WO2009056558A1 - Verfahren und kraftstoffsystem zum steuern der kraftstoffzufuhr für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2009056558A1
WO2009056558A1 PCT/EP2008/064654 EP2008064654W WO2009056558A1 WO 2009056558 A1 WO2009056558 A1 WO 2009056558A1 EP 2008064654 W EP2008064654 W EP 2008064654W WO 2009056558 A1 WO2009056558 A1 WO 2009056558A1
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leakage
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backpressure
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Uwe Jung
Janos Radeczky
Vincent Vahee
Michael Wirkowski
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Continental Automotive Gmbh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a fuel system according to the preamble of claim 7.
  • This method and this fuel system are used to control the fuel supply for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle engine, wherein the fuel from a container is injected via at least one fuel pump in a fuel rail and from there via fuel Inj ectors in combustion chambers of the internal combustion engine and in which the pressure in the fuel rail is detected with a pressure sensor.
  • Anläge having a pressure line and at least connected to the pressure line injectors, are predetermined injection signals for at least one injection generated by the injectors and delivered to the injectors (DE 10 2005 058 445 B3).
  • Pressure signals are detected which represent a pressure drop in the pressure line during the injection, and a value of the injected fuel volume is determined using the detected pressure signal.
  • the leakage backpressure in the injector return in piezo common rail systems influences the injection quantity.
  • a reduction in the injected fuel quantity outside the tolerances leads to a much larger dispersion between the individual injectors and between the individual injections.
  • the leakage back pressure in the common fuel return from the piezo-controlled injectors is adjusted to a range between 1.5 and 2.5 bar with a spring-loaded valve. Because of the Valve characteristic can not be achieved with a small injector leakage of the specified back pressure. This problem is exacerbated by the introduction of leak-reduced systems.
  • the invention has for its object to provide a fuel system and a method of the type mentioned, in which it is ensured that under any condition and with each execution of the injection system, the required back pressure is achieved.
  • the object of the invention is achieved by a method according to claim 1 and a fuel system according to claim 7.
  • the leakage backpressure is detected by a sensor which is arranged in a fuel injectors connecting the fuel Inj with the container, and lifted by a arranged in the return line control device of the leakage current.
  • An adaptation circuit controls the injectors and thus lifts the leakage flow.
  • the advantages of the invention are, in particular, that additional switching leakage can be generated by a very small amount of adaptation and thus the injector can be operated with the specified leakage counterpressure.
  • FIG. 1 shows a fuel system according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 2 shows a first variant of a leakage backpressure control device used in the fuel system according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a second variant of a leakage backpressure control device used in the fuel system according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a diagram of the dependence of the fuel injection quantity on the leakage backpressure on the injector return line
  • FIG. 5 shows a flow diagram of a program executed according to the invention.
  • a fuel system 1 (Figure 1) has - as far as it is relevant to the present invention - the following components: a common rail or common rail 2, in which the fuel is known to be contained under high pressure and injectors 4 in the cylinder of a Automotive engine, in this case a diesel engine is injected.
  • the injectors are piezo-controlled.
  • the engine is not shown here because it is well known.
  • the fuel is conveyed by a high-pressure conveyor 5 from a container 6 via a supply line 7 in the common rail 2.
  • the high-pressure conveyor 5 consists of a high-pressure pump HPP (high-pressure pump), a backing pump ITP (internal transfer pump) and a flow volume control valve VCV (volume control valve).
  • An adaptation circuit 10 determines the pressure in the leakage line 8, that is, the leakage back pressure p L. It includes a leakage pressure sensor 11 and a leakage backpressure controller 12.
  • FIG. 2 shows a first variant 12a of the leakage pressure control device.
  • the leakage back pressure is set in the common return or leakage line 8 via a spring-loaded valve to a range of 1.5 to 2.5 bar.
  • the valve characteristic can at little injector leakage the specified back pressure can not be achieved. Therefore, two or more than spring-loaded valves formed flow restrictor 14, 15, possibly 16 in the form of a cascade parallel to each other in the leakage line 8 inserted, in each case in series with a
  • Pressure control valve 18, 19 or with a throttle 19 have different spring constants Cl, C2 and Cx, so that the adaptation circuit covers the required leakage current range. This is important because the characteristic of the pressure control valves is flow-dependent.
  • FIG. 3 shows a second variant 12b of the leakage backpressure control device.
  • the pressure in the return line 8 is detected by a sensor 21 and transmitted to a pressure regulator 22, which is designed as a control circuit or control algorithm.
  • the pressure regulator 22 controls a pressure control valve 23 which controls the leakage back pressure.
  • the leakage backpressure is thus adjusted via a control device whose characteristic is not flow-dependent.
  • the leakage current is increased.
  • additional switching leakage can be generated by means of a small amount or MFMA adaptation.
  • the injectors 4 can be operated with the specified leakage backpressure.
  • a very late (post-) injection ensures a sufficiently large amount of leakage.
  • the term smallest amount is understood to mean an amount of about 0.5 to 3 mg of fuel per working stroke (see also FIG. 4).
  • the adapted to the normal operating state driving time correction can be used.
  • FIG. 4 shows the effect of the very small amount of adaptation according to the invention.
  • the quantity of injected fuel in milligrams per working stroke (mg / piece) is plotted over the valve activation time in msec and with the leakage backpressure as a parameter. As the leakage back pressure increases - illustrated are leakage back pressures of 1, 1.7 and 2.2 bar - the injection quantity decreases.
  • step S2 the desired pressure in the common rail 2 is set.
  • step S3 it is queried whether the leakage current required for the desired backpressure has been reached. If the answer is no, it will be in one step
  • step S4 at least one injector controlled so that the leakage current is raised. Thereafter, a return to the step S3.
  • the problem solved by the invention is that the injection quantity is dependent on the back pressure in the return line.
  • the back pressure adjusts itself via a pressure regulating valve. If the leakage quantity is too low, the pressure at which the valve would not be achieved. Leakage quantities result from a permanent leakage of the injectors and from a switching leakage. With smaller rail pressure and smaller injection quantity, the leakage quantity decreases, for example during the micro-quantity adaptation at low rail pressure.
  • the desired leakage back pressure can be checked in a closed loop by activating test pulses for the least amount of adaption, and during which more leakage is generated by selectively controlling the other injectors.
  • the amount detected by the small-quantity adaptation changes until a stable backpressure has been reached.

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Abstract

Verfahren und Kraftstoff System dienen zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für einen Kraftfahrzeug-Motors, bei dem der Kraftstoff aus einem Behälter (3) über eine Kraftstoffpumpe (2) in eine Kraftstoff-Sammelleitung oder Common-Rail (4) und von dort über Kraftstoff-Injektoren (6) in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird; der Druck (p) in der Kraftstoff-Sammelleitung (4) wird mit einem Drucksensor (7) erfasst. Durch einen Sensor (11), der in einer die Kraftstoff-Injektoren (4) mit dem Behälter (6) verbindenden Rücklaufleitung (8) angeordnet ist, wird der Leckagengegendruck erfasst, und durch eine in der Rücklauf leitung (8) angeordnete Regeleinrichtung (12) wird der Leckagestrom angehoben.

Description

Beschreibung
Verfahren und KraftstoffSystem zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein KraftstoffSystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 7. Dieses Verfahren und dieses KraftstoffSystem dienen zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftma- schine, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Motors, bei dem der Kraftstoff aus einem Behälter über mindestens eine Kraftstoffpumpe in eine Kraftstoff-Sammelleitung und von dort über Kraftstoff-Inj ektoren in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und bei dem der Druck in der Kraftstoff- Sammelleitung mit einem Drucksensor erfasst wird.
Bei einem bekannten Verfahren zum Ermitteln eines Kraftstoffvolumens, das in die Zylinder einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors mit einer Common-Rail-Einspritz- anläge eingespritzt wird, die eine Druckleitung und wenigstens mit der Druckleitung verbundene Einspritzventile aufweist, werden vorgegebene Einspritzsignale für wenigstens eine Einspritzung durch die Einspritzventile erzeugt und an die Einspritzventile abgegeben (DE 10 2005 058 445 B3) . Es werden Drucksignale erfasst, die einen bei der Einspritzung erfolgten Druckabfall in der Druckleitung wiedergeben, und unter Verwendung des erfassten Drucksignals wird ein Wert des eingespritzten Kraftstoffvolumens ermittelt.
Der Leckagegegendruck in dem Injektorrücklauf bei Piezo- Common-Rail-Systemen (kurz: PCR-Systemen) beeinflusst die Einspritzmenge. Darüber hinaus führt eine Absenkung der eingespritzten Kraftstoffmenge außerhalb der Toleranzen zu einer viel zu großen Streuung zwischen den einzelnen Injektoren und zwischen den einzelnen Einspritzungen. Der Leckagegegendruck wird in dem gemeinsamen Kraftstoffrücklauf von den piezoge- steuerten Injektoren mit einem federbelasteten Ventil auf einen Bereich zwischen 1,5 und 2,5 bar eingestellt. Wegen der Ventilkennlinie kann bei einer geringen Injektorleckage der spezifizierte Gegendruck nicht erreicht werden. Dieses Problem verschärft sich mit der Einführung von leckagereduzierten Systemen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffsys- tem und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sichergestellt ist, dass unter jeder Bedingung und bei jeder Ausführung des Einspritzsystems der erforderliche Gegendruck erreicht wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein KraftstoffSystem nach Anspruch 7 gelöst. Bei dem Verfahren wird durch einen Sensor, der in einer die Kraftstoff-Inj ektoren mit dem Behälter verbindenden Rücklaufleitung angeordnet ist, der Leckagengegendruck erfasst, und durch eine in der Rücklaufleitung angeordnete Regeleinrichtung der Leckagestrom angehoben. Durch eine Adaptionsschaltung werden die Injektoren gesteuert und damit der Leckage- ström angehoben.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch eine Kleinstmengenadaption zusätzlich Schaltleckage erzeugt und damit der Injektor mit dem spezifiziertem Leckagegegendruck betrieben werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein KraftstoffSystem gemäß der Erfindung in schema- tischer Darstellung; Figur 2 eine erste Variante einer in dem KraftstoffSystem nach Figur 1 verwendeten Leckagegegendruck-Regeleinrichtung; Figur 3 eine zweite Variante einer in dem KraftstoffSystem nach Figur 1 verwendeten Leckagegegendruck-Regeleinrichtung;
Figur 4 eine Diagrammdarstellung der Abhängigkeit der Kraft- Stoff-Einspritzmenge vom dem Leckagengegendruck auf der Injektor-Rücklaufleitung, und
Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäß abgearbeiteten Programms .
Ein KraftstoffSystem 1 (Figur 1) weist - soweit es für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist - folgende Bestandteile auf: eine gemeinsame Verteilerleiste oder Common-Rail 2, in dem der Kraftstoff bekannterweise unter hohem Druck enthalten ist und über Injektoren 4 in die Zylinder eines Kraftfahrzeugmotors, im vorliegenden Fall eine Dieselmotors, eingespritzt wird. Die Injektoren sind piezogesteuert . Der Motor ist hier nicht weiter dargestellt, da er allgemein bekannt ist.
Der Kraftstoff wird durch eine Hochdruck-Förderanlage 5 von einem Behälter 6 über eine Zuführleitung 7 in den Common-Rail 2 gefördert. Die Hochdruck-Förderanlage 5 besteht aus einer Hochdruckpumpe HPP (High presssure pump) , einer Vorpumpe ITP (Internal transfer pump) und einem Durchflussvolumen- Steuerventil VCV (Volumen control valve) .
Von den Injektoren 4 gelangt überschüssiger Kraftstoffström als Leckagestrom QL über eine Leckageleitung 8 zurück zu dem Behälter 6. Eine Adaptionsschaltung 10 bestimmt den Druck in der Leckageleitung 8, das heißt den Leckagegegendruck pL. Sie schließt ein einen Leckagedrucksensor 11 und eine Leckagegegendruck-Regeleinrichtung 12.
Aus Figur 2 ist eine erste Variante 12a der Leckagege- gendruck-Regeleinrichtung ersichtlich. Der Leckagegegendruck wird in der gemeinsamen Rücklauf- oder Leckageleitung 8 über ein federbelastetes Ventil auf einen Bereich von 1,5 bis 2,5 bar eingestellt. Entsprechend der Ventilkennlinie kann bei wenig Injektorleckage der spezifizierte Gegendruck so nicht erreicht werden. Deshalb sind zwei oder mehr als federbelastete Ventile ausgebildete Strömungsbegrenzer 14, 15, ggf. 16 in Form einer Kaskadierung parallel zueinander in die Lecka- geleitung 8 eingefügt, und zwar jeweils in Reihe mit einem
Druckregelventil 18, 19 beziehungsweise mit einer Drossel 19. Die Strömungsbegrenzer weisen unterschiedliche Federkonstanten Cl, C2 beziehungsweise Cx auf, so dass die Adaptionsschaltung den erforderlichen Leckagestrombereich abdeckt. Dies ist von Bedeutung, da die Kennlinie der Druckregelventile strömungsabhängig ist.
Aus Figur 3 ist eine zweite Variante 12b der Leckagegegendruck-Regeleinrichtung ersichtlich. Der Druck in der Le- ckageleitung 8 wird von einem Sensor 21 erfasst und an einen Druckregler 22 übermittelt, der als Regelschaltung oder Regelalgorithmus ausgebildet ist. Der Druckregler 22 regelt ein Druckregelventil 23, das den Leckagegegendruck steuert.
Bei beiden Varianten wird der Leckagegegendruck somit über eine Regeleinrichtung eingestellt, deren Charakteristik nicht durchflussabhängig ist.
Durch Erzeugen von Schaltleckage wird der Leckagestrom ange- hoben. Mit der während eines Leerhubs gewonnenen Information kann im Wege einer Kleinstmengen- oder MFMA-Adaption zusätzlich Schaltleckage erzeugt werden. Durch eine Leerhuberkennung werden Piezoansteuerparameter ermittelt, mit denen der Injektor so gesteuert werden kann, dass Schaltleckage erzeugt wird, aber noch keine Einspritzung in den Brennraum erfolgt (siehe DE 10 2004 044 450 B3) . Damit können die Injektoren 4 mit dem spezifizierten Leckagegegendruck betrieben werden. Alternativ wird durch eine sehr späte (Nach-) Einspritzung eine genügend große Leckagemenge sichergestellt. Unter Kleinst- menge wird hier eine Menge von etwa 0,5 bis 3 mg Kraftstoff pro Arbeitshub verstanden (siehe auch Figur 4) .
Durch das Sicherstellen des korrekten Leckagegendruckes im Wege der Kleinstmengenadaption, kann auch bei leckagereduzierten Systemen die an den normalen Betriebszustand adaptierte Ansteuerzeitkorrektur eingesetzt werden.
Aus Figur 4 ist die Wirkung der erfindungsgemäßen Kleinstmengenadaption erkennbar. Aufgetragen ist eingespritzte Kraftstoffmenge in Milligramm pro Arbeitshub (mg/Stk) über der Ventil-Ansteuerzeit in msec und mit dem Leckagegegendruck als Parameter. Mit Zunahme des Leckagegendruckes - dargestellt sind Leckagegegendrücke von 1, 1.7 und 2.2 bar - nimmt die Einspritzmenge ab.
Bei dem aus Figur 5 ersichtlichen Ablaufdiagramm eines bei dem erfindungsgemäßen KraftstoffSystems abgearbeiteten Pro- gramms wird bei dem Start in einem Schritt
Sl: die Kleinstmengenadaption aktiviert. In einem Schritt
S2 : wird der gewünschte Druck in dem Common-Rail 2 eingestellt. In einem Schritt S3: wird abgefragt, ob der für den Soll-Gegendruck erforderliche Leckagestrom erreicht worden ist. Ist die Antwort nein, wird in einem Schritt
S4: mindestens ein Injektor so gesteuert, dass der Leckagestrom angehoben wird. Danach erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S3.
- Ist die Antwort ja, so wird in einem Schritt
S5: die Kleinstmengenadaption durchgeführt.
Damit ist ein Programmdurchlauf beendet. Er wird zyklisch wiederholt.
Zusammenfassend sei aufgeführt, dass das von der Erfindung gelöste Problem darin liegt, dass die Einspritzmenge vom Gegendruck in der Rücklaufleitung abhängig ist. Der Gegendruck stellt sich über ein Druckregelventil ein. Wenn die Leckagemenge zu gering ist, wird der Druck, bei dem das Ventil re- geln würde, nicht erreicht. Leckagemengen ergeben sich aus einer Dauerleckage der Injektoren und aus einer Schaltleckage. Mit kleinerem Raildruck und kleinerer Einspritzmenge nimmt die Leckagemenge ab, zum Beispiel während der Kleinst- mengenadaption bei niedrigem Raildruck.
Der gewünschte Leckagegegendruck kann in einem geschlossenen Regelkreis überprüft werden, indem Testimpulse für die Kleinstmengenadaption aktiviert werden, und während dessen durch gezieltes Steuern der anderen Injektoren mehr Leckage erzeugt wird. Die von der Kleinstmengenadaption erkannte Menge ändert sich so lange, bis ein stabiler Gegendruck erreicht worden ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Motors, bei dem der Kraftstoff aus einem Behälter (3) über mindestens eine Kraftstoffpumpe (2) in eine Kraftstoff-Sammelleitung (4) und von dort über Kraftstoff-Injektoren (6) in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und bei dem der Druck (p) in der Kraftstoff-Sammelleitung (4) mit einem Drucksensor (7) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet,
- dass durch einen Sensor (11), der in einer die Kraftstoff-Injektoren (4) mit dem Behälter (6) verbindenden Rücklaufleitung (8) angeordnet ist, der Leckagengegendruck er- fasst wird, und
- dass durch eine in der Rücklaufleitung (8) angeordnete Regeleinrichtung (12) der Leckagestrom angehoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Adaptionsschaltung (10) die Injektoren (4) gesteuert und damit der Leckagestrom angehoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Kaskadierung mehrerer Ventile (14, 15, 18) eine Regelung des Leckagengegendrucks erreicht wird, die unabhängig von dem Kraftstoffdurchfluss ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Leckageleitung (8) von einem Sensor (21) er- fasst und an einen Druckregler (22) übermittelt wird, der ein Druckregelventil (23) regelt, das den Leckagegegendruck steuert.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Erhöhen des Leckagegendruckes die eingespritzte Menge
Kraftstoff verringert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass ein gewünschter Leckagegegendruck in einem geschlossenen Regelkreis überprüft wird, indem Testimpulse für die Kleinstmengenadaption aktiviert werden, und - dass während dessen durch gezieltes Steuern der anderen Injektoren mehr Leckage erzeugt wird, wobei die von der Kleinstmengenadaption erkannte Menge so lange geändert wird, bis ein stabiler Gegendruck erreicht worden ist.
7. KraftstoffSystem zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Motors, bei dem der Kraftstoff aus einem Behälter (3) über mindestens eine Kraftstoffpumpe (2) in eine Kraftstoff-Sammelleitung (4) und von dort über Kraftstoff-Injektoren (6) in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und bei dem der Druck
(p) in der Kraftstoff-Sammelleitung (4) mit einem Drucksensor (7) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet,
- dass in einer die Kraftstoff-Injektoren (4) mit dem Be- hälter (6) verbindenden Rücklaufleitung (8) ein den Leckagengegendruck erfassender Sensor (11) und eine den Leckagengegendruck regelnde Regeleinrichtung (12) angeordnet sind, und
- dass durch Erzeugung von Schaltleckage der Leckagestrom in der Rücklaufleitung (8) angehoben wird.
8. KraftstoffSystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (12) Bestandteil einer Adaptionsschaltung (10) ist, durch die der Leckagestrom angehoben wird und die Injektoren (4) gesteuert werden.
9. KraftstoffSystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leckagegendruck-Regeleinrichtung (12a) in Form einer Kaskadierung mehrerer Ventile (14, 15, 18) ausgebildet ist, so dass eine von dem Kraftstoffdurchfluss unabhängige Rege- lung des Leckagengegendrucks erreicht wird.
10. KraftstoffSystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Leckageleitung (8) von einem Sensor (21) erfasst und an einen Druckregler (22) übermittelt wird, der ein Druckregelventil (23) regelt, das den Leckagegegen- druck steuert.
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