SE537248C2 - Förfarande samt anordning för drift av en högtrycksbränslepump - Google Patents

Abstract

SAMMAN DRAG Hos en hOgtryckspump i ett system for bransleinsprutning i en fOrbranningsmotor faststalles huruvida ett fOrutbestamt dellast- driftsforhallande hos forbranningsmotorn racier, vid vilket ett enda av flera pumpelement (10) hos hogtryckspumpen är kapabelt att ensamt leverera ett i en ackumulatortank (6) efterfragat bransletryck enligt ett fOrsta borvarde och att astadkomma en reproducerbar Okning av bransletrycket till ett andra borvarde. Om detta galler styrs h6gtryckspumpens pumpelement sa att ett enda pumpelement ensamt levererar bransletrycket i ackumulatortanken enligt det fOrsta borvardet, varpa detta borvarde andras till det andra bOrvardet och den faktiska utvecklingen av trycket i ackumulatortanken som funktion av tiden faststalls och jamfors med lagrade varden hos motsvarande utvecklingar for faststal- lande av information om pumpelementets prestationsformaga.

Description

537 248 stundom kommer att diskuteras i den anvandningen i for uppfin- ningen belysande men saledes ingalunda begransande syfte.

Vidare avser uppfinningen endast sadant som rtir den sa kallade hOgtrycksdelen hos ett system fOr bransleinsprutning i en fOr- branningsmotor, och lagtrycksdelen och utrustningen for matning av bransle i denna kan ha godtyckligt utseende.

BAKGRUNDSTEKNIK Det är en naturlig standig stravan att optimera driften av en namnd hOgtryckspump, vilket kan Was till exempel genom diagnostisering av fallerad och/eller begransad prestanda hos nagon del av hOgtryckspumpen for drift av hOgtryckspumpen under hansynstagande till detta for optimalt utnyttjande av hOgtrycks- pumpen eller atgardande av degraderade delar hos den genom underhall eller utbyte. Darvid kan en begransad prestationsformaga hos hOgtryckspumpen bero pa forekomst av lackage hos ett eller flera namnda pumpelement mellan inloppsventil och pumpkammarens anslutningsoppning till lagtrycksdelen, till ex- empel pa grund av en nagot skadad ventil, eller mellan kolv och pumpkammarvagg pa grund av att slitagepartiklar foljt med branslet och skadat namnda vagg.

US 6 526 948 B1 beskriver ett fOrfarande som genom tryckmatningar mOjliggOr ett faststallande av om ett pumpelement eller hela hOgtryckspumpen i ett system fOr bransleinsprutning i en fOrbranningsmotor har fallerat. 2 537 248 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med foreliggande uppfinning är att tillhandahalla ett forfarande samt en anordning av inledningsvis definierat slag, vilka är fOrbattrade i atminstone nagot hanseende relativt tidigare kanda sklana fOrfaranden och anordningar vad avser mojlighet till att optimera driften av en namnd hOgtryckspump.

Detta syfte uppnas vad galler forfarandet genom att forse ett sa10 dant fOrfarande med de i den kannetecknande delen hos patentkravet 1 uppraknade sardragen.

Genom att vid radande av ett forutbestamt dellastdriftsfOrhallande hos forbranningsmotorn styra pumpelementen sa att ett enda av hogtryckspumpens pumpelement ensamt levererar ett bransletryck i ackumulatortanken enligt ett fOrsta bOrvarde och sedan andra borvardet till ett andra borvarde och undersOka hur bransletrycket i ackumulatortanken darvid utvecklas over tiden kan det genom jamforelse med lagrade varden hos sadana ut- vecklingar faststallas om pumpelementet presterar som det ska eller undermaligt eller har fallerat, dvs inte fOrmar utfOra sin pumpfunktion langre. Denna information kan anvandas till att skapa en felkod om en nedsatt prestationsfOrmaga hos pumpelementet i fraga faststalls. lnformationen kan aven anvandas till att maximera anvandandet av pumpelementet i fraga om detta visar sig ha en mycket god prestationsformaga.

Enligt en utfOringsform av uppfinningen Ors darvid namnda jamfOrelse med en Mr namnda fOrutbestamda dellastdriftsforhallan30 den lagrad nominell kurva Mr utvecklingen av namnda branslet- 3 537 248 ryck i ackumulatortanken mellan det fOrsta och andra borvardet hos ett namnt pumpelement. Den nominella kurvan kan motsvara den utveckling Over tiden som bransletrycket i ackumulatortanken är avsedd att ha for ett adekvat fungerande pumpelement och vara givet av tillverkaren av hOgtryckspumpen. Tar det langre tid for pumpelementet att Astadkomma uppnaende av ett bransletryck i ackumulatortanken enligt det andra bOrvardet an vad den nominella kurvan visar är saledes funktionen hos pumpelementet samre an den forvantade.

Enligt en annan utfaringsform av uppfinningen innefattar fOrfarandet namnda jamforelse med en for namnda forutbestamda dellastdriftsfOrhallande lagrad minimikurva (Pmin) som visar den langsta acceptabla tiden kravd fOr att ett namnt pumpelement skall forandra bransletrycket i ackumulatortanken fran det forsta bOrvardet (Pi) till det andra bOrvardet (P2) vid namnda fOrutbestamda dellastdriftsfOrhallande hos forbranningsmotorn. Skulle jamfiirelsen visa att det tar langre tid an vad denna minimikurva anger att na ett bransletryck i ackumulatortanken enligt det andra bOrvardet kan darvid pumpelementet klassas som fallerat och krava underhall eller utbyte av delar darav.

Enligt en annan utfOringsform av uppfinningen jamfors vid jamforelsen i steg e) utvecklingen av bransletrycket i ackumulatortan- ken under namnda uppbyggnad med utvecklingen av bransletrycket i ackumulatortanken vid tidigare utfOrande av stegen b)-d) hos pumpelementet. Harigenom blir det mojligt att faststalla om pumpelementet behaller god prestationsfOrmaga eller har tappat i prestationsformaga Over tiden. 4 537 248 Enligt en annan utfOringsform av uppfinningen jamfors vid jamfOrelsen i steg e) utvecklingen av bransletrycket i ackumulatortanken under namnda uppbyggnad med utvecklingen av bransletrycket i ackumulatortanken vid tidigare utfOrande av stegen b)-d) hos andra pumpelement hos hogtryckspumpen. Harigenom blir det mojligt att faststalla hur pumpelementets prestationsfOrmaga star sig i jamfOrelse med andra pumpelement hos hOgtryckspumpen.

Enligt en annan utfOringsform av uppfinningen utfOrs stegen b)-d) hos samtliga pumpelement hos hOgtryckspumpen vid olika tidpunkter vid radande av ett namnt forutbestamt dellastdriftsforhallande, och fOr vane pumpelement jamfers i steg e) utvecklingen av bransletrycket i ackumulatortanken som funktion av tiden vid forandring av namnda borvarde fran det fOrsta till det andra med denna utveckling hos det eller de andra pumpelementen och med skid av denna jamforelse rangordnas pumpelementen efter verkningsgrad. En sadan rangordning av pumpelementen vad avser verkningsgrad Or det medligt att fatta beslut om lampligt under- hall av nagot visst pumpelement, men framfOrallt att optimera driften hos hogtryckspumpen genom att minimera anvandandet av pumpelement som presterar mindre och maximera utnyttjandet av pumpelement som har hOgre verkningsgrad.

Enligt en utfOringsform av uppfinningen som utgor en vidareut- veckling av sistnamnda utfOringsform astadkoms detta genom att vid upptradande av ett dellastdriftsfOrhallande hos forbranningsmotorn, vid vilket ett enda av namnda pumpelement är kapabelt att ensamt leverera det i ackumulatortanken efterfragade brans- letrycket, styrs hogtryckspumpens pumpelement sa att pumpele- 537 248 mentet med hogst verkningsgrad ensamt levererar namnda efterfragade bransletryck. Genom att anvanda ett enda pumpelement nar detta är mojligt och darvid anvanda det med hogst verkningsgrad uppnas en minimering av bade energiatgang och gene- rering av oljud genom hOgtryckspumpens drift.

Enligt en annan utforingsform av uppfinningen utfOrs fOrfarandet pa en hogtryckspump med fler an tva namnda pumpelement, och vid upptradande av ett dellastdriftsfOrhallande hos forbrannings- motorn, vid vilket tva pumpelement ar kapabla att tillsammans leverera ett i ackumulatortanken efterfragat bransletryck styrs hOgtryckspumpens pumpelement sa att de !Dada pumpelementen med hOgst faststalld verkningsgrad tillsammans levererar namnda efterfragade bransletryck, vilket leder till ett maximer- ande av utnyttjandegraden av hogtryckspumpen.

Enligt en annan utforingsform av uppfinningen upprepas stegen b)-d) Mr ett och samma pumpelement med tidsmellanrum, genom vilket fOrandringar hos pumpelementets funktion kan upptackas.

Darvid skulle tidsmellanrummen kunna vara adaptiva och anpas- sas efter det resultat utforande av forfarandet genererar.

Enligt en annan utforingsform av uppfinningen utfOrs fOrfarandet under namnda forutbestamda driftsfOrhallande hos forbrannings- motorn i form av ett fOrsta borvarde has bransletrycket i ackumu- latortanken vid en tomgang hos forbranningsmotorn. Vid tomgang has forbranningsmotorn och "gaspadrag" darifran till ett bransletryck i ackumulatortanken enligt namnda andra barvarde kan en reproducerbar Okning av bransletrycket uppnas. Det är alltsa lampligt att utfOra det uppfinningsenliga fOrfarandet nar forbran- 6 537 248 ningsmotorn Ott ner i tomgang. Med "tomgang" menas har att fOrbranningsmotorn är 'gang utan att driva nagot med sin utgaende axel och utan gaspadrag. Darvid kan med fordel nar forbranningsmotorn är anordnad i ett hjulburet motorfordon fOrfa- randet genomfOras nar motorfordonet stannat, till exempel vid ett trafikljus, och sedan startar genom att Waren trycker ner gaspedalen i botten, vilket utgor ett farutbestamt dellastdriftsfOrhallande med en perfekt reproducerbar Okning av bransletrycket mot det andra bOrvardet i ackumulatortanken.

Enligt en annan utfOringsform av uppfinningen innefattar fOrfarandet lagring av de i steg d) framtagna data Mr att tillhandahalla mojlighet till senare utvardering av tillstandet hos namnda pump-element hos hogtryckspumpen. Harigenom kan vid underhall av hogtryckspumpen de delar av denna som kraver det atgardas pa lampligt satt.

Uppfinningen tillhandahaller aven en anordning enligt inledningen, vilken ar fOrsedd med sardragen hos den kannetecknande delen hos bifogade sjalvstandiga anordningspatentkrav. Forde- larna med en sadan anordning samt utfOringsformer darav definierade i osjalvstandiga anordningspatentkrav framgar av diskussionen ovan kring det uppfinningsenliga fOrfarandet.

Uppfinningen avser aven ett datorprogram uppvisande de i pa- tentkrav 15 uppraknade sardragen, en datorprogramprodukt uppvisande de i patentkrav 16 uppraknade sardragen, en elektronisk styrenhet uppvisande de i patentkrav 17 uppraknade sardragen samt ett motorfordon enligt patentkraven 18 och 19. 7 537 248 Andra fOrdelaktiga sardrag hos samt fOrdelar med uppfinningen framgar av den nedan fOljande beskrivningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Har nedan beskrivs sasom exempel anfOrda utfOringsformer av uppfinningen under hanvisning till bifogade ritningar, pa vilka: Fig. 1 är en schematisk vy illustrerande uppbyggnaden av ett sy- stem fOr bransleinsprutning till en fOrbranningsmotor inne- hallande en anordning enligt en utforingsform av uppfinningen fOr genomforande av ett uppfinningsenligt fOrfarande, Fig. 2 är en fOrenklad vy illustrerande uppbyggnaden och funkt- ionen av ett pumpelement hos en htigtryckspump i ett system enligt fig. 1, Fig. 3 är ett diagram som visar bransletrycket i ackumulatortan- ken ansluten till en hogtryckspump over tiden vid genomfo- rande av det uppfinningsenliga fOrfarandet, Fig. 4 är ett flodesdiagram som visar ett fOrfarande enligt en utfOringsform av uppfinningen, och Fig. 5 är en principskiss Over en elektronisk styrenhet for imple- mentering av ett forfarande enligt uppfinningen. 8 537 248 DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFORINGSFORMER AV UPPFINNINGEN I Fig 1 visas ett system for bransleinsprutning i en forbrannings- motor fOrsett med en anordning enligt uppfinningen och pa vilket harefter beskrivna forfaranden enligt uppfinningen är applicerbara. Den allmanna uppbyggnaden av systemet är tidigare kand, och det innefattar en bransletank 1, som har är uppdelad i tva behallare, fran vilken bransle via en av en elmotor EM driven matarpump 2 i en lagtrycksdel 3 med ett tryck av exempelvis 2-6 bar matas till en hOgtrycksdel 4 av systemet, vilken begynner med en hOgtryckspump 5, som med ett hagt tryck, exempelvis i storleksordningen av 500-2500 bar, pumpar bransle till en ackumulatortank 6 med munstycken 7 for insprutning av branslet i cy- lindrarna hos en forbranningsmotor 8, som har är anordnad i ett med 9 indikerat motorfordon. De kompon enter som är ritade inom ramen M är har anordnade pa fOrbranningsmotorn.

Det hanvisas nu aven till Fig 2, med hjalp av vilken uppbyggna- den och funktionen av hOgtryckspumpen 5 kommer att fOrklaras mera i detalj. Hogtryckspumpen innefattar atminstone tva pumpelement, vanligtvis 2-3 pumpelement, men antalet är godtyckligt och t.ex. 8, som ar parallellkopplade mellan lagtrycksdelen 3 hos systemet och ackumulatortanken 6 Mr bransleinsprutning till Mr- branningsmotorn. I Fig 2 ãr endast ett av dessa pumpelement visat, men de har alla samma utformning och styrs pa samma satt och uppvisar vartdera en cylinder 11 med en pumpkammare 12 med en dari for pumpning rOrligt kolv 13 och en i cylinderns anslutningsoppning 14 till lagtrycksdelen anordnad inloppsventil 15 som är via ett stalldon 16 styrbar Mr att styra flOdet av 9 537 248 bransle in i och/eller ut ur pumpkammaren 12. Narmare bestamt sker pumpningen av bransle via ett namnt pumpelement 10 genom att en lyftare 17 hopkopplad med kolven 13 paverkas av en kamaxel 18 som ar mekaniskt kopplad till forbranningsmotorns vevaxel 19, sa att kolven 13 kommer att rOra sig fram och tillbaka i pumpkammaren 12 i beroende av motorvevaxelns 19 rotation. lnloppsventilens 15 stalldon 16 styrs genom styrsignaler fran en styrenhet 20, som i sin tur erhaller informationer avseende motorvevaxelns eller kamaxelns momentana lage och darmed laget hos kolven 13 via motorpositionssensorer 21. Styrenheten 20 er- hailer aven information fran ett medel 22 utformat att mata bransletrycket i ackumulatortanken 6.

Allmant innebar detta att nar kolven 13 ror sig i Fig 2 sett nedat och pumpkammarvolymen Okas, da styr stalldonet 16 inloppsventilen 15 att rora sig at samma hall, sa att bransle kan passera ventilen 15 i anslutningseppningen 14 och sugas in i pumpkammaren 12. Nar sedan kolven 13 är i regionen av sitt nedersta lage med maximal pumpkammarvolym styr stalldonet 16 inlopps- ventilen 15 att rOra sig uppat till anliggning mot de anslutnings- Oppningen 14 definierande vaggarna och sluta tatt mot dessa, sá att vid darpa fOljande kolvslag uppat i pumpkammaren befintligt bransle komprimeras och trycks ut forbi en backventil 23 mot ackumulatortanken 6 fOr att via denna sprutas in i fOrbrannings- motorns cylindrar. Darvid kan pumpelementen ha varsin ledning till ackumulatortanken eller som indikerat i Fig. 1 en gemensam ledning fran hogtryckspumpen till ackumulatortanken.

Funktionen hos ett namnt pumpelement kan bli degraderad hu30 vudsakligen genom tva olika typer av lackage. Det ena innebar 537 248 att bransle lacker fOrbi kolven 13, sasom indikeras genom pilarna 24, genom att kolven inte sluter fullstandigt tatt mot de omgivande pumpkammarvaggarna. Detta kan bero pa att slitagepartiklar kommit in i branslet och skadat namnda vaggar. Den andra typen av lackage ãr lackage fOrbi inloppsventilen 15 Wan pumpkammaren till lagtrycksdelen 3 nar kolven 13 ar i branslekomprimeringsfasen och inloppsventilen ska fullstandigt stanga anslutningsoppningen 14. Detta kan bero pa att ventilen är skadad, exempelvis p g a slitage.

Nu ska det for uppfinningen karaktaristiska beskrivas, vilket avser sjalva driften av en hOgtryckspump av ovan beskrivet slag och mOjligheten till att fOrbattra denna bade vad galler diagnostisering av fallerad och/eller begransad prestanda och effektivise- ring av sjalva pumpfunktionen. Hur ett forfarande enligt en utfti- ringsform av uppfinningen utfOrs kommer nu att beskrivas under hanvisning aven till Fig 3 som visar bransletrycket P i ackumulatortanken 6 i funktion av tiden t. Darvid är Pi ett fOrsta borvarde som styrenheten 20 ger till stalldonet 16 och P2 är ett andra, hOgre bOrvarde som enheten 20 ger till stalldonet 16.

Vid genomforande av det uppfinningsenliga fOrfarandet faststalls/prOvas forst via ett schematiskt antytt organ 40 huruvida ett fOrutbestamt dellastdriftsforhallande hos forbranningsmotorn rá- der, vid vilket ett enda av namnda pumpelement 10 är kapabelt att ensamt leverera ett i ackumulatortanken efterfragat bransletryck enligt det fOrsta borvardet Pi pa en forsta niva och att astadkomma en reproducerbar okning av bransletrycket till det andra latirvardet P2 pa en andra niva. Ett passande sadant forut- bestamt dellastdriftsforhallande är nar fOrbranningsmotorn gar pa 11 537 248 tomgang, och i det fall denna är anordnad i ett motorfordon, t ex i en lastbil eller buss, kan detta intraffa nar detta fordon stannar, t ex vid ett trafikljus. Om fOrekomst av detta driftsfOrhallande har konstaterats fortsatts fOrfarandet med att ett enda av pumpele- menten valjs ut och hOgtryckspumpens pumpelement styrs sa att detta enda pumpelement ensamt levererar ett bransletryck i ackumulatortanken enligt det fOrsta bOrvardet Pi. Darpa andras vid en tidpunkt ti bOrvardet av bransletrycket i ackumulatortanken till det andra borvardet P2, vilket illustreras genom borvardeslinjen B, under bibehallande av styrning av det enda pumpelementet att ensamt leverera i ackumulatortanken efterfragat bransletryck. Samtidigt mats bransletrycket i ackumulatortanken i funktion av tiden under uppbyggnaden av detta till den andra nivan, och kurvorna Pa och Pb visar tva exempel pa mojliga utvecklingar av bransletrycket i ackumulatortanken.

I Fig 3 illustreras en nominell kurva Pn fOr utvecklingen av bransletrycket i ackumulatortanken mellan det fOrsta och andra bOrvardet hos ett namnt pumpelement, som utvecklingen borde vara enligt pumpelementets specifikation utifran fabrik, samt en mini- mikurva Pmin, som visar den langsta acceptabla tiden kravd fOr att pumpelementet ska forandra bransletrycket i ackumulatortanken fran det fOrsta bOrvardet till det andra bbrvardet vid ifragavarande forutbestamda dellastdriftsforhallande hos forbranningsmo- torn. Vid utforande av det uppfinningsenliga fOrfarandet jamfors utvecklingen av bransletrycket i ackumulatortanken under uppbyggnaden av bransletrycket dari fran namnda fOrsta till namnda andra niva med lagrade varden hos sadana utvecklingar for framtagande av information om pumpelementets prestationsfOrmaga.

Sadana jamfOrelser Ors via en i Fig 2 schematiskt antydd inratt- 12

Claims (1)

1. 537 248 ning 25 samordnad med styrenheten 20. Darvid kan jamfOrelsen exempelvis gOras med namnda nominella kurva och/eller namnda minimikurva, och skulle tryckuppbyggnaden ta langre tid an vad minimikurvan anger skulle pumpelementet i fraga kunna betrak- tas som felaktigt och en felkod skapas fOr utbytande av nagon del hos pumpelementet eller hela pumpelementet sá snart som mOjligt. JamfOrelsen skulle dock aven kunna gOras med utvecklingar erhallna av tidigare utfOranden av det uppfinningsenliga forfarandet pa pumpelementet i fr'aga, for att kontrollera om dess prestationsfOrmaga fOrandrats, eller med motsvarande utveckl- ingar hos andra i hOgtryckspumpen ingaende pumpelement. Darvid ar det mOjligt att omvaxlande utfOra det uppfinningsenliga fOrfarandet pa de olika i hOgtryckspumpen ingaende pumpele- menten for att jamfora utvecklingen hos vart och ett av dessa med utvecklingen hos de andra och darigenom rangordna pumpelementen efter verkningsgrad. Harigenom kan i det fall ett delllastdriftsforhallande hos fOrbranningsmotorn upptrader, vid vilket inte alla pumpelementen maste anvandas for att leverera det bransletryck som efterfragas i ackumulatortanken, det eller de pumpelement med hOgst rangordning, d v s hogst verkningsgrad, valjas fOr energibesparing. Kravs endast utnyttjande av ett enda pumpelement for att uppna efterfragat tryck i ackumulatortanken valjs da det pumpelement med hOgst verkningsgrad ut, sá att av hOgtryckspumpen genererat oljud och energifOrbrukning kan mi- nimeras. Om vi antar att kurvorna Pa och Pb erhallits fOr tva av hOgtryckspumpens pumpelement skulle fOljaktligen anvandningen av pumpelementet enligt Pa prioriteras framfOr anvandandet av det enligt Pb. 13 537 248