WO2008090033A1 - Method for controlling a fuel supply device for an internal combustion engine - Google Patents

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WO2008090033A1
WO2008090033A1 PCT/EP2008/050270 EP2008050270W WO2008090033A1 WO 2008090033 A1 WO2008090033 A1 WO 2008090033A1 EP 2008050270 W EP2008050270 W EP 2008050270W WO 2008090033 A1 WO2008090033 A1 WO 2008090033A1
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WO
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pressure
mode
control valve
accumulator
control mode
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/050270
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German (de)
French (fr)
Inventor
Erwin Achleitner
Martin Cwielong
Gerhard Eser
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • 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
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3863—Controlling the fuel pressure by controlling the flow out of the common rail, e.g. using pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/31—Control of the fuel pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a fuel supply device for an internal combustion engine, and to an internal combustion engine having a control device which is designed such that it can execute the method.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2004 016 943 A1 discloses a method for controlling a fuel supply device for an internal combustion engine.
  • the fuel supply device comprises a low-pressure circuit and a high-pressure circuit with a high-pressure pump, which is coupled on the input side to the low-pressure circuit and requires fuel in a fuel reservoir.
  • a high-pressure pump associated with the volume flow control valve of the high pressure pump in the accumulator required fuel flow is adjustable.
  • the pressure in the fuel reservoir can be adjusted by means of a pressure regulator assigned to the fuel reservoir, which is coupled to the low-pressure circuit.
  • the fuel supply device furthermore has a regulator device which generates a control signal for the volume flow control valve in a first operating mode and a control signal for the pressure regulator in a second operating mode. At a predetermined deviation of the detected pressure in the pressure accumulator from a predetermined pressure setpoint is switched between the operating modes.
  • the pressure control and the switching between the modes are performed based on characteristics for the flow control valve and the pressure regulator.
  • the characteristic curves are usually created on the basis of fewer test copies of the components. Due to aging and manufacturing tolerances, however, the components have a certain dispersion, so that the characteristic curves are faulty. There- This can lead to control deviations from the pressure setpoint and undesired jerk switching operations, especially immediately after a switching process between the operating modes. Even if, according to DE 10 2004 016 943 A1, the respective operating mode is forcibly maintained immediately after a switching operation for a specific blocking period, an undesirably heavy loading of the I component of the regulator device may occur due to the inaccurate characteristic curves.
  • a method according to claim 1 relates to a fuel supply device for an internal combustion engine, wherein the fuel supply means a pressure accumulator for the fuel, a volume flow control valve, by means of a fuel flow in the pressure accumulator is adjustable, and a pressure control valve, by means of which the pressure in the pressure accumulator adjustable is, has.
  • the fuel supply device is associated with a regulator device, which is coupled to the volume flow control valve and the pressure control valve to adjust the pressure in the pressure accumulator to a predetermined pressure setpoint.
  • the regulator means is adapted to operate selectively in a volumetric flow control mode in which the pressure in the accumulator is regulated by means of the volumetric flow control valve, or in a pressure control mode in which the pressure in the pressure accumulator is regulated by the pressure control valve.
  • the method is characterized in that, after switching from one of the modes to the other mode, the regulator means remains in that mode for a predetermined period of time. A during this period of time tende deviation of the pressure in the pressure accumulator from the pressure setpoint is detected and taken into account in a next switch to the same mode.
  • the regulation of the pressure in the pressure accumulator takes place both in the volume flow control mode and in the pressure control mode based on stored in the control device characteristics for the flow control valve and the pressure control valve.
  • Both the pressure control valve and the volumetric flow control valve characteristics are normally calibrated to a few specimens of each component.
  • the characteristics of the components are subject to certain fluctuations, which are due to aging or component tolerances and can lead to undesirable regulator behavior. According to the invention this is
  • the switching operation between the volume flow control mode and the pressure control mode is precontrolled under the specification of at least one pre-control value.
  • the pre-control value is determined based on the pressure deviation, which was detected in a previous switch to the same mode.
  • the switching operation from the volume flow control mode in the pressure control mode under precedence of a first pilot value for the pressure control valve is performed pilot-controlled.
  • the first precontrol value is determined based on the pressure deviation, which was detected in a previous switch to the pressure control mode.
  • the switching operation of the pressure control mode in the volume flow control mode is performed under control of a second pilot value for the flow control valve pilot-operated.
  • the second pilot control value is determined based on the pressure deviation which was detected in a previous switch to the volumetric flow control mode.
  • the switching operation between the volume flow control mode and the pressure control mode is carried out pilot-controlled.
  • This can be realized, for example, in the case of a changeover from the volumetric flow control mode into the pressure control mode, by switching from the characteristic for the volume flow control valve to the characteristic curve for the pressure control valve while specifying a corresponding precontrol value.
  • a change-over from the pressure control mode to the volume flow control mode occurs analogously. Since the respective precontrol value is determined taking into account the pressure deviation which occurs in the case of a previous switchover in the respective same modes, the control behavior can be stabilized.
  • This embodiment of the method avoids excessive fuel pressure in the fuel reservoir.
  • Safety components such as a pressure accumulator henes overpressure valve, which secures the fuel supply device from damage, thereby protected.
  • undesired changes in the pressure in the fuel storage which arise due to tolerances or defects of other components of the fuel supply device, are compensated. As a result, the reliability of the fuel supply device can be significantly increased.
  • the fuel is required by means of a high-pressure pump in the pressure accumulator and operated the regulator device in the pressure control mode, if the demanded by the high-pressure pump fuel volume flow is smaller than a predetermined threshold.
  • An internal combustion engine has a fuel supply device with a pressure accumulator for the fuel, a volume flow control valve, by means of a fuel flow in the pressure accumulator is adjustable, a pressure control valve, by means of which the pressure in the pressure accumulator is adjustable, and a control device, which with the flow control valve and the pressure control valve is coupled to the pressure in the pressure accumulator to a set the preset pressure setpoint to.
  • the regulator means is adapted to operate selectively in a volumetric flow control mode in which the pressure in the pressure accumulator is regulated by means of the volumetric flow control valve, or in a pressure control mode in which the pressure in the pressure accumulator is regulated by the pressure control valve.
  • the regulator device is designed such that, after switching from one of the modes to the other mode, the regulator device remains in this mode for a predetermined period of time and a deviation of the pressure in the pressure accumulator occurring during this time period is detected by the pressure setpoint. The detected pressure deviation is taken into account in the next control in the same mode in the feedforward control.
  • Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine
  • Figure 2 is a schematic representation of a functioning as a flow control valve and pressure control valve combination valve
  • Figure 3 is a schematic representation of characteristics for the flow control valve and the pressure control valve
  • FIG. 4 is a flowchart of a control method.
  • the internal combustion engine 1 shows an internal combustion engine 1 is shown schematically. For the sake of clarity, the representation is made much simpler.
  • the internal combustion engine 1 comprises at least one cylinder 2 and a piston 3 movable up and down in the cylinder 2.
  • the internal combustion engine 1 further comprises an intake manifold 27 in which an air mass sensor 5, a throttle valve 6 and a suction pipe 7 are arranged downstream of an intake opening 4.
  • the intake tract opens into a combustion chamber 28 delimited by the cylinder 2 and the piston 3.
  • the fresh air required for combustion is introduced into the combustion chamber via the intake tract 27, the fresh air supply being controlled by opening and closing an inlet valve 8.
  • the internal combustion engine 1 shown here is an internal combustion engine 1 with direct fuel injection, in which the fuel is injected directly into the combustion chamber 28 via an injection valve 9.
  • Combustion serves a projecting in the combustion chamber spark plug 10.
  • the combustion exhaust gases are discharged via an exhaust valve 11 in an exhaust tract 29 of the internal combustion engine 1 and cleaned by means of a arranged in the exhaust tract 29 exhaust catalyst 12.
  • the internal combustion engine 1 further has a Kuhlstofftemperatursensor 14, a speed sensor 15 for detecting the rotational speed of the crankshaft 13 and a lambda sensor 16 for detecting the exhaust gas composition ,
  • the internal combustion engine 1 is assigned a fuel supply device which has a fuel tank 17 and a fuel pump 18 arranged therein.
  • the fuel is supplied by means of the fuel pump 18 via a supply line 19 to a pressure accumulator 20.
  • This is a common pressure accumulator 20, from which the injection valves 9 for a plurality of cylinders 2 are supplied with pressurized fuel.
  • a fuel filter 21, a high-pressure pump 22 and a flow control valve 35 are further arranged.
  • the high pressure pump 22 is used by the fuel pump 18th with relatively low pressure (about 3 to 6 bar) required fuel to the accumulator 20 to supply high pressure (typically up to 200 bar).
  • the high-pressure pump 22 is thereby driven by means of its own drive (not shown), for example an electric motor, or by corresponding coupling with the crankshaft 13.
  • the volume flow control valve 35 By means of the volume flow control valve 35, the fuel volume supplied to the pressure accumulator 20 and thus the pressure in the pressure accumulator 20 can be adjusted.
  • a pressure control valve 23 is arranged, via which the fuel located in the pressure accumulator 20 can flow back into the fuel tank 17 via a return flow line 24.
  • a pressure sensor 25 is further provided for monitoring the pressure in the accumulator 20.
  • the internal combustion engine 1 is associated with a control device 26 which is connected via signal and data lines with all actuators and sensors.
  • a control device 26 which is connected via signal and data lines with all actuators and sensors.
  • characteristic-based engine control functions KF1 to KF5
  • a regulator device 39 for regulating the pressure in the pressure reservoir 20 are implemented in software.
  • the regulator device 39 is preferably designed as a PI controller.
  • control signals are generated and transmitted to the actuators of the internal combustion engine 1.
  • control device 26 via the data and signal lines with the fuel pump 18, the flow control valve 35, the pressure control valve 23, the pressure sensor 25, the air mass sensor 5, the throttle valve 6, the spark plug 10, the injection valve 9, the Kuhlstoff- temperature sensor 14, the speed sensor 15 and the Lambda sensor 16 coupled.
  • the pressure control valve 23 and the volume flow control valve 35 may be formed as separate components or as an integrated combination valve.
  • the combination valve comprises a common 31, which is operatively connected to the high pressure pump 22, has a port 32 operatively connected to the fuel pump 18, an inlet 33 operatively connected to the accumulator 20, a common valve actuator 34, a common actuator 36 for the valve actuator 34 , one
  • Valve closure 37 for interrupting the connection between the port 32 and the inlet 33, and a compression spring 38 which is disposed between the valve actuator 34 and the valve closure 37 and this apart depending on the axial position of the valve actuator 34 with a certain force apart.
  • the port 32, the outlet 31, the common valve actuator 34 and the common actuator 36 act as the volume flow control valve 35.
  • the inlet 33, the port 32, the common valve plate 34, the compression spring 38, the valve closure 37 and the common actuator 36 as the pressure control valve 23 function as a pressure control valve 23.
  • the actuator 36 moves the valve actuator 34 as a function of an actuating signal of the control device 39 in the axial direction.
  • the valve actuator 34 is urged by the force of the compression spring 38 in a rest position.
  • a groove is formed at the valve actuator 34.
  • the port 32 and the outlet 31 are selectively hydraulically connected or disconnected via the groove, so that the fuel flow between the port 32 and the outlet 31 is selectively enabled or interrupted.
  • the fuel flow between the port 32 and the outlet 31 is substantially interrupted. In this state, which is shown in FIG. 2, only a leakage volume flow flows from the connection 32 to the outlet 31.
  • the valve actuator 34 moves counter to the spring force in the direction of the valve closure, whereby the port 32 is hydraulically coupled to the outlet 31 via the groove.
  • the pressure accumulator 20 zugechtte fuel flow and thus the pressure in the accumulator 20 can be varied continuously depending on the strength of the control signal.
  • a first control loop consisting of the volume flow control valve 35, the regulator device 39 and the pressure sensor, therefore, a regulation of the pressure in the pressure accumulator 20 on the basis of the pressure accumulator 20 zugebert fuel flow is possible.
  • This operation mode of the controller 39 will be hereinafter referred to as the volume flow control mode.
  • the port 32 and the outlet 31 are hydraulically isolated and only the leakage volume flow of fuel from the port 32 to the outlet 31 flows. If the force caused by the fuel pressure in the pressure accumulator 20 at the inlet 33 of the combination valve is greater than that the bias of the spring and applied to the valve closure 37 force, the inlet 33 is hydraulically coupled to the port 32 so that fuel from the pressure accumulator 20 via the inlet 33 toward the outlet 31 into the fuel tank 17 can flow.
  • the force exerted on the valve closure 37 is variable in dependence on the strength of the control signal. The smaller the control signal, the lower the force on the valve closure 37 and the greater the fuel flow from the pressure accumulator 20 back into the fuel tank 17.
  • the regulator device 39 controls based on the signal of the pressure sensor, the fuel pressure in the accumulator 20 to a predetermined pressure setpoint.
  • the regulator means 39 will be selectively operated in the pressure control mode or in the volume flow control mode. If predetermined switching conditions are met, the system switches between the two modes.
  • FIG. 3 shows characteristic curves of the combination valve 30.
  • a pressure curve 80 shows the relationship between the control signal in amperes and the fuel pressure in the pressure accumulator 20 in bar. Increases at a given control signal, the pressure in the pressure accumulator 20 above the desired pressure value, the regulator means 39 reduces the strength of the control signal, whereby the pressure in the pressure accumulator 20 is regulated by discharging fuel from the accumulator 20 back to the desired pressure value. If the pressure in the pressure accumulator 20 falls below the desired pressure value given a control signal, the control device 39 increases the strength of the control signal, as a result of which less fuel can flow out of the pressure accumulator 20 and the pressure in the pressure accumulator 20 returns to the desired pressure value.
  • a predetermined threshold which has a value of about 0.5 amps in this embodiment, opens the volume flow control valve 35 and allows a specified in liters per minute fuel flow from the fuel tank 17 via the high-pressure pump 22 in the pressure accumulator 20.
  • the diagram of Figure 3 shows an upper flow curve 81, which represents an upper tolerance limit for the combination valve, a lower flow curve 82, which is a lower tolerance limit for the Combination valve, and a mean flow curve 83, which represents the average between upper and lower flow curve 81, 82.
  • the controller 39 reduces the strength of the control signal, whereby the pressure in the pressure accumulator 20 drops by reducing the supplied fuel flow and constant injection quantity into the combustion chamber of the internal combustion engine and the Pressure setpoint is adjusted. If the pressure in the pressure accumulator 20 falls below the desired pressure value given a control signal, the control device 39 increases the strength of the control signal, whereby a larger fuel volume flow is supplied to the pressure accumulator 20 and the pressure in the pressure accumulator 20 returns to the desired pressure value.
  • the flow curves 81, 82 and 83 show that in this exemplary embodiment, below the threshold value, that is, when the volume flow control valve 35 is substantially closed, the leakage volume flow can still flow.
  • the regulator device 39 is no longer meaningful to operate in the flow control mode, so that at the latest when falling below this threshold, i. the corresponding fuel consumption of the internal combustion engine, a switchover to the pressure control mode takes place. This switching ensures that a pressure control even with very small injection quantities, i. smaller than the leakage volume flow, is still reliablyteurvigbar.
  • the pressure in the accumulator 20 is less than the predetermined pressure setpoint by a second amount, it is switched from the pressure control mode to the volumetric flow control mode. This ensures that the pressure in the pressure accumulator 20 is always maintained at a certain value in order to ensure a sufficient metering of fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine and to prevent misfiring.
  • the characteristic curves for the pressure control valve 23 and the volume flow control valve 35 illustrated in FIG. 3 are generally created based on corresponding measurement series on a limited number of test specimens. Due to manufacturing tolerances and also due to changes over the life of the combination valves show deviant behavior.
  • the switching between the flow control mode and the pressure control mode are usually carried out pilot-operated. For example, if one of the above conditions is for
  • the control device 39 changes from the characteristic of the volumetric flow control valve 35 to the characteristic curve of the pressure control valve 23, given a first precontrol value for the control signal of the valve actuator 34.
  • the characteristic of the pressure control valve 23 changes for the reasons stated above not exactly true for all combination valves, it can change immediately after the change to a sudden Pressure drop in the accumulator 20 come. This pressure drop can be so great that the condition for the return switch to the flow control mode is met and an undesirable jerk change takes place.
  • the changeover from the pressure control mode into the volume control mode is also carried out with the specification of a second precontrol value for the actuating signal of the valve actuator 34.
  • a second precontrol value for the actuating signal of the valve actuator 34 is also carried out immediately after switching due to the deviating characteristic of the volume flow control valve 35.
  • an increase in pressure in the pressure accumulator 20 may occur immediately after switching due to the deviating characteristic of the volume flow control valve 35.
  • an increase in pressure in the pressure accumulator 20 may occur.
  • the above-described condition for switching back to the pressure control mode can be fulfilled and an undesired jerk changeover can take place.
  • the regulator device 39 When starting the method in step 400, the regulator device 39 is operated, for example, in the volume flow control mode. In this case, the regulation of the pressure in the pressure accumulator 20 is carried out based on the characteristic of the volume flow control valve 35.
  • step 401 it is checked whether any of the above-mentioned conditions for switching from the volume flow control mode to the pressure control mode is satisfied. If none of the conditions is met, the regulator device 39 remains in the flow control mode. If one of the conditions is fulfilled, for example because the detected pressure in the pressure accumulator 20 is greater than the desired pressure value by a first amount, then, in step 402, a first precontrol value for the valve positioner 34 is switched to the pressure control mode. In this case, the characteristic of the volume flow control valve 35 is jumped to the characteristic for the pressure control valve 23 and the regulation of the pressure in the pressure accumulator 20 is continued based on this characteristic, given the first precontrol value.
  • a payer Z is started, wherein the regulator device 39 remains in the pressure control mode at least until the value of the payer Z has exceeded a predefined limit value Z thr it in step 403. This prevents fast and unwanted switching back to the volume control mode.
  • step 404 it is checked whether there has been a deviation of the pressure from the pressure setpoint due to the switching to the pressure control mode, which results from the above-described discrepancies between the characteristic and the actual characteristic of the combination valve. If no deviation is detected, then the method continues to step 407.
  • the value of the actuating signal for the valve actuator 34 is changed by means of the regulator device 39 in step 405 such that the pressure in the pressure accumulator 20 reaches the pressure setpoint and is adjusted to this.
  • the first pilot control value is corrected taking into account the correction of the control signal by the control device 39. This can be done, for example, by assuming an output value of the control device 39 for the control signal in the adjusted state, ie when the pressure in the pressure accumulator 20 has been adjusted to the desired pressure value, for the first pilot control value.
  • This corrected first pilot value for the control signal for switching from the volume flow control mode to the pressure control mode is stored in a memory device of the control device (not shown).
  • the next changeover from the pressure control mode to the volume flow control mode is then carried out using the corrected first pilot value, whereby the pressure fluctuation resulting from the change of the characteristic curves can be significantly reduced.
  • step 407 it is checked whether any of the above-mentioned conditions for switching from the pressure control mode to the volume flow control mode is satisfied. If none of the condition is satisfied, the regulator means 39 remains in the pressure control mode.
  • step 408 a second precontrol value for the valve actuator 34 is switched to the flow control mode.
  • the characteristic curve of the volume flow control valve 35 is jumped from the characteristic of the pressure control valve 23 under specification of the second pilot value and the regulation of the pressure in the pressure accumulator 20 based on this characteristic continued.
  • the payer Z is restarted, whereby the regulator device 39 remains in the volume flow control mode at least until the value of the payer Z has again exceeded the predetermined limit value Z thr it in step 409. This prevents fast and unwanted switching back to the print control mode.
  • step 410 it is checked whether there has been a deviation of the pressure from the pressure setpoint due to the switching to the flow control mode, which results from the above-described inconsistencies between the characteristics and the actual characteristic of the combination valve. If no pressure deviation is detected, the method is either ended in step 413 or restarted. Upon detection of a pressure deviation, the value of the control signal for the valve actuator 34 is corrected by means of the regulator device 39 in step 411 such that the pressure in the pressure accumulator 20 again reaches the pressure setpoint and is adjusted to this.
  • the second precontrol value is corrected in step 410 taking into account the correction of the actuating signal by the control device 39. This can also be done here, for example, by taking over the output value of the control device 39 for the actuating signal in the adjusted state for the second precontrol value.
  • This corrected second pilot value for the control signal for switching from the pressure control mode to the volume flow control mode is stored in a memory device of the control device
  • the process is optionally terminated or restarted in step 413.

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Abstract

A method for controlling a fuel supply device for an internal combustion engine (1) is disclosed, the fuel supply device comprising a pressure reservoir (20) for the fuel, a volumetric flow control valve (35), by means of which a fuel volumetric flow in the pressure reservoir (20) may be adjusted, a pressure control valve (23), by means of which the pressure in the pressure reservoir (20) may be adjusted, a regulator (39) for setting the pressure in the pressure reservoir (20) to a given set pressure value, wherein the regulator (39) may optionally be operated in a volumetric flow control mode in which the pressure in the pressure reservoir (20) is regulated by means of the volumetric flow control valve (35) or in a pressure control mode, in which the pressure in the pressure reservoir (20) is regulated by means of the pressure control valve (23). According to the method, after switching from one of the modes to the other mode, the regulator device (39) remains for a given period in said mode, a deviation of the pressure in the pressure reservoir (20) from the set pressure value during this period is recorded and the recorded pressure deviation taken into account on the next switching into the same mode.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zum Regeln einer Kraftstoffzufuhreinrichtung für eine BrennkraftmaschineMethod for controlling a fuel supply device for an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Kraftstoffzufuhreinrichtung für eine Brennkraftmaschine, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass sie das Verfahren ausfuhren kann.The invention relates to a method for controlling a fuel supply device for an internal combustion engine, and to an internal combustion engine having a control device which is designed such that it can execute the method.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2004 016 943 Al ist ein Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffzufuhreinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt. Die Kraftstoffzufuhreinrich- tung umfasst einen Niederdruckkreis und einen Hochdruckkreis mit einer Hochdruckpumpe, die eingangsseitig mit dem Niederdruckkreis gekoppelt ist und Kraftstoff in einen Kraftstoffspeicher fordert. Mittels eines der Hochdruckpumpe zugeordneten Volumenstromsteuerventils ist der von der Hochdruckpumpe in den Druckspeicher geforderte Kraftstoffvolumenstrom einstellbar. Ferner ist mittels eines dem KraftstoffSpeicher zugeordneten Druckregulators, welcher mit dem Niederdruckkreis gekoppelt ist, der Druck im KraftstoffSpeicher einstellbar. Die Kraftstoffzufuhreinrichtung weist ferner eine Reglerein- richtung auf, die in einer ersten Betriebsart ein Stellsignal für das Volumenstromsteuerventil und in einer zweiten Betriebsart ein Stellsignal für den Druckregulator erzeugt. Bei einer vorgegebenen Abweichung des erfassten Drucks im Druckspeicher von einem vorgegebenen Drucksollwert wird zwischen den Betriebsarten umgeschaltet.German Offenlegungsschrift DE 10 2004 016 943 A1 discloses a method for controlling a fuel supply device for an internal combustion engine. The fuel supply device comprises a low-pressure circuit and a high-pressure circuit with a high-pressure pump, which is coupled on the input side to the low-pressure circuit and requires fuel in a fuel reservoir. By means of a high-pressure pump associated with the volume flow control valve of the high pressure pump in the accumulator required fuel flow is adjustable. Furthermore, the pressure in the fuel reservoir can be adjusted by means of a pressure regulator assigned to the fuel reservoir, which is coupled to the low-pressure circuit. The fuel supply device furthermore has a regulator device which generates a control signal for the volume flow control valve in a first operating mode and a control signal for the pressure regulator in a second operating mode. At a predetermined deviation of the detected pressure in the pressure accumulator from a predetermined pressure setpoint is switched between the operating modes.
Die Druckregelung und die Umschaltung zwischen den Betriebsarten werden dabei basierend auf Kennlinien für das Volumenstromsteuerventil und den Druckregulator durchgeführt. Die Kennlinien werden in der Regel anhand weniger Testexemplare der Komponenten erstellt. Aufgrund von Alterung und Herstellungstoleranzen weisen die Komponenten jedoch eine gewisse Streuung auf, sodass die Kennlinien fehlerbehaftet sind. Da- durch kann es insbesondere unmittelbar nach einem Umschaltvorgang zwischen den Betriebsarten zu Regelabweichungen vom Drucksollwert und unerwünschten Ruckumschaltvorgangen kommen. Auch wenn gemäß der DE 10 2004 016 943 Al die jeweilige Be- triebsart unmittelbar nach einem Umschaltvorgang für eine bestimmte Sperrzeitdauer zwangsweise beibehalten wird, so kann es aufgrund der ungenauen Kennlinien zu einer unerwünscht starken Belastung des I-Anteils der Reglereinrichtung kommen.The pressure control and the switching between the modes are performed based on characteristics for the flow control valve and the pressure regulator. The characteristic curves are usually created on the basis of fewer test copies of the components. Due to aging and manufacturing tolerances, however, the components have a certain dispersion, so that the characteristic curves are faulty. There- This can lead to control deviations from the pressure setpoint and undesired jerk switching operations, especially immediately after a switching process between the operating modes. Even if, according to DE 10 2004 016 943 A1, the respective operating mode is forcibly maintained immediately after a switching operation for a specific blocking period, an undesirably heavy loading of the I component of the regulator device may occur due to the inaccurate characteristic curves.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, mittels denen eine verbesserte Regelung der Kraftstoffzufuhreinrich- tung möglich ist.It is therefore the object of the present invention to provide a method and an internal combustion engine, by means of which an improved control of the fuel supply device is possible.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstande der unabhängigen Ansprüche gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhangigen Ansprüche.This object is achieved by the subject-matter of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 bezieht sich auf eine Kraftstoffzufuhreinrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffzufuhreinrichtung einen Druckspeicher für den Kraftstoff, ein Volumenstromsteuerventil, mittels dem ein Kraftstoffvolumenstrom in den Druckspeicher einstellbar ist, und ein Drucksteuerventil, mittels dem der Druck im Druck- Speicher einstellbar ist, aufweist. Der Kraftstoffzufuhreinrichtung ist eine Reglereinrichtung zugeordnet, welche mit dem Volumenstromsteuerventil und dem Drucksteuerventil gekoppelt ist, um den Druck in dem Druckspeicher auf einen vorgegebenen Drucksollwert einzustellen. Die Reglereinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie wahlweise in einem Volumenstromsteuermodus, in dem der Druck in dem Druckspeicher mittels des Volumenstromsteuerventils geregelt wird, oder in einen Drucksteuermodus, in dem der Druck im Druckspeicher mittels des Drucksteuerventils geregelt wird, betrieben werden kann. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass nach einem Umschalten von einem der Modi in den jeweils anderen Modus die Reglereinrichtung für eine vorgegebene Zeitdauer in diesem Modus verbleibt. Eine wahrend dieser Zeitdauer auftre- tende Abweichung des Drucks im Druckspeicher von dem Drucksollwert wird erfasst und bei einer nächsten Umschaltung in den jeweils selben Modus berücksichtigt.A method according to claim 1 relates to a fuel supply device for an internal combustion engine, wherein the fuel supply means a pressure accumulator for the fuel, a volume flow control valve, by means of a fuel flow in the pressure accumulator is adjustable, and a pressure control valve, by means of which the pressure in the pressure accumulator adjustable is, has. The fuel supply device is associated with a regulator device, which is coupled to the volume flow control valve and the pressure control valve to adjust the pressure in the pressure accumulator to a predetermined pressure setpoint. The regulator means is adapted to operate selectively in a volumetric flow control mode in which the pressure in the accumulator is regulated by means of the volumetric flow control valve, or in a pressure control mode in which the pressure in the pressure accumulator is regulated by the pressure control valve. The method is characterized in that, after switching from one of the modes to the other mode, the regulator means remains in that mode for a predetermined period of time. A during this period of time tende deviation of the pressure in the pressure accumulator from the pressure setpoint is detected and taken into account in a next switch to the same mode.
Die Regelung des Drucks im Druckspeicher geschieht sowohl im Volumenstromsteuermodus als auch im Drucksteuermodus anhand von in der Reglereinrichtung abgespeicherten Kennlinien für das Volumenstromsteuerventil und das Drucksteuerventil . Sowohl die Kennlinie für das Drucksteuerventil als auch die für das Volumenstromsteuerventil sind normalerweise auf einige wenige Testexemplare der jeweiligen Komponente geeicht. Wie oben bereits erwähnt wurde, unterliegen die Charakteristika der Komponenten bestimmten Schwankungen, welche durch Alterung oder Bauteiltoleranzen bedingt sind und zu unerwünschtem Reglerverhalten fuhren können. Erfindungsgemaß wird diesesThe regulation of the pressure in the pressure accumulator takes place both in the volume flow control mode and in the pressure control mode based on stored in the control device characteristics for the flow control valve and the pressure control valve. Both the pressure control valve and the volumetric flow control valve characteristics are normally calibrated to a few specimens of each component. As already mentioned above, the characteristics of the components are subject to certain fluctuations, which are due to aging or component tolerances and can lead to undesirable regulator behavior. According to the invention this is
Problem dadurch gelost, dass nach dem Umschalten der Reglereinrichtung in einen der beiden Modi die Reglereinrichtung in diesen Modus zwangsweise für eine bestimmte Zeitdauer verbleibt und eine Abweichung des Drucks im Druckspeicher vom Drucksollwert, welche sich aufgrund der oben beschriebenen Regelunscharfe ergibt, erfasst wird. Diese Druckabweichung kann dann beim nächsten Umschalten in denselben Modus durch entsprechende Ansteuerung des Volumenstromsteuerventils bzw. des Drucksteuerventils berücksichtigt werden, so dass eine Druckabweichung deutlich reduziert oder bestenfalls ganz verhindert werden kann. Auf diese Weise kann das Reglerverhalten bei den Umschaltvorgangen deutlich stabilisiert und die Belastung eines I-Anteils der Reglereinrichtung reduziert werden .Problem solved by the fact that after switching the regulator device in one of the two modes, the regulator device forcibly in this mode remains for a certain period of time and a deviation of the pressure in the pressure accumulator from the pressure setpoint, which results from the Regelunscharfe described above, is detected. This pressure deviation can then be taken into account in the same mode by appropriate control of the volume flow control valve or the pressure control valve at the next switching, so that a pressure deviation can be significantly reduced or at best completely prevented. In this way, the controller behavior can be significantly stabilized in the Umschaltvorgangen and the burden of an I component of the regulator device can be reduced.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 wird der Umschaltvorgang zwischen dem Volumenstromsteuermodus und dem Drucksteuermodus unter Vorgabe von zumindest einem Vorsteuerwert vorgesteuert durchgeführt. Der Vorsteuerwert wird basierend auf der Druckabweichung, welche bei einer vorhergehenden Umschaltung in den jeweils selben Modus erfasst wurde, bestimmt . In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach dem Anspruch 3 wird der Umschaltvorgang von dem Volumenstromsteuermodus in den Drucksteuermodus unter Vorgabe eines ersten Vorsteuerwerts für das Drucksteuerventil vorgesteuert durchgeführt. Der erste Vorsteuerwert wird dabei basierend auf der Druckabweichung, welche bei einer vorhergehenden Umschaltung in den Drucksteuermodus erfasst wurde, bestimmt.According to one embodiment of the method according to claim 2, the switching operation between the volume flow control mode and the pressure control mode is precontrolled under the specification of at least one pre-control value. The pre-control value is determined based on the pressure deviation, which was detected in a previous switch to the same mode. In one embodiment of the method according to claim 3, the switching operation from the volume flow control mode in the pressure control mode under precedence of a first pilot value for the pressure control valve is performed pilot-controlled. The first precontrol value is determined based on the pressure deviation, which was detected in a previous switch to the pressure control mode.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 wird der Umschaltvorgang von dem Drucksteuermodus in den Volumenstromsteuermodus unter Vorgabe eines zweiten Vorsteuerwertes für das Volumenstromsteuerventil vorgesteuert durchgeführt. Der zweite Vorsteuerwert wird basierend auf der Druckabweichung, welche bei einer vorhergehenden Umschaltung in den Vo- lumenstromsteuermodus erfasst wurde, bestimmt.According to one embodiment of the method according to claim 4, the switching operation of the pressure control mode in the volume flow control mode is performed under control of a second pilot value for the flow control valve pilot-operated. The second pilot control value is determined based on the pressure deviation which was detected in a previous switch to the volumetric flow control mode.
Bei den Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 2 bis 4 wird der Umschaltvorgang zwischen dem Volumenstromsteuermodus und dem Drucksteuermodus vorgesteuert durchgeführt. Dies kann bei- spielsweise bei einer Umschaltung von dem Volumenstromsteuermodus in den Drucksteuermodus dadurch realisiert werden, dass unter Vorgabe eines entsprechenden Vorsteuerwertes von der Kennlinie für das Volumenstromsteuerventil auf die Kennlinie für das Drucksteuerventil gewechselt wird. Ein Umschaltvor- gang von dem Drucksteuermodus in den Volumenstromsteuermodus geschieht analog. Da der jeweilige Vorsteuerwert unter Berücksichtigung der Druckabweichung, welche bei einer vorhergehenden Umschaltung in den jeweils gleichen Modi auftritt, bestimmt wird, kann das Regelverhalten stabilisiert werden.In the embodiments according to claims 2 to 4, the switching operation between the volume flow control mode and the pressure control mode is carried out pilot-controlled. This can be realized, for example, in the case of a changeover from the volumetric flow control mode into the pressure control mode, by switching from the characteristic for the volume flow control valve to the characteristic curve for the pressure control valve while specifying a corresponding precontrol value. A change-over from the pressure control mode to the volume flow control mode occurs analogously. Since the respective precontrol value is determined taking into account the pressure deviation which occurs in the case of a previous switchover in the respective same modes, the control behavior can be stabilized.
In der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 wird von dem Volumenstromsteuermodus in den Drucksteuermodus umgeschaltet, falls ein erfasster Druck im Druckspeicher um einen ersten Betrag großer ist als der vorgegebene Drucksollwert.In the embodiment of the method according to claim 5 is switched from the flow control mode in the pressure control mode, if a detected pressure in the pressure accumulator by a first amount is greater than the predetermined pressure setpoint.
Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens wird ein zu hoher Kraftstoffdruck im KraftstoffSpeicher vermieden. Sicherheitskomponenten wie beispielsweise ein am Druckspeicher vorgese- henes Überdruckventil, welches die Kraftstoffzufuhreinrich- tung vor Beschädigungen sichert, wird dadurch geschont. Ferner werden unerwünschte Veränderungen des Drucks im KraftstoffSpeicher, welche sich aufgrund von Toleranzen oder De- fekten anderer Komponenten der Kraftstoffzufuhreinrichtung ergeben, ausgeglichen. Dadurch kann die Betriebssicherheit der Kraftstoffzufuhreinrichtung deutlich gesteigert werden.This embodiment of the method avoids excessive fuel pressure in the fuel reservoir. Safety components such as a pressure accumulator henes overpressure valve, which secures the fuel supply device from damage, thereby protected. Furthermore, undesired changes in the pressure in the fuel storage, which arise due to tolerances or defects of other components of the fuel supply device, are compensated. As a result, the reliability of the fuel supply device can be significantly increased.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 wird von dem Drucksteuermodus in den Volumenstromsteuermodus umgeschaltet, falls ein erfasster Druck im Druckspeicher um einen zweiten Betrag kleiner ist als der vorgegebene Drucksollwert.In one embodiment of the method according to claim 6 is switched from the pressure control mode in the flow control mode, if a detected pressure in the pressure accumulator by a second amount is smaller than the predetermined pressure setpoint.
Dadurch wird sichergestellt, dass der Druck im Druckspeicher immer auf einem gewissen Mindestwert gehalten wird, um eine ausreichende Zumessung von Kraftstoff in die Brennraume der Brennkraftmaschine sicherzustellen .This ensures that the pressure in the pressure accumulator is always kept at a certain minimum value in order to ensure a sufficient metering of fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 wird der Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe in den Druckspeicher gefordert und die Reglereinrichtung im Drucksteuermodus betrieben, falls der von der Hochdruckpumpe geforderte Kraft- stoffvolumenstrom kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert .In one embodiment of the method according to claim 7, the fuel is required by means of a high-pressure pump in the pressure accumulator and operated the regulator device in the pressure control mode, if the demanded by the high-pressure pump fuel volume flow is smaller than a predetermined threshold.
Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens wird auch bei geringen Einspritzmengen, beispielsweise im Bereich eines Leckagevolumenstroms des Volumenstromsteuerventils, eine entsprechende Druckeinstellung im Druckspeicher ermöglicht.As a result of this configuration of the method, a corresponding pressure setting in the pressure accumulator is made possible even with small injection quantities, for example in the region of a leakage volume flow of the volume flow control valve.
Eine Brennkraftmaschine gemäß dem Anspruch 8 weist eine Kraftstoffzufuhreinrichtung mit einem Druckspeicher für den Kraftstoff, einem Volumenstromsteuerventil, mittels dem ein Kraftstoffvolumenstrom in den Druckspeicher einstellbar ist, einem Drucksteuerventil, mittels dem der Druck in dem Druckspeicher einstellbar ist, und einer Reglereinrichtung, welche mit dem Volumenstromsteuerventil und dem Drucksteuerventil gekoppelt ist, um den Druck in dem Druckspeicher auf einen vorgegebenen Drucksollwert einzustellen, auf. Die Reglereinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie wahlweise in einem Volumenstromsteuermodus, in dem der Druck in dem Druckspeicher mittels des Volumenstromsteuerventils geregelt wird, o- der in einem Drucksteuermodus, in dem der Druck im Druckspeicher mittels des Drucksteuerventils geregelt wird, betrieben werden kann. Die Reglereinrichtung ist derart ausgebildet, dass nach einem Umschalten von einem der Modi in den jeweils anderen Modus die Reglereinrichtung für eine vorgegebene Zeitdauer in diesem Modus verbleibt und eine wahrend dieser Zeitdauer auftretende Abweichung des Drucks im Druckspeicher von dem Drucksollwert erfasst wird. Die erfasste Druckabweichung wird bei einer nächsten Umschaltung in den jeweils selben Modus in der Vorsteuerung berücksichtigt.An internal combustion engine according to claim 8 has a fuel supply device with a pressure accumulator for the fuel, a volume flow control valve, by means of a fuel flow in the pressure accumulator is adjustable, a pressure control valve, by means of which the pressure in the pressure accumulator is adjustable, and a control device, which with the flow control valve and the pressure control valve is coupled to the pressure in the pressure accumulator to a set the preset pressure setpoint to. The regulator means is adapted to operate selectively in a volumetric flow control mode in which the pressure in the pressure accumulator is regulated by means of the volumetric flow control valve, or in a pressure control mode in which the pressure in the pressure accumulator is regulated by the pressure control valve. The regulator device is designed such that, after switching from one of the modes to the other mode, the regulator device remains in this mode for a predetermined period of time and a deviation of the pressure in the pressure accumulator occurring during this time period is detected by the pressure setpoint. The detected pressure deviation is taken into account in the next control in the same mode in the feedforward control.
Bezuglich der Vorteile einer derartigen Brennkraftmaschine wird auf die Ausfuhrungen zu Anspruch 1 verwiesen.With regard to the advantages of such an internal combustion engine, reference is made to the statements to claim 1.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Aus- fuhrungsbeispiels unter Bezug auf die beigefugten Figuren naher erläutert. In den Figuren sind:In the following, the present invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment with reference to the attached figures. In the figures are:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines als Volumenstromsteuerventil und Drucksteuerventil funktionierenden Kombinationsventils;Figure 2 is a schematic representation of a functioning as a flow control valve and pressure control valve combination valve;
Figur 3 eine schematische Darstellung von Kennlinien für das Volumenstromsteuerventil und das Drucksteuerventil;Figure 3 is a schematic representation of characteristics for the flow control valve and the pressure control valve;
Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Steuerverfahrens.FIG. 4 is a flowchart of a control method.
In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist die Darstellung stark vereinfacht ausgeführt. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf und ab bewegbaren Kolben 3. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen Ansaugtrakt 27, in dem stromabwärts einer Ansaugoffnung 4 ein Luftmassensensor 5, eine Drosselklappe 6 sowie ein Saugrohr 7 angeordnet sind. Der Ansaugtrakt mundet in einem durch den Zylinder 2 und den Kolben 3 begrenzten Brennraum 28. Die zur Verbrennung notige Frischluft wird über den Ansaugtrakt 27 in den Brenn- räum eingeleitet, wobei die Frischluftzufuhr durch Offnen und Schließen eines Einlassventils 8 gesteuert wird. Bei der hier dargestellten Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei der der Kraftstoff über ein Einspritzventil 9 unmittelbar in den Brennraum 28 eingespritzt wird. Zur Einleitung der1 shows an internal combustion engine 1 is shown schematically. For the sake of clarity, the representation is made much simpler. The internal combustion engine 1 comprises at least one cylinder 2 and a piston 3 movable up and down in the cylinder 2. The internal combustion engine 1 further comprises an intake manifold 27 in which an air mass sensor 5, a throttle valve 6 and a suction pipe 7 are arranged downstream of an intake opening 4. The intake tract opens into a combustion chamber 28 delimited by the cylinder 2 and the piston 3. The fresh air required for combustion is introduced into the combustion chamber via the intake tract 27, the fresh air supply being controlled by opening and closing an inlet valve 8. The internal combustion engine 1 shown here is an internal combustion engine 1 with direct fuel injection, in which the fuel is injected directly into the combustion chamber 28 via an injection valve 9. To initiate the
Verbrennung dient eine in dem Brennraum ragende Zündkerze 10. Die Verbrennungsabgase werden über ein Auslassventil 11 in einen Abgastrakt 29 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt und mittels eines im Abgastrakt 29 angeordneten Abgaskatalysators 12 gereinigt. Die Kraftübertragung an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) geschieht über eine mit dem Kolben 3 gekoppelte Kurbelwelle 13. Die Brennkraftmaschine 1 verfugt ferner über einen Kuhlmitteltemperatursensor 14, einen Drehzahlsensor 15 zur Erfassung der Drehzahl der Kurbelwelle 13 sowie einen Lambdasensor 16 zur Erfassung der Abgaszusammensetzung .Combustion serves a projecting in the combustion chamber spark plug 10. The combustion exhaust gases are discharged via an exhaust valve 11 in an exhaust tract 29 of the internal combustion engine 1 and cleaned by means of a arranged in the exhaust tract 29 exhaust catalyst 12. The power transmission to a drive train of a motor vehicle (not shown) via a coupled to the piston 3 crankshaft 13. The internal combustion engine 1 further has a Kuhlmitteltemperatursensor 14, a speed sensor 15 for detecting the rotational speed of the crankshaft 13 and a lambda sensor 16 for detecting the exhaust gas composition ,
Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Kraftstoffzufuhreinrichtung zugeordnet, welche einen Kraftstofftank 17 sowie eine darin angeordnete Kraftstoffpumpe 18 aufweist. Der Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 18 über eine Versorgungsleitung 19 einem Druckspeicher 20 zugeführt. Dabei handelt es sich um einen gemeinsamen Druckspeicher 20, von dem aus die Einspritzventile 9 für mehrere Zylinder 2 mit druckbeaufschlag- tem Kraftstoff versorgt werden. In der Versorgungsleitung 19 sind ferner ein Kraftstofffilter 21 eine Hochdruckpumpe 22 und ein Volumenstromsteuerventil 35 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 22 dient dazu, den durch die Kraftstoffpumpe 18 mit relativ niedrigem Druck (ca. 3 bis 6 bar) geforderten Kraftstoff dem Druckspeicher 20 mit hohem Druck zuzuführen (typischerweise bis zu 200 bar) . Die Hochdruckpumpe 22 wird dabei mittels eines eigenen Antriebs (nicht dargestellt) , beispielsweise eines Elektromotors, oder durch entsprechende Koppelung mit der Kurbelwelle 13 angetrieben. Mittels des Volumenstromsteuerventils 35 kann der dem Druckspeicher 20 zu- gefuhrte Kraftstoffvolumenstrom und damit der Druck im Druckspeicher 20 eingestellt werden. An dem Druckspeicher 20 ist ein Drucksteuerventil 23 angeordnet, über welches der in dem Druckspeicher 20 befindliche Kraftstoff über eine Ruckflussleitung 24 in den Kraftstofftank 17 zurückfließen kann. Zur Überwachung des Drucks im Druckspeicher 20 ist ferner ein Drucksensor 25 vorgesehen.The internal combustion engine 1 is assigned a fuel supply device which has a fuel tank 17 and a fuel pump 18 arranged therein. The fuel is supplied by means of the fuel pump 18 via a supply line 19 to a pressure accumulator 20. This is a common pressure accumulator 20, from which the injection valves 9 for a plurality of cylinders 2 are supplied with pressurized fuel. In the supply line 19, a fuel filter 21, a high-pressure pump 22 and a flow control valve 35 are further arranged. The high pressure pump 22 is used by the fuel pump 18th with relatively low pressure (about 3 to 6 bar) required fuel to the accumulator 20 to supply high pressure (typically up to 200 bar). The high-pressure pump 22 is thereby driven by means of its own drive (not shown), for example an electric motor, or by corresponding coupling with the crankshaft 13. By means of the volume flow control valve 35, the fuel volume supplied to the pressure accumulator 20 and thus the pressure in the pressure accumulator 20 can be adjusted. At the pressure accumulator 20, a pressure control valve 23 is arranged, via which the fuel located in the pressure accumulator 20 can flow back into the fuel tank 17 via a return flow line 24. For monitoring the pressure in the accumulator 20, a pressure sensor 25 is further provided.
Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 26 zugeordnet, welche über Signal- und Datenleitungen mit allen Ak- tuatoren und Sensoren verbunden ist. In der Steuervorrichtung 26 sind kennfeidbasierte Motorsteuerungsfunktionen (KFl bis KF5) und eine Reglereinrichtung 39 zur Regelung des Drucks im Druckspeicher 20 softwaremaßig implementiert. Die Reglereinrichtung 39 ist vorzugsweise als PI-Regler ausgebildet. Anhand der Messwerte der Sensoren, der kennfeldbasierten Motorsteuerungsfunktionen und der Reglereinrichtung 39 werden Steuersignale generiert und an die Aktuatoren der Brennkraftmaschine 1 übertragen. So ist die Steuervorrichtung 26 über die Daten- und Signalleitungen mit der Kraftstoffpumpe 18, dem Volumenstromsteuerventil 35, dem Drucksteuerventil 23, dem Drucksensor 25, dem Luftmassensensor 5, der Drosselklappe 6, der Zündkerze 10, dem Einspritzventil 9, dem Kuhlmittel- temperatursensor 14, dem Drehzahlsensor 15 und dem Lambdasen- sor 16 gekoppelt.The internal combustion engine 1 is associated with a control device 26 which is connected via signal and data lines with all actuators and sensors. In the control device 26, characteristic-based engine control functions (KF1 to KF5) and a regulator device 39 for regulating the pressure in the pressure reservoir 20 are implemented in software. The regulator device 39 is preferably designed as a PI controller. On the basis of the measured values of the sensors, the map-based engine control functions and the control device 39, control signals are generated and transmitted to the actuators of the internal combustion engine 1. Thus, the control device 26 via the data and signal lines with the fuel pump 18, the flow control valve 35, the pressure control valve 23, the pressure sensor 25, the air mass sensor 5, the throttle valve 6, the spark plug 10, the injection valve 9, the Kuhlmittel- temperature sensor 14, the speed sensor 15 and the Lambda sensor 16 coupled.
Das Drucksteuerventil 23 und das Volumenstromsteuerventil 35 können als separate Komponenten oder als integriertes Kombinationsventil ausgebildet sein. Ein Ausfuhrungsbeispiel eines solches Kombinationsventils 30 in Figur 2 schematisch dargestellt. Das Kombinationsventil umfasst einen gemeinsamen Aus- lass 31, der mit der Hochdruckpumpe 22 wirkverbunden ist, einen Anschluss 32, der mit der Kraftstoffpumpe 18 wirkverbunden ist, einen Einlass 33, der mit dem Druckspeicher 20 wirkverbunden ist, einen gemeinsamen Ventilsteller 34, einen ge- meinsamen Stellantrieb 36 für den Ventilsteller 34, einenThe pressure control valve 23 and the volume flow control valve 35 may be formed as separate components or as an integrated combination valve. An exemplary embodiment of such a combination valve 30 shown schematically in Figure 2. The combination valve comprises a common 31, which is operatively connected to the high pressure pump 22, has a port 32 operatively connected to the fuel pump 18, an inlet 33 operatively connected to the accumulator 20, a common valve actuator 34, a common actuator 36 for the valve actuator 34 , one
Ventilverschluss 37 zur Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Anschluss 32 und dem Einlass 33, und eine Druckfeder 38, welche zwischen dem Ventilsteller 34 und dem Ventilverschluss 37 angeordnet ist und diese abhangig von der axialen Position des Ventilstellers 34 mit einer gewissen Kraft auseinanderdruckt. Der Anschluss 32, der Auslass 31, der gemeinsame Ventilsteller 34 und der gemeinsame Stellantrieb 36 fungieren dabei als das Volumenstromsteuerventil 35. Der Einlass 33, der Anschluss 32, der gemeinsame Ventilsteller 34, die Druck- feder 38, der Ventilverschluss 37 und der gemeinsame Stellantrieb 36 als das Drucksteuerventil 23 fungieren als Drucksteuerventil 23.Valve closure 37 for interrupting the connection between the port 32 and the inlet 33, and a compression spring 38 which is disposed between the valve actuator 34 and the valve closure 37 and this apart depending on the axial position of the valve actuator 34 with a certain force apart. The port 32, the outlet 31, the common valve actuator 34 and the common actuator 36 act as the volume flow control valve 35. The inlet 33, the port 32, the common valve plate 34, the compression spring 38, the valve closure 37 and the common actuator 36 as the pressure control valve 23 function as a pressure control valve 23.
Der Stellantrieb 36 bewegt den Ventilsteller 34 in Abhangig- keit von einem Stellsignal der Reglereinrichtung 39 in axialer Richtung. Der Ventilsteller 34 wird durch die Kraft der Druckfeder 38 in eine Ruheposition gedrangt. An dem Ventilsteller 34 ist eine Nut ausgebildet. In Abhängigkeit von der Position des Ventilstellers 34 werden der Anschluss 32 und der Auslass 31 über die Nut wahlweise hydraulisch verbunden oder getrennt, sodass der Kraftstofffluss zwischen dem Anschluss 32 und dem Auslass 31 wahlweise ermöglicht oder unterbrochen wird. Bei geringer Starke des Stellsignals ist der Kraftstofffluss zwischen dem Anschluss 32 und dem Auslass 31 im Wesentlichen unterbrochen. In diesem Zustand, welcher in Figur 2 dargestellt ist, strömt von dem Anschluss 32 lediglich ein Leckagevolumenstrom hin zu dem Auslass 31. Bei starker werdendem Stellsignal bewegt sich der Ventilsteller 34 entgegen der Federkraft weiter in Richtung des Ventilsverschlusses, wodurch der Anschluss 32 mit dem Auslass 31 über die Nut hydraulisch gekoppelt wird. Dadurch kann der dem Druckspeicher 20 zugefuhrte Kraftstoffvolumenstrom und damit der Druck im Druckspeicher 20 in Abhängigkeit von der Starke des Stellsignals stufenlos variiert werden. Mittels eines ersten Regelkreises, bestehend aus dem Volumenstromsteuerventil 35, der Reglereinrichtung 39 und dem Drucksensor, ist da- her eine Regelung des Drucks im Druckspeicher 20 anhand des dem Druckspeicher 20 zugefuhrten Kraftstoffvolumenstroms möglich. Dieser Betriebsmodus der Reglereinrichtung 39 wird nachfolgend als Volumenstromsteuermodus bezeichnet.The actuator 36 moves the valve actuator 34 as a function of an actuating signal of the control device 39 in the axial direction. The valve actuator 34 is urged by the force of the compression spring 38 in a rest position. At the valve actuator 34, a groove is formed. Depending on the position of the valve actuator 34, the port 32 and the outlet 31 are selectively hydraulically connected or disconnected via the groove, so that the fuel flow between the port 32 and the outlet 31 is selectively enabled or interrupted. At low power of the control signal, the fuel flow between the port 32 and the outlet 31 is substantially interrupted. In this state, which is shown in FIG. 2, only a leakage volume flow flows from the connection 32 to the outlet 31. As the actuating signal becomes stronger, the valve actuator 34 moves counter to the spring force in the direction of the valve closure, whereby the port 32 is hydraulically coupled to the outlet 31 via the groove. As a result, the pressure accumulator 20 zugefuhrte fuel flow and thus the pressure in the accumulator 20 can be varied continuously depending on the strength of the control signal. By means of a first control loop, consisting of the volume flow control valve 35, the regulator device 39 and the pressure sensor, therefore, a regulation of the pressure in the pressure accumulator 20 on the basis of the pressure accumulator 20 zugefuhrten fuel flow is possible. This operation mode of the controller 39 will be hereinafter referred to as the volume flow control mode.
Bei schwachem Stellsignal sind der Anschluss 32 und der Auslass 31 hydraulisch getrennt und es fließt nur der Leckagevolumenstrom an Kraftstoff von dem Anschluss 32 zum Auslass 31. Wenn die durch den Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 20 hervorgerufene Kraft am Einlass 33 des Kombinationsventils großer ist als die durch die Vorspannung der Feder hervorgerufene und auf den Ventilverschluss 37 ausgeübte Kraft, wird der Einlass 33 mit dem Anschluss 32 hydraulisch gekoppelt, so dass Kraftstoff vom Druckspeicher 20 über den Einlass 33 hin zum Auslass 31 in den Kraftstofftank 17 fließen kann. Die auf den Ventilverschluss 37 ausgeübte Kraft ist in Abhängigkeit von der Starke des Stellsignals variierbar. Je kleiner das Stellsignal umso geringer ist die Kraft auf den Ventilverschluss 37 und umso großer ist der Kraftstofffluss von dem Druckspeicher 20 zurück in den Kraftstofftank 17. Mittels ei- nes zweiten Regelkreises, bestehend aus dem Drucksteuerventil 23, der Reglereinrichtung 39 und dem Drucksensor, ist daher eine Regelung des Drucks im Druckspeicher 20 anhand des über das Drucksteuerventil 23 fließenden KraftstoffStroms möglich. Dieser Betriebsmodus der Reglereinrichtung 39 wird nachfolgend als Drucksteuermodus bezeichnet.When the actuating signal is weak, the port 32 and the outlet 31 are hydraulically isolated and only the leakage volume flow of fuel from the port 32 to the outlet 31 flows. If the force caused by the fuel pressure in the pressure accumulator 20 at the inlet 33 of the combination valve is greater than that the bias of the spring and applied to the valve closure 37 force, the inlet 33 is hydraulically coupled to the port 32 so that fuel from the pressure accumulator 20 via the inlet 33 toward the outlet 31 into the fuel tank 17 can flow. The force exerted on the valve closure 37 is variable in dependence on the strength of the control signal. The smaller the control signal, the lower the force on the valve closure 37 and the greater the fuel flow from the pressure accumulator 20 back into the fuel tank 17. By means of a second control loop, consisting of the pressure control valve 23, the regulator device 39 and the pressure sensor is Therefore, a regulation of the pressure in the pressure accumulator 20 based on the flowing over the pressure control valve 23 fuel flow possible. This operation mode of the controller 39 will be hereinafter referred to as the pressure control mode.
Die Reglereinrichtung 39 regelt basierend auf dem Signal des Drucksensors den Kraftstoffdruck im Druckspeicher 20 auf einen vorgegebenen Druck-Sollwert. Zu diesem Zweck wird die Reglereinrichtung 39 wahlweise im Drucksteuermodus oder im Volumenstromsteuermodus betrieben werden. Bei Erfüllung vorgegebener Umschaltbedingungen wird zwischen den beiden Modi umgeschaltet.The regulator device 39 controls based on the signal of the pressure sensor, the fuel pressure in the accumulator 20 to a predetermined pressure setpoint. For this purpose, the regulator means 39 will be selectively operated in the pressure control mode or in the volume flow control mode. If predetermined switching conditions are met, the system switches between the two modes.
Figur 3 zeigt Kennlinien des Kombinationsventils 30. Eine Druckkurve 80 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Stellsignal in Ampere und dem Kraftstoffdruck im Druckspeicher 20 in bar. Erhöht sich bei gegebenem Stellsignal der Druck im Druckspeicher 20 über den Drucksollwert, so verringert die Reglereinrichtung 39 die Starke des Stellsignals, wodurch der Druck im Druckspeicher 20 durch Ablassen von Kraftstoff aus dem Druckspeicher 20 wieder auf den Drucksollwert eingeregelt wird. Fallt der Druck im Druckspeicher 20 bei gegebenem Stellsignal unter den Drucksollwert, so erhöht die Reglereinrichtung 39 die Starke des Stellsignals, wodurch weniger Kraftstoff aus dem Druckspeicher 20 abfließen kann und sich der Druck im Druckspeicher 20 durch wieder auf den Drucksollwert eingere- gelt.FIG. 3 shows characteristic curves of the combination valve 30. A pressure curve 80 shows the relationship between the control signal in amperes and the fuel pressure in the pressure accumulator 20 in bar. Increases at a given control signal, the pressure in the pressure accumulator 20 above the desired pressure value, the regulator means 39 reduces the strength of the control signal, whereby the pressure in the pressure accumulator 20 is regulated by discharging fuel from the accumulator 20 back to the desired pressure value. If the pressure in the pressure accumulator 20 falls below the desired pressure value given a control signal, the control device 39 increases the strength of the control signal, as a result of which less fuel can flow out of the pressure accumulator 20 and the pressure in the pressure accumulator 20 returns to the desired pressure value.
Für Werte des Stellsignals, die großer sind als ein vorgegebener Schwellenwert, der in diesem Ausfuhrungsbeispiel einen Wert von etwa 0,5 Ampere hat, öffnet sich das Volumen- Stromsteuerventil 35 und ermöglicht einen in Liter pro Minute angegebenen Kraftstofffluss von dem Kraftstofftank 17 über die Hochdruckpumpe 22 in den Druckspeicher 20. Das Diagramm der Figur 3 zeigt eine obere Flusskurve 81, die eine obere Toleranzgrenze für das Kombinationsventil darstellt, eine un- tere Flusskurve 82, die eine untere Toleranzgrenze für das Kombinationsventil darstellt, und eine mittlere Flusskurve 83, die den Mittelwert zwischen oberer und unterer Flusskurve 81, 82 darstellt. Erhöht sich bei gegebenem Stellsignal der Druck im Druckspeicher 20 über den Drucksollwert, so verrin- gert die Reglereinrichtung 39 die Starke des Stellsignals, wodurch der Druck im Druckspeicher 20 durch Verringerung des zugefuhrten Kraftstoffvolumenstroms und gleich bleibender Einspritzmenge in die Brennraume der Brennkraftmaschine absinkt und auf den Drucksollwert eingeregelt wird. Fallt der Druck im Druckspeicher 20 bei gegebenem Stellsignal unter den Drucksollwert, so erhöht die Reglereinrichtung 39 die Starke des Stellsignals, wodurch dem Druckspeicher 20 ein größerer Kraftstoffvolumenstrom zugeführt wird und sich der Druck im Druckspeicher 20 durch wieder auf den Drucksollwert eingere- gelt.For values of the control signal, which are greater than a predetermined threshold, which has a value of about 0.5 amps in this embodiment, opens the volume flow control valve 35 and allows a specified in liters per minute fuel flow from the fuel tank 17 via the high-pressure pump 22 in the pressure accumulator 20. The diagram of Figure 3 shows an upper flow curve 81, which represents an upper tolerance limit for the combination valve, a lower flow curve 82, which is a lower tolerance limit for the Combination valve, and a mean flow curve 83, which represents the average between upper and lower flow curve 81, 82. Increases at a given control signal, the pressure in the pressure accumulator 20 above the pressure setpoint, the controller 39 reduces the strength of the control signal, whereby the pressure in the pressure accumulator 20 drops by reducing the supplied fuel flow and constant injection quantity into the combustion chamber of the internal combustion engine and the Pressure setpoint is adjusted. If the pressure in the pressure accumulator 20 falls below the desired pressure value given a control signal, the control device 39 increases the strength of the control signal, whereby a larger fuel volume flow is supplied to the pressure accumulator 20 and the pressure in the pressure accumulator 20 returns to the desired pressure value.
Die Flusskurven 81, 82 und 83 zeigen, dass bei diesem Ausfuhrungsbeispiel unterhalb des Schwellenwerts, also wenn das Volumenstromsteuerventil 35 im Wesentlichen geschlossen ist, noch der Leckagevolumenstrom fließen kann. In diesem Bereich ist die Reglereinrichtung 39 im Volumenstromsteuermodus nicht mehr sinnvoll zu betreiben, so dass spätestens beim Unterschreiten dieses Schwellenwerts, d.h. des entsprechenden Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine, eine Umschaltung in den Drucksteuermodus erfolgt. Durch diese Umschaltung wird sichergestellt, dass eine Druckregelung auch bei sehr kleinen Einspritzmengen, d.h. kleiner als der Leckagevolumenstrom, noch zuverlässig durchfuhrbar ist.The flow curves 81, 82 and 83 show that in this exemplary embodiment, below the threshold value, that is, when the volume flow control valve 35 is substantially closed, the leakage volume flow can still flow. In this area, the regulator device 39 is no longer meaningful to operate in the flow control mode, so that at the latest when falling below this threshold, i. the corresponding fuel consumption of the internal combustion engine, a switchover to the pressure control mode takes place. This switching ensures that a pressure control even with very small injection quantities, i. smaller than the leakage volume flow, is still reliably durchfuhrbar.
Eine Umschaltung zwischen den beiden Betriebsmodi erfolgt jedoch auch bei Erfüllung weiterer Bedingungen:Switching between the two operating modes is also possible if other conditions are fulfilled:
Beispielsweise wird von dem Volumenstromsteuermodus in den Drucksteuermodus umgeschaltet, falls der Druck im Druckspeicher 20 um einen ersten vorgegebenen Betrag großer ist als der vorgegebene Drucksollwert. Dadurch wird ein zu hoher Kraftstoffdruck im KraftstoffSpeicher vermieden. Dichtungen und Sicherheitskomponenten, wie beispielsweise ein Überdruckventil (nicht dargestellt), werden dadurch geschont. Ferner werden unerwünschte Veränderungen des Drucks im Kraftstoffspeicher, welche sich aufgrund von Toleranzen oder Defekten anderer Komponenten der Kraftstoffzufuhreinrichtung ergeben, ausgeglichen. Dies wirkt sich positiv auf die Betriebssicherheit der Kraftstoffzufuhreinrichtung aus.For example, it is switched from the flow control mode in the pressure control mode, if the pressure in the pressure accumulator 20 by a first predetermined amount is greater than the specified pressure setpoint. As a result, too high a fuel pressure in the fuel storage is avoided. Seals and safety components, such as a pressure relief valve (not shown) are thereby spared. Furthermore, undesirable changes in the pressure in the fuel accumulator resulting from tolerances or defects of other components of the fuel supply device are compensated. This has a positive effect on the operational safety of the fuel supply device.
Als weiteres Beispiel wird von dem Drucksteuermodus in den Volumenstromsteuermodus umgeschaltet, falls der Druck im Druckspeicher 20 um einen zweiten Betrag kleiner ist als der vorgegebene Drucksollwert. Dadurch wird sichergestellt, dass der Druck im Druckspeicher 20 immer auf einem gewissen Wert gehalten wird, um eine ausreichende Zumessung von Kraftstoff in die Brennraume der Brennkraftmaschine sicherzustellen und Verbrennungsaussetzern vorzubeugen .As another example, if the pressure in the accumulator 20 is less than the predetermined pressure setpoint by a second amount, it is switched from the pressure control mode to the volumetric flow control mode. This ensures that the pressure in the pressure accumulator 20 is always maintained at a certain value in order to ensure a sufficient metering of fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine and to prevent misfiring.
Die in Figur 3 dargestellten Kennlinien für das Drucksteuerventil 23 und das Volumenstromsteuerventil 35 werden in der Regel basierend auf entsprechenden Messreihen an einer begrenzten Anzahl an Testexemplaren erstellt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und auch aufgrund von Veränderungen über die Lebensdauer zeigen die Kombinationsventile abweichendes Verhalten .The characteristic curves for the pressure control valve 23 and the volume flow control valve 35 illustrated in FIG. 3 are generally created based on corresponding measurement series on a limited number of test specimens. Due to manufacturing tolerances and also due to changes over the life of the combination valves show deviant behavior.
Die Umschaltvorgange zwischen dem Volumenstromsteuermodus und dem Drucksteuermodus werden meist vorgesteuert durchgeführt. Ist beispielsweise eine der oben genannten Bedingungen zumThe switching between the flow control mode and the pressure control mode are usually carried out pilot-operated. For example, if one of the above conditions is for
Umschalten von dem Volumenstromsteuermodus zum Drucksteuermodus erfüllt, so wechselt die Reglereinrichtung 39 unter Vorgabe eines ersten Vorsteuerwerts für das Stellsignal des Ventilstellers 34 von der Kennlinie des Volumenstromsteuerven- tils 35 auf die Kennlinie des Drucksteuerventils 23. Da die Kennlinie des Drucksteuerventils 23 aber aus oben genannten Gründen nicht für alle Kombinationsventile exakt zutrifft, kann es unmittelbar nach dem Wechsel zu einem plötzlichen Druckabfall im Druckspeicher 20 kommen. Dieser Druckabfall kann so groß sein, dass die Bedingung für die Ruckumschaltung in den Volumenstromsteuermodus erfüllt ist und eine unerwünschte Ruckumschaltung stattfindet.When the switching from the volumetric flow control mode to the pressure control mode is satisfied, the control device 39 changes from the characteristic of the volumetric flow control valve 35 to the characteristic curve of the pressure control valve 23, given a first precontrol value for the control signal of the valve actuator 34. However, the characteristic of the pressure control valve 23 changes for the reasons stated above not exactly true for all combination valves, it can change immediately after the change to a sudden Pressure drop in the accumulator 20 come. This pressure drop can be so great that the condition for the return switch to the flow control mode is met and an undesirable jerk change takes place.
Auch die Umschaltung von dem Drucksteuermodus in den Volumensteuermodus wird unter Vorgabe eines zweiten Vorsteuerwerts für das Stellsignal des Ventilstellers 34 durchgeführt. Dabei kann es unmittelbar nach dem Umschalten aufgrund der abwei- chenden Charakteristik des Volumenstromsteuerventils 35 zu einem Druckanstieg im Druckspeicher 20 kommen. Dabei kann die oben beschriebene Bedingung zur Ruckumschaltung in den Drucksteuermodus erfüllt sein und eine unerwünschte Ruckumschaltung stattfinden.The changeover from the pressure control mode into the volume control mode is also carried out with the specification of a second precontrol value for the actuating signal of the valve actuator 34. In this case, immediately after switching due to the deviating characteristic of the volume flow control valve 35, an increase in pressure in the pressure accumulator 20 may occur. In this case, the above-described condition for switching back to the pressure control mode can be fulfilled and an undesired jerk changeover can take place.
Selbst in dem Fall, dass die Abweichungen des Drucks im Druckspeicher 20 vom Drucksollwert nach einem Umschaltvorgang nicht so groß sind, dass es zu einer Ruckumschaltung kommt, so kann es doch zu einer unerwünschten Belastung des I- Anteils der Reglereinrichtung 39 kommen, um die Abweichungen auszuregeln .Even in the case that the deviations of the pressure in the pressure accumulator 20 from the pressure setpoint after a switching operation are not so great that there is a jerk switching, it may nevertheless lead to an undesirable loading of the I component of the control device 39 to the deviations to correct.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhreinrichtung anhand des in Figur 4 dargestellten Ablauf- diagramms beispielhaft erläutert.In the following, a method for controlling the fuel supply device is explained by way of example with reference to the flowchart shown in FIG.
Beim Start des Verfahrens in Schritt 400 wird die Reglereinrichtung 39 beispielsweise im Volumenstromsteuermodus betrieben. Dabei wird die Regelung des Drucks im Druckspeicher 20 basierend auf der Kennlinie des Volumenstromsteuerventils 35 durchgeführt .When starting the method in step 400, the regulator device 39 is operated, for example, in the volume flow control mode. In this case, the regulation of the pressure in the pressure accumulator 20 is carried out based on the characteristic of the volume flow control valve 35.
In Schritt 401 wird geprüft, ob eine der oben genannten Bedingungen zur Umschaltung vom Volumenstromsteuermodus in den Drucksteuermodus erfüllt ist. Falls keine der Bedingungen erfüllt ist, verbleibt die Reglereinrichtung 39 im Volumenstromsteuermodus . Falls eine der Bedingungen erfüllt ist, beispielsweise weil der erfasste Druck im Druckspeicher 20 um einen ersten Betrag großer ist als der Drucksollwert, so wird in Schritt 402 unter Vorgabe eines ersten Vorsteuerwertes für den Ventilstel- ler 34 in den Drucksteuermodus umgeschaltet. Dabei wird von der Kennlinie des Volumenstromsteuerventils 35 unter Vorgabe des ersten Vorsteuerwerts auf die Kennlinie für das Drucksteuerventil 23 gesprungen und die Regelung des Drucks im Druckspeicher 20 basierend auf dieser Kennlinie fortge- fuhrt. Gleichzeitig wird ein Zahler Z gestartet, wobei die Reglereinrichtung 39 zumindest solange im Drucksteuermodus verbleibt bis der Wert des Zahlers Z in Schritt 403 einen vorgegebenen Grenzwert Zthres überschritten hat. Dadurch wird eine schnelle und unerwünschte Ruckumschaltung in den VoIu- menstromsteuermodus verhindert.In step 401, it is checked whether any of the above-mentioned conditions for switching from the volume flow control mode to the pressure control mode is satisfied. If none of the conditions is met, the regulator device 39 remains in the flow control mode. If one of the conditions is fulfilled, for example because the detected pressure in the pressure accumulator 20 is greater than the desired pressure value by a first amount, then, in step 402, a first precontrol value for the valve positioner 34 is switched to the pressure control mode. In this case, the characteristic of the volume flow control valve 35 is jumped to the characteristic for the pressure control valve 23 and the regulation of the pressure in the pressure accumulator 20 is continued based on this characteristic, given the first precontrol value. At the same time, a payer Z is started, wherein the regulator device 39 remains in the pressure control mode at least until the value of the payer Z has exceeded a predefined limit value Z thr it in step 403. This prevents fast and unwanted switching back to the volume control mode.
In Schritt 404 wird überprüft, ob es aufgrund der Umschaltung in den Drucksteuermodus zu einer Abweichung des Drucks vom Drucksollwert gekommen ist, welche sich aufgrund der oben be- schriebenen Unstimmigkeiten zwischen der Kennlinie und der eigentlichen Charakteristik des Kombinationsventils ergibt. Falls keine Abweichung erkannt wird, fahrt das Verfahren mit Schritt 407 fort.In step 404, it is checked whether there has been a deviation of the pressure from the pressure setpoint due to the switching to the pressure control mode, which results from the above-described discrepancies between the characteristic and the actual characteristic of the combination valve. If no deviation is detected, then the method continues to step 407.
Bei Erkennen einer Druckabweichung wird der Wert des Stellsignals für den Ventilsteller 34 mittels der Reglereinrichtung 39 in Schritt 405 derart verändert, dass der Druck im Druckspeicher 20 den Drucksollwert erreicht und auf diesen eingeregelt wird.Upon detection of a pressure deviation, the value of the actuating signal for the valve actuator 34 is changed by means of the regulator device 39 in step 405 such that the pressure in the pressure accumulator 20 reaches the pressure setpoint and is adjusted to this.
In Schritt 406 wird der erste Vorsteuerwert unter Berücksichtigung der Korrektur des Stellsignals durch die Reglereinrichtung 39 korrigiert. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ein Ausgangswert der Reglereinrichtung 39 für das Stellsignal im eingeregelten Zustand, d.h. wenn der Druck im Druckspeicher 20 auf den Drucksollwert eingeregelt ist, für den ersten Vorsteuerwert übernommen wird. Dieser korrigierte erste Vorsteuerwert für das Stellsignal zum Umschalten vom Volumenstromsteuermodus in den Drucksteuermodus wird in einer Speichereinrichtung der Steuervorrichtung (nicht dargestellt) abgespeichert. Die nächste Umschaltung vom Drucksteuermodus in den Volumenstromsteuermodus wird dann unter Ver- wendung des korrigierten ersten Vorsteuerwerts durchgeführt, wodurch die Druckschwankung, welche sich durch den Wechsel der Kennlinien ergibt, deutlich reduziert werden kann.In step 406, the first pilot control value is corrected taking into account the correction of the control signal by the control device 39. This can be done, for example, by assuming an output value of the control device 39 for the control signal in the adjusted state, ie when the pressure in the pressure accumulator 20 has been adjusted to the desired pressure value, for the first pilot control value. This corrected first pilot value for the control signal for switching from the volume flow control mode to the pressure control mode is stored in a memory device of the control device (not shown). The next changeover from the pressure control mode to the volume flow control mode is then carried out using the corrected first pilot value, whereby the pressure fluctuation resulting from the change of the characteristic curves can be significantly reduced.
In Schritt 407 wird geprüft, ob eine der oben genannten Be- dingungen zur Umschaltung vom Drucksteuermodus in den Volumenstromsteuermodus erfüllt ist. Falls keine der Bedingung erfüllt ist, verbleibt die Reglereinrichtung 39 im Drucksteuermodus .In step 407, it is checked whether any of the above-mentioned conditions for switching from the pressure control mode to the volume flow control mode is satisfied. If none of the condition is satisfied, the regulator means 39 remains in the pressure control mode.
Falls eine der Bedingung erfüllt ist, beispielsweise weil der erfasste Druck im Druckspeicher 20 um einen zweiten Betrag kleiner ist als der Drucksollwert, so wird in Schritt 408 unter Vorgabe eines zweiten Vorsteuerwertes für den Ventilsteller 34 in den Volumenstromsteuermodus umgeschaltet. Dabei wird von der Kennlinie des Drucksteuerventils 23 unter Vorgabe des zweiten Vorsteuerwerts auf die Kennlinie des Volumenstromsteuerventils 35 gesprungen und die Regelung des Drucks im Druckspeicher 20 basierend auf dieser Kennlinie fortgeführt. Gleichzeitig wird der Zahler Z erneut gestartet, wobei die Reglereinrichtung 39 zumindest solange im Volumenstromsteuermodus verbleibt bis der Wert des Zahlers Z in Schritt 409 wieder den vorgegebenen Grenzwert Zthres überschritten hat. Dadurch wird eine schnelle und unerwünschte Ruckumschaltung in den Drucksteuermodus verhindert.If one of the conditions is fulfilled, for example because the detected pressure in the pressure accumulator 20 is smaller than the desired pressure value by a second amount, then in step 408, a second precontrol value for the valve actuator 34 is switched to the flow control mode. In this case, the characteristic curve of the volume flow control valve 35 is jumped from the characteristic of the pressure control valve 23 under specification of the second pilot value and the regulation of the pressure in the pressure accumulator 20 based on this characteristic continued. At the same time, the payer Z is restarted, whereby the regulator device 39 remains in the volume flow control mode at least until the value of the payer Z has again exceeded the predetermined limit value Z thr it in step 409. This prevents fast and unwanted switching back to the print control mode.
In Schritt 410 wird überprüft, ob es aufgrund der Umschaltung in den Volumenstromsteuermodus zu einer Abweichung des Drucks vom Drucksollwert gekommen ist, welche sich aufgrund der oben beschriebenen Unstimmigkeiten zwischen der Kennlinien und der eigentlichen Charakteristik des Kombinationsventils ergibt. Fall keine Druckabweichung erkannt wird, wird das Verfahren entweder in Schritt 413 beendet oder von neuem gestartet. Bei Erkennen einer Druckabweichung wird der Wert des Stellsignals für den Ventilsteller 34 mittels der Reglereinrichtung 39 in Schritt 411 derart korrigiert, dass der Druck im Druckspeicher 20 wieder den Drucksollwert erreicht und auf diesen eingeregelt wird.In step 410, it is checked whether there has been a deviation of the pressure from the pressure setpoint due to the switching to the flow control mode, which results from the above-described inconsistencies between the characteristics and the actual characteristic of the combination valve. If no pressure deviation is detected, the method is either ended in step 413 or restarted. Upon detection of a pressure deviation, the value of the control signal for the valve actuator 34 is corrected by means of the regulator device 39 in step 411 such that the pressure in the pressure accumulator 20 again reaches the pressure setpoint and is adjusted to this.
Analog zu Schritt 412 wird in Schritt 410 der zweite Vorsteuerwert unter Berücksichtigung der Korrektur des Stellsignals durch die Reglereinrichtung 39 korrigiert. Dies kann auch hier beispielsweise dadurch geschehen, dass der Ausgangswert der Reglereinrichtung 39 für das Stellsignal im eingeregelten Zustand für den zweiten Vorsteuerwert übernommen wird. Dieser korrigierte zweite Vorsteuerwert für das Stellsignal zum Umschalten vom Drucksteuermodus in den Volumenstromsteuermodus wird in einer Speichereinrichtung der SteuervorrichtungAnalogously to step 412, the second precontrol value is corrected in step 410 taking into account the correction of the actuating signal by the control device 39. This can also be done here, for example, by taking over the output value of the control device 39 for the actuating signal in the adjusted state for the second precontrol value. This corrected second pilot value for the control signal for switching from the pressure control mode to the volume flow control mode is stored in a memory device of the control device
(nicht dargestellt) abgespeichert. Die nächste Umschaltung vom Drucksteuermodus in den Volumenstromsteuermodus wird dann unter Verwendung des korrigierten zweiten Vorsteuerwerts durchgeführt, wodurch die Druckschwankung, welche sich durch den Wechsel der Kennlinien ergibt, deutlich reduziert werden kann .(not shown) stored. The next changeover from the pressure control mode to the volume flow control mode is then performed using the corrected second pilot value, whereby the pressure fluctuation resulting from the change of the characteristics can be significantly reduced.
Das Verfahren wird in Schritt 413 wahlweise beendet oder von neuem gestartet. The process is optionally terminated or restarted in step 413.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffzufuhreinrichtung einer Brennkraftmaschine (1), wobei die Kraftstoffzufuhr- einrichtung aufweist:1. A method for controlling a fuel supply device of an internal combustion engine (1), wherein the fuel supply device comprises:
- einen Druckspeicher (20) für den Kraftstoff,a pressure accumulator (20) for the fuel,
- ein Volumenstromsteuerventil (35), mittels dem ein Kraftstoffvolumenstrom in den Druckspeicher (20) einstellbar ist, - einem Drucksteuerventil (23), mittels dem der Druck in dem Druckspeicher (20) einstellbar ist,- A volume flow control valve (35) by means of a fuel flow in the pressure accumulator (20) is adjustable, - a pressure control valve (23) by means of which the pressure in the pressure accumulator (20) is adjustable,
- einer Reglereinrichtung (39) , welche mit dem Volumenstromsteuerventil (35) und dem Drucksteuerventil (23) gekoppelt ist, um den Druck in dem Druckspeicher (20) auf einen vorgegebenen Drucksollwert einzustellen, wobei die Reglereinrichtung (39) derart ausgebildet ist, dass sie wahlweise in einem Volumenstromsteuermodus, in dem der Druck in dem Druckspeicher (20) mittels des Volumenstromsteuerventils (35) geregelt wird, oder in einem Drucksteuermodus, in dem der Druck im Druckspeicher (20) mittels des Drucksteuerventils (23) geregelt wird, betrieben werden kann, wobei gemäß dem Verfahren- A regulator means (39) which is coupled to the flow control valve (35) and the pressure control valve (23) to adjust the pressure in the pressure accumulator (20) to a predetermined pressure setpoint, wherein the control means (39) is designed such that they optionally in a volumetric flow control mode in which the pressure in the pressure accumulator (20) is regulated by means of the volumetric flow control valve (35) or in a pressure control mode in which the pressure in the pressure accumulator (20) is regulated by means of the pressure control valve (23) , wherein according to the method
- nach einem Umschalten von einem der Modi in den jeweils anderen Modus die Reglereinrichtung (39) für eine vorgegebene Zeitdauer in diesem Modus verbleibt,- after switching from one of the modes to the other mode, the regulator means (39) remains in that mode for a predetermined period of time,
- eine wahrend dieser Zeitdauer auftretende Abweichung des Drucks im Druckspeicher (20) von dem Drucksollwert er- fasst wird, und - die erfasste Druckabweichung bei einer folgenden Um- schaltung in den jeweils selben Modus berücksichtigt wird .a deviation of the pressure in the pressure accumulator occurring during this period of time from the pressure setpoint is detected, and the detected pressure deviation is taken into account in the respectively same mode in the case of a subsequent changeover.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Umschaltvorgang zwi- sehen dem Volumenstromsteuermodus und dem Drucksteuermodus unter Vorgabe von zumindest einem Vorsteuerwert vorgesteuert durchgeführt wird, wobei der zumindest eine Vorsteuerwert basierend auf der Druckabweichung, welche bei einer vorhergehenden Umschaltung in den jeweils selben Modus er- fasst wurde, bestimmt wird.2. The method of claim 1, wherein the switching between see the volumetric flow control mode and the pressure control mode under specification of at least one pilot control value is carried out pilot-controlled, wherein the at least one pilot control value based on the pressure deviation, which at a previous changeover was detected in each case the same mode is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Umschaltvorgang von dem Volumenstromsteuermodus in den Drucksteuermodus unter Vorgabe eines ersten Vorsteuerwertes für das Drucksteuerventil (23) vorgesteuert durchgeführt wird, wobei der erste Vorsteuerwert basierend auf der Druckabweichung, welche bei einer vorhergehenden Umschaltung in den Drucksteuer- modus erfasst wurde, bestimmt wird.3. The method of claim 1, wherein the switching operation is performed by the volume flow control mode in the pressure control mode under specification of a first pilot value for the pressure control valve (23) pilot-controlled, wherein the first pilot value based on the pressure deviation, which in a previous switch to the pressure control mode is determined.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Umschaltvorgang von dem Drucksteuermodus in den Volumenstromsteuermodus unter Vorgabe eines zweiten Vorsteuerwer- tes für das Volumenstromsteuerventil (35) vorgesteuert durchgeführt wird, wobei der zweite Vorsteuerwert basierend auf der Druckabweichung, welche bei einer vorhergehenden Umschaltung in den Volumenstromsteuermodus erfasst wurde, bestimmt wird.4. The method according to claim 1, wherein the switching operation from the pressure control mode to the volume flow control mode is precontrolled by setting a second pilot control value for the volume flow control valve, wherein the second pilot control value is based on the pressure deviation which occurs at a preceding flow Switching was detected in the flow control mode is determined.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei von dem Volumenstromsteuermodus in den Drucksteuermodus umgeschaltet wird, falls ein erfasster Druck im Druckspeicher (20) um einen ersten Betrag großer ist als der vorgegebene Drucksollwert.5. The method of claim 1, wherein is switched from the flow control mode in the pressure control mode, if a detected pressure in the pressure accumulator (20) by a first amount is greater than the predetermined pressure setpoint.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei von dem Drucksteuermodus in den Volumenstromsteuermodus umgeschaltet wird, falls ein erfasster Druck im Druckspeicher (20) um einen zweiten Betrag kleiner ist als der vorgegebene Drucksollwert.6. The method of claim 5, wherein is switched from the pressure control mode in the flow control mode, if a detected pressure in the pressure accumulator (20) by a second amount is smaller than the predetermined pressure setpoint.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe (22) in den Druckspeicher (20) gefordert wird und die Reglereinrichtung (39) im Drucksteuermodus betrieben wird, falls der von den Hochdruckpumpe (22) geforderte Kraftstoffvolumenstrom kleiner ist als ein7. The method of claim 1, wherein the fuel by means of a high-pressure pump (22) in the pressure accumulator (20) is required and the regulator means (39) is operated in the pressure control mode, if required by the high-pressure pump (22) the fuel flow is smaller than a
Schwellenwert, und ansonsten die Reglereinrichtung (39) im Drucksteuermodus betrieben wird. Threshold, and otherwise the regulator means (39) is operated in the pressure control mode.
8. Brennkraftmaschine (1) mit einer Kraftstoffzufuhreinrich- tung, welche aufweist:8. internal combustion engine (1) with a Kraftstoffzufuhreinrich- device, which comprises
- einen Druckspeicher (20) für den Kraftstoff,a pressure accumulator (20) for the fuel,
- ein Volumenstromsteuerventil (35), mittels dem ein Kraftstoffvolumenstrom in den Druckspeicher (20) einstellbar ist,a volume flow control valve (35) by means of which a fuel volume flow in the pressure accumulator (20) is adjustable,
- einem Drucksteuerventil (23), mittels dem der Druck in dem Druckspeicher (20) einstellbar ist,a pressure control valve (23) by means of which the pressure in the pressure accumulator (20) is adjustable,
- einer Reglereinrichtung (39) , welche mit dem Volumen- Stromsteuerventil (35) und dem Drucksteuerventil (23) gekoppelt ist, um den Druck in dem Druckspeicher (20) auf einen vorgegebenen Drucksollwert einzustellen, wobei die Reglereinrichtung (39) derart ausgebildet ist, dass sie wahlweise in einem Volumenstromsteuermodus, in dem der Druck in dem Druckspeicher (20) mittels des Volumenstromsteuerventils (35) geregelt wird, oder in einem Drucksteuermodus, in dem der Druck im Druckspeicher (20) mittels des Drucksteuerventils (23) geregelt wird, betrieben werden kann, wobei die Reglereinrichtung (39) derart ausgebildet ist, dassa regulator means (39) coupled to the volume flow control valve (35) and the pressure control valve (23) for adjusting the pressure in the pressure accumulator (20) to a predetermined pressure setpoint, the regulator means (39) being arranged in that they are selectively operated in a volumetric flow control mode in which the pressure in the pressure accumulator (20) is controlled by the volumetric flow control valve (35) or in a pressure control mode in which the pressure in the pressure accumulator (20) is regulated by the pressure control valve (23) can be, wherein the regulator means (39) is designed such that
- nach einem Umschalten von einem der Modi in den jeweils anderen Modus die Reglereinrichtung (39) für eine vorgegebene Zeitdauer in diesem Modus verbleibt, - eine wahrend dieser Zeitdauer auftretende Abweichung des Drucks im Druckspeicher (20) von dem Drucksollwert er- fasst wird, und- after switching from one of the modes to the other mode, the regulator means (39) remains in that mode for a predetermined period of time, - a deviation of the pressure in the accumulator (20) occurring during this period is detected by the pressure setpoint, and
- die erfasste Druckabweichung bei einer folgenden Um- schaltung in den jeweils selben Modus berücksichtigt wird. - The detected pressure deviation is taken into account in the following mode in the same mode.
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