolumens (HD1, HD2, HD3) des Kraftstoffs von der Hochdruckpumpe (100) in den Druckspeicher (110) während des Arbeitszyklus (AI, A2, A3) des Motors,
- Einspritzen eines Einspritzvolumens (EVI, EV2, EV3) des Kraftstoffs während des Arbeitszyklus (AI, A2, A3) des Motors in einen der Zylinder,
- wobei das während des Arbeitszyklus (AI, A2, A3) von der Hochdruckpumpe (100) erzeugte Hochdruckvolumen (HD1, HD2, HD3) des Kraftstoffs dem während des Arbeitszyklus (AI, A2, A3) aus dem Druckspeicher (110) entnommenen Einspritzvolumen (EVI, EV2 , EV3) des Kraftstoffs entspricht,
- wobei während aufeinanderfolgender Pumpenhübe während min¬ destens zweier aufeinanderfolgender Arbeitszyklen (AI, A2) ein unterschiedliches Hochdruckvolumen (HD1, HD2) des Kraftstoffs pro Pumpenhub (PH) in den Druckspeicher (110) gefördert wird,
- wobei das aus dem Druckspeicher (110) entnommene Ein- spritzvolumen (EVI, EV2, EV3) während jedes der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen (AI, A2, A3) konstant ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
wobei das während aufeinanderfolgender Arbeitszyklen (AI, A2, A3) von der Hochdruckpumpe (100) jeweils erzeugte Hochdruck¬ volumen (HD1, HD2, HD3) des Kraftstoffs dem während jedem der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen (AI, A2, A3) aus dem
Druckspeicher (110) entnommenen Einspritzvolumen (EVI, EV2, EV3) des Kraftstoffs entspricht.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
wobei das mindestens eine des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) während der aufeinanderfolgenden Ar¬ beitszyklen (AI, A2, A3) des Motors zu verschiedenen Zeiten während der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen (AI, A2, A3) des Motors geöffnet und geschlossen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
wobei Zeiten zwischen einem ersten aufeinanderfolgendem Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) und einem zweiten aufeinander¬ folgendem Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) unter¬ schiedlich sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
wobei die Zeiten zwischen einem ersten aufeinanderfolgendem Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) und einem zweiten aufeinanderfolgendem Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) derart eingestellt werden, dass eine beim Öffnen und/oder Schließen des mindestens einen des Einlassventils (120) und des Auslassventils (130) entstehende Schallemission unter einem Grenzwert liegt.
EP14733561.6A 2013-10-15 2014-06-11 Kraftstoffeinspritzsystem Withdrawn EP2946099A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013220780.8A DE102013220780B4 (de) 2013-10-15 2013-10-15 Kraftstoffeinspritzsystem
PCT/EP2014/062092 WO2015055326A1 (de) 2013-10-15 2014-06-11 Kraftstoffeinspritzsystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2946099A1 true EP2946099A1 (de) 2015-11-25

Family

ID=51022823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP14733561.6A Withdrawn EP2946099A1 (de) 2013-10-15 2014-06-11 Kraftstoffeinspritzsystem

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9970381B2 (de)
EP (1) EP2946099A1 (de)
JP (1) JP2016515676A (de)
KR (1) KR20150119442A (de)
CN (1) CN105164395B (de)
DE (1) DE102013220780B4 (de)
WO (1) WO2015055326A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013220780B4 (de) 2013-10-15 2021-05-27 Vitesco Technologies GmbH Kraftstoffeinspritzsystem
DE102016217230B3 (de) * 2016-09-09 2017-09-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe, sowie Kraftstoffhochdruckpumpe
GB2587647A (en) * 2019-10-03 2021-04-07 Delphi Automotive Systems Lux Method of controlling a fuel pump

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3310871B2 (ja) * 1996-07-08 2002-08-05 三菱電機株式会社 燃料噴射装置
US6142125A (en) 1997-08-22 2000-11-07 Isuzu Motors Limited Supply pump for common rail fuel injection system
JPH11182310A (ja) 1997-12-19 1999-07-06 Isuzu Motors Ltd コモンレール式燃料噴射装置
JP3428443B2 (ja) * 1998-06-29 2003-07-22 株式会社日立製作所 可変流量高圧燃料ポンプ及び燃料供給制御方法
JP3465641B2 (ja) * 1999-07-28 2003-11-10 トヨタ自動車株式会社 燃料ポンプの制御装置
DE10224813A1 (de) * 2002-06-05 2003-12-24 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen
US7299790B2 (en) * 2002-06-20 2007-11-27 Hitachi, Ltd. Control device of high-pressure fuel pump of internal combustion engine
JP4111956B2 (ja) * 2005-01-14 2008-07-02 三菱電機株式会社 内燃機関の燃料供給装置
DE102005031253A1 (de) * 2005-07-05 2007-01-18 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs
JP4333709B2 (ja) * 2006-08-10 2009-09-16 株式会社日立製作所 筒内噴射式内燃機関の制御装置
US8015964B2 (en) * 2006-10-26 2011-09-13 David Norman Eddy Selective displacement control of multi-plunger fuel pump
JP4861958B2 (ja) 2007-10-31 2012-01-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 高圧燃料ポンプ
US9309849B2 (en) * 2011-03-23 2016-04-12 Hitachi, Ltd Method and apparatus for reducing the number of separately distinguishable noise peaks in a direct injection engine
US20130213361A1 (en) * 2012-02-17 2013-08-22 Ford Global Technologies, Llc. Fuel pump with quiet volume control operated suction valve
DE102013214083B3 (de) * 2013-07-18 2014-12-24 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors
DE102013220780B4 (de) 2013-10-15 2021-05-27 Vitesco Technologies GmbH Kraftstoffeinspritzsystem

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150119442A (ko) 2015-10-23
US9970381B2 (en) 2018-05-15
CN105164395A (zh) 2015-12-16
US20160222906A1 (en) 2016-08-04
WO2015055326A1 (de) 2015-04-23
JP2016515676A (ja) 2016-05-30
CN105164395B (zh) 2019-10-01
DE102013220780B4 (de) 2021-05-27
DE102013220780A1 (de) 2015-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1282771B1 (de) Verfahren zum betreiben eines kraftstoffzumesssystems einer direkteinspritzenden brennkraftmaschine
DE69409743T2 (de) Kraftstoffzufuhreinrichtung
DE102008059117B4 (de) Hochdruckpumpenanordnung
EP0873473A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
WO2004036034A1 (de) Verfahren zum betreiben eines common-rail-kraftstoffeinspritzsystems für brennkraftmaschinen
DE112008003187T5 (de) Synchronisierung von Common-Rail Pumpereignissen mit einem Verbrennungsmotorbetrieb
DE102015203348B3 (de) Verfahren zum Betrieb einer Common-Rail-Einspritzanordnung für eine Brennkraftmaschine mit Stopp-Start-System
EP3014103B1 (de) Hochdruckpumpe und kraftstoffeinspritzanlage mit einer hochdruckpumpe
EP1327766B1 (de) Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
EP2946099A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
DE102010061810A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine
DE10260775A1 (de) Kraftstoffversorgungssystem für Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung
DE102009003066A1 (de) Kolbenmaschine, insbesondere Flüssigkeitskolbenmaschine
DE102013215909A1 (de) Verfahren zur Steuerung und Regelung einer mit einem Einlassventil mit elektromagnetischem Aktor versehenen Hochdruckkraftstoffpumpe einer Verbrennungskraftmaschine
DE102005011114A1 (de) Druckakkumulations-Kraftstoffeinspritzsystem
EP1741912A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs
WO2012031584A2 (de) Ventilgesteuerte kolbenmaschine und verfahren zum betreiben einer ventilgesteuerten kolbenmaschine
DE102011089281A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe bei Nullförderung
EP1076176A2 (de) Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
EP1109999B1 (de) Verfahren zum schnellen aufbau des kraftstoffdruckes in einem kraftstoffspeicher
DE102014006995A1 (de) Common Rail-System mit mechanischen Pumpeneinheiten
DE60013657T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Hochdruckpumpe mit variabler Durchflussrate
DE102009002488A1 (de) Nockentrieb bei einem Verbrennungsmotor sowie eine hierüber angetriebene Hochdruckpumpe
DE102020128113A1 (de) Kraftstoffversorgungspumpe
DE102006006823B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20150821

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200103