WO2012034773A1 - Verfahren zum betreiben einer einspritzanlage - Google Patents

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Hans-Peter Scheurer
Uwe Gordon
Robert Kuehner
Michael Reinstaedtler
Karin Broecker
Michael Domhan
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M2700/077Injectors having cooling or heating means

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for operating an injection system.
  • Injection systems for internal combustion engines are designed to convey fuel from a tank into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • An injection system usually includes near the tank a low pressure area with a low pressure pump, fuel filters and fuel lines and a high pressure area with a high pressure pump, fuel lines, manifolds and injectors that supply the combustion chamber of the engine fuel in time and space needs.
  • the low-pressure area also includes a return system, the leaks and return quantities of various components of the injection system to the tank and / or a pre-conveyor system feeds again.
  • control unit In modern time-controlled injection systems, the calculation of injection functions and the control of injectors and other actuators for controlling the injection system and the internal combustion engine is adopted by a control unit.
  • components of the injection systems always come into contact with the fuel to be delivered and are lubricated in most cases by this, whereby wear on the contact surfaces of moving with stationary parts is avoided.
  • Functions of the injection system as well as their stability and service life are therefore dependent on the properties of the fuel and its constituents.
  • the chemical physical fuel properties eg. By supply of fuels that are not optimized for the Einspntzstrom, or by changing the fuel properties during operation, so functions of the Einspntzstrom can be changed.
  • An effect of changing fuel properties on the Einspntzstrom is, for example, the formation of coatings that can adhere to the surfaces of the components or individual parts of the Einspntzstrom.
  • Soil formation in diesel fuels can, as far as is known today, be achieved by metal soaps, by aging polymer components due to bio-proportions in the fuel or by
  • Hot fuel ages faster than cold fuel, whereby the hot fuel oxidizes and forms acids that promote a chemical reaction to form deposits.
  • an actual value of the pressure in the high pressure region can be detected with a pressure sensor and is regulated to a desired value.
  • the injectors are used to control the pressure, the injectors are controlled such that no fuel enters the combustion chambers but from the high pressure region in the low pressure region.
  • a flushing and / or cooling of at least one valve with which an injection takes place in an injection system designed, for example, as a high-pressure injection system, by means of which actuation thereof into a coasting phase and / or after stopping (stopping) the engine.
  • the actuation of the valves in the overrun phase or in a coasting operation takes place so that no unwanted injection takes place. This is achieved by short strokes of the valve of a common rail injector, which are so short that they do not lead to an opening of an injection nozzle of the valve and thus to the injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the short-circuits which are effected in the overrun phase by so-called blank-shot activations, typically take place at low pressures of approximately 300 bar of the fuel which is supplied to the injection system for cooling and / or flushing.
  • the temperature level of the thus briefly supplied fuel is thus lower and the relaxation of the fuel to a
  • a bare-shot activation is in an embodiment of the invention to a control of a switching valve in the injection system or in a fuel injection system, wherein the activation is so short that due to the inertia of the masses, springs and fluids no injection of fuel in the combustion chamber takes place.
  • a typical injector in the internal combustion engine is not a "directly controlled valve” but is switched by a solenoid or piezo valve.
  • the switching valve and the actual injection valve, the injection nozzle are distinguished from each other.
  • the activation of the switching valve causes some of the pressurized fuel to be de-stroked with the aim of affecting the pressure forces on the injector. This tax amount typically passes back into the tank as a lost amount.
  • the switching valve is actuated without the injection valve reacting. This may be due to the fact that the fuel pressure in a room must fall below a certain value before the injection valve actually switches, and the short actuation of the switching or servo valve, the pressure does not fall below this value.
  • a delay time is caused by mechanical inertia of a piston-spring system between the switching and injection valve, so that a short driving of the switching valve has no effect on the injection valve.
  • rinsing the valve results in hot, aging-prone fuel being replaced by cooler, more stable fuel. Both Effects contribute to preventing or slowing down chemical reactions for the formation of deposits.
  • the cooling and flushing effected in the embodiment of the invention are functions of the injection system which can also be retroactively integrated into an existing injection system via a function of the control unit. There is no additional design change to components of the injection system required and also to integrate any additional components in the injection system.
  • the functions can be activated if necessary, if operating conditions are present which represent an increased risk for the formation of deposits.
  • a growth of deposits at critical points after stopping the engine is prevented, thus ensuring a restart of the engine.
  • the valve after stopping the engine and after complete reduction of the pressure, for example.
  • the rail pressure in a storage injection system commonly rail
  • a duration of the current supply is not limited to short Anêtintervalle, since no injection can take place due to the lack of rail pressure.
  • the control of the valve can take place long after the engine has stopped at standstill.
  • valve element or armature designed as a valve element and possibly at least one further component of the valve is moved in one embodiment relative to a housing as the at least one valve body of the valve.
  • a cooling of vulnerable surfaces of the injection system can be ensured. This is usually done by operating the valves in coasting and engine stall. In overrun conditions, the rail pressure is significantly lowered compared to the usual injection mode. The supplied fuel is cold relative to the material of the components of the injection system. If the fuel flows through the valve or along the guide, heat is removed from the critical areas and the temperature is reduced. Thus, the valve can be flushed by this activation and hot fuel can be replaced by cooler fuel.
  • Actuation of the valves after switching off the internal combustion engine makes it possible that existing residual pressure in the injection hot, in the following rest phase or standstill possibly aging fuel is washed away and replaced by fuel, which has passed through a lower pressure and temperature level and thus less tends to age. Since thus the formation of deposits during the rest phase is prevented, the function of the valve can be ensured when restarting.
  • the functions of the injection system to be implemented in one embodiment of the invention can be integrated via software functions in the control unit so that components of the injection system can be controlled to implement at least one function that is provided in the context of the method, so that a relative movement of components susceptible to coating occurs ,
  • the at least one intended function is dependent on operating parameters, eg. As an operating status of the internal combustion engine, the pressure and the temperature of the injection system and / or the internal combustion engine, etc. is activated and triggers an actuation of the valves. This operation is designed so that the operating behavior of the internal combustion engine is not disturbed.
  • the Valve means z. B. that the control is so short that it comes to any injection that adversely affects the handling and emission of the engine.
  • the short-circuits described are immediately suspended and thus the cooling and rinsing function aborted as soon as a torque request to the internal combustion engine, for. B. by pressing the accelerator pedal by the driver occurs.
  • the Kurzan horrézier for brief actuation of the valve can also be done after switching off the engine.
  • an existing pressure of the injection system is reduced via the actuations of the valve.
  • flushing and cooling of the valve takes place.
  • This function can be active permanently or for a limited time after the engine has been switched off after the rail pressure has been reduced. Operation of the valve after the engine stops inhibits growth of the pads and removes freshly formed pads during engine downtime.
  • the pads are probably not only in regular operation, but can also be formed when valves and actuators, etc. of the injection system are no longer actuated when, for example, the internal combustion engine or an internal combustion engine is turned off. Formation of coatings can be prevented or at least reduced by embodiments of the invention.
  • the arrangement according to the invention is designed to carry out all the steps of the presented method.
  • individual steps of this method can also be carried out by individual components of the arrangement.
  • functions of the arrangement or functions of individual components of the arrangement can be implemented as steps of the method.
  • steps of the method it is possible for steps of the method to be implemented as functions of at least one component of the arrangement or of the entire arrangement.
  • FIG. 1 shows a flow chart for a function for carrying out a cooling and flushing in a coasting phase in the context of a first embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a diagram of a time profile of operating parameters before and during activation of the cooling and rinsing function within the scope of a second embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 3 shows, in a schematic embodiment, a first example of a valve of an injection system in which thick lining layers impairing a valve function form.
  • Figure 4 shows a schematic representation of the valve of Figure 3, in which when carrying out a third embodiment of the method according to the invention no formation of deposits.
  • FIG. 5 shows, in a schematic embodiment, a second example of a valve of an injection system in which lining layers have been formed, which are removed by carrying out the fourth embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 6 shows, in a schematic embodiment, a third example of a valve of an injection system in which thick covering layers impairing a valve function form.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of an embodiment of an arrangement according to the invention.
  • the determined temperature 9 of the valve and a value of a pressure 11 of the fuel within the injection system are fed to a function control 13. Furthermore, depending on an operating status of the internal combustion engine, information is provided as to whether no fuel is required for the internal combustion engine and thus a coasting phase 15 is present. In the presence of a coasting phase 15, the internal combustion engine is towed by the motor vehicle and thus kept in rotary motion with an unconnected traction between the internal combustion engine and a drive unit of the motor vehicle.
  • the method is carried out when the temperature 9 of the valve is so high that thereby chemical reactions are caused, due to which the fuel can form a deposit in the valve.
  • Another condition for execution is then met if a desired injection quantity of the fuel is zero, which is the case, inter alia, in the presence of a coasting phase 15 but also in the stoppage phase of the internal combustion engine.
  • the execution depends on a third condition, which is fulfilled if the pressure 11 of the fuel is lower than a limit value. In this case, be through the functional check 13 short-circuits 17 for actuating the valve generated.
  • the valve is energized with a current whose current profile comprises short-term, rectangular pulses (blank shots), and thereby actuated briefly and briefly opened.
  • a current profile comprises short-term, rectangular pulses (blank shots)
  • the time is plotted along an abscissa.
  • At an ordinate 23 are plotted three curves for operating parameters, namely for a pressure 25 of the fuel and a temperature 27 of the valve.
  • a third curve represents a signal 29 for an amount of fuel required for injection. In this case, up to a first time 31 ti for operating the internal combustion engine, a certain amount
  • the signal 29 is provided in accordance with an actuation of an accelerator pedal of the motor vehicle.
  • a required amount of fuel from the first time 31 ti is zero. This can usually mean that the internal combustion engine is in a coasting phase from the first point in time 31 ti.
  • the pressure 25 of the fuel decreases.
  • a plurality of short-circuits 35 are provided at a second time 33 t 2 , as a result of which the valve is actuated for a short time.
  • the pressure 25 reaches a minimum.
  • the temperature 27 of the valve also decreases.
  • FIGS 3 and 4 each show a schematic representation of components of a valve 41 of an injection system, which is designed as a needle valve, wherein as components a usually fixed valve body 43 and a valve needle 45 are shown, which is movable relative to the valve body 43.
  • valve 41 is in an operating situation designated as an injection phase, in which a movement 47 of the valve needle
  • valve needle 45 takes place as a valve element relative to the valve body 43. Because of this movement 47, which is symbolized by an arrow, a formation of deposits by fuel on the valve needle 45 is prevented.
  • FIG. 3b shows the valve body 43 and the valve needle 45 at a time Et after switching off the engine.
  • a time interval Et due to still existing fuel on the valve needle 45 and the valve body 43 deposits 49, which at a restart of the internal combustion engine a Movement 47 of the valve needle 45 can prevent or at least limit.
  • FIG. 3 thus also shows the problem of growth of deposits in a valve 41 designed here as a needle valve without the function proposed in the context of the invention.
  • the valve 41 is shown here schematically in the lower end position of the valve needle 41 in the closed state and formed as a servo-control valve of a common-rail injection system.
  • Figure 4a shows the same situation as Figure 3a, in which takes place during an injection phase of the internal combustion engine, a relative movement 47 of the valve needle 45 to the valve body 43, whereby a deposit formation is prevented.
  • 4b shows the valve 41 after switching off the internal combustion engine in a so-called resting phase when carrying out the third embodiment of the method according to the invention.
  • the valve 41 is actuated and actuated by short or possibly long actuations at least once.
  • FIG. 4 c shows the valve 41 after a time interval A t after switching off the internal combustion engine. Due to the only thin coating layer 49 is a movement of the valve 41 at restart of the engine unhindered possible. If after the injection phase for the internal combustion engine instead of the rest phase, alternatively, a coasting phase is provided, there is a situation which is similar to the situation shown in Figure 4b. During the overrun phase, an actuation of the valve 41 takes place only by short actuations instead of by longer actuations, as is provided in the case of the rest phase. However, this also causes a movement 47 of the valve needle 45, whereby a deposit formation is at least reduced.
  • valve needle 45 By the recurrent movement of the valve needle 45 during the formation of fouling and / or condensation of fuel, the deposit formation is disturbed and limited to an extent that is not critical to the functioning of the valve.
  • Figure 5 shows a schematic representation of another example of a pressure-balanced valve 61, which is designed as a sleeve valve, with an anchor bolt 63, an armature 65 and a Ventililfedereinstellin 67.
  • 5 deposits 71 are indicated in Figure 5, which are in the closed state of the valve 61 on the anchor bolt 63 deposit and can hinder opening of the valve 61.
  • the valve 61 embodied as a sleeve valve is actuated in an operating situation of the internal combustion engine during at least one time interval such that no injection of fuel thereby takes place.
  • a valve element here the armature 65
  • a valve body here to the anchor bolt 63, which is not actively moved, and / or the valve spring adjustment disk 67.
  • the pads 71 are removed and / or further formation of pads 71 is prevented.
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a third example of a valve 81 with a valve needle 83, a valve body 85, a valve seat 87, a channel 89 and a coil core 91.
  • deposit formation 93 can likewise result in a quiescent phase but through a movement of the valve needle 83, which is provided in the context of the method according to the invention, can be corrected.
  • the method according to the invention can be carried out for all valves 61, 81 of injection systems whose functions can be influenced by control commands.
  • FIG. 7 shows, in a schematic representation, an internal combustion engine 101 and an injection system 103 with a plurality of valves.
  • FIG. 7 shows, in a schematic illustration, an arrangement 107 for operating the injection system 103 with a control module 109 which is arranged in a control unit 11 1.
  • the control module 109 is connected to the injection system 103 and the internal combustion engine 101 via supply lines for exchanging operating parameters of the injection system 103 and the internal combustion engine 101. Via further supply lines, the control module 109 can control the valves 105 and thus actuate.
  • control module 109 controls at least one valve 105 during at least one time interval such that no injection of fuel thereby takes place.
  • a function for performing the method may be implemented in the control module 109 as software.
  • the method may be performed during a coasting phase of the internal combustion engine 101, wherein the valve 105 is actuated by a short drive during at least a short time interval.
  • the method can be carried out after switching off the internal combustion engine 101, wherein the valve 105 can also be actuated for longer time intervals.
  • a pressure of the fuel in the injection system 103 exceeds a threshold value, wherein the supplied fuel has a lower pressure than the fuel located in the injection system fuel. It can also be checked if a temperature of the fuel in the injection system is a threshold exceeds, wherein the supplied fuel has a lower temperature than the fuel in the injection system located fuel.
  • valve element By actuating the valve 105, a valve element is moved relative to at least one stationary valve body, for example a base body and / or a housing of the valve 105.
  • the valve 105 is cooled and / or flushed by supplied fuel, which has a lower pressure and a lower temperature than already existing fuel.
  • valve element for example a valve needle in a needle valve or an armature in a sleeve valve, relative to at least one valve body, for example.
  • a usually immovable body or housing of the valve 105 moves.
  • the method can be terminated by applying a torque request to the internal combustion engine 101.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Einspritzanlage (103) für einen Verbrennungsmotor (101), bei dem in einer Betriebssituation, bei der von dem Verbrennungsmotor (101) kein Kraftstoff angefordert wird, ein Ventil (41, 61, 105) während zumindest eines Zeitintervalls derart betätigt wird, dass dadurch keine Einspritzung von Kraftstoff erfolgt, wobei durch Betätigung des Ventils (41, 61, 105) ein Ventilelement relativ zu mindestens einem Ventilkörper (43) bewegt wird.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Betreiben einer Einspritzanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betreiben einer Einspritzanlage.
Stand der Technik
Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen sind dazu ausgebildet, Kraftstoff von einem Tank in die Brennkammer einer Brennkraftmaschine zu fördern. Eine Einspritzanlage umfasst üblicherweise in der Nähe des Tanks einen Niederdruckbereich mit einer Niederdruckpumpe, Krafstofffiltern und Kraftstoffleitungen sowie einen Hochdruckbereich mit einer Hochdruckpumpe, Kraftstoffleitungen, Verteilerleisten und Injektoren, die der Brennkammer der Brennkraftmaschine Kraftstoff zeitlich und räumlich bedarfsgerecht zuführen. Zu dem Niederdruckbereich zählt auch eine Rücklaufanlage, die Leckagen und Rücklaufmengen verschiedener Komponenten der Einspritzanlage dem Tank und/oder einem Vorfördersystem wieder zuführt.
Bei modernen zeitgesteuerten Einspritzanlagen wird die Berechnung von Einspritzfunktionen und die Ansteuerung von Injektoren und anderen Stellern zur Regelung der Einspritzanlage und der Brennkraftmaschine von einem Steuergerät übernommen.
In der Regel kommen Komponenten der Einspritzanlagen immer mit dem zu fördernden Kraftstoff in Kontakt und werden in den meisten Fällen auch durch diesen geschmiert, wodurch Verschleiß an den Kontaktflächen von bewegten mit unbewegten Teilen vermieden wird. Funktionen der Einspritzanlage sowie deren Standfestigkeit und Lebensdauer sind deshalb von den Eigenschaften des Kraftstoffs und seiner Bestandteile abhängig. Verändern sich nun die chemisch- physikalischen Kraftstoffeigenschaften, bspw. durch Zufuhr von Kraftstoffen, die für die Einspntzanlage nicht optimiert sind, oder durch Veränderung der Kraftstoffeigenschaften im laufenden Betrieb, so können dadurch Funktionen der Einspntzanlage verändert werden.
Eine Auswirkung sich verändernder Kraftstoffeigenschaften auf die Einspntzanlage ist zum Beispiel die Bildung von Belägen, die an den Oberflächen der Komponenten bzw. Einzelteile der Einspntzanlage haften können. Eine Belagsbildung bei Diesel-Kraftstoffen kann, soweit heute bekannt, durch Metallseifen, durch Al- terungspolymerbestandteile aufgrund von Bioanteilen im Kraftstoff oder durch
Polymerbestandteile bestimmter Detergenzien entstehen.
Die Reaktionen, die zu Produkten der Belagsbildung führen, sind temperaturabhängig, wobei eine hohe Temperatur die Bildung von Belägen unterstützt und beschleunigt. Heißer Kraftstoff altert dabei schneller als kalter Kraftstoff, wobei der heiße Kraftstoff oxidiert und Säuren bildet, die einer chemischen Reaktion zur Bildung von Belägen förderlich sind.
An den beweglich geführten Komponenten, wie z. B. Düsennadeln, Schaltventi- len, Stellern, hydraulischen Kopplern usw. kann es dann zur Beeinträchtigung von Bewegungen kommen. Diese Beeinträchtigung der Bewegung kann eine geringe Behinderung der Bewegung, eine Schwergängigkeit zu bewegender Komponenten oder ggf. eine völlige Blockierung verursachen, bei der keine Betätigung von bewegten Teilen mehr möglich ist. Die Reibkräfte der Beläge überstei- gen in diesem Fall die zum Bewegen der Komponenten angewandten Betätigungskräfte. Dies führt zur Beeinträchtigung von Funktionen und zu einem Fehlverhalten der Einspntzanlage, wodurch geringe Veränderungen der Einspritzmengen, aber auch Dauereinspritzungen oder ein völliges Ausbleiben von Einspritzungen hervorgerufen werden können.
Um Belagsbildung in Einspritzanlagen zu erkennen, deren Auswirkung zu verringern oder ganz zu vermeiden, sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Für eine Einspntzanlage ist es u. a. wichtig, dass durch Eigenschaften von Kraftstoffen Belagsbildungsprodukte von vornherein vermieden werden. Allerdings können Kraftstoffe immer Komponenten aufweisen, die eine Bildung von Belägen verursachen können. Die Druckschrift DE 199 17 71 1 C2 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckspeicher-Einspritzanlage, wobei wenigstens eine Pumpe den Kraftstoff von einem Niederdruckbereich in einen Hoch- druckbereich fördert, wobei der Kraftstoff über Injektoren in die Brennräume der
Brennkraftmaschine gelangt. Dabei ist ein Istwert des Drucks im Hochdruckbereich mit einem Drucksensor erfassbar und wird auf einen Sollwert geregelt. Hierbei werden die Injektoren zur Steuerung des Drucks verwendet, wobei die Injektoren derart ansteuerbar sind, dass kein Kraftstoff in die Brennräume aber aus dem Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich gelangt.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
Durch die im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Maßnahmen kann u. a. eine Spülung und/oder Kühlung mindestens eines Ventils, mit dem eine Einspritzung in einer bspw. als Hochdruckeinspritzanlage ausgebildeten Einspritzanlage erfolgt, durch dessen Betätigung in eine Schubphase und/oder nach Abstellen (Stopp) des Motors bewirkt werden. Die Betätigung der Ventile in der Schubphase bzw. in einem Schubbetrieb erfolgt dabei so, dass keine ungewollte Einspritzung erfolgt. Dies wird durch Kurzansteuerungen des Ventils eines Common-Rail-Injektors erreicht, die so kurz sind, dass sie nicht zu einem Öffnen einer Einspritzdüse des Ventils und somit zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors führen.
Die Kurzansteuerungen, die in der Schubphase durch sogenannte Blank-shot- Aktivierungen bewirkt werden, erfolgen typischerweise bei niedrigen Drücken von ca. 300 bar des Kraftstoffs, der der Einspritzanlage hierbei zur Kühlung und/oder Spülung zugeführt wird. Das Temperaturniveau des derart kurzzeitig zugeführten Kraftstoffs ist somit niedriger und die Entspannung des Kraftstoffs auf einen
Rücklaufdruck in den Führungen und über einen Ventilsitz hat nur eine kleine Temperaturerhöhung des Kraftstoffs zur Folge. Ein grober Schätzwert für die Temperaturerhöhung durch Entspannung von Dieselkraftstoff über eine Drosselstelle liegt bei ca. 4.5 K pro 100 bar. D. h. bei einer Entspannung von 2000 bar auf einen Umgebungsdruck erhöht sich die Temperatur im Kraftstoff um ca. 90 K. Wenn das Druckniveau der Einspritzanlage nur 300 bar ist, beträgt die Temperaturerhöhung lediglich 14.5 K. Das bedeutet, dass der Kraftstoff, der in Schubphasen durch ein aktiviertes Ventil strömt, um mehr als 70 K kühler ist.
Bei einer Blank-shot-Aktivierung handelt es sich in Ausgestaltung der Erfindung um eine Ansteuerung eines Schaltventils in der Einspritzanlage bzw. in einem Kraftstoffeinspritzsystem, wobei die Aktivierung so kurz ist, dass durch die Trägheit der Massen, Federn und Fluide keine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum erfolgt. Ein typisches Einspritzventil in dem Verbrennungsmotor ist kein "direkt gesteuertes Ventil", sondern wird durch ein Magnet- oder Piezoventil geschaltet. Es werden das Schaltventil und das eigentliche Einspritzventil, die Einspritzdüse, voneinander unterschieden. Durch eine Betätigung des Schaltventils werden die Kräfte am Einspritzventil und somit an der Einspritzdüse derart beeinflusst, dass sich dieses öffnet und Kraftstoff in den Brennraum gelangen kann und sich wieder schließt, wodurch der Kraftstofffluss unterbrochen wird. Typischerweise bewirkt die Aktivierung des Schaltventils, dass ein gewisser Teil des unter Druck stehenden Kraftstoffs mit dem Ziel abgesteuert wird, die Druckkräfte am Einspritzventil zu beeinflussen. Diese Steuermenge gelangt als Verlustmenge typischerweise zurück in den Tank.
Bei der Blank-shot-Aktivierung, die auch als Aktivierung ohne Auswirkung bezeichnet werden kann, wird das Schaltventil angesteuert, ohne dass das Einspritzventil reagiert. Dies kann dadurch bedingt sein, dass der Kraftstoff druck in einem Raum unter einen bestimmten Wert sinken muss, bevor das Einspritzventil tatsächlich schaltet, und durch die kurze Ansteuerung des Schalt- bzw. Servo- ventils der Druck nicht unter diesen Wert fällt. Alternativ oder ergänzend wird eine Verzögerungszeit durch mechanische Trägheit von einem Kolben-Feder- System zwischen Schalt- und Einspritzventil bewirkt, so dass ein kurzes Ansteuern des Schaltventils keine Auswirkung auf das Einspritzventil hat. Neben der Kühlung hat eine Spülung des Ventils zur Folge, dass heißer, zur Alterung neigender Kraftstoff durch kühleren, stabilen Kraftstoff ersetzt wird. Beide Effekte tragen dazu bei, dass chemische Reaktionen zur Belagsbildung verhindert bzw. verlangsamt werden.
Die in Ausgestaltung der Erfindung bewirkte Kühlung und Spülung sind Funktio- nen der Einspritzanlage, die über eine Funktion des Steuergeräts auch rückwirkend in bestehende Einspritzanlage integriert werden können. Es sind keine zusätzliche Konstruktionsänderung an Komponenten der Einspritzanlage erforderlich und auch keine zusätzlichen Komponenten in die Einspritzanlage zu integrieren. Die Funktionen können bei Bedarf aktiv geschaltet werden, wenn Betriebs- bedingungen vorliegen, die ein erhöhtes Risiko zur Belagsbildung darstellen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Wachstum von Belägen an kritischen Stellen nach dem Abstellen des Motors verhindert und somit ein Neustart des Motors sichergestellt. Hierzu wird das Ventil nach dem Abstellen des Motors und nach vollständigem Abbau des Drucks, bspw. des Raildrucks in einer Speichereinspritzanlage (Common-Rail), durch Bestromung wiederholt betätigt. Eine Dauer der Bestromung ist hierbei nicht auf kurze Ansteuerintervalle beschränkt, da durch den fehlenden Raildruck keine Einspritzung stattfinden kann. Ebenso kann die Ansteuerung des Ventils auch lange Zeit nach dem Ab- stellen des Motors im Stillstand erfolgen.
Durch eine zumindest einmalige und/oder wiederholte Betätigung, des Ventils, bspw. durch Bestromung, und der daraus resultierenden Bewegung mindestens eines Ventilelements bzw. einer Komponente des Ventils relativ zu einem fest- stehenden Ventilkörper des Ventils, bspw. durch eine Bewegung einer Ventilnadel oder eines Ankers als Ventilelement relativ zu einem Grundkörper als mindestens ein feststehender, unbeweglicher Ventilkörper des Ventils, kann das Wachstum von Belägen nach dem Abstellen des Motors gestört, komplett verhindert oder rückgängig gemacht werden. Dabei wird das als Ventilnadel oder Anker ausgebildete Ventilelement und ggf. mindestens eine weitere Komponente des Ventils in einer Ausführungsform relativ zu einem Gehäuse als der mindestens eine Ventilkörper des Ventils bewegt.
Durch diese Maßnahme kann sich während einer Stillstandsphase des Verbrennungsmotors ergeben, dass sich keine Beläge bilden können, die bei einem nachfolgenden Start des Verbrennungsmotors die Ventilfunktion verhindern. Auch hier sind keine Bauteilveränderungen zur Vermeidung von Belägen vorzunehmen, da es sich ebenfalls um eine Funktion der Einspritzanlage handelt.
Mit der Erfindung kann eine Kühlung gefährdeter Oberflächen der Einspritzanlage gewährleistet werden. Dies geschieht üblicherweise durch die Betätigung der Ventile in Schubphasen und nach Motorstillstand. In Schubphasen ist der Raildruck im Vergleich zum üblichen Einspritzbetrieb deutlich abgesenkt. Der zugeführte Kraftstoff ist relativ zum Material der Komponenten der Einspritzanlage kalt. Strömt der Kraftstoff durch das Ventil bzw. entlang der Führung, wird Wärme aus den kritischen Bereichen abgeführt und die Temperatur reduziert. Somit kann das Ventil durch diese Aktivierung gespült und heißer Kraftstoff durch kühleren Kraftstoff ersetzt werden.
Durch die im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Maßnahmen kann eine chemische Reaktion zur Belagsbildung insgesamt verlangsamt bzw. verhindert werden.
Eine Betätigung der Ventile nach Abstellen des Verbrennungsmotors ermöglicht es, dass bei vorhandenem Restdruck in der Einspritzanlage heißer, in der folgenden Ruhephase bzw. Stillstandsphase möglicherweise alternder Kraftstoff weggespült wird und durch Kraftstoff ersetzt wird, der ein niedrigeres Druck- und Temperaturniveau durchlaufen hat und dadurch weniger zur Alterung neigt. Da somit die Belagsbildung während der Ruhephase verhindert wird, kann die Funktion des Ventils beim erneuten Starten sichergestellt werden.
Die bei einer Ausführungsform der Erfindung umzusetzenden Funktionen der Einspritzanlage können über Software-Funktionen im Steuergerät integriert werden, so dass Komponenten der Einspritzanlage zur Umsetzung mindestens einer Funktion, die im Rahmen des Verfahrens vorgesehen ist, gesteuert werden können, so dass eine Relativbewegung belagsanfälliger Komponenten erfolgt.
Die mindestens eine vorgesehene Funktion wird in Abhängigkeit von Betriebsparametern, z. B. einem Betriebsstatus des Verbrennungsmotors, dem Druck sowie der Temperatur der Einspritzanlage und/oder des Verbrennungsmotors usw. aktiviert und löst eine Betätigung der Ventile aus. Diese Betätigung ist so gestaltet, dass das Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors nicht gestört wird. Für das Ventil bedeutet das z. B., dass die Ansteuerung so kurz ist, dass es zu keiner Einspritzung kommt, die das Fahrverhalten und die Emission des Motors negativ beeinflusst. Die beschriebenen Kurzansteuerungen werden sofort ausgesetzt und damit die Kühl- und Spülfunktion abgebrochen, sobald eine Momentenanfor- derung an den Verbrennungsmotor, z. B. durch Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, erfolgt.
In einer Ausführungsform können die Kurzansteuerungen zur kurzen Betätigung des Ventils auch nach Abschalten des Verbrennungsmotors erfolgen. Hierbei wird ein bestehender Druck der Einspritzanlage über die Betätigungen des Ventils abgebaut. Es erfolgt wie bei der Betätigung im Schubbetrieb ein Spülen und eine Kühlung des Ventils. Diese Funktion kann nach Abstellen des Motors nach Abbau des Raildrucks permanent oder zeitlich begrenzt aktiv sein. Eine Betätigung des Ventils nach Abstellen des Motors behindert das Wachstum der Beläge und beseitigt frisch gebildete Beläge während der Stillstandszeit des Motors.
Die Beläge entstehen vermutlich nicht nur im regulären Betrieb, sondern können sich auch dann ausbilden, wenn Ventile und Steller etc. der Einspritzanlage nicht mehr betätigt werden, wenn zum Beispiel die Brennkraftmaschine bzw. ein Ver- brennungsmotor abgestellt ist. Eine Bildung von Belägen kann durch Ausführungsformen der Erfindung verhindert oder zumindest reduziert werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen wenigstens einer Komponente der Anordnung oder der gesamten Anordnung reali- siert werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm für eine Funktion zur Durchführung einer Kühlung und Spülung in einer Schubphase im Rahmen einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 2 zeigt ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs von Betriebsparametern vor und während der Aktivierung der Kühl- und Spülfunktion im Rahmen einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 3 zeigt in schematischer Ausgestaltung ein erstes Beispiel eines Ventils einer Einspritzanlage, bei der sich dicke Belagsschichten, die eine Ventilfunktion beeinträchtigen, bilden.
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung das Ventil aus Figur 3, bei der bei Durchführung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Bildung von Belägen erfolgt.
Figur 5 zeigt in schematischer Ausgestaltung ein zweites Beispiel eines Ventils einer Einspritzanlage, bei der sich Belagsschichten gebildet haben, die durch Durchführung der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt werden.
Figur 6 zeigt in schematischer Ausgestaltung ein drittes Beispiel eines Ventils einer Einspritzanlage, bei der sich dicke Belagsschichten, die eine Ventilfunktion beeinträchtigen, bilden.
Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Ausführungsform der Erfindung Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche
Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
Bei dem Ablaufdiagramm aus Figur 1 zur Darstellung einer Funktion, die bei Durchführung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt, werden als Betriebsparameter eine Temperatur 1 eines Verbrennungsmotors, eine Temperatur 3 eines einzuspritzenden Kraftstoffs sowie eine Verweilzeit 5, während der ein Lastbetrieb der Verbrennungsmaschine und somit eine Einspritzphase erfolgt, einer Berechnung 7 zugeführt, mit der eine Temperatur 9 eines Ventils einer Einspritzanlage in eine Brennkammer des Verbrennungs- motors eingespritzt wird, berechnet wird. Allerdings kann die Temperatur 9 des
Ventils auch gemessen werden.
Die ermittelte Temperatur 9 des Ventils sowie ein Wert eines Drucks 11 des Kraftstoffs innerhalb der Einspritzanlage werden einer Funktionskontrolle 13 zu- geführt. Weiterhin wird in Abhängigkeit eines Betriebsstatus des Verbrennungsmotors eine Information darüber bereitgestellt, ob für den Verbrennungsmotor kein Kraftstoff angefordert wird und somit eine Schubphase 15 vorliegt. Bei Vorliegen einer Schubphase 15 wird bei nicht getrenntem Kraftschluss zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs der Verbrennungsmotor durch das Kraftfahrzeug geschleppt und somit in Drehbewegung gehalten.
In der beschriebenen Ausführungsform wird das Verfahren dann durchgeführt, wenn die Temperatur 9 des Ventils so hoch ist, dass dadurch chemische Reakti- onen hervorgerufen werden, aufgrund derer durch den Kraftstoff eine Belagsbildung in dem Ventil erfolgen kann. Eine weitere Bedingung zur Durchführung ist dann erfüllt, falls eine gewünschte Einspritzmenge des Kraftstoffs Null ist, was u. a. bei Vorliegen einer Schubphase 15 aber auch in der Stillstandsphase des Verbrennungsmotors der Fall ist. Außerdem ist die Durchführung von einer drit- ten Bedingung abhängig, die dann erfüllt ist, falls der Druck 11 des Kraftstoffs niedriger als ein Grenzwert ist. In diesem Fall werden über die Funktionskontrolle 13 Kurzansteuerungen 17 zur Betätigung des Ventils erzeugt. Mit derartigen Kurzansteuerungen 17, die hier über Blank-shot-Aktivierungen bereitgestellt werden, wird das Ventil mit einem Strom, dessen Stromprofil kurzzeitige, rechteckige Impulse (blank-shots) umfasst, bestromt und dadurch kurzzeitig betätigt und je- weils kurz geöffnet. Allerdings erfolgt hierdurch noch kein Abheben einer Düsennadel des Ventils, so dass bei Verwendung von Kurzansteuerungen 17 Einspritzungen vermieden werden.
In dem Diagramm aus Figur 2 zu einem Verlauf von Betriebsparametern bei ei- ner zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist entlang einer Abszisse 21 die Zeit aufgetragen. An einer Ordinate 23 sind drei Kurven für Betriebsparameter, nämlich für einen Druck 25 des Kraftstoffs und eine Temperatur 27 des Ventils aufgetragen. Eine dritte Kurve steht für ein Signal 29 für eine zur Einspritzung geforderte Kraftstoffmenge. Hierbei wird bis zu einem ersten Zeitpunkt 31 ti zum Betreiben des Verbrennungsmotors eine bestimmte Menge
Kraftstoff angefordert. Dabei wird das Signal 29 entsprechend einer Betätigung eines Gaspedals des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. In der beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine geforderte Menge an Kraftstoff ab dem ersten Zeitpunkt 31 ti Null ist. Dies kann üblicherweise bedeuten, dass sich der Verbrennungsmotor ab dem ersten Zeitpunkt 31 ti in einer Schubphase befindet. Nach dem ersten Zeitpunkt 31 ti ergibt sich zunächst, dass die Temperatur 27 des Ventils zunimmt. Allerdings sinkt der Druck 25 des Kraftstoffs ab. Sobald der Druck 25 eine Schwelle unterschritten hat, werden zu einem zweiten Zeitpunkt 33 t2 mehrere Kurzansteuerungen 35 bereitgestellt, wodurch das Ventil kurzzeitig betätigt wird. Bereits nach den ersten Kurzansteuerungen 35 erreicht der Druck 25 ein Minimum. Gleichzeitig nimmt auch die Temperatur 27 des Ventils ab.
Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils in schematischer Darstellung Komponenten eines Ventils 41 einer Einspritzanlage, das als Nadelventil ausgebildet ist, wobei als Komponenten ein üblicherweise feststehender Ventilkörper 43 sowie eine Ventilnadel 45 dargestellt sind, die relativ zu dem Ventilkörper 43 beweglich ist.
Bei der Darstellung in Figur 3a befindet sich das Ventil 41 in einer als Einspritz- phase bezeichneten Betriebssituation, bei der eine Bewegung 47 der Ventilnadel
45 als Ventilelement relativ zu dem Ventilkörper 43 erfolgt. Aufgrund dieser Be- wegung 47, die durch einen Pfeil symbolisiert ist, wird eine Belagsbildung durch Kraftstoff an der Ventilnadel 45 verhindert.
Die Darstellung aus Figur 3b zeigt den Ventilkörper 43 und die Ventilnadel 45 zu einem Zeitpunkt Ät nach einem Abstellen des Verbrennungsmotors. In einer Ruhephase nach Abstellen des Verbrennungsmotors erfolgt keine Bewegung 47 (durchgestrichener Pfeil) relativ zu dem Ventilkörper 43. Nach dem genannten Zeitintervall Ät bilden sich aufgrund noch vorhandenen Kraftstoffs an der Ventilnadel 45 sowie dem Ventilkörper 43 Beläge 49, die bei einem Neustart des Verbrennungsmotors eine Bewegung 47 der Ventilnadel 45 verhindern oder zumindest einschränken können.
Figur 3 zeigt somit auch das Problem eines Wachstums von Belägen bei einem hier als Nadelventil ausgebildeten Ventil 41 ohne die im Rahmen der Erfindung vorgeschlagene Funktion. Das Ventil 41 ist hier in der unteren Endlage der Ventilnadel 41 im geschlossenen Zustand schematisch dargestellt und als Ser- vosteuerungsventil einer Common-Rail-Einspritzanlage ausgebildet.
Anhand Figur 4 wird eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Dabei zeigt Figur 4a dieselbe Situation wie Figur 3a, in der während einer Einspritzphase des Verbrennungsmotors eine relative Bewegung 47 der Ventilnadel 45 zu dem Ventilkörper 43 erfolgt, wodurch eine Belagsbildung verhindert wird. Figur 4b zeigt das Ventil 41 nach Abstellen des Verbrennungsmotors in einer sogenannten Ruhephase bei Durchführung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei wird das Ventil 41 durch kurze oder ggf. lange Ansteuerungen mindestens einmal angesteuert und betätigt. Durch diese Maßnahme wird eine Belagsbildung gestört, so dass sich an der Ventilnadel 45 keine dicke sondern lediglich eine dünne Belagsschicht 49 aus abgelagerten Kraftstoff bilden kann, durch die jedoch eine Bewegung 47 des Ventils 41 nicht behindert wird.
Figur 4c zeigt das Ventil 41 nach einem Zeitintervall Ät nach Abstellen des Verbrennungsmotors. Aufgrund der lediglich dünnen Belagsschicht 49 ist eine Bewegung des Ventils 41 bei Neustart des Motors ungehindert möglich. Falls nach der Einspritzphase für den Verbrennungsmotor statt der Ruhephase alternativ eine Schubphase vorgesehen ist, ergibt sich eine Situation, die der anhand Figur 4b gezeigten Situation ähnelt. Während der Schubphase erfolgt eine Betätigung des Ventils 41 lediglich durch kurze Ansteuerungen statt durch längere Ansteuerungen, wie es im Fall der Ruhephase vorgesehen ist. Allerdings wird auch dadurch eine Bewegung 47 der Ventilnadel 45 bewirkt, wodurch eine Belagsbildung zumindest vermindert wird.
Mit der im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen Funktion erfolgt durch wiederholte Ansteuerung in einer Belagsbildungsphase nach dem Abstellen des Motors keine Bildung von funktionsbeeinträchtigten Belägen.
Durch die wiederkehrende Bewegung der Ventilnadel 45 während der Belagsbildung und/oder Kondensation von Kraftstoff wird die Belagsbildung gestört und auf ein Maß begrenzt, das für das Funktionieren des Ventils unkritisch ist.
Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Beispiel für ein druckausgeglichenes Ventil 61 , das als Hülsenventil ausgebildet ist, mit einem Ankerbolzen 63, einem Anker 65 sowie einer Ventilfedereinstellscheibe 67. Außerdem sind in Figur 5 Beläge 71 angedeutet, die sich im geschlossenen Zustand des Ventils 61 an dem Ankerbolzen 63 ablagern und ein Öffnen des Ventils 61 behindern können.
Bei einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das als Hülsenventil ausgebildete Ventil 61 in einer Betriebssituation des Verbrennungsmotors während zumindest eines Zeitintervalls derart betätigt, dass dadurch keine Einspritzung von Kraftstoff erfolgt. Durch Betätigung dieses Hülsenventils wird ein Ventilelement, hier der Anker 65, über einen Elektromagneten relativ zu einem Ventilkörper, hier zu dem Ankerbolzen 63, der nicht aktiv bewegt wird, und/oder der Ventilfedereinstellscheibe 67 bewegt. Somit werden die Beläge 71 entfernt und/oder eine weitere Bildung von Belägen 71 unterbunden.
Figur 6 zeigt in schematischer Darstellung ein drittes Beispiel für ein Ventil 81 mit einem Ventilnadel 83, einem Ventilkörper 85 einem Ventilsitz 87, einem Kanal 89 und einem Spulenkern 91. Bei diesem dritten Beispiel eines Ventils 81 kann sich in einer Ruhephase ebenfalls eine Belagsbildung 93 ergeben, die jedoch durch eine Bewegung der Ventilnadel 83, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist, behoben werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für alle Ventile 61 , 81 von Einspritzanla- gen durchgeführt werden, deren Funktionen durch Steuerbefehle beeinflusst werden können.
Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung, einen Verbrennungsmotor 101 sowie eine Einspritzanlage 103 mit mehreren Ventilen. Außerdem zeigt Figur 7 in schematischer Darstellung eine Anordnung 107 zum Betreiben der Einspritzanlage 103 mit einem Steuermodul 109, das in einem Steuergerät 11 1 angeordnet ist. Das Steuermodul 109 ist mit der Einspritzanlage 103 und dem Verbrennungsmotor 101 über Zuleitungen zum Austausch von Betriebsparametern der Einspritzanlage 103 und des Verbrennungsmotors 101 verbunden. Über weitere Zuleitungen kann das Steuermodul 109 die Ventile 105 ansteuern und somit betätigen.
Das Steuermodul 109 steuert in einer Betriebssituation, bei der von dem Verbrennungsmotor 101 kein Kraftstoff angefordert wird, so dass keine Momentenanforderung vorliegt und keine Einspritzung vorgesehen ist, mindestens ein Ventil 105 während zumindest eines Zeitintervalls derart an, dass dadurch keine Einspritzung von Kraftstoff erfolgt. Eine Funktion zur Durchführung des Verfahrens kann in dem Steuermodul 109 als Software implementiert sein.
Das Verfahren kann während einer Schubphase des Verbrennungsmotors 101 durchgeführt werden, wobei das Ventil 105 während zumindest eines kurzen Zeitintervalls durch eine Kurzansteuerung betätigt wird. Alternativ oder ergänzend kann das Verfahren nach einem Abstellen des Verbrennungsmotors 101 durchgeführt werden, wobei das Ventil 105 auch für längere Zeitintervalle angesteuert werden kann.
Als weitere Bedingung zur Durchführung des Verfahrens wird überprüft, ob ein Druck des Kraftstoffs in der Einspritzanlage 103 einen Schwellwert überschreitet, wobei der zugeführte Kraftstoff einen geringeren Druck als der Kraftstoff in der Einspritzanlage befindliche Kraftstoff aufweist. Es kann auch überprüft werden, ob eine Temperatur des Kraftstoffs in der Einspritzanlage einen Schwellwert überschreitet, wobei der zugeführte Kraftstoff eine geringere Temperatur als der Kraftstoff in der Einspritzanlage befindliche Kraftstoff aufweist.
Durch Betätigung des Ventils 105 wird ein Ventilelement relativ zu mindestens einem unbewegten Ventilkörper, bspw. einem Grundkörper und/oder einem Gehäuse des Ventils 105 bewegt. Außerdem wird das Ventil 105 durch zugeführten Kraftstoff, der einen geringeren Druck sowie eine geringere Temperatur als bereits vorhandener Kraftstoff aufweist, gekühlt und/oder gespült.
Hierbei wird durch Betätigung des Ventils 105 ein Ventilelement, bspw. eine Ventilnadel bei einem Nadelventil oder ein Anker bei einem Hülsenventil, relativ zu mindestens einem Ventilkörper, bspw. einem üblicherweise unbeweglichen Grundkörper oder Gehäuse des Ventils 105, bewegt. Das Verfahren kann dadurch beendet werden, dass an den Verbrennungsmotor 101 eine Momentenanforderung erfolgt.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Betreiben einer Einspritzanlage (103) für einen Verbrennungsmotor (101), bei dem in einer Betriebssituation, bei der von dem Verbrennungsmotor (101) kein Kraftstoff angefordert wird, ein Ventil (41 , 61 , 105) während zumindest eines Zeitintervalls derart betätigt wird, dass dadurch keine Einspritzung von Kraftstoff erfolgt, wobei durch Betätigung des Ventils (41 , 61 , 105) ein Ventilelement relativ zu mindestens einem Ventilkörper (43) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , das während einer Schubphase des Verbrennungsmotors (101) durchgeführt wird, wobei das Ventil (41 , 105) durch zumindest eine Kurzansteuerung (17, 35) aktiviert und betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das nach einem Abstellen des Verbrennungsmotors (101) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das für ein Ventil (41 , 61 , 105), das als Nadelventil ausgebildet ist, ausgeführt wird, wobei als Ventilelement des Ventils (41 , 61 , 105) eine Ventilnadel (45) relativ zu dem Ventilkörper (43) bewegt wird, oder das für ein Ventil (41 , 61 , 105), das als Hülsenventil ausgebildet ist, ausgeführt wird, wobei als Ventilelement des Ventils (41 , 61 , 105) ein Anker (65) relativ zu dem Ventilkörper (43) bewegt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das beendet wird, wenn an den Verbrennungsmotor (101) eine Momentenanforderung erfolgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das durchgeführt wird, wenn ein Druck des Kraftstoffs in der Einspritzanlage (103) einen Schwellwert überschreitet, wobei der zuzuführender Kraftstoff einen geringeren Druck als der in der Einspritzanlage (103) befindliche Kraftstoff aufweist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das durchgeführt wird, wenn eine Temperatur des Kraftstoffs in der Einspritzanlage (103) einen Schwellwert überschreitet, wobei der zuzuführende Kraftstoff eine geringere Temperatur als der in der Einspritzanlage (103) befindliche Kraftstoff aufweist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das Ventil (41 , 61 , 105) durch zugeführten Kraftstoff gekühlt und/oder gespült wird.
Anordnung zum Betreiben einer Einspritzanlage (103) für einen Verbrennungsmotor (101), die ein Steuermodul (109) aufweist, wobei das Steuermodul (109) in einer Betriebssituation, bei der von dem Verbrennungsmotor (101) kein Kraftstoff angefordert wird, ein Ventil (41 , 61 , 105) ansteuert und das Ventil (41 , 61 , 105) während zumindest eines Zeitintervalls derart betätigt, dass dadurch keine Einspritzung von Kraftstoff erfolgt, und dass durch Betätigung des Ventils (41 , 61 , 105) ein Ventilelement relativ zu mindestens einem Ventilkörper (43) bewegt wird.
10. Anordnung nach Anspruch 9, bei dem das Steuermodul (109) als eine Komponente eines Steuergeräts (11 1) ausgebildet ist, wobei in dem Steuermodul (109) eine Software implementiert ist, mit der mindestens ein Schritt eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführbar ist.
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DE (1) DE102010062883A1 (de)
WO (1) WO2012034773A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014098378A (ja) * 2012-11-16 2014-05-29 Denso Corp 吐出量学習制御装置
CN105008699A (zh) * 2013-01-29 2015-10-28 Mtu腓特烈港有限责任公司 用于运行内燃机的方法以及相应的内燃机

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9416748B2 (en) * 2011-04-29 2016-08-16 International Engine Intellectual Property Company, Llc. Method of compensating for injector aging
DE102017219568A1 (de) * 2017-11-03 2019-05-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffinjektors
CN112055778A (zh) * 2017-12-14 2020-12-08 康明斯公司 用于降低共轨燃料系统中的轨道压力的系统和方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1024274A2 (de) * 1999-01-28 2000-08-02 Denso Corporation Speicherkraftstoffeinspritzsystem und Verfahren zur Regelung des Kraftstoffdruckes dafür
DE19917711C2 (de) 1999-04-20 2001-06-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102005001499A1 (de) * 2005-01-12 2006-07-20 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2748783B1 (fr) * 1996-05-17 1998-08-14 Melchior Jean F Dispositif d'injection de combustible liquide pour moteur a combustion interne
DE19945813A1 (de) * 1999-09-24 2001-03-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP2002317669A (ja) * 2001-04-19 2002-10-31 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
AT505666B1 (de) * 2007-08-20 2009-03-15 Bosch Gmbh Robert Verfahren und vorrichtung zum einspritzen von kraftstoff in den brennraum einer brennkraftmaschine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1024274A2 (de) * 1999-01-28 2000-08-02 Denso Corporation Speicherkraftstoffeinspritzsystem und Verfahren zur Regelung des Kraftstoffdruckes dafür
DE19917711C2 (de) 1999-04-20 2001-06-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102005001499A1 (de) * 2005-01-12 2006-07-20 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014098378A (ja) * 2012-11-16 2014-05-29 Denso Corp 吐出量学習制御装置
CN105008699A (zh) * 2013-01-29 2015-10-28 Mtu腓特烈港有限责任公司 用于运行内燃机的方法以及相应的内燃机
CN105008699B (zh) * 2013-01-29 2018-03-30 Mtu 腓特烈港有限责任公司 用于运行内燃机的方法以及相应的内燃机

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