WO2009074399A1 - Kraftstoffdruckregelsystem - Google Patents

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WO2009074399A1
WO2009074399A1 PCT/EP2008/064874 EP2008064874W WO2009074399A1 WO 2009074399 A1 WO2009074399 A1 WO 2009074399A1 EP 2008064874 W EP2008064874 W EP 2008064874W WO 2009074399 A1 WO2009074399 A1 WO 2009074399A1
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PCT/EP2008/064874
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Hui Li
Anselm Schwarte
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02D2200/0602—Fuel pressure

Definitions

  • the fuel pressure control system according to the invention thus has a control structure that covers all operating conditions.
  • the software for the control unit of two control circuits for the conventional case can be reduced to only one control loop or regulator in the fuel pressure control system according to the invention.
  • the implementation of the control in the fuel pressure control system according to the invention by the elimination of the switching as in a conventional chen fuel pressure control system with two loops of significantly less effort. This is for example also due to the fact that a coordination between two control loops and a corresponding initialization of one or the other control loop is no longer necessary.
  • the working areas of the two valves can be superimposed so that there is a continuous working range from negative to positive fuel flow rates to the pressure accumulator.
  • the first valve may have a positive minimum fuel flow and larger values.
  • the second valve may have a working range from the mass flow zero in the direction of negative flow rates (ie, an outflow from the pressure accumulator).

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Abstract

Es wird bereitgestellt ein Kraftstoffdruckregelsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Druckspeicher (6), der Kraftstoff unter Druck bevorratet und der Brennräume (8) der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgende Injektoren (7) speist, einer Hochdruckpumpe (9), die einen Kraftstoffmengenstrom dem Druckspeicher (6) zuführt, einem ersten Ventil (VCV) zur Drosselung des Kraftstoffmengenstroms, einem zweiten Ventil (PCV), über das Kraftstoff aus dem Druckspeicher (6) abführbar ist, und einer Steuereinheit (11) zur Ansteuerung der Ventile (VCV, PCV), wobei die Steuereinheit (11) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Soll-Drucks im Druckspeicher (6) einen vom Druckspeicher (6) benötigten Kraftstoffmengenstrom (QCTL) ermittelt, den ermittelten Kraftstoffmengenstrom (QCTL) in einen über das erste Ventil (VCV) zuzuführenden und einen über das zweite Ventil (PCV) abzuführenden Mengenstromanteil (QVCV, QPCV) aufteilt, und die Ventile (VCV, PCV) entsprechend den Mengenstromanteilen (QVCV, QPCV) ansteuert.

Description

Beschreibung
KraftStoffdruckregelSystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffdruckregel- system für eine Brennkraftmaschine, mit einem Druckspeicher, der Kraftstoff unter Druck bevorratet und der Brennräume der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgende Injektoren speist, einer Hochdruckpumpe, die einen Kraftstoffmengenstrom dem Druckspeicher zuführt, einem ersten Ventil zur Drosselung des Kraftstoffmengenstroms, einem zweiten Ventil, über das Kraftstoff aus dem Druckspeicher abführbar ist, und einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Ventile.
Bei einem solchen Kraftstoffdruckregelsystem, das häufig bei Common Rail Einspritzsystem eingesetzt wird, wird der Druck im Druckspeicher entweder dadurch geregelt, dass ein geschlossener Druckregelkreis gebildet wird, in dem das erste Ventil als Stellglied verwendet wird. In diesem Fall dient das zweite Ventil als Druckabsicherung. Oder die Druckregelung erfolgt durch einen geschlossenen Druckregelkreis, in dem das zweite Ventil als Stellglied verwendet wird.
Diese beiden geschlossenen Regelkreise müssen jedoch so koor- diniert werden, dass gleichzeitig immer nur einer der beiden aktiv ist. Dadurch entstehen insbesondere Schwierigkeiten bei dem Wechsel bzw. dem Übergang von dem einen auf den anderen Regelkreis .
Welcher der beiden Regelkreise aktiv ist, wird häufig in Abhängigkeit des Arbeitspunktes der Brennkraftmaschine ausgewählt. Der nicht aktive Regelkreis wird dann auf einen vorbestimmten Wert eingestellt.
Dieses Vorgehen erfordert eine Initialisierung der beiden Regelkreise. Dies ist mit hohem Aufwand verbunden, beispielsweise bei der programmtechnischen Umsetzung der Regelung. Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffdruckregelsystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Regelung des Drucks in der Druckkammer ver- einfacht ist.
Die Aufgabe wird bei einem Kraftstoffdruckregelsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Steuereinheit in Abhängigkeit eines vorgegebenen Soll-Drucks im Druckspei- eher einen vom Druckspeicher benötigten Kraftstoffmengenstrom ermittelt, den ermittelten Kraftstoffmengenstrom in einen ü- ber das erste Ventil zuzuführenden und einen über das zweite Ventil abzuführenden Mengenstromanteil aufteilt und Ventile entsprechend den Mengenstromanteilen ansteuert.
Mit dieser Steuereinheit wird ein Regler für den Druck der Druckkammer verwirklicht, der gleichzeitig auf zwei Stellglieder (die beiden Ventile) wirkt. Damit ist ein Umschalten wie bei den bisher bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen zwi- sehen zwei unterschiedlichen Druckregelkreisen nicht mehr notwendig, wodurch die Regelung vereinfacht wird. Auch wird vorteilhaft nur noch ein einziger Druckregelkreis benötigt, in dem beide Ventile eingebunden sind. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das zweite Ventil nicht mehr wie üb- lieh als Druckventil, sondern als Mengenstromventil im gemeinsamen Regelkreis berücksichtigt wird. Dadurch wird es möglich, die Steuereinheit als Regler gleichzeitig auf beide Ventile wirken zu lassen.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffdruckregelsystem weist somit eine Regelstruktur auf, die alle Betriebszustände abdeckt. Insbesondere kann die Software für die Steuereinheit von zwei Regelkreisen für den herkömmlichen Fall auf nur einen Regelkreis bzw. Regler reduziert werden bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffdruckregelsystem. Auch ist die Umsetzung der Steuerung bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffdruckregelsystem durch das Entfallen des Umschaltens wie bei einem herkömmli- chen Kraftstoffdruckregelsystem mit zwei Regelkreisen von deutlich geringerem Aufwand. Dies ist beispielsweise auch dadurch begründet, dass eine Koordination zwischen zwei Regelkreisen sowie eine entsprechende Initialisierung des einen oder anderen Regelkreises nicht mehr notwendig ist.
Unter dem vom Druckspeicher benötigten Kraftstoffmengenstrom wird der Kraftstoffmengenstrom verstanden, der dem Druckspeicher zuzuführen oder vom Druckspeicher abzuführen ist.
Das erste Ventil dient insbesondere zur Drosselung des in die Hochdruckpumpe fließenden Kraftstoffmengenstroms.
Die Steuereinheit ermittelt den benötigten Kraftstoffmengen- ström insbesondere in Abhängigkeit des Soll-Drucks und mindestens eines Betriebparameters der Brennkraftmaschine. Bei dem Betriebsparameter kann es sich z.B. um die Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Kraftstofftemperatur, der Einspritzmenge, der Anzahl der Einspritzungen, ... handeln.
Das erste Ventil weist bevorzugt einen Arbeitsbereich auf, bei dem der kleinste Wert ein minimaler positiver Mengenstrom und der größte Wert ein maximaler positiver Mengenstrom ist. Unter einem positiven Mengenstrom wird ein Mengenstrom zum Zuführen zum Druckspeicher verstanden. Das zweite Ventil weist bevorzugt einen Arbeitsbereich von einem betragsmäßig großen negativen Mengenstrom bis zum Mengenstrom Null auf.
Unter einem negativen Mengenstrom wird ein Mengenstrom ver- standen, der aus dem Druckspeicher abzuführen ist.
Die beiden Arbeitsbereiche der beiden Ventile werden nun bevorzugt so überlagert, dass ein gemeinsamer kontinuierlicher Arbeitsbereich von negativen Mengenströmen bis zu positiven Mengenströmen vorliegt. Somit entfallen die bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystemen benötigten Umschaltvorgänge zwischen den beiden Regelkreisen, so dass die Leistungsfähigkeit der Regelung des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems erhöht ist.
Vorzugsweise wird die Steuereinheit modellbasiert realisiert, wobei die Kraftstoffmenge im Druckspeicher bilanziert wird. Aufgrund von Kraftstoffkompressibilität und einer geringfügigen Dehnung des Druckspeichers stehen Druck im Druckspeicher und Kraftstoffmengenbilanz in einem festen Verhältnis. Um die Kraftstoffmengenbilanz zu bilden, müssen die zu- und abflie- ßenden Kraftstoffströme, d.h. die Leckagen, die Einspritzmengen sowie die beiden Ventile bzw. Stellventile berücksichtigt werden .
Bei gegebenen Einspritzmengen und mit modulierten Leckagen kann die Steuereinheit die Kraftstoffmengenbilanz über beide
Stellventile derart beeinflussen, dass der Solldruck im
Druckspeicher eingestellt wird. Vorteilhafterweise gibt die
Steuereinheit in einem ersten Schritt den benötigten Kraft- stoffmengenstrom oder Volumenstrom QCTL (Fig. 2) über beide Stellventile vor, wobei die Summe aus einer Vorsteuerung (15;
Fig. 2) und einer Regelung (19; Fig. 2) gebildet wird.
In einem zweiten Schritt teilt die Steuereinheit den benötigten Kraftstoffmengenstrom in die Mengenstromanteile für beide Ventile auf.
Eine vorteilhafte Aufteilung des benötigten Kraftstoffmengenstroms QCTL in die Ventilströme Qvcv und QPCv wird in Fig. 5 dargestellt .
In einem dritten Schritt kann das Ansteuersignal des jeweiligen Ventils als Funktion zumindest eines Betriebsparameters, wie z.B. Druck in der Druckkammer, Drehzahl der Brennkraftmaschine, ... und des entsprechenden Mengenstromanteils berech- net werden. Diese Modelle können im Vergleich zu herkömmlichen Modellen, bei denen der Druck der Druckkammer als Funktion des Ansteuersignals und beispielsweise der Druckzahl der Hauptdruckpumpe berechnet werden, als inverse Modelle bezeichnet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffdruckregelsystem kann die Steuereinheit als Speicherdruckregler (also Regler des Drucks im Druckspeicher) ausgebildet sein, der gleichzeitig auf die beiden Ventile, die als Stellglieder dienen, wirkt. Der Regler muss bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffdruckregelsystem daher rechnerisch nur noch eine einzige Stellgröße, nämlich den Kraftstoffmengenstrom, rechnerisch ermitteln. Dieser wird dann in die Mengenstromanteile aufgeteilt und in Ansteuersignale für die Ventile umgesetzt. Damit wird auch vorteilhaft ausgenutzt, dass sich die Arbeitsbereiche der beiden Ventile ergänzen, insbesondere können sie sich zu einem kontinuierli- chen Arbeitsbereich von negativen bis positiven Mengenströmen ergänzen .
Das Kraftstoffdruckregelsystem kann als Kraftstoffeinspritz- system, insbesondere als Common Rail Einspritzsystem weiter- gebildet werden. Ferner kann das erfindungsgemäße Kraftstoffdruckregelsystem für Diesel-Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Bei den Diesel-Brennkraftmaschinen handelt es sich insbesondere um Motoren für Pkw oder Lkw.
In diesem Fall kann der Druck im Druckspeicher in einem Bereich zwischen ca. 200 bis ca. 2.000 bar geregelt werden.
Die Brennkraftmaschine kann aber auch eine Benzin- Brennkraftmaschine, insbesondere für Pkw oder Lkw sein. In diesem Fall ist der Druck im Druckspeicher in der Regel deutlich geringer.
Durch den Einsatz des Kraftstoffdruckregelsystems in einer Brennkraftmaschine wird ferner eine Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffdruckregelsystem zur Verfügung gestellt. Es wird ferner ein Kraftstoffdruckregelverfahren für eine Brennkraftmaschine, mit einem Druckspeicher, der Kraftstoff unter Druck bevorratet und der Brennräume der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgende Injektoren speist, einer Hochdruckpumpe, die einen Kraftstoffmengenstrom dem Druckspeicher zuführt, einem ersten Ventil zur Drosselung des Kraftstoffmengenstroms und einem zweiten Ventil, über das Kraftstoff aus dem Druckspeicher abführbar ist, bereitgestellt, wobei in Abhängigkeit eines vorgegebenen Soll-Drucks im Druckspeicher ein vom Druckspeicher benötigter Kraftstoffmengenstrom ermittelt, der ermittelte Kraftstoffmengenstrom in einen über das erste Ventil zuzuführenden und einen über das zweite Ventil abzuführenden Mengenstromanteil aufgeteilt und die Ventile entsprechend den Mengenstromanteilen ange- steuert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffdruckregelverfahren können die Arbeitsbereiche der beiden Ventile so überlagert werden, dass ein kontinuierlicher Arbeitsbereich von negativen bis zu positiven Kraftstoffmengenströmen zum Druckspeicher vorliegt. Insbesondere kann das erste Ventil einen positiven minimalen Kraftstoffmengenstrom und größere Werte aufweisen. Das zweite Ventil kann einen Arbeitsbereich von dem Mengenstrom Null in Richtung zu negativen Mengenströmen (also einen Abfluss aus dem Druckspeicher) aufweisen.
Insbesondere kann mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffdruckregelverfahren eine Speicherdruckregelung für den Druckspeicher verwirklicht werden, die gleichzeitig auf die beiden Ventile, die als Stellglieder dienen, wirkt.
Schließlich können zur Ansteuerung der Ventile Modelle verwendet werden, bei denen das Ansteuersignal des jeweiligen Ventils als Funktion zumindest eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine und des entsprechenden Mengenstromanteils ermittelt wird. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffdruckregel- systems sowie des erfindungsgemäßen Kraftstoffdruckregelver- fahrens sind auch noch in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kraftstoffdruckregel- systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des mittels der Steuereinheit 11 von Fig. 1 durchgeführten Regelungsverfahrens ;
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des in der Regelung verwendeten Modells des Mengenstromventils VCV von Fig. 1 ;
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des in der Regelung verwendeten Modells des Druckbegrenzungsventils PCV von Fig. 1, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des gemeinsamen Arbeitsbereichs der beiden Ventile VCV, PCV von Fig. 1.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Kraftstoffdruckregelsystem 1 eine Vorförder- pumpe 2 und eine Hauptdruckpumpe 3, die über eine Leitung 4 miteinander verbunden sind. In der Leitung 4 ist ein Mengen- stromventil VCV angeordnet.
Der Ausgang der Hauptdruckpumpe 3 (also die Hochdruckseite) ist über eine Leitung 5 mit einem Druckspeicher 6 einer Brennkraftmaschine verbunden. Der Druckspeicher 6 ist seinerseits mit vier Injektoren 7 verbunden, die dazu dienen, die Brennräume 8 (von denen in Fig. 1 zur Vereinfachung der Dar- Stellung nur einer eingezeichnet ist) mit Kraftstoff unter hohem Druck (dem Druck in dem Druckspeicher 6) zu speisen. Somit ist das Kraftstoffdruckregelsystem 1 als Kraftstoffein- spritzsystem ausgebildet.
Die beiden Pumpen 2 und 3 bilden eine Hochdruckpumpe 9, die den Kraftstoff aus einem Tank 10 in den Druckspeicher 6 fördert, so dass dort ein vorbestimmter Druck vorliegt.
Das Kraftstoffdruckregelsystem 1 weist ferner ein Druckbe- grenzungsventil PCV auf, das die Ausgangsseite der Hauptdruckpumpe 3 mit dem Tank 10 verbindet und dadurch den Druck im Druckspeicher 6 verringern kann.
Ferner umfasst das Kraftstoffdruckregelsystem 1 eine Steuer- einheit 11, die die beiden Ventile VCV und PCV ansteuert (wie durch die Leitungen 12 und 13 angedeutet ist) und der der im Druckspeicher 6 vorliegende Ist-Druck zugeführt wird, wie durch die Leitung 14 angedeutet ist.
Die Steuereinheit 11 ermittelt im Betrieb des Kraftstoffdruckregelsystems 1 den vom Druckspeicher 6 benötigten Kraft- stoffmengenstrom QCTL- Wie insbesondere der schematischen Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, setzt sich der benötigte Kraftstoffmengenstrom QCTL aus einem voreingestellten Kraft- stoffmengenstrom Qpre und einem Regelkraftstoffmengenstrom QCLL CTL zusammen. Der voreingestellte Kraftstoffmengenstrom Qpre wird durch ein erstes Steuersubmodul 15 in Abhängigkeit von z.B. dem Ist-Druck im Druckspeicher (durch Pfeil 16 angedeutet), der Einspritzmenge der Injektoren (durch Pfeil 17 angedeutet) , der Motordrehzahl und der Einspritztemperatur des Kraftstoffes (durch Pfeil 18 angedeutet) ermittelt. Fer- ner kann das erste Steuersubmodul 15 Annahmen betreffend der Einspritzung, Verlusten usw. berücksichtigen. Somit kann in vorteilhafter Weise der notwendige Mengenstromzufluß in den Druckspeicher 6 modellbasiert in Abhängigkeit des Verbrauches (Injektoren 7), Leckagen und dynamischen Speichereffekten er- mittelt werden.
Der Regelkraftstoffmengenstrom QCLL CTL wird mittels einem zweiten Steuersubmodul 19, das hier als PID-Regler ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Ist-Drucks (Pfeil 16) im Druck- Speicher 6 sowie des Solldrucks (Pfeil 20) im Druckspeicher 6 ermittelt .
Aus dem voreingestellten Kraftstoffmengenstrom QPre des ersten Steuersubmoduls 15 und dem Regelkraftstoffmengenstrom QCLL CTL des zweiten korrigierend eingreifenden Steuersubmoduls 19 wird der benötigte Kraftstoffmengenstrom QCTL ermittelt und einem Verteilermodul 21 der Steuereinheit 11 zugeführt.
Das Verteilermodul 21 teilt den benötigten Kraftstoffmengen- ström QCTL in einen über das Mengenstromventil VCV zuzuführenden Kraftstoffmengenstrom QVcv sowie einen über das Druckbegrenzungsventil PCV abzuführenden Kraftstoffmengenstrom QPCV auf. Die Aufteilung wird so durchgeführt, dass die Summe der beiden Kraftstoffmengenströme Qvcv und QPCv den benötigten Kraftstoffmengenstrom QCTL ergibt.
Der Wert des zuzuführenden Kraftstoffmengenstroms Qvcv wird als Eingangsgröße in einem Modell 22 für das Mengenstromventil VCV verwendet, das dann die entsprechende Stellgröße VCV- PWM (hier für eine Pulsweitenmodulation zur Ansteuerung des Ventils VCV) an das Mengenstromventil VCV ausgibt. In gleicher Weise wird der Wert des abzuführenden Kraftstoffmengen- Stroms Qpcv als Eingangsgröße in einem Modell 23 für das Druckbegrenzungsventil PCV verwendet, so dass das Modell 23 die entsprechende Stellgröße PCV-PWM (hier für eine Pulsweitenmodulation zur Ansteuerung des Ventils PCV) für das Druck- begrenzungsventil PCV ausgibt. Die so mittels der beiden Modelle 22 und 23 ermittelten Stellgrößen werden dann durch die Steuereinheit 11 an die beiden Ventile VCV und PCV angelegt, so dass der vom Druckspeicher 6 benötigte Kraftstoffmengenstrom QCTL am Druckspeicher 6 anliegt. Es wird also dem Druck- Speicher 6 Kraftstoff so zu- oder abgeführt, dass der Soll- Druck im Druckspeicher 6 vorliegt.
In Fig. 3 und 4 ist schematisch dargestellt, wie die Modelle 22 und 23 ermittelt werden können. So wird in Fig. 3 von ei- nem Kennfeld für das Mengenstromventil VCV ausgegangen, in dem der Mengenstrom Q in Abhängigkeit einer Puls-Weiten- Modulation (PWM) des Mengenstromventils VCV für verschiedene Drehzahlen Nl, N2 der Brennkraftmaschine bekannt ist. Dieses Kennfeld wird invertiert, wie durch den Pfeil Pl angedeutet ist, und aus dem invertierten Kennfeld wird dann, wie durch den Pfeil P2 angedeutet ist, das Modell 22 abgeleitet, das die Pulsweitenansteuerung VCV_PWM des Mengenstromventils VCV in Abhängigkeit des Mengenstroms Q und der Drehzahl N ausgibt .
In ähnlicher Weise kann das Modell 23 für das Druckbegrenzungsventil PCV gewonnen werden. Es wird hier von einem Kennfeld zur Bestimmung des Drucks PFU im Druckspeicher in Abhängigkeit der Pulsweitenansteuerung PWM des Druckbegrenzungs- ventils PCV für verschiedene Mengenströme QO, Ql ausgegangen. Dieses Kennfeld wird wiederum invertiert (bei P3) und aus dem invertierten Kennfeld wird (wie durch den Pfeil P4 angedeutet ist) das Modell 23 abgeleitet. Mit dem Modell 23 ist es möglich für einen Mengenstrom Q und einen Druck PFU im Druck- Speicher 6 das Ansteuersignal PCV PWM für das Druckbegrenzungsventil PCV zu ermitteln. In Fig. 5 ist der Arbeitsbereich der beiden Ventile VCV und PCV einzeln dargestellt (mit Qvcv und QPCv bezeichnet) . Ferner ist der aus diesen beiden Arbeitsbereichen zusammengesetzte, kontinuierliche Arbeitsbereich (mit QCTL bezeichnet) einge- zeichnet.
Die Kurve Qvcv zeigt den Arbeitsbereich des Mengenstromventils VCV. Der minimal einstellbare Mengenstromwert ist ein positiver Wert Qvcv MIN, so dass dem Druckspeicher 6 bzw. der Leitung 5 stets dieser Mengenstrom Qvcv MIN über die Hochdruckpumpe 9 zugeführt wird. Der Arbeitsbereich des Mengenstromventils VCV geht von diesem minimalen Wert in Richtung zu größeren Werten, wie in Fig. 5 ersichtlich ist.
Der Arbeitsbereich des Druckbegrenzungsventils PCV weist als Maximalwert den Wert Null auf. In diesem Fall wird kein Mengenstrom aus dem Druckspeicher 6 abgeleitet. Der Arbeitsbereich des Druckbegrenzungsventils PCV geht von diesem Maximalwert in Richtung zu kleineren, negativen Werten, was be- deutet, dass der aus dem Druckspeicher 6 abgeführte Kraft- stoffmengenstrom zunimmt.
Die beiden Arbeitsbereiche der beiden Ventile VCV und PCV werden durch die beschriebene Regelung nun zu einem einzigen, kontinuierlichen Arbeitsbereich QCTL überlagert, in dem der Kraftstoffmengenstrom kontinuierlich von negativen Werten bis zu positiven Werten eingestellt werden kann.
Wenn der benötigte Kraftstoffmengenstrom QCTL größer ist als Qvcv MIN kann QVcv = QCTL und QPCv = 0 gewählt werden. Wenn der benötigte Kraftstoffmengenstrom QCTL - Qvcv MIN ist, kann QVcv = QVCV_MIN und QPCV = QCTL - QVCV_MIN gewählt werden.
Mit dieser beschriebenen Steuerung können somit alle Be- triebszustände des Kraftstoffeinspritzsystems abgedeckt werden, wobei dazu nur eine einzige Regelung (Steuereinheit 11) vorzusehen ist. Dies reduziert den Aufwand im Vergleich zu herkömmlichen Systemen.
Auch entfällt vollständig das herkömmlicher Weise übliche Um- schalten zwischen zwei unterschiedlichen Druckregelkreisen, was die Steuereinheit insgesamt vereinfacht. Auch entfallen die bei den Umschaltvorgängen häufig auftretenden Störungen völlig.
Das Kraftstoffdruckregelsystem kann bei Diesel- oder auch Otto-Motoren eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffdruckregelsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Druckspeicher (6), der Kraftstoff unter Druck bevorratet und der Brennräume (8) der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgende Injektoren (7) speist, einer Hochdruckpumpe (9), die einen Kraftstoffmengenstrom dem Druckspeicher (6) zuführt, einem ersten Ventil (VCV) zur Drosselung des Kraftstoffmengenstroms, einem zweiten Ventil (PCV), über das Kraftstoff aus dem Druckspeicher (6) abführbar ist, und einer Steuereinheit (11) zur Ansteuerung der Ventile (VCV, PCV), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinheit (11) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Soll-Drucks im Druckspeicher (6) einen vom Druckspeicher (6) benötigten Kraftstoffmengenstrom (QCTL) ermittelt, den ermittelten Kraftstoffmengenstrom (QCTL) in einen über das erste Ventil (VCV) zuzuführenden und einen über das zweite Ventil (PCV) abzuführenden Mengenstromanteil (Qvcv, QPCV) auf¬ teilt, und die Ventile (VCV, PCV) entsprechend den Mengenstromanteilen (Qvcv, QPCV) ansteuert.
2. Kraftstoffdruckregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) die Arbeitsbereiche der beiden Ventile (VCV, PCV) so überlagert, dass ein kontinuierlicher Arbeitsbereich von negativen bis zu positiven Kraftstoffmengenströmen zum Druckspeicher (6) vorliegt.
3. Kraftstoffdruckregelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) als Speicherdruckregler ausgebildet ist, der gleichzeitig auf die beiden Ventile (VCV, PCV), die als Stellglieder dienen, wirkt.
4. Kraftstoffdruckregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) zur Ansteuerung der Ventile (VCV, PCV) Modelle verwendet, bei de- nen das Ansteuersignal des jeweiligen Ventils (VCV, PCV) als Funktion zumindest eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine und des entsprechenden Mengenstromanteils ermittelt wird.
5. Kraftstoffdruckregelsystem nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der benötigte Kraftstoffmengenstrom (QCTL) durch die Summe eines Vorsteueranteils und eines Regelanteils in Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine berechnet wird.
6. Kraftstoffdruckregelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteueranteil modellbasiert berechnet wird.
7. Kraftstoffdruckregelsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteueranteil so berechnet wird, dass sich der benötigte Kraftstoffmengenstrom (QCTL) aus dem Soll-Druck im Druckspeicher und der Kraftstoffmengenbilanz des Druckspeichers ergibt.
8. Kraftstoffdruckregelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffmengenbilanz aus den Einspritzmengen, den Schaltleckagen, den kontinuierlichen Leckagen, der im Druckspeicher gespeicherten Kraftstoffmenge als Funktion einer Solländerungsrate des Drucks im Druckspeicher und in Abhängigkeit der angesteuerten Ventile berechnet wird.
9. Kraftstoffdruckregelsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerwert dadurch berechnet wird, dass die Kraftstoffmengenbilanz nach den Ventilabhängigkeiten aufgelöst wird.
10. Kraftstoffdruckregelverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem Druckspeicher (6), der Kraftstoff unter Druck bevorra- tet und der Brennräume (8) der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgende Injektoren (7) speist, einer Hochdruckpumpe (9), die einen Kraftstoffmengenstrom dem Druckspeicher (6) zuführt, einem ersten Ventil (VCV) zur Drosselung des Kraftstoffmen- genstroms, einem zweiten Ventil (PCV), über das Kraftstoff aus dem Druckspeicher (6) abführbar ist, bei dem in Abhängigkeit eines vorgegebenen Soll-Drucks im Druckspeicher (6) ein vom Druckspeicher (6) benötigter Kraft- stoffmengenstrom (QCTL) ermittelt, der ermittelte Kraftstoffmengenstrom (QCTL) in einen über das erste Ventil (VCV) zuzuführenden und einen über das zweite Ventil (PCV) abzuführenden Mengenstromanteil (Qvcv, QPCV) auf¬ geteilt und die Ventile (VCV, PCV) entsprechend den Mengenstromanteilen (Qvcv, QPCV) angesteuert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Arbeitsbereiche der beiden Ventile (VCV, PCV) so überlagert werden, dass ein kontinuierlicher Arbeitsbereich von negativen bis zu positiven Kraftstoffmengenströmen zum Druckspeicher (6) vorliegt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem eine Speicherdruckregelung verwirklicht wird, die gleichzeitig auf die beiden Ventile (VCV, PCV) , die als Stellglieder dienen, wirkt .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem zur Ansteuerung der Ventile (VCV, PCV) Modelle verwendet werden, bei denen das Ansteuersignal des jeweiligen Ventils (VCV, PCV) als Funktion zumindest eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine und des entsprechenden Mengenstromanteils ermittelt wird.
PCT/EP2008/064874 2007-12-10 2008-11-03 Kraftstoffdruckregelsystem WO2009074399A1 (de)

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