WO2009062805A1

WO2009062805A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines kraftstoffversorgungssystems

Info

Publication number: WO2009062805A1
Application number: PCT/EP2008/063976
Authority: WO
Inventors: Timo Steinbach; Dorothee Sommer; Stefan Kieferle
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2009-05-22
Also published as: CN101855442B; CN101855442A; US8297261B2; EP2212541A1; DE102008001240A1; US20100307459A1

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffversorgungssystems beschrieben, bei dem ein erstes Förderaggregat (11) Kraftstoff von einem Vorratsbehälter (10) zu einem zweiten Förderaggregat (2) fördert. Wenigstens eine Teilmenge, der von dem ersten Förderaggregat (11) geförderten Kraftstoffmenge gelangt über eine Rücklaufleitung (18) als Rücklaufmenge zurück in den Vorratsbehälter (10). Die Rücklaufmenge (MR) wird abhängig vom Betriebszustand des Kraftstoffversorgungssystems ermittelt. Das erste Förderaggregat (11) wird wenigstens abhängig von der Rücklaufmenge angesteuert.

Description

Beschreibung

Titel

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffversorgungssystems

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffversorgungssystems nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Durch der DE 10 2005 023 700 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffversorgungssystems bekannt. Das dortige Kraftstoffversorgungssystem fördert ein erstes Förderaggregat Kraftstoff von einem Vorratsbehälter zu einem zweiten Förderaggregat. Wenigstens eine Teilmenge der von dem ersten Förderaggregat geförderten Kraftstoffmenge gelangt über eine Rücklaufleitung als Rücklaufmenge zurück in den Vorratsbehälter.

Bei modernen Dieseleinspritzsystemen muss das zweite Förderaggregat, das im Folgenden auch als Hochdruckpumpe bezeichnet, durch Kraftstoff gekühlt und geschmiert werden. Hierzu ist eine Mindestbedarfsmenge an Kraftstoff erforderlich, dass die Rücklaufleitung in den Vorratsbehälter zurückgelangt. Des Weiteren muss das erste Förderaggregat, das im Folgenden auch als Elektrokraftstoff- pumpe bezeichnet wird, die eingespritzte Kraftstoffmenge vom Vorratsbehälter in die Hochdruckpumpe fördern.

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es erwünscht, dass die Elektrokraftstoffpumpe lediglich die Kraftstoffmenge fördert, die unbedingt notwendig ist. Wird zu viel Kraftstoff gefördert, so hat dies einen unnötigen Energieverbrauch zur Folge. Des Weiteren führt dies zu einer unerwünschten Erwärmung des Kraftstoffs. Deshalb ist es üblicher Weise vorgesehen, dass die Fördermenge der Elektrokraftstoffpumpe abhängig vom Betriebszustand und dem Teiletoleranzensystem derart vorgegeben wird, dass eine gewünschte Kraftstoffmenge gefördert wird. Des Weiteren werden die Rücklaufmengen dazu benutzt, um über aktive Topfbefül- lungssysteme, wie beispielsweise eine Saugstrahlpumpe das Reservoir unabhängig vom Tankfüllstand gefüllt zu halten.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist beim Stand der Technik vorgesehen, dass Druck in der Rücklaufleitung geregelt wird. Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, dass der Schwellwert für die Rücklaufmenge unter Berücksichtigung großer Toleranzen vorgegeben werden muss. Dies führt dazu, dass in bestimmten Betriebszuständen unnötig elektrische Antriebsleistung verbraucht wird.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Bei einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffversorgungssystems, fördert ein erstes Förderaggregat Kraftstoff von einem Vorratsbehälter zu einem zweiten Förderaggregat. Wenigstens eine Teilmenge, der von dem ersten Förderaggregat geförderten Kraftstoffmenge gelangt über eine Rücklaufleitung als Rücklaufmenge zurück in den Vorratsbehälter. Erfindungsgemäß wird die Rücklaufmenge (MR) abhängig vom Betriebszustand ermittelt wird und das erste Förderaggregat abhängig von wenigstens der Rücklaufmenge angesteuert. Abhängig von der Ausgestaltung ist neben der Rücklaufmenge gegebenenfalls auch die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge zu berücksichtigen.

Durch diese Vorgehensweise ergibt sich der Vorteil, dass die elektrische Antriebsleistung deutlich reduziert werden kann, da die Fördermenge der Elektro- kraftstoffpumpe als Funktion des Rücklaufdrucks auf die minimal notwendige Menge eingeregelt werden kann. Des Weiteren kann durch die Reduktion der Rücklaufmenge erreicht werden, dass die Saugstrahlpumpe im Tank weniger Kraftstoff ansaugt, was speziell im Fall von niederen Temperaturen zu einer erhöhten Mischtemperatur im Ansaugbereich der EKP führt und somit ein Aufschmelzen von Parafinen bei diesen Temperaturen dienlich ist. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbil- dungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorgehensweise möglich. Das erste Förderaggregat wird im folgenden auch als E- lektrokraftstoffpumpe bezeichnet. Das zweite Förderaggregat wird im folgenden auch als Hochdruckpumpe bezeichnet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ausgehend von der Rücklaufmenge ein Sollwert für den Druck in der Rücklaufleitung ermittelt wird. Dadurch ist eine Regelung der Rücklaufmenge möglich.

Vorteilhaft ist es, wenn das erste Förderaggregat abhängig von dem Vergleich des Sollwerts mit einem Istwert angesteuert wird.

Eine vereinfachte Ausgestaltung ergibt sich, wenn das erste Förderaggregat abhängig von dem Sollwert angesteuert wird.

Vorteilhaft ist es, wenn abhängig von dem Vergleich des Sollwerts mit einem Istwert oder abhängig von dem Sollwert ein Sollwert für eine Drehzahl für das erste Förderaggregat vorgegeben wird. Dies bedeutet ausgehend von der Rücklaufmenge wird ein Sollwert für die Drehzahl der Elektrokraftstoffpumpe vorgegeben.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ausgehend von der Rücklaufmenge eine Bedarfsmenge (B), die von dem ersten Förderaggregat zu fördern ist, ermittelt.

Eine genaue Steuerung oder Regelung ergibt sich, wenn als Betriebszustand die Betriebsart einer Hochdruckregelung, ein Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und oder der Füllstand des Vorratsbehälters ausgewertet wird. Alternativ oder ergänzend zum Betriebspunkt der Brennkraftmaschine können noch Temperaturwerte, wie insbesondere die Kraftstofftemperatur berücksichtigt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn folgende Betriebsarten unterschieden werden. Bei einer ersten Betriebsart der Hochdruckregelung bestimmt ein erstes Stellglied, das die von dem zweiten Förderaggregat geförderte Kraftstoff menge beeinflusst, den Raildruck. Dies bedeutet die Regelung des Raildrucks erfolgt lediglich mittels des ersten Stellglieds. Bei einer zweiten Betriebsart der Hochdruckregelung bestimmt - A -

ein zweites Stellglied, das die von einem Hochdruckbereich abgelassene Kraftstoffmenge beeinflusst, den Raildruck. Dies bedeutet die Regelung des Raildrucks erfolgt lediglich mittels des zweiten Stellglieds. Bei einer dritten Betriebsart der Hochdruckregelung bestimmen das erste Stellglied, das die von dem zweiten Förderaggregat geförderte Kraftstoff menge beeinflusst, und das zweite Stellglied, das die von einem Hochdruckbereich abgelassene Kraftstoffmenge beeinflusst, den Raildruck. Dies bedeutet die Regelung des Raildrucks erfolgt gemeinsam mittels des ersten Stellglieds und des zweiten Stellgliedes.

Das erste Stellglied wird im Folgenden auch als Zumesseinheit bezeichnet. Eine solche Zumesseinheit beeinflusst die Kraftstoffmenge, die von der Hochdruckpumpe in den Hochdruckbereich gefördert wird. Diese Zumesseinheit bildet in der Regel eine bauliche Einheit mit der Hochdruckpumpe. Das zweite Stellglied wird im Folgenden auch als Hochdruckregelventil bezeichnet. Das Hochdruckregelventil verbindet abhängig von seinem Ansteuersignal den Kraftstoffverteiler und den Vorratsbehälter. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist dabei nicht auf die Verwendung einer Zumesseinheit und eines Hochdruckregelventils beschränkt. Sie kann auch gegebenenfalls mit entsprechenden Änderungen auch mit anderen Stellgliedern angewendet werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Figur 2 und 3 zwei Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuerung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figur 1 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff.

Die Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff weist ein erstes Förderaggregat 1, beispielsweise eine als Vorförderpumpe dienende Elektrokraftstoffpumpe, und ein über eine Druckleitung 3 mit dem ersten Förderaggregat 1 strömungsverbun- denes zweites Förderaggregat 2 auf, das beispielsweise eine nach dem Verdrängungsprinzip arbeitende Hochdruckpumpe ist. Die beiden Förderaggregate 1,2 sind auf diese Weise in Reihe geschaltet. Das zweite Förderaggregat 2 fördert den von dem ersten Förderaggregat 1 gelieferten Kraftstoff druckerhöht beispielsweise in einen Kraftstoffverteiler 4 einer Brennkraftmaschine 5. Der Kraftstoffverteiler 4 ist mit Einspritzventilen 6 strömungsverbunden, die den Kraftstoff jeweils in einen nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine 5 einspritzen.

Das erste Förderaggregat 1 ist beispielsweise in einem Speicherbehälter 9 angeordnet, der wiederum in einem Vorratsbehälter 10 vorgesehen ist. Das erste Förderaggregat 1 saugt aus dem Speicherbehälter 9 Kraftstoff an, beispielsweise über einen Vorfilter 11, und fördert diesen über die Druckleitung 3 zu dem zweiten Förderaggregat 2. Der Vorfilter 11 schützt die Vorrichtung stromab des Vorfilters 11 vor im Kraftstoff enthaltenen groben Schmutzpartikeln. In der Druckleitung 3 ist beispielsweise ein Rückschlagventil 12 vorgesehen, damit kein Kraftstoff von stromab des Rückschlagventils 12 nach stromauf des Rückschlagventils 12 zurückfließt. Außerdem ist in der Druckleitung 3 stromab des Rückschlagventils 12 beispielsweise ein Hauptfilter 13 vorgesehen, der feine Schmutzpartikel aus dem Kraftstoff herausfiltert. Stromab des ersten Förderaggregates 1 und stromauf des Rückschlagventils 12 zweigt eine Überdruckleitung 16 von der Druckleitung 3 ab und führt zurück in den Speicherbehälter 9. In der Überdruckleitung 16 ist ein Überdruckventil 17 angeordnet, das bei einem vorbestimmten Überdruck in der Druckleitung 3 öffnet und Kraftstoff aus der Druckleitung 3 über die Überdruckleitung 16 abströmen lässt. Das Überdruckventil 17 ist ein Sicherheitsventil, das verhindert, dass durch Fehlfunktionen unzulässig hohe Drücke in der Druckleitung 3 entstehen können, die die Vorrichtung beschädigen könnten.

Der beispielsweise topfförmige Speicherbehälter 9 bevorratet ausreichend viel Kraftstoff, damit auch bei einer Kurvenfahrt und den dadurch bedingten Schwappbewegungen des Kraftstoffs im Vorratsbehälter 10 eine Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine 5 durch die Förderaggregate 1,2 sichergestellt ist. Von der Druckleitung 3 stromab des Rückschlagventils 12 und stromab des Hauptfilters 13 zweigt eine Rücklaufleitung 18 ab, die in den Speicherbehälter 9 oder den Vorratsbehälter 10 zurückführt. Beispielsweise in der Rücklaufleitung 18 ist ein Druckregelventil 19 angeordnet, das den Druck in der Druckleitung 3 auf einen vorbestimmten Betriebsdruck regelt, indem es bei dem vorbestimmten Betriebsdruck in der Druckleitung 3 öffnet und Kraftstoff aus der Druckleitung 3 über die Rücklaufleitung 18 abströmen lässt. Unterhalb des vorbestimmten Betriebsdrucks ist das Druckregelventil 19 geschlossen und bei einem Wert gleich oder oberhalb des vorbestimmten Betriebsdrucks geöffnet.

Der über die Rücklaufleitung 18 in den Speicherbehälter 9 zurückfließende Kraftstoff wird zum Antreiben einer bekannten Saugstrahlpumpe 20 genutzt, die Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 10 in den Speicherbehälter 9 fördert. Damit der Speicherbehälter 9 unabhängig vom Füllstand in dem Vorratsbehälter 10 gefüllt bleibt und nicht leer läuft, ist die von dem ersten Förderaggregat 1 aus dem Speicherbehälter 9 entnommene Kraftstoffmenge wieder in den Speicherbehälter 9 nachzufordern. Damit die Saugstrahlpumpe 20 die erforderliche Förderleistung erbringt, ist sie jeweils mit der notwendigen Treibstrahlmenge aus der Rücklaufleitung 18 zu versorgen. Die Saugstrahlpumpe 20 weist bekannterweise ein Drosselelement auf, beispielsweise eine Düse 23, über das der Kraftstoff der Rücklaufleitung 18 in einen mit dem Vorratsbehälter 10 strömungsverbundenen Saugraum 24 gelangt. Der aus der Düse 23 in den Saugraum 24 austretende Treibstrahl reißt Kraftstoff aus dem Saugraum 24 mit, so dass auf bekannte Art und Weise der Kraftstoff des Treibstrahls und der mitgerissene Kraftstoff über einen Mischkanal 25 in den Speicherbehälter 9 gelangen.

Vorzugsweise ist ein Drucksensor 28 vorgesehen, der einen Druck in der Rücklaufleitung 18 stromab des Druckregelventils 19 misst, wobei der gemessene Druck als Regelgröße zur Regelung des ersten Förderaggregates 1 verwendet wird. Das erste Förderaggregat 1 wird derart angesteuert, dass der Druck in der Rücklaufleitung 18 auf einen vorgebbaren Wert eingeregelt wird.

Der Drucksensor 28 ist beispielsweise an der Rücklaufleitung 18 angeordnet und befestigt. Der Drucksensor 28 ist über eine erste Signalleitung 29 mit einem elektronischen Steuergerät verbunden. Das elektronische Steuergerät kann ein das erste Förderaggregat 1 über eine Steuerleitung 33 steuerndes Pumpensteuergerät 30 oder ein die Funktionen der Brennkraftmaschine 4 steuerndes Motorsteuergerät 32 sein. Das elektronische Steuergerät 30,32 regelt die Leistung, beispielsweise die Drehzahl des ersten Förderaggregates 1 derart, dass ein vorbestimmter Druck in der Rücklaufleitung 18 einstellbar ist. Diese bedarfsgesteuerte Regelung des ersten Förderaggregates 1 erfolgt beispielsweise durch eine sogenannte Pulsweitenmodulation. Durch die Bedarfsregelung des ersten Förderaggregates 1 wird die Lebensdauer des ersten Förderaggregates 1 und der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht und eine Kraftstoffersparnis erreicht.

Beispielsweise ist das elektronische Pumpensteuergerät 30 über eine zweite Signalleitung 31 mit dem elektronischen Motorsteuergerät 32 verbunden.

Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Vorgehensweise liegt darin, dass die von der Elektrokraftstoffpumpe bereitgestellte Fördermenge, die auch als Bedarfsmenge B bezeichnet wird, berechnet wird, und dass die Elektrokraftstoffpumpe derart angesteuert wird, dass sie diese Kraftstoff menge zur Verfügung stellt. Dabei sind zwei Ausgestaltungen vorgesehen. Zum einen kann vorgesehen sein, dass die Elektrokraftstoffpumpe auf den ermittelten Wert als Bedarfsmenge B gesteuert wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass ausgehend von einer berechneten Rücklaufmenge MR des Gesamtsystems der Sollwert PS für den Druck in der Rücklaufleitung ermittelt und dieser eingeregelt wird.

Bei beiden Ausgestalten ist vorgesehen, dass die Rücklauf menge MR abhängig vom Betriebszustand des Kraftstoffversorgungssystems ermittelt wird. Bei einen Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass ausgehend von der Rücklaufmenge die Bedarfsmenge B der Elektrokraftstoffpumpe berechnet und die Elektrokraftstoffpumpe entsprechend angesteuert wird. Bei einer zweiten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ausgehend von der Rücklaufmenge MR der erforderliche Rücklaufdruck PS ermittelt wird und dieser dann eingeregelt wird bzw. bei einer einfachen Ausführungsform gesteuert eingestellt wird. Die Bedarfsmenge B der Elektrokraftstoffpumpe ergibt sich dabei aus der Addition der Rücklaufmenge MR und der Motorbedarfsmenge BM. Bei der Motorbedarfsmenge BM handelt es sich im Wesentlichen um die Kraftstoffmenge pro Zeit, die in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Diese Größe wird vorzugsweise ausgehend von den Parametern Einspritzmenge pro Einspritzung, Motordrehzahl, Zylinderanzahl und Kraftstoff dichte ermittelt. Die Einspritzmenge QK liegt üblicherweise im Motorsteuergerät als interne Größe vor und dient zur Ansteuerung oder zur Bildung des Ansteuersignals der Steller, die die in die Brennräume gelangende Kraftstoffmenge bestimmen.

Im Folgenden wird die Ermittlung des Solldrucks PS anhand des Blockdiagramms gemäß Figur 2 beschrieben.

Eine erste Berechnung 200 berechnet eine erste Rücklaufmenge MHDl. Eine zweite Berechnung 210 berechnet eine zweite Rücklaufmenge MHD2 und eine dritte Berechnung 220 berechnet eine dritte Rücklaufmenge MHD3. Diese drei Signale gelangen zu einem Schaltmittel 230, das von einer Ansteuerung 235 angesteuert wird. Abhängig von dem Ansteuersignal der Ansteuerung 235 gelangt eines der drei Rücklaufmengensignale zu einem Block 240. An dem Ausgang des Blocks 240 liegt dann das Rücklaufmengensignal MHD an. Eine vierte Berechnung 250 gibt eine vierte Rücklaufmenge MS vor. Diese Menge entspricht der Kraftstoff menge, die zur Schmierung der Hochdruckpumpe und zur Kühlung derselben benötigt wird. Die beiden Signale MS und MHD gelangen zu einem Verknüpfungspunkt 255, in dem sie vorzugsweise additiv verknüpft werden. Das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 255 gelangt zu einem Block 260, an dessen Ausgang das Signal BCR anliegt, das der Bedarfsmenge des Common- Rail-Systems entspricht. Eine fünfte Berechnung 270 ermittelt eine Bedarfsmenge BS. Die Bedarfsmenge BS und die Rücklaufmenge BTR gelangen zu einer Maximalauswahl 275. Die Maximalauswahl 275 wählt das größere der beiden Signale aus und leitet dies zu dem Block 280. Am Ausgang des Blocks 280 liegt die Rücklauf menge MR an. Eine Temperaturkorrektur 285 beaufschlagt neben dem Block 280 ein Strahlpumpenkennfeld 290 mit Eingangssignalen. Das Ausgangssignal PS des Strahlpumpenkennfeldes 290 gelangt als Sollwert zu einem Regler 295. Am zweiten Eingang des Reglers 295 liegt ein Ausgangssignal P des Druckssensors 28. Bei einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass keine Saugstrahlpumpe vorgesehen ist. Diese wird dann durch eine Ersatzdrossel ersetzt. In diesem Fall berücksichtigt das Kennfeld 290 die Charakteristik der Ersatzdrossel.

Im Folgenden ist anhand Figur 3 eine Ausgestaltung beschrieben, bei der ausgehend von der Rücklaufmenge MR eine Bedarfsmenge B für die Elektrokraft- stoffpumpe vorgegeben wird.

Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der Ausgestaltung gemäß Figur 2 lediglich in der Weiterverarbeitung des Ausgangssignal MR des Blockes 280.

Das Ausgangssignal MR des Blocks 280 gelangt über ein Verknüpfungspunkt 300 zu einer Elektrokraftstoffpumpenansteuerung 310. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 300 liegt das Ausgangssignal einer sechsten Berechnung, die die Bedarfsmenge BM der Brennkraftmaschine vorgibt. Ausgehend von der Bedarfsmenge BM und der Rücklaufmenge MR berechnet der Additionspunkt 300 die Bedarfsmenge B der Elektrokraftstoffpumpe. Abhängig von diesem Signal erfolgt dann die Ansteuerung der Elektrokraftstoffpumpe durch die Ansteuerung 310.

Bei beiden Ausgestaltungen wird erfindungsgemäß in der ersten, zweiten und dritten Berechnung die Rücklaufmenge des Hochdruckbereichs des Common- Rail-Systems berechnet. Dabei wird zwischen verschiedenen Betriebszuständen des Kraftstoffversorgungssystems unterschieden. Als unterschiedliche Betriebs- zustände des Kraftstoffversorgungssystems werden insbesondere verschiedene Betriebsarten des Druckregelsystems des Common-Rail-Systems betrachtet.

Für jede Betriebsart des Druckregelsystems ist dabei jeweils eine Berechnung vorgesehen, die aufgrund der Randbedingungen der jeweiligen Betriebsart die Rücklaufmenge MHD berechnet. In der dargestellten Ausführungsform wird zwischen drei unterschiedlichen Betriebsarten des Druckregelsystems unterschieden. Es können bei einer entsprechenden Ausgestaltung auch mehr Betriebsarten oder auch nur zwei Betriebsarten betrachtet werden. Dabei ist eine entsprechende Anzahl von Berechnungen vorzusehen. Bei der ersten Berechnung wird eine Betriebsart betrachtet, bei der eine Druckregelung lediglich mit einem Hochdruckregelventil erfolgt. Mittels dieses Hochdruckregelventils wird Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich abgelassen und dadurch der Druck eingeregelt. Eine Beeinflussung der Fördermenge der Hochdruckpumpe ist dabei nicht vorgesehen. Die Hochdruckpumpe fördert vorzugsweise die Maximalmenge. Bei dieser Betriebsart erfolgt in der ersten Berechnung 200 die Vorgabe der Rücklaufmenge MHDl dadurch, dass das geometrische Fördervolumen der Hochdruckpumpe, und die Drehzahl der Hochdruckpumpe betrachtet werden. Dabei ergibt sich die Rücklaufmenge aus dem Produkt des geometrischen Fördervolumens der Hochdruckpumpe multipliziert mit der Drehzahl der Pumpe. Die Drehzahl der Hochdruckpumpe ist dabei eine Funktion der Motordrehzahl. Diese so berechnete Menge entspricht der von der Hochdruckpumpe geförderten Menge. Von dieser Kraftstoffmenge wird dann noch die Motorbedarfsmenge abgezogen. Dies bedeutet die Rücklaufmenge entspricht der Differenz der Menge, die von der Hochdruckpumpe gefördert wird, und der Menge, die in die Brennräume eingespritzt wird.

Ferner ist die Injektorrücklaufmenge zu berücksichtigen. Diese Injektorrücklaufmenge beinhaltet die Leckagemenge der Injektoren und die Steuermenge der Injektoren. Abhängig davon, ob in dem CR-System Injektoren mit Leckage oder ohne Leckage verbaut werden, beinhaltet die Injektorrücklaufmenge neben der Steuermenge auch die Leckagemenge der Injektoren.

Ferner ist die Art der Rückführung dieser Injektorrücklaufmenge in den Niederdruckbereichs zu berücksichtigen.

Bei einer zweiten Betriebsart des Raildruckregelsystems ist vorgesehen, dass lediglich eine so genannte Zumesseinheit den Raildruck beeinflusst. Mit einer solchen Zumesseinheit wird die der Hochdruckpumpe zur Verfügung gestellte Menge beeinflusst. In dieser Betriebsart ist das Druckregelventil geschlossen. Bei dieser Betriebsart wird die Rücklaufmenge von der zweiten Berechnung 210 und/oder der Injektorrücklaufmenge ermittelt. Die Steuermenge der Injektoren ist im Wesentlichen eine Funktion der Motorbedarfsmenge und die Injektorleckagemenge ist im Wesentlichen eine Funktion des Raildrucks und der Temperatur.

Bei einer dritten Betriebsart erfolgt die Druckregelung durch Ansteuerung sowohl der Zumesseinheit als auch des Hochdruckregelventils. In dieser Betriebsart gibt die dritte Berechnung die Rücklaufmenge abhängig von der Stellgröße der Zumesseinheit und der Motorbedarfsmenge vor, ggf. wird hier noch die Injektorrücklaufmenge, insbesondere die Steuermenge der Injektoren berücksichtigt.

Bei der Ermittlung der Rücklaufmenge MHD wird zwischen verschiedenen Varianten des CR-Systems unterschieden.

Bei einer ersten Variante werden leckagefreie Injektoren eingesetzt. Die Injektorsteuermenge wird nicht in den Speicherbehälter 9 sondern in den Zulauf zur Hochdruckpumpe, beispielsweise in die Leitung 3, zurückgeführt. Die Absteuermenge des Hochdruckregelventils gelangt gemeinsam mit der Rücklaufmenge der Hochdruckpumpe in den Speicherbehälter. Hierbei hängt die Rücklaufmenge des Hochdruckbereichs von der Art der Hochdruckreglung ab.

Bei Druckregelung über das Hochdruckregelventil wird die Rücklaufmenge MHD aus dem geometrischen Fördervolumen der Hochdruckpumpe multipliziert mit der Drehzahl der Hochdruckpumpe abzüglich der Motorbedarfsmenge und der Steuermenge der Injektoren berechnet.

Bei einer Druckregelung über eine Mengenregelung der Hochdruckpumpe mittels der Zumesseinheit ist die Rücklaufmenge gleich Null. Bei Kombination beider Regelstrategien wird die Rücklaufmenge anhand der Stellgröße der Zumesseinheit abzüglich der Motorbedarfsmenge und der Steuermenge der Injektoren bestimmt.

Bei einer zweiten Variante, werden Injektoren mit Leckage eingesetzt. Die Injektorleckage und die Injektorsteuermenge gelangen gemeinsam mit der Absteuermenge des Hochdruckregelventils und der Rücklaufmenge der Hochdruckpumpe zurück zum Speicherbehälter 10. Bei dieser Variante ist die Ermittlung der Bedarfsmenge MDH abhängig von der von der Art der Hochdruckreglung. Bei Druckregelung über das Hochdruckregelventil berechnet sich die Rücklauf- menge aus dem geometrischen Fördervolumen multipliziert mit der Drehzahl der Hochdruckpumpe abzgl. der Motorbedarfsmenge.

Bei einer Druckregelung über die Mengenregelung der Hochdruckpumpe ergibt sich die Rücklaufmenge aus der Summe der Steuermenge der Injektoren und der Injektorleckagemenge.

Bei Kombination beider Regelstrategien wird die Rücklaufmenge anhand der Stellgröße der Zumesseinheit abzgl. der Motorbedarfsmenge bestimmt.

Die Steuermenge der Injektoren hängt dabei wesentlich von der eingespritzten Kraftstoffmenge ab. Die Injektorleckagemenge ist im wesentlichen eine Funktion des Raildrucks und der Temperatur. Vorzugsweise wird als Temperatur die Kraftstofftemperatur verwendet.

Eine dritte Variante entspricht der Variante 1 wobei jedoch die Absteuermenge des Hochdruckregelventils in den Zulauf 3 zur Hochdruckpumpe zurück geführt wird. Bei dieser Variante ist die Rücklaufmenge unabhängig vom Regelkonzept immer Null.

Eine vierte Variante entspricht der zweiten Variante jedoch mit einer Rückführung der Absteuermenge des Hochdruckregelventils in den Zulauf zur Hochdruckpumpe. Die Rücklaufmenge des Hochdruckbereichs ist unabhängig vom Regelkonzept immer die Summe der Steuermenge der Injektoren und der Injektorleckagemenge.

Abhängig von der Betriebsart der Hochdruckregelung steuert die Ansteuerung 235 das Schaltmittel 230 derart an, dass das Ausgangssignal der entsprechenden Berechnung ausgewählt wird.

Die vierte Berechnung 250 berechnet die Kraftstoffmenge , die zur Schmierung und Kühlung der Hochdruckpumpe notwendig ist und als Rücklaufmenge MS bezeichnet wird. Bei einer ersten Ausführungsform wird die Rücklaufmenge MS, die zur Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe notwendig ist, vorzugsweise wenigstens temperaturabhängig von der vierten Berechnung 250 vorgegeben. Abhängig von der verwendeten Pumpe und/oder der Ausgestaltung des Hydraulikkreises wird ein temperaturabhängiger Wert für die sog. Schmiermenge und ein konstanter Wert für die sog. Kühlmenge vorgegeben. Die Rücklaufmenge MS ergibt sich vorzugsweise durch Addition der beiden Werte.

Es ist nicht erforderlich, dass die Rücklaufmenge MS durch eine Addition der Schmiermenge, der Kühlmenge und/oder der Leckagemenge berechnet wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Rücklaufmenge abhängig von wenigstens einer der Größen Temperatur, Last, Motordrehzahl und/oder Raildruck vorgegeben wird, insbesondere in einem Kennfeld abgelegt ist. Durch diese Vorgehensweise kann das dynamische Verhalten verbessert werden. Als Last wird insbesondere eine zur Steuerung der Brennkraftmaschine verwendete Lastgröße, wie beispielsweise die eingespritzte Kraftstoff menge oder eine ausgehend von diesen Größen ermittelte Größe, verwendet.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass für bestimmte Werte der Motordrehzahl und der Last ein erhöhter Wert für die Kühlmenge vorgegeben wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass bei hohen Drehzahlen und kleinen Lasten eine erhöhte Kühlmenge vorgegeben wird. Insgesamt ergibt sich dadurch eine Rücklaufmenge MS, die wenigstens von der Drehzahl und der Last abhängig ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Rücklaufmenge MS in Abhängigkeit vom wenigstens dem Raildruck und der Temperatur vorgegeben wird. Dies ist insbesondere bei bestimmten konstruktiven Ausgestaltungen des Hydraulikkreises vorteilhaft. Hierzu wird beispielsweise eine Leckagemenge wenigstens abhängig von dem Raildruck und der Temperatur vorgegeben. Die Rücklaufmenge MS ergibt sich dann beispielsweise durch eine Addition der Leckagemenge und des wie oben beschrieben ermittelten Werts für die Rücklaufmenge MS. Insgesamt ergibt sich dadurch eine Rücklaufmenge MS, die wenigstens von der Temperatur und dem Raildruck abhängig ist. Diese Rücklaufmenge MS, die zur Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe notwendig ist, wird wenigstens abhängig von der Temperatur vorgegeben, alternativ oder ergänzend zur Temperatur können noch eine oder mehrere der Größen Last der Brennkraftmaschine, Motordrehzahl und/oder Raildruck berücksichtigt werden.

Vom Verknüpfungspunkt 255 wird die Rücklaufmenge des Hochdruckbereichs MHD und die Rücklaufmenge MS, die zur Kühlung und Schmierung notwendig ist, addiert. Das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 255 gelangt zu dem Block 260, der die Bedarfsmenge BCR des Common-Rail-Systems bereitstellt. Die Bedarfsmenge BCR des Common-Rail-Systems ist diejenige Kraftstoffmenge, die von der Elektrokraftstoffpumpe zu fördern ist, ohne dass eine Einspritzung erfolgt, d. h. hierbei handelt es sich um die Kraftstoffmenge, die vom Hochdruckregelventil abgelassen wird, die als Steuer- oder Leckagemenge der Injektoren wieder in den Niederdruckbereich zurückgelangt und/oder die zur Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe notwendig ist.

Häufig sind Kraftstoffzumesssysteme mit einer rücklaufgetriebenen Tankstrahlpumpe ausgestattet. Diese benötigen eine Mindestrücklaufmenge, damit diese Tankstrahlpumpen bzw. Saugstrahlpumpen Kraftstoff vom Vorratsbehälter in den Speicherbehälter 9 fördern kann. Die fünfte Berechnung 270 berechnet die für die Saugstrahlpumpe notwendige Rücklaufmenge, damit diese die geforderte Pumpleistung erbringen kann. Die notwendige Saugleistung der Saugstrahlpumpe entspricht dabei der Motorbedarfsmenge. Die in der Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge muss aus dem Vorratsbehälter 10 in den Speicherbehälter 9 gefördert werden. Die fünfte Berechnung 270 berechnet aus der bekannten Saugtreibmengencharakteristik der Saugstrahlpumpe in Abhängigkeit der Temperatur die notwendige Bedarfsmenge BS der Saugstrahlpumpe. Diese Berechnung erfolgt vorzugsweise mittels eines in der fünften Berechnung 270 enthaltenen Kennfeldes in Abhängigkeit der Motorbedarfsmenge und der Temperatur.

Die Maximalauswahl 275 wählt dann das größere der beiden Signale der Bedarfsmenge der Saugstrahlpumpe BS bzw. der Bedarfsmenge des Common- Rail-Systems BCR aus. Ein so ausgewähltes Signal entspricht dann der Rücklaufmenge MR, die von der Elektrokraftstoffpumpe bereitzustellen ist. Dieses Signal wird dann von dem Block 280 dem Strahlpumpenkennfeld 290 zugeleitet. Des Weiteren verarbeitet dieses Kennfeld eine Temperaturgröße der Temperaturkorrektur 285. ausgehend von diesen beiden Eingangsgrößen gibt das Strahlpumpenkennfeld 290 einen Solldruck PS für den Rücklaufdruck in der Rücklaufleitung vor. Dieser Solldruck wird dann dem Regler 295 zugeleitet, der diesen Solldruck durch Vorgabe entsprechender Stellgrößen einstellt. Vorzugsweise erfolgt dies mittels einer Regelung, die die Stellgröße abhängig von dem Vergleich zwischen dem Sollwert PS und dem Istwert P für den Rücklaufdruck ermittelt.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 wird im Verknüpfungspunkt 300 zu der erforderlichen Rücklaufmenge noch die Bedarfsmenge der Brennkraftmaschine BM hinzuaddiert. Diese Bedarfsmenge wird vorzugsweise von der Motorsteuerung 320 bereitgestellt. Daraus ergibt sich die Bedarfsmenge B der Elektrokraftstoffpumpe. Ausgehend von dieser Bedarfsmenge B der Elektrokraftstoffpumpe erfolgt dann die Ansteuerung der Elektrokraftstoffpumpe im Block 310.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffversorgungssystems, bei dem ein erstes Förderaggregat (11) Kraftstoff von einem Vorratsbehälter (10) zu einem zweiten Förderaggregat (2) fördert, wobei wenigstens eine Teilmenge, der von dem ersten Förderaggregat (11) geförderten Kraftstoffmenge über eine Rücklaufleitung (18) als Rücklaufmenge zurück in den Vorratsbehälter gelangt (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufmenge (MR) abhängig vom Betriebszustand ermittelt wird und dass das erste Förderaggregat (11) wenigstens abhängig von der Rücklaufmenge angesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der Rücklauf menge (MR) ein Sollwert (PS) für den Druck in der Rücklauf lei- tung ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dass das erste Förderaggregat abhängig von dem Vergleich des Sollwerts mit einem Istwert angesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dass abhängig von dem Vergleich des Sollwerts mit einem Istwert oder abhängig von dem Sollwert ein Sollwert für eine Drehzahl für das erste Förderaggregat vorgegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dass ausgehend von der Rücklaufmenge eine Bedarfsmenge (B), die von dem ersten Förderaggregat zu fördern ist, ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dass als Betriebszustand die Betriebsart einer Hochdruckregelung, ein Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und oder der Füllstand des Vorratsbehälters ausgewertet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dass bei einer ersten Betriebsart der Hochdruckregelung ein erstes Stellglied, das die von dem zweiten Förderaggregat geförderte Kraftstoffmenge beeinflusst, den Raildruck bestimmt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dass bei einer zweiten Betriebsart der Hochdruckregelung ein zweites Stellglied, das die von einem Hochdruckbereich abgelassene Kraftstoffmenge beeinflusst, den Raildruck bestimmt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer dritten Betriebsart der Hochdruckregelung ein erstes Stellglied, das die von dem zweiten Förderaggregat geförderte Kraftstoff menge beeinflusst, und ein zweites Stellglied, das die von einem Hochdruckbereich abgelassene Kraftstoffmenge beeinflusst, den Raildruck bestimmen.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dass der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine wenigstens durch eine der Größen eingespritzte Kraftstoffmenge, Drehzahl der Brennkraftmaschine, Last, Raildruck und/oder Temperatur bestimmt ist.

11. Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffversorgungssystems, bei dem ein erstes Förderaggregat (11) Kraftstoff von einem Vorratsbehälter (10) zu einem zweiten Förderaggregat (2) fördert, wobei wenigstens eine Teilmenge, der von dem ersten Förderaggregat (11) geförderten Kraftstoffmenge über eine Rücklaufleitung (18) als Rücklaufmenge zurück in den Vorratsbehälter gelangt (10), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die die Rücklaufmenge (MR) abhängig vom Betriebszustand ermitteln und die das erste Förderaggregat (11) wenigstens abhängig von der Rücklaufmenge angesteuert.