WO2012110540A1 - Verfahren zur funktionskontrolle eines speichereinspritzsystems - Google Patents

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WO2012110540A1
WO2012110540A1 PCT/EP2012/052558 EP2012052558W WO2012110540A1 WO 2012110540 A1 WO2012110540 A1 WO 2012110540A1 EP 2012052558 W EP2012052558 W EP 2012052558W WO 2012110540 A1 WO2012110540 A1 WO 2012110540A1
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fuel
injection system
injection
pump
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PCT/EP2012/052558
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Uwe Jung
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02D41/3845—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/31—Control of the fuel pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for checking the operation of a storage injection system.
  • the invention further relates to a storage injection system.
  • Known accumulator injection systems which are used in particular frequently for diesel engines or also for gasoline engines, comprise a high-pressure pump which is designed to convey fuel from a low-pressure region of the injection system into a high-pressure region of the injection system during recurring delivery phases and thus to produce a fuel pressure in the injection system To produce high pressure range of the injection system and adjust as accurately as possible.
  • a precisely set, as constant and high fuel pressure for example, from about 1500 bar to 2000 bar or more in diesel engines, allows a precisely metered injection of fuel into an internal combustion engine and a particularly fine atomization of the fuel in the internal combustion engine.
  • the low-pressure region of the injection system usually comprises connections and / or supply lines with which a hydraulic connection between the high-pressure pump and a fuel tank is produced for supplying fuel to the pump.
  • a high-pressure accumulator In the high-pressure region of a storage injection system, a high-pressure accumulator is arranged, which is hydraulically connected to the high-pressure pump and is often also referred to in connection with diesel engines as "common rail” or “rail". As a rule, two or more injectors are hydraulically connected to the rail. The injectors are in turn usually connected to a control unit which is adapted to control the individual injectors for
  • the injection quantity that is, the amount of fuel injected with the injector into a cylinder of an internal combustion engine, can be adjusted.
  • the pressure in the high-pressure region remains at a predetermined constant level if and only if the delivery rate of the pump, ie the volume of fuel delivered by the pump to the high-pressure region per unit time, corresponds to the amount of fuel discharged per unit time from the high-pressure region.
  • the amount of fuel discharged from the high-pressure region is generally composed of the stated injection quantity of the injectors and possibly a leakage quantity, the leakage quantity itself being able to be composed of switching leaks and permanent leaks of the injectors and of gap leaks in the high-pressure pump.
  • Fuel pressure is therefore the most accurate possible coordination of the delivery of the pump to the injection quantity and the leakage amount essential.
  • the high-pressure pump comprises, as actuators for a ⁇ position of the delivery rate of the pump, a volume control valve or a prefeed pump, with which an inflow amount of fuel can be set in a pump chamber of the high-pressure pump and hence the pump delivery rate can be varied over their delivery efficiency.
  • a pressure sensor is usually provided in the high pressure region, which is connected to a control unit of the system for transmitting measurement signals.
  • the control unit can in turn be connected to the transmission of control signals to the high-pressure pump and adapted to control the high-pressure pump for pressure control and adjust via a change in the delivery of the high-pressure pump, the current value of the pressure (actual value) to a predetermined desired value of the pressure.
  • the pressure in the high-pressure region of the system is measured at constant time intervals, for example every 10 ms, and compared with the setpoint (time-equidistant controlled system.) If the measured pressure exceeds the setpoint by more than one predetermined adjustment limit deviates, the high pressure pump or at least one of its actuators (eg., The flow control valve and / or the prefeed pump) is controlled to increase or decrease the flow rate of the pump to approximate the actual value of the pressure to the predetermined setpoint.
  • the actuators eg., The flow control valve and / or the prefeed pump
  • a dead time of a piston pump is present, for example, during suction phases of the piston pump, in which the pump piston moves out of the pump chamber and the pump chamber fills with fuel. For example, if too low a fuel pressure is detected while the pump piston is at a top dead center, i. immediately before such a suction phase, then the pressure during the entire following suction phase (dead time) can not be corrected. In this way, and by the predetermined equidistant temporal screening of the pressure measurements is usually the temporally direct relationship between the determination of a pressure deviation from
  • a possible malfunction may for example be a measured at the expected injection quantity and amount of leakage to high flow of power ⁇ material pump to maintain the pressure.
  • the cause of such a fault could be, for example, due to aging due to large permanent or switching leakage of one of the injectors of the system. It is therefore the object of the present invention to provide a method for functional checking of a storage injection system vorzu ⁇ beat, can be detected as early as possible with the disturbances of the system and also as fast and precise analysis of the disorder is possible. It should also be proposed a corresponding storage injection system, which allows a particularly early detection of disturbances of the system and also allows the fastest possible and precise analysis of the cause of the fault.
  • the method according to the invention for checking the operation of a storage injection system accordingly provides that fuel is conveyed from a low-pressure region of the injection system into a high-pressure region of the injection system with a high-pressure pump of the injection system in recurring production phases, wherein for producing a predetermined pressure of the fuel in the high-pressure region of the injection system , That is, a target value of the fuel pressure, a pumped with the high-pressure pump amount of fuel for each delivery phase is set.
  • the ge ⁇ supported or to be supported fuel quantity for each För ⁇ derphase adjusted by a connected to the low pressure region of the injection spill valve of the high-pressure pump as a function of a measured with a pressure sensor current print of the fuel is opened or closed.
  • the amount of fuel delivered in one or more of the delivery phases is compared with a desired quantity.
  • the target quantity is an expected one Injection amount of at least one injector of the injection system and / or an expected leakage amount or the sum of both given.
  • the internal combustion engine without injections is the expected A ⁇ injection quantity equal to zero during a so-called overrun phase. So is within a boost phase, the funded amount of fuel greater than the expected
  • the amount of fuel from each delivery phase preferably from each delivery phase, with a
  • Target quantity compared.
  • the open overflow valve connects a pump chamber of the high-pressure pump, in which, for example, the plunger or piston of the pump moves up and down, connecting the low-pressure region, so that during a stroke movement of the piston (or plunger) into the pump chamber the fuel from the pump room is not conveyed into the high pressure area but into the low pressure area.
  • This phase of a pump cycle is also referred to below as the overflow phase. If the overflow valve is closed during the stroke movement of the piston (plunger), a delivery phase is initiated in which an outlet valve of the high-pressure pump opens and fuel is pumped out of the pump chamber through the outlet valve into the high-pressure region.
  • a delivery phase it is also possible for a delivery phase to be ended by opening the overflow valve.
  • the overflow valve then usually has to be moved against the pressure built up in the pumping chamber in the delivery phase.
  • an inlet valve or inlet valve of the high pressure pump is typi ⁇ ⁇ cally opened and the outlet valve closed so that the pump chamber is filled through the inlet valve through with fuel.
  • piston and plunger pumps the piston or plunger is moved out of the pump chamber in the suction phase in order to draw the fuel into the pump chamber (suction effect).
  • the process of the invention comprises a pressure control or an adjustment of the pressure in front of which is aimed at the actual fuel pressure, which is the actual value of the pressure in ⁇ nergur of each of the feed phases to the predetermined value of the pressure, so the target value of Pressure to adjust.
  • the delivery phases by a deliberate closing or opening the spill valve to exactly those
  • the pressure control method encompassed by the proposed method differs from known methods for pressure regulation in injection systems in that the pressure in the method according to the invention is set by adjusting the duration of the delivery phases of the fuel.
  • the pre- ⁇ proposed method it is therefore in principle sufficient to measure the pressure, for example, only before (or only during) the delivery phases and to close or open the serving as an actuator overflow valve to reach the predetermined setpoint of the pressure. This results in a better one
  • a fuel volume to be promoted within this funding phase is calculated based on a difference of the measured (current) pressure and the predetermined pressure and the delivery phase is initiated by closing the over ⁇ overflow valve, as soon as remaining piston stroke ( ⁇ ) of a current pump cycle corresponds to the force ⁇ material volume to be delivered.
  • the pressure is preferably measured in each case as directly as possible before the individual conveying phases.
  • the fuel volume to be promoted ⁇ V can, for example, by means of a formula of the type
  • Aev E * V * ⁇ (1) was calculated, where E is a temperature-dependent Elastizi ⁇ tuschsmodul of the fuel, V is the volume of the fuel contained in the high pressure area and ⁇ said difference between the target value of pressure and the actual value of the pressure.
  • a pump cycle begins with a suction phase, followed by an overflow phase. This is terminated by the described closing of the overflow valve, whereby the delivery phase is initiated.
  • a new pumping cycle of this type begins immediately after the delivery phase.
  • the setpoint value of the pressure is read from a characteristic map in which setpoint values of the fuel pressure are stored for different operating points of the injection system and / or an internal combustion engine connected to the injection system.
  • this operating point or operating states loading can for example be defined by a speed of the internal combustion engine ⁇ and / or by the internal combustion engine it ⁇ schwtes torque.
  • the above-mentioned inlet valve of the high-pressure pump is used as the overflow valve, via which the fuel is supplied to the high-pressure pump from the low-pressure region.
  • the inlet valve can be connected to a supply line and an additional drain line (overflow line).
  • each of the feed phases between two directly aufei ⁇ nander massage phase of the injection system takes place.
  • Each of these injection phases is then assigned to exactly one injector of the injection system.
  • Each of these injection phases may comprise a plurality of individual injections of an injector. In so-called deceleration phases, the injection phases contain no injections. If, in this embodiment, each of the delivery phases is to be assigned to exactly one injection phase, it can be ensured that the predetermined desired value of the pressure always prevails before each injection phase. In this way, a particularly accurate regulation of the injection quantity can be achieved. It is also possible, as will be described in more detail below, to associate malfunctions with a particular injector or cylinder via these. However, it is also possible in principle that the delivery phases overlap in time with the injection phases. In particular, it may be provided that two or more injection phases of different injectors are within a delivery phase.
  • an error message is generated if the determined phase for a conveyor supported force ⁇ molar deviates from the target amount by more than a predetermined threshold.
  • this error message may then optionally also contain the information that has led from several injectors to the detected unwanted deviation.
  • an individual control and plausibility of the associated injection quantity can be performed.
  • the system can also be specifically examined for unwanted and faulty leaks as described above.
  • the expected injection quantity and / or the expected leakage quantity can be read from characteristic maps and / or determined from control algorithms of the injector.
  • the maps can be stored for example in a data memory of the injection system.
  • Kenn ⁇ fields are preferably the expected injection quantities and / or leakage quantities for a variety of different operating points (operating states) of the injection system and / or the internal combustion engine to which the injection system is connected, included.
  • the described radio ⁇ tion control can be carried out particularly accurately and reliably in each Be ⁇ operating point or operating point, as for the target amount such injection quantities and / or leakage amount ver ⁇ can be used, which are adapted to the current operating point.
  • the storage injection system according to the invention for injecting a fuel into an internal combustion engine comprises a high pressure pump, which is adapted during again ⁇ periodic delivery phases for delivering fuel from a low pressure region of the injection into a high pressure region of the injection, a pressure sensor for measuring an actual pressure of the fuel in the High-pressure region and a connected to the high-pressure pump and the pressure sensor for signal transmission control unit for regulating a pressure of the fuel in the high-pressure region of the injection system.
  • the gel unit is Re ⁇ adapted in dependence on the measured with the pressure sensor current pressure of the fuel a connected to the low pressure region of the injection
  • Overflow valve of the high-pressure pump to open or close for the adjustment of fuel delivered during the delivery phases.
  • the control unit is also adapted to determine during at least one, preferably the amount of fuel delivered during each of the delivery phases and to compare with a desired amount.
  • the desired quantity is again given by an expected injection quantity of an injector of the injection system and / or an expected leakage quantity or from the sum of both.
  • the pressure of the fuel in the high-pressure region can be set to this desired value in each of the delivery phases.
  • the control unit can be set up to read out the specified value from a characteristic field as a function of a current operating point or operating point of the system and / or of the internal combustion engine and / or to determine it from control algorithms of the injector. In this way, it can in principle be ensured for each delivery phase that the fuel pressure is set to a limit value or desired value optimized for the respective operating state or operating point. As described below, this map can be stored in a data memory of the system, which can be connected to the control unit or integrated in this.
  • control unit is adapted to calculate within this conveying phase to be delivered fuel volume (ie, the fuel to be delivered amount) in front of each transport phase, a reference to a difference between the measured pressure and the predetermined pressure and the För ⁇ derphase by closing the overflow valve as soon as a remaining piston stroke ( ⁇ ) of a current pump cycle corresponds to the fuel volume to be delivered.
  • the overflow valve is given by an inlet valve of the high ⁇ pressure pump, which is also set up to control a fuel inlet into the high-pressure pump.
  • inlet valves serve the fuel supply of the high-pressure pump.
  • the inlet valve is therefore hydraulically connected to a fuel tank.
  • This embodiment, in which therefore the overflow valve is given by the inlet valve is characterized by a particularly simple structure, because no additional valve is needed, and is therefore particularly cost.
  • the high-pressure pump comprises a drive, which is designed so that each of the conveying phases of the high-pressure pump is located temporally between two directly auffactfol ⁇ constricting injection phase of the injection system.
  • a drive can be given for example by means of a gear or a V-belt or a similar connection between the internal combustion engine and the high-pressure pump.
  • each of the delivery phases can be assigned to exactly one injection phase and malfunctions identified in this way can be assigned to a specific injector or cylinder or faulty leakage in a delivery phase ,
  • the system comprises a data memory in which maps of the expected injection amount and / or the expected leakage amount are stored and the Control unit connected to the data memory for data transmission and is adapted to read the expected injection quantity and / or the expected leakage amount from the maps from ⁇ .
  • the control unit is set up to determine an operating state or an operating point from data of the sensory system or the control system and the expected injection quantity or read for for the expected amount of leakage in accordance with this Decision ⁇ operating states, or work point from the maps ⁇ .
  • control unit provision can be made for the control unit to be set up to generate an error message if the ascertained delivered fuel quantity of a delivery phase deviates from the target quantity by more than a predefined threshold value.
  • a deviation of the delivered fuel quantity from a delivery phase can be assigned to exactly one injection phase and thus exactly one injector and exactly one cylinder.
  • this information can also be coded.
  • the internal combustion engine may be, for example, a diesel engine.
  • FIGS. 1 and 2A, 2b and 2C are shown schematically.
  • 1 shows an injection system of the type proposed here and FIGS. 1 and 2A, 2b and 2C is shown schematically.
  • FIGS. 1 and 2A, 2b and 2C are shown schematically.
  • FIGS. 2A-2C show a high pressure pump of the type shown in FIG.
  • FIG. 1 a storage injection system 1 of the type proposed here is shown schematically.
  • the system 1 comprises a high pressure pump ⁇ 2, which is adapted during the recurring phases conveying fuel from a low-pressure region
  • the injection system comprises a high-pressure accumulator (rail) 3 and two (or more) injectors 4 for injecting the fuel into cylinders (not shown) of an internal combustion engine 5.
  • the high-pressure accumulator 3 is hydraulically connected via a high pressure line 6 to the high pressure pump.
  • the two injectors 4 shown are hydraulically connected to the high pressure accumulator 3 via high pressure lines 6.
  • a pressure sensor 7 is further arranged which is adapted to measure a pressure of the fuel in the rail 3, which approximately corresponds to the pressure within the entire Hochdruckbe ⁇ realm of system 1.
  • the low-pressure region of the system comprises two low-pressure lines 8 (feed line) and 8 ⁇ (overflow pipe) which is hydraulically connected to a fuel reservoir 9 connecting the high pressure pump 2 for supplying the fuel from the Kraftstoffre ⁇ servoir 9 (in the high-pressure pump 2 during the suction phases of the high pressure pump 2 see Figure 2A) or for returning fuel from the high-pressure pump 2 into the fuel tank 9 during overflow phases (see FIG. 2B).
  • the low-pressure region further comprises low-pressure lines 10, which hydraulically connect leakage openings 11 of the injectors 4 to the fuel tank 9 for discharging a leakage quantity from the injectors 4 into the fuel tank 9. This leakage quantity comprises a switching leakage and a permanent leakage of the two injectors 4.
  • the injectors 4 further have injection ports 12 for injecting the fuel into the cylinders (not shown here) of the internal combustion engine 5, which is designed in this example as a diesel engine.
  • the pressure sensor 7 is connected to a control unit 13 of the system for signal transmission.
  • This control unit 13 is adapted to calculate before each promotion phase to be promoted within this funding phase fuel volume as a function of a difference of the measured pressure and the predetermined pressure and to initiate the delivery phase by closing the overflow ⁇ valve as soon as a remaining piston stroke (.DELTA. ⁇ , see FIG. 2C) of a current pump cycle corresponds to the fuel volume to be delivered.
  • Amount of fuel is calculated from the completed during the promotion phase plunger or piston stroke (.DELTA. ⁇ ) as the displaced by the plunger or piston fuel volume in a pump chamber of the high-pressure pump.
  • control unit is adapted 13 to a with the low-pressure lines 8 and 8 ⁇ of injection system 1 connected spill valve 14 during each of the over ⁇ running phases (see Figure 2B) of the high pressure pump 2 to drive and close to one at the overflow Phase to initiate the subsequent funding phase in good time (see Figure 2C).
  • the pressure in the high-pressure accumulator 3 is set to the desired value.
  • High-pressure line 6 and the high-pressure accumulator 3 is connected, and by which the fuel is conveyed in the high-pressure region during the delivery phases, see Fig. 2C and related description below.
  • the injection system also includes a data memory 16 in the maps for setpoints for the fuel pressure, expected injection quantities and expected leakage quantities of the injectors 4 for different operating points of the injection system and the
  • the control unit 13 is connected to an electronic control system 17 (ECU) for data transmission, this control unit 17 in turn for detecting an operating point is connected to the internal combustion engine 5 and the system 1 of the internal combustion engine 5 and the system 1.
  • the control unit 13 is adapted to receive infor ⁇ mation on a current operating point of the internal combustion engine by the control unit 17 and for this current operating point associated current setpoint for the pressure, the expected injection quantity and leakage quantities from the respective maps from the data memory 16 query and process.
  • the control unit 13 is also set up to compare the amount of fuel delivered in each delivery phase with a current target quantity. To calculate the current setpoint quantity from the expected injection quantity of the injectors 4 and the expected leakage quantity, as described above, the expected injection quantity and leakage quantity are read out from the maps stored in the data memory 16 and the current setpoint quantity is calculated according to the current operating point added. By subtracting the measured amount of fuel delivered from the current one
  • the high-pressure pump 2 comprises a drive which is designed such that each of the delivery phases of the high-pressure pump 2 is located in time between two injection phases of the injection system 1 directly following one another and exactly one delivery phase is present between each pair of successive injection phases.
  • Said drive comprises a toothed belt (not shown here provides ⁇ ), which is connected to a driven by the internal combustion engine 5 at ⁇ connecting rod. In this way, the rotational speed of the fuel pump 2 is predetermined by the rotational speed of the internal combustion engine 5 and the said time sequence of the delivery phases and the injection phases is established.
  • the control unit 13 is further configured to calculate the calculated deviation of the pumped in a given funding phase Fuel quantity of the current target amount of a specific working cycle (or power stroke) of the internal combustion engine 5 and the injection system 1 and thus a specific injector 4 and cylinder uniquely assign.
  • the control unit 13 is further configured to generate an error message as soon as this deviation exceeds a predetermined threshold value. In this error message are also the operating point during the deviation and the current working clearance of the system 1 and the internal combustion engine 5 associated injector 4 and cylinder and the value of the deviation coded.
  • FIGS. 2A, 2B and 2C a part of the exemplary embodiment shown in FIG. 1 is shown schematically in three different working phases. Recurring reference numerals in this case respectively characterize the same features of the injection system 1 shown in FIG. 1.
  • High-pressure line 6 serve the (simplified) representation of a current flow field of the fuel within these elements of the system 1.
  • the arrow to the right of a piston 18 represents the high-pressure pump 2 a momentary movement direction of the piston 18 ⁇ .
  • the high-pressure pump 2 is shown during a suction phase in which a piston 18 of the pump 2 moves out of a pump chamber 20 (lowering movement), so that due to the resulting suction effect fuel through the during the suction phase as an inlet valve or as an inlet valve fun ⁇ ing overflow valve 14 is conveyed in the pump chamber 20.
  • the exhaust valve 15 remains closed during the suction phase to prevent backflow of the fuel from the high-pressure line 6 into the pump chamber 20.
  • a complete pump cycle includes exactly one suction phase, one overflow phase, and one immediately following the overflow phase promotion phase, wherein in the overflow and the delivery phase, the pump piston 18 moves into the pump room.
  • FIG. 2B shows the high-pressure pump 2 shown in FIG. 2A during an overflow phase.
  • no fuel is pumped through the outlet valve 15 in the high pressure range (from ⁇ inlet valve is always closed in the overflow phases).
  • Only fuel is conveyed through the overflow line 8 ⁇ back into the fuel reservoir 9, that is to say into the low-pressure region of the system 2, by means of the inlet valve 14 functioning as an overflow valve.
  • the drawn ⁇ piston stroke is calculated by the control unit 13 such that the volume AEV containing 18 displaces the piston during the piston stroke ⁇ , just the force to be conveyed ⁇ material volume corresponding to AEV.
  • the dimensions of the pump chamber and the piston in the control unit 13 ge ⁇ stores.
  • the volume AV is, for example, by the control unit 13 by means of a physical formula of the type
  • ⁇ V E * V * ⁇ (1), where E is a temperature-dependent elastic modulus of fuel, V is the volume of the fuel contained in the high-pressure region and ⁇ is the difference between the current setpoint pressure and the high-pressure region before the overflow phase Value of the pressure measured with the pressure sensor 7 shown in Figure 1, the fuel pressure in the high pressure accumulator 3 (Rail) and by appropriate
  • Measuring signals has been transmitted to the control unit 13.
  • the inlet valve 21 ⁇ is thus closed exactly as soon as the piston 18 has reached the dashed drawn volume ⁇ , as soon as the remaining piston stroke of the current pump cycle corresponds to the value ⁇ .
  • an uppermost piston position x max top dead center TDC of the piston
  • the inlet valve 21 ⁇ is Closed exactly when the piston 18 has reached the piston position x max - ⁇ below the uppermost piston position x max .
  • the amount of fuel to be delivered ⁇ V is compared with the said current desired amount by the control unit 13 by the deviation of the delivered fuel amount is determined by the target amount. If the amount of this deviation is above a predetermined threshold, the control unit generates an error message.
  • this error message also indicates the instantaneous operating point of the internal combustion engine 5 and of the injection system 1 and the injector 4, with which an injection into the internal combustion engine 5 was carried out immediately before the delivery phase. This assignment of the injector 4 is unique due to the alternating sequence of injection phases and delivery phases.
  • the setpoint corresponds, as already described above, the sum of an expected injection quantity and an expected one
  • Leakage amount (Dauerleckage- and Heidelbergleckagemenge In ⁇ jectors 4, gap leakage of the high-pressure pump 2), which are read by the control unit 13 respectively stored in the data memory 16 maps.
  • the desired value of the fuel pressure is also read out in the control unit 13 from one of the maps of the internal combustion engine 5 stored in the memory unit 16.
  • the read-out of the desired pressure, the expected injection quantity, the expected leakage quantity, the mentioned threshold and limit values from the corresponding maps stored in the data memory 16 can take place at regular intervals, for example immediately before each delivery phase.
  • the exhaust valve 15 shown is designed as a passive valve ⁇ staltet and includes a closing element 21, which is pressed during the suction phase and the overflow phase by means of a spring element 22 against an outlet opening 23 of the pump chamber 20. During the delivery phase, the closing element is pushed away from the opening by the fuel pressure generated in the pump chamber 20, so that the outlet valve 15 opens.
  • the inlet valve, which is given by the overflow valve 14, also has a closing element 21 ⁇ and one with the
  • Closing element 21 ⁇ connected spring element 22 ⁇ , with which an inlet opening 23 ⁇ of the pump chamber 20 is closed during overflow phase for introducing the delivery phase.
  • the closing element 21 ⁇ is also connected to the actuator 26 of the spill valve 14, which is connected to receive control signals to the control unit 13.
  • the actuator 26 comprises a control coil 24 and a per ⁇ manentmagnetician control body 25 which is rigidly connected to the closing element 21 ⁇ .
  • the control unit 13 is adapted to apply a voltage to the control coil 24 such that the control body 25 is drawn into the control coil 24 via the magnetic field generated by the control coil 24.
  • Characterized the closing element is ⁇ 21 against the spring force of the spring member 22 from the inlet port ⁇ 23 ⁇ moved away and open the inlet valve fourteenth The said voltage thus corresponds to the control signal for opening the inlet valve 14.
  • the actuator 26 is also well-balanced, in particular, instead of the permanent-magnetic control body 25, the control coil 24 can be rigidly connected to the closing element 21 ⁇ and the control body 25 can be arranged stationary relative to the inlet opening 23 ⁇ . In principle, it is also possible that only by switching off the voltage by which the magnetic field is generated, the inlet valve is opened. Then, switching off the voltage corresponds to the control signal for opening the intake valve 14.
  • FIG. 2C shows the high-pressure pump 2 during the delivery phase following the overflow phase shown in FIG. 2B.
  • the plunger becomes or piston 18 of the designed as a plunger or piston pump high-pressure pump 2 via the drive described above 19 to the uppermost piston position x max pushed into the pump chamber 20 of the high pressure pump 2 (stroke of the piston / plunger).
  • the overflow valve 14, which, as already stated above, in the illustrated embodiment also serves as an inlet valve or inlet valve of the pump 2, ge ⁇ closed and the exhaust valve 15 is opened. In this way, a return flow of the fuel into the supply line 8 or the return line 8 ⁇ is prevented and achieved the promotion of the fuel through the exhaust valve 15 into the high pressure line 6 of the high pressure area.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur eines Speichereinspritzsystems (1), in dem mit einer Hochdruckpumpe (2) des Einspritzsystems (1) in wiederkehrenden Förderphasen Kraftstoff von einem Niederdruckbereich des Einspritzsystems (1) in einen Hochdruckbereich des Einspritzsystems (1) gefördert wird, wobei zur Herstellung eines vorgegebenen Drucks des Kraftstoffs im Hochdruckbereich des Einspritzsystems (1) eine mit der Hochdruckpumpe (2) geförderte Kraftstoffmenge für jede Förderphase eingestellt wird, indem ein mit dem Niederdruckbereich des Einspritzsystems (1) verbundenes Überlaufventil (14) der Hochdruckpumpe (2) in Abhängigkeit von einem mit einem Drucksensor (7) gemessenen aktuellen Druck des Kraftstoffs geöffnet oder geschlossen wird, wobei die in einer oder mehreren der Förderphasen geförderte Kraftstoffmenge mit einer Sollmenge verglichen wird, wobei die Sollmenge durch eine erwartete Einspritzmenge mindestens eines Injektors (4) des Einspritzsystems (1) und/oder eine erwartete Leckagemenge gegeben ist. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Speichereinspritzsystem (1).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Funktionskontrolle eines Speichereinspritzsystems Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionskontrolle eines Speichereinspritzsystems. Die Erfindung betrifft ferner ein Speichereinspritzsystem.
Bekannte Speichereinspritzsysteme, wie sie insbesondere häufig für Dieselmotoren oder auch für Ottomotoren verwendet werden, umfassen eine Hochdruckpumpe, die dazu eingerichtet ist, während wiederkehrenden Förderphasen Kraftstoff von einem Niederdruckbereich des Einspritzsystems in einen Hochdruckbereich des Einspritzsystems zu fördern und auf diese Weise einen Kraft- stoffdruck im Hochdruckbereich des Einspritzsystems zu erzeugen und möglichst genau einzustellen. Ein genau eingestellter, möglichst konstanter und hoher Kraftstoffdruck, beispielsweise von etwa 1500 bar bis 2000 bar oder darüber bei Dieselmotoren, ermöglicht dabei ein genau dosiertes Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine und eine besonders feine Zerstäubung des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine.
Der Niederdruckbereich des Einspritzsystems umfasst in der Regel Anschlüsse und/oder Zuleitungen, mit denen eine hydraulische Verbindung zwischen der Hochdruckpumpe und einem Kraftstofftank hergestellt wird zur Kraftstoffversorgung der Pumpe.
In dem Hochdruckbereich eines Speichereinspritzsystems ist ein Hochdruckspeicher angeordnet, der mit der Hochdruckpumpe hydraulisch verbunden ist und insbesondere im Zusammenhang mit Dieselmotoren häufig auch als „Common Rail" oder kurz als „Rail" bezeichnet wird. Mit dem Rail sind in der Regel zwei oder mehr Injektoren hydraulisch verbunden. Die Injektoren sind ihrerseits in der Regel mit einer Steuereinheit verbunden, die dazu eingerichtet ist, die einzelnen Injektoren anzusteuern zum
Öffnen und Schließen von Einspritzöffnungen der Injektoren. Uber den Kraftstoffdruck im Injektor, also über den von der Hochdruckpumpe erzeugten Druck im Hochdruckbereich des Ein- spritzsystems, und gegebenenfalls über die Öffnungsdauer der Einspritzlöcher eines jeden der Injektoren kann die Einspritzmenge, also die mit dem Injektor in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge, eingestellt werden.
Der Druck im Hochdruckbereich bleibt genau dann auf einem vorgegebenen konstanten Niveau, wenn die Fördermenge der Pumpe, also das durch die Pumpe in den Hochdruckbereich geförderte Kraftstoffvolumen pro Zeiteinheit, dem aus der Hochdruckbereich abgeführten Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit entspricht. Die aus dem Hochdruckbereich abgeführte Kraftstoffmenge setzt sich dabei in der Regel aus der genannten Einspritzmenge der Injektoren und ggf. einer Leckagemenge zusammen, wobei die Leckagemenge sich ihrerseits aus Schaltleckagen und Dauerleckagen der Injektoren sowie aus Spaltleckagen der Hochdruckpumpe zusammensetzen kann. Zur Herstellung eines möglichst genauen und konstanten
Kraftstoffdrucks ist daher eine möglichst präzise Abstimmung der Fördermenge der Pumpe auf die Einspritzmenge und die Leckagemenge unerlässlich .
Häufig umfasst die Hochdruckpumpe als Stellglieder zur Ein¬ stellung der Fördermenge der Pumpe ein Volumenregelventil oder eine Vorförderpumpe, mit denen eine Zulaufmenge an Kraftstoff in einen Pumpenraum der Hochdruckpumpe einstellbar ist und somit die Fördermenge der Pumpe über deren Fördergrad variiert werden kann.
Zur Druckmessung und -regelung ist im Hochdruckbereich üblicherweise ein Drucksensor vorgesehen, der mit einer Regeleinheit des Systems zur Übertragung von Messsignalen verbunden ist. Die Regeleinheit kann ihrerseits zur Übertragung von Steuersignalen mit der Hochdruckpumpe verbunden und dazu eingerichtet sein, die Hochdruckpumpe zur Druckregelung anzusteuern und über eine Veränderung der Fördermenge der Hochdruckpumpe den aktuellen Wert des Drucks (Ist-Wert) an einen vorgegebenen Sollwert des Drucks anzugleichen. In derzeit gebräuchlichen Verfahren zum Regeln des Kraftstoffdrucks in Speichereinspritzsystemen wird der Druck im Hochdruckbereich des Systems in konstanten zeitlichen Abständen) , beispielsweise alle 10 ms, gemessen und mit dem Sollwert verglichen ( zeitäquidistante Regelstrecke. Wenn der gemessene Druck von dem vorgegebenen Sollwert um mehr als eine vorgegebene Stellgrenze abweicht, wird die Hochdruckpumpe bzw. mindestens eines ihrer Stellglieder (bspw. das Volumenstromregelventil und/oder die Vorförderpumpe ) angesteuert, um die Fördermenge der Pumpe zu erhöhen oder abzusenken, um den Ist-Wert des Drucks dem vorgegebenen Sollwert anzunähern.
Derartige zeitlich äquidistante Regelstrecken haben jedoch den Nacheil, dass mit ihnen etwaige Totzeiten der Pumpe nicht berücksichtigte werden können. Eine Totzeit einer Kolbenpumpe liegt beispielsweise während Saugphasen der Kolbenpumpe vor, in denen sich der Pumpenkolben aus dem Pumpenraum heraus bewegt und sich der Pumpenraum mit Kraftstoff füllt. Wird etwa ein zu niedriger Kraftstoffdruck festgestellt, während sich der Pumpkolben in einem oberen Totpunkt befindet, d.h. unmittelbar vor einer solchen Saugphase, dann kann der Druck während der gesamten folgenden Saugphase (Totzeit) nicht korrigiert werden. Hierdurch und durch die vorgegebene zeitlich äquidistante Rasterung der Druckmessungen geht meistens der zeitlich direkte Bezug zwischen der Feststellung einer Druckabweichung vom
Sollwert und dem momentanen Arbeitspiel des Einspritzsystem, beispielsweise einem Einspritzereignis, verloren.
Aufgrund dieser Schwierigkeiten ist es oft schwierig, Funk- tionsstörungen des Einspritzsystems schnell zu detektieren und deren Ursachen zu analysieren. Eine mögliche Funktionsstörung kann beispielsweise eine gemessen an der erwarteten Einspritzmenge und Leckagemenge zu große Fördermenge der Kraft¬ stoffpumpe zur Aufrechterhaltung des Drucks sein. Die Ursache einer derartigen Störung könnte beispielsweise in einer alterungsbedingt zu großen Dauer- oder Schaltleckage eines der Injektoren des Systems liegen. Es ist also die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Funktionskontrolle eines Speichereinspritzsystems vorzu¬ schlagen, mit dem Störungen des Systems möglichst frühzeitig erkannt werden können und außerdem eine möglichst schnelle und präzise Analyse der Störung möglich ist. Es soll außerdem ein entsprechendes Speichereinspritzsystem vorgeschlagen werden, welches eine besonders frühzeitige Detektion von Störungen des Systems erlaubt und außerdem eine möglichst schnelle und präzise Analyse der Störungsursache ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch sowie durch ein Speichereinspritzsystem gemäß dem Nebenanspruch. Aus führungs formen und Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich mit den jeweils abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Funktionskontrolle eines Speichereinspritzsystems sieht demnach vor, dass mit einer Hochdruckpumpe des Einspritzsystems in wiederkehrenden För- derphasen Kraftstoff von einem Niederdruckbereich des Ein- spritzsystems in einen Hochdruckbereich des Einspritzsystems gefördert wird, wobei zur Herstellung eines vorgegebenen Drucks des Kraftstoffs im Hochdruckbereich des Einspritzsystems, also einem Sollwert des Kraftstoffdrucks, eine mit der Hochdruckpumpe geförderte Kraftstoffmenge für jede Förderphase eingestellt wird .
Die Kraftstoffförderung in den Hochdruckbereich erfolgt also genau während der oben genannten Förderphasen. Für die vor- geschlagene Erfindung ist es nun entscheidend, dass die ge¬ förderte bzw. die zu fördernde Kraftstoffmenge für jede För¬ derphase eingestellt, indem ein mit dem Niederdruckbereich des Einspritzsystems verbundenes Überlaufventil der Hochdruckpumpe in Abhängigkeit von einem mit einem Drucksensor gemessenen aktuellen Druck des Kraftstoffs geöffnet oder geschlossen wird. In einem weiteren Schritt wird die in einer oder mehreren der Förderphasen geförderte Kraftstoffmenge mit einer Sollmenge verglichen. Dabei ist die Sollmenge durch eine erwartete Einspritzmenge mindestens eines Injektors des Einspritzsystems und/oder eine erwartete Leckagemenge bzw. die Summe aus beiden gegeben . Beispielsweise ist während einer sogenannten Schubphase der Brennkraftmaschine ohne Einspritzungen die erwartete Ein¬ spritzmenge gleich Null. Ist also innerhalb einer Schubphase die geförderte Kraftstoffmenge größer als die erwartete
Leckagemenge, so kann daraus geschlossen werden, dass zu- sätzliche, ungewollte Leckagen im System vorhanden sind.
Vorzugsweise wird die Kraftstoffmenge von einzelnen Förderphase, vorzugsweise von jeder einzelnen Förderphase, mit einer
Sollmenge verglichen. Es ist aber auch möglich, zunächst die geförderten Kraftstoffmengen mehrerer Förderphasen zu mittein und den so bestimmten Mittelwert der geförderten Kraftstoffmengen mit einer Sollmenge zu vergleichen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass nur die Fördermengen einzelner Förderphase in vorgegebenen (bspw. zeitlichen) Abständen mit Sollwerten verglichen werden.
Für das vorgeschlagene Verfahren ist vorgesehen, dass das geöffnete Überlaufventil einen Pumpenraum der Hochdruckpumpe, in dem sich z.B. der Plunger oder Kolben der Pumpe auf und ab bewegt, den Niederdruckbereich verbindet, so dass während einer Hubbewegung des Kolbens (oder Plungers) in den Pumpenraum hinein der Kraftstoff aus dem Pumpenraum nicht in den Hochdruckbereich sondern in den Niederdruckbereich gefördert wird. Diese Phase eines Pumpzyklus wird im Folgenden auch als Überlaufphase bezeichnet. Wird während der Hubbewegung des Kolbens (Plungers) das Überlaufventil geschlossen, so wird eine Förderphase eingeleitet, in der sich ein Auslassventil der Hochdruckpumpe öffnet und Kraftstoff aus dem Pumpenraum durch das Auslassventil in den Hochdruckbereich gefördert wird. Prinzipiell ist es auch möglich, dass eine Förderphase durch das Öffnen des Überlaufventils beendet wird. Dies hat jedoch häufig den Nachteil, dass das Überlaufventil dann in der Regel gegen den im Pumpenraum in der Förderphase aufgebauten Druck bewegt werden muss. Bei einer sogenannten Saugphase der Hochdruckpumpe ist typi¬ scherweise ein Einlassventil oder Zulaufventil der Hoch¬ druckpumpe geöffnet und das Auslassventil geschlossen, so dass der Pumpenraum durch das Einlassventil hindurch mit Kraftstoff gefüllt wird. Bei Kolben- und Plungerpumpen wird der Kolben bzw. Plunger in der Saugphase aus dem Pumpenraum heraus bewegt, um den Kraftstoff in den Pumpenraum hineinzuziehen (Sogwirkung) .
Während der beschriebenen Förderphase und Uberlaufphase hingegen wird bei Kolben- oder Plungerpumpen der Kolben oder Plunger in den Pumpenraum hineingeschoben zur Verdrängung des Kraftstoffs aus dem Pumpenraum.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst eine Druckregelung bzw. eine Einstellung des Drucks vor, die darauf ausgerichtet ist, den aktuelle Kraftstoffdruck, also den Ist-Wert des Drucks, in¬ nerhalb einer jeden der der Förderphasen auf den vorgegebenen Wert des Drucks, also den Sollwert des Drucks, einzustellen. Zu diesem Zweck werden die Förderphasen durch ein gezieltes Schließen oder Öffnen des Überlaufventils genau zu solchen
Zeitpunkten eingeleitet und/oder beendet, dass die während der Förderphase in den Hochdruckbereich des Systems geförderte Kraftstoffmenge genau der Menge entspricht, die für das Erreichen des Solldrucks notwendig ist.
Das vom vorgeschlagenen Verfahren umfasste Druckregelverfahren unterscheidet sich von bekannten Verfahren zur Druckregelung in Einspritzsystemen insofern, als der Druck in dem erfindungsgemäßen Verfahren über eine Einstellung der Dauer der För- derphasen des Kraftstoffs eingestellt wird. In dem vorge¬ schlagenen Verfahren ist es daher prinzipiell ausreichend, den Druck beispielsweise nur vor (oder nur während) der Förderphasen zu messen und das als Stellglied dienende Überlaufventil zum Erreichen des vorgegebenen Sollwerts des Drucks entsprechend zu schließen oder zu öffnen. Hieraus ergibt sich eine bessere
Konstanz und Genauigkeit des Drucks im Vergleich zu herkömmlichen Regelungsverfahren. Dies ist schafft gleichzeitig die Grundlage für die Schnelligkeit und Präzision des hier vorgeschlagenen Verfahrens zur Funktionskontrolle des Systems. In den im Folgenden beschriebenen Weiterentwicklungen und weiteren Aus führungs formen wird das Verfahren noch weiter verbessert.
So ist in einer Weiterentwicklung des Verfahren vorgesehen, dass vor einer jeden Förderphase ein innerhalb dieser Förderphase zu förderndes Kraftstoffvolumen anhand einer Differenz des gemessenen (aktuellen) Drucks und des vorgegebenen Drucks berechnet wird und die Förderphase durch Schließen des Über¬ laufventils eingeleitet wird, sobald ein verbleibender Kolbenhub (Δχ) eines momentanen Pumpenzyklus dem zu fördernden Kraft¬ stoffvolumen entspricht. Hierfür wird der Druck vorzugsweise jeweils möglichst unmittelbar vor den einzelnen Förderphasen gemessen. Das zu fördernde Kraftstoffvolumen ÄV kann beispielsweise mittels einer Formel der Art
ÄV = E * V * Δρ (1) berechnet worden, wobei E ein temperaturabhängiges Elastizi¬ tätsmodul des Kraftstoffs, V das Volumen des im Hochdruckbereich enthaltenen Kraftstoffs und Δρ die genannte Differenz zwischen dem Sollwert des Drucks und Ist-Wert des Drucks. Die Bestimmung, ob der verbleibende Kolbenhub Δχ der Förderung des benötigten Kraftstoffvolumens entspricht, kann beispielsweise anhand des Volumens ÄV, einer Querschnittsfläche A des Kolbens (Plungers) und einer maximalen Eindringtiefe xmax des Kolbens in den Pumpenraum, d.h. einem oberen Totpunkt (OT) des Kolbens, durchgeführt werden.
In dieser Aus führungs form des vorgeschlagenen Verfahrens ist also vorgesehen, dass ein Pumpenzyklus mit einer Saugphase beginnt, an die sich eine Überlaufphase anschließt. Diese wird durch das beschriebene Schließen des Überlaufventils beendet, wodurch die Förderphase eingeleitet wird. Vorzugsweise beginnt direkt nach der Förderphase ein neuer Pumpzyklus dieser Art. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das Überlaufventile nur vor und nach aber nicht während der Förderphasen geöffnet wird, so dass dieses Ventil nicht gegen einen allzu großen Kraftstoffdruck bewegt werden muss.
Es kann außerdem vorgesehen sein, dass der Sollwert des Drucks, also der einzustellende (vorgegebene) Wert des Drucks, aus einem Kennfeld ausgelesen wird, in dem Sollwerte des Kraftstoffdrucks für verschiedene Arbeitspunkte des Einspritzsystems und/oder einer mit dem Einspritzsystem verbundenen Brennkraftmaschine abgelegt sind. Dabei können diese Arbeitspunkt oder Be- triebszustände beispielsweise über eine Drehzahl der Brenn¬ kraftmaschine und/oder ein durch die Brennkraftmaschine er¬ zeugtes Drehmoment definiert sein.
In einer besonders einfachen Aus führungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass als Überlaufventil das genannte Zulaufventil der Hochdruckpumpe verwendet wird, über welches der Kraftstoff der Hochdruckpumpe aus dem Niederdruckbereich zugeführt wird. Zu diesem Zweck kann das Zulaufventil mit einer Zulaufleitung und einer zusätzlichen Ablaufleitung (Überlaufleitung) verbunden sein .
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine jede der Förderphasen zwischen zwei direkt aufei¬ nanderfolgenden Einspritzphasen des Einspritzsystems erfolgt. Jede dieser Einspritzphasen wird dann genau einem Injektor des Einspritzsystems zugeordnet. Es kann jede dieser Einspritzphasen mehrere Einzeleinspritzungen eines Injektors umfassen. In sogenannten Schubphasen enthalten die Einspritzphasen keine Einspritzungen. Wenn in dieser Aus führungs form jede der Förderphasen genau einer Einspritzphase zuzuordnen ist, kann sichergestellt werden, dass vor einer jeden Einspritzphase immer der vorgegebene Sollwert des Drucks vorliegt. Auf diese Weise kann eine besonders genaue Regulierung der Einspritzmenge erzielt werden. Über diese ist es außerdem möglich, wie unten genauer beschrieben wird, Funktionsstörungen einem bestimmten Injektor oder Zylinder zuzuordnen. Es ist aber prinzipiell auch möglich, dass die Förderphasen sich mit den Einspritzphasen zeitlich überschneiden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass innerhalb einer Förderphase zwei oder mehrere Einspritzphasen unterschiedlicher Injektoren liegen.
Falls eine jede der Förderphasen zwischen zwei direkt aufei¬ nanderfolgenden Einspritzphasen des Einspritzsystems erfolgt und außerdem zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender Einspritzphasen genau eine Förderphase liegt, so dass eine
1 : 1-Korrespondenz zwischen den Förderphasen und den Einspritzphasen besteht, können Abweichungen zwischen der geförderten Kraftstoffmenge und einer Sollmenge einem bestimmten Arbeitsspiel des Speichereinspritzsystems oder einer mit dem Einspritzsystem verbundenen Brennkraftmaschine zugeordnet werden und auf diese Weise weitere Informationen für eine Fehleranalyse gewonnen werden. So ist es beispielsweise möglich, ungewollte Leckagen eines bestimmten Injektors oder Zylinders zu identifizieren bzw. Abweichungen der Einspritzmenge eines bestimmten Injektors festzustellen.
Es ist außerdem möglich, dass eine Fehlermeldung erzeugt wird, falls die für eine Förderphase ermittelte geförderte Kraft¬ stoffmenge von der Sollmenge um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert abweicht. In dieser Fehlermeldung kann dann gegebenenfalls außerdem die Information enthalten sein, welcher von mehreren Injektoren zu der festgestellten ungewollten Abweichung geführt hat. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, einen nutzungs- und alterungsbedingten Verschleiß der einzelnen Injektoren und/oder zugehörige Zylinder der Brennkraftmaschine anhand der gemessenen Abweichungen besonders frühzeitig zu erkennen. Somit kann insbesondere also für jeden Injektor und jeden Zylinder eine individuelle Kontrolle und Plausibilisierung der zugehörigen Einspritzmenge durchgeführt werden. Während Schubphasen kann das System außerdem wie oben beschrieben gezielt auf ungewollte und fehlerhafte Leckagen hin untersucht werden. Durch diese permanente Überwachung der Einspritzmengen ist es möglich, bestimmte gesetzliche Vorgaben zu Erfüllen, bspw. „US-OBD fuel qty. monitoring" . Zudem ist durch die auf diese Weise erlangte genaue Kenntnis der einzelnen Einspritzmengen ein Abgleich und/oder eine Kalibrierung verschiedener Sensorsysteme des Einspritzsystems oder einer mit dem Einspritzsystem verbundenen Brennkraftmaschine möglich, insbesondere von Sen¬ sorsystemen zur Erfassung und Quantifizierung von durch die Brennkraftmaschine emittierten Stoffen.
Darüber hinaus ist es möglich, dass die erwartete Einspritzmenge und/oder die erwartete Leckagemenge aus Kennfeldern ausgelesen werden und/oder aus Regelalgorithmen des Injektors bestimmt werden. Die Kennfelder können beispielsweise in einem Datenspeicher des Einspritzsystems abgelegt sein. In diesen Kenn¬ feldern sind vorzugsweise die erwarteten Einspritzmengen und/oder Leckagemengen für eine Vielzahl verschiedener Arbeitspunkte (Betriebszustände) des Einspritzsystems und/oder der Brennkraftmaschine, mit der das Einspritzsystem verbunden ist, enthalten. Auf diese Weise kann die beschriebene Funk¬ tionskontrolle besonders genau und zuverlässig in jedem Be¬ triebspunkt bzw. Arbeitspunkt durchgeführt werden, da für die Sollmenge solche Einspritzmengen und/oder Leckagemenge ver¬ wendet werden können, die an den momentanen Arbeitspunkt an- gepasst sind.
Das erfindungsgemäße Speichereinspritzsystem zum Einspritzen eines Kraftstoffs in eine Brennkraftmaschine umfasst eine Hochdruckpumpe , die dazu eingerichtet ist, während wieder¬ kehrenden Förderphasen Kraftstoff von einem Niederdruckbereich des Einspritzsystems in einen Hochdruckbereich des Ein- spritzsystems zu fördern, einen Drucksensor zum Messen eines aktuellen Drucks des Kraftstoffs im Hochdruckbereich sowie eine mit der Hochdruckpumpe und dem Drucksensor zur Signalübertragung verbundene Regeleinheit zum Regeln eines Drucks des Kraftstoffs in dem Hochdruckbereich des Einspritzsystems. Für das erfindungsgemäße System ist wesentlich, dass die Re¬ geleinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem mit dem Drucksensor gemessenen aktuellen Druck des Kraftstoffs ein mit dem Niederdruckbereich des Einspritzsystems verbundenes
Uberlaufventil der Hochdruckpumpe zu öffnen oder zu schließen zur Einstellung von während der Förderphasen geförderten Kraftstoffmengen. Die Regeleinheit ist außerdem dazu eingerichtet, die während mindestens einer, vorzugsweise die während jeder der Förderphasen geförderte Kraftstoffmenge zu bestimmen und mit einer Sollmenge zu vergleichen. Die Sollmenge ist wiederum durch eine erwarteten Einspritzmenge eines Injektors des Ein- spritzsystems und/oder eine erwartete Leckagemenge bzw. aus der Summe aus beidem gegeben. Mit dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem kann also in jeder der Förderphasen der Druck des Kraftstoffs im Hochdruckbereich auf diesen Sollwert eingestellt werden. Wie beim oben beschriebenen Verfahren ist auch in diesem System ein Erreichen einer vorgegebenen Abweichung (Stellgrenze) des Drucks von dem Sollwert zum Einleiten einer Druckkorrektur im Hochdruckbereich nicht erforderlich. Die Regeleinheit kann dazu eingerichtet sein, den genannten Sollwert aus einem Kennfeld in Abhängigkeit von einem momentanen Arbeitspunkt oder Betriebspunkt des Systems und/oder der Brennkraftmaschine auszulesen und/oder aus Regelalgorithmen des Injektors zu bestimmen. Auf diese Weise kann prinzipiell für jede Förderphase sichergestellt werden, dass der Kraftstoffdruck auf einen für den jeweiligen Betriebszustand oder Arbeitspunkt optimierten Grenzwert oder Sollwert eingestellt wird. Wie weiter unten beschrieben ist, kann dieses Kennfeld in einem Daten- Speicher des Systems abgelegt sein, der mit der Regeleinheit verbunden oder in dieser integriert sein kann.
In einer bevorzugten Aus führungs form ist die Regeleinheit dazu eingerichtet ist, vor einer jeden Förderphase ein innerhalb dieser Förderphase zu förderndes Kraftstoffvolumen (also die zu fördernde Kraftstoffmenge) anhand einer Differenz des gemessenen Drucks und des vorgegebenen Drucks zu berechnen und die För¬ derphase durch Schließen des Überlaufventils einzuleiten, sobald ein verbleibender Kolbenhub (Δχ) eines momentanen Pumpenzyklus dem zu fördernden Kraftstoffvolumen entspricht.
In einer Weiterentwicklung des Einspritzsystems ist vorgesehen, dass das Überlaufventil durch ein Zulaufventil der Hoch¬ druckpumpe gegeben ist, welches außerdem zur Steuerung eines Kraftstoffzulaufs in die Hochdruckpumpe eingerichtet ist. Wie eingangs beschrieben, dienen derartige Zulaufventile der Kraftstoffversorgung der Hochdruckpumpe. In der Regel ist das Zulaufventil daher mit einem Kraftstofftank hydraulisch verbunden. Diese Ausführungsform, in der also das Überlaufventil durch das Zulaufventil gegeben ist, zeichnet sich durch besonders einfachen Aufbau aus, weil kein zusätzliches Ventil benötigt wird, und ist somit besonders kostengünstig.
Es ist außerdem möglich, dass die Hochdruckpumpe einen Antrieb umfasst, der so gestaltet ist, dass jeder der Förderphasen der Hochdruckpumpe zeitlich zwischen zwei direkt aufeinanderfol¬ genden Einspritzphasen des Einspritzsystems liegt. Ein solcher Antrieb kann beispielsweise mittels eines Zahnrads oder eines Keilriemens oder einer ähnlichen Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Hochdruckpumpe gegeben sein. Ins¬ besondere ist es möglich, einen derartigen Antrieb über eine Verbindung mit einer Pleuelstange der Brennkraftmaschine mit einer geeigneten Übersetzung (beispielsweise 1:1) herzustellen. Auf diese Weise wird auf mechanische Art gewährleistet, dass eine Drehzahl der Hochdruckpumpe durch eine Drehzahl der Brennkraftmaschine festgelegt ist. Wie beim oben beschriebenen Verfahren besteht auch hier der Vorteil, dass mit einer ent- sprechend gewählten Übersetzung jede der Förderphasen genau einer Einspritzphase zugeordnet werden kann und auf diese Weise festgestellte Fehlfunktionen in einer Förderphase genau einem bestimmten Injektor oder Zylinder oder einer fehlerhaften Leckage zugeordnet werden kann.
Ferner ist es möglich, dass das System einen Datenspeicher umfasst, in dem Kennfelder der erwarteten Einspritzmenge und/oder der erwarteten Leckagemenge gespeichert sind und die Regeleinheit mit dem Datenspeicher zur Datenübertragung verbunden und dazu eingerichtet ist, die erwartete Einspritzmenge und/oder die erwartete Leckagemenge aus den Kennfeldern aus¬ zulesen. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass zwischen der Regeleinheit und einem sensorischen System oder einem Kontrollsystem eine Verbindung zur Datenübertragung besteht und die Regeleinheit dazu eingerichtet ist, einen Betriebszustand oder einen Arbeitspunkt aus Daten des sensorischen Systems oder des Kontrollsystems zu bestimmen und die erwartete Einspritzmenge oder die erwartete Leckagemenge entsprechend dieses Be¬ triebszustands oder Arbeitspunkts aus den Kennfeldern auszu¬ lesen.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Regeleinheit dazu eingerichtet ist, eine Fehlermeldung zu erzeugen, falls die ermittelte geförderte Kraftstoffmenge einer Förderphase von der Sollmenge um mehr als vorgegebener Schwellwert abweicht. In dem Fall, dass wie oben beschrieben eine 1 : 1-Korrespondenz zwischen den einzelnen Förderphasen und den Einspritzphasen besteht, kann eine Abweichung der geförderten Kraftstoffmenge einer Förderphase genau einer Einspritzphase und somit genau ein Injektor und genau ein Zylinder zugeordnet werden. In der Fehlermeldung kann diese Information ebenfalls kodiert sein. Es ist insbesondere möglich, das oben vorgeschlagene Verfahren mit einem Einspritzsystem hier vorgeschlagener Art durchzuführen zur Erzielung der oben ausgeführten Vorteile. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich beispielsweise um einen Dieselmotor handeln .
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches in Fign. 1 und 2A, 2b und 2C schematisch dargestellt ist. Es zeigt: Fig. 1 ein Einspritzsystem hier vorgeschlagener Art und
Fig. 2A-2C eine Hochdruckpumpe des in Fig. 1 gezeigten
Einspritzsystems . In Fig. 1 ist ein Speichereinspritzsystem 1 hier vorgeschlagener Art schematisch dargestellt. Das System 1 umfasst eine Hoch¬ druckpumpe 2, die dazu eingerichtet ist, während wiederkehrender Förderphasen Kraftstoff von einem Niederdruckbereich des
Einspritzsystems 1 in einen Hochdruckbereich des Einspritzsystems 1 zu fördern. In seinem Hochdruckbereich umfasst das Einspritzsystem einen Hochdruckspeicher (Rail) 3 sowie zwei (oder mehrere) Injektoren 4 zum Einspritzen des Kraftstoffs in Zylinder (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine 5. Der Hochdruckspeicher 3 ist über eine Hochdruckleitung 6 mit der Hochdruckpumpe hydraulisch verbunden. Ebenso sind die beiden gezeigten Injektoren 4 mit dem Hochdruckspeicher 3 jeweils über Hochdruckleitungen 6 hydraulisch verbunden. In dem Hoch- druckbereich ist ferner ein Drucksensor 7 angeordnet, der dazu eingerichtet ist, einen Druck des Kraftstoffs im Rail 3, der näherungsweise dem Druck innerhalb des gesamten Hochdruckbe¬ reichs der Systems 1 entspricht, zu messen.
Der Niederdruckbereich des Systems umfasst zwei Niederdruckleitungen 8 ( Zulaufleitung) und 8λ (Überlaufleitung), die die Hochdruckpumpe 2 hydraulisch mit einem Kraftstoffreservoir 9 verbinden zum Zuleiten des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffre¬ servoir 9 in die Hochdruckpumpe 2 während Saugphasen der Hochdruckpumpe 2 (siehe Figur 2A) bzw. zum Zurückführen von Kraftstoff aus der Hochdruckpumpe 2 in den Kraftstofftank 9 während Überlaufphasen (siehe Figur 2B) . Der Niederdruckbereich umfasst ferner Niederdruckleitungen 10, welche Leckageöffnungen 11 der Injektoren 4 mit dem Kraftstofftank 9 hydraulisch verbinden zum Abführen einer Leckagemenge aus den Injektoren 4 in den Kraftstofftank 9. Diese Leckagemenge umfasst eine Schaltleckage sowie eine Dauerleckage der beiden Injektoren 4.
Die Injektoren 4 weisen ferner Einspritzöffnungen 12 auf zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder (hier nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 5, die in diesem Beispiel als Dieselmotor ausgestaltet ist. Prinzipiell ist auch eine An¬ passung des Systems 1 für andere Kraftstoffarten möglich. Der Drucksensor 7 ist zur Signalübertragung mit einer Regeleinheit 13 des Systems verbunden. Diese Regeleinheit 13 ist dazu eingerichtet, vor einer jeden Förderphase ein innerhalb dieser Förderphase zu förderndes Kraftstoffvolumen als Funktion einer Differenz des gemessenen Drucks und des vorgegebenen Drucks zu berechnen und die Förderphase durch Schließen des Überlauf¬ ventils einzuleiten, sobald ein verbleibender Kolbenhub (Δχ, siehe Figur 2C) eines momentanen Pumpenzyklus dem zu fördernden Kraftstoffvolumen entspricht. Dieses Kraftstoffvolumen
(Kraftstoffmenge) errechnet sich aus dem während der Förderphase vollzogenen Plunger- oder Kolbenhub (Δχ) als das durch den Plunger oder Kolben verdrängte Kraftstoffvolumen in einem Pumpenraum der Hochdruckpumpe.
Zu diesem Zweck ist die Regeleinheit 13 dazu eingerichtet, ein mit den Niederdruckleitungen 8 und 8 λ des Einspritzsystems 1 verbundenes Überlaufventil 14 während einer jeden der Über¬ laufphasen (siehe Figur 2B) der Hochdruckpumpe 2 anzusteuern und zu schließen, um eine sich an die Überlaufphase anschließende Förderphase rechtzeitig einzuleiten (siehe Figur 2C) . Auf diese Weise wird sichergestellt, dass in jeder Förderphase der Druck im Hochdruckspeicher 3 auf den Sollwert eingestellt wird. Während der Förderphase öffnet sich ein Auslassventil 15 der Hochdruckpumpe, über welches die Hochdruckpumpe mit der
Hochdruckleitung 6 und dem Hochdruckspeicher 3 verbunden ist, und durch welches der Kraftstoff in den Hochdruckbereich während der Förderphasen gefördert wird, siehe Fig. 2C und zugehörige Beschreibung unten.
Das Einspritzsystem umfasst außerdem einen Datenspeicher 16, in dem Kennfelder für Sollwerte für den Kraftstoffdruck, erwartete Einspritzmengen sowie erwartete Leckagemengen der Injektoren 4 für verschiedene Arbeitspunkte des Einspritzsystems und der
Brennkraftmaschine 5 gespeichert sind. Die Regeleinheit 13 ist mit einem elektronischen Kontrollsystem 17 (ECU) zur Datenübertragung verbunden, wobei diese Kontrolleinheit 17 ihrerseits mit der Brennkraftmaschine 5 und dem System 1 verbunden ist zur Erfassung eines Arbeitspunktes der Brennkraftmaschine 5 und des Systems 1. Die Regeleinheit 13 ist dazu eingerichtet, Infor¬ mationen über einen aktuellen Arbeitspunkt der Brennkraftma- schine von der Kontrolleinheit 17 zu empfangen und den zu diesem aktuellen Arbeitspunkt gehörigen aktuellen Sollwert für den Druck, die erwartete Einspritzmenge und Leckagemengen aus den jeweiligen Kennfeldern aus dem Datenspeicher 16 abzufragen und zu verarbeiten.
Die Regeleinheit 13 ist außerdem dazu eingerichtet, die in einer jeden Förderphase geförderte Kraftstoffmenge mit einer aktuellen Sollmenge zu vergleichen. Zur Berechnung der aktuellen Sollmenge aus der erwarteten Einspritzmenge der Injektoren 4 und der erwarteten Leckagemenge werden, wie oben beschrieben, durch die Regeleinheit 13 die erwartete Einspritzmenge und Leckagemenge gemäß des aktuellen Arbeitspunkts aus den im Datenspeicher 16 gespeicherten Kennfeldern ausgelesen und zur Berechnung der aktuellen Sollmenge miteinander addiert. Durch Subtraktion der gemessenen geförderten Kraftstoffmenge von der aktuellen
Sollmenge ergibt sich die gesuchte Abweichung zwischen der während der Förderphase geförderten Kraftstoffmenge und der aktuellen Sollmenge. Die Hochdruckpumpe 2 umfasst einen Antrieb, der so gestaltet ist, dass jede der Förderphasen der Hochdruckpumpe 2 zeitlich zwischen zwei direkt aufeinander folgenden Einspritzphasen des Ein- spritzsystems 1 liegt und zwischen jedem Paar aufeinander folgender Einspritzphasen genau eine Förderphase liegt. Der genannte Antrieb umfasst ein Zahnriemen (hier nicht darge¬ stellt) , welcher mit einer von der Brennkraftmaschine 5 an¬ getriebenen Pleuelstange verbunden ist. Auf diese Weise ist die Drehzahl der Kraftstoffpumpe 2 durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine 5 vorgegeben und die genannte zeitliche Abfolge der Förderphasen und der Einspritzphasen hergestellt.
Die Regeleinheit 13 ist ferner dazu eingerichtet, die berechnete Abweichung der in einer gegebenen Förderphase geförderten Kraftstoffmenge von der aktuellen Sollmenge einem bestimmten Arbeitsspiel (oder Arbeitstakt ) der Brennkraftmaschine 5 und des Einspritzsystems 1 und somit einem bestimmten Injektor 4 und Zylinder eindeutig zuordnen. Die Regeleinheit 13 ist ferner dazu eingerichtet eine Fehlermeldung zu erzeugen, sobald diese Abweichung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. In dieser Fehlermeldung sind außerdem der Arbeitspunkt während der Abweichung sowie der dem aktuellen Arbeitspiel des Systems 1 und der Brennkraftmaschine 5 zugeordnete Injektor 4 und Zylinder sowie der Wert der Abweichung kodiert.
In Figuren 2A, 2B und 2C ist ein Teil des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels in drei verschiedenen Arbeitsphasen schematisch dargestellt. Wiederkehrende Bezugszeichen kenn- zeichnen dabei jeweils dieselben Merkmale des in Fig. 1 gezeigten Einspritzsystems 1. Die Pfeile innerhalb der Hochdruckpumpe 2, der Zuleitung 8 und der Überlaufleitung 8 λ sowie in der
Hochdruckleitung 6 dienen der (vereinfachten) Darstellung eines momentanen Strömungsfeldes des Kraftstoffs innerhalb dieser Elemente des Systems 1. Der Pfeil jeweils rechts neben einem Kolben 18 stellt der Hochdruckpumpe 2 eine momentane Bewe¬ gungsrichtung des Kolbens 18 dar.
In Figur 2A ist die Hochdruckpumpe 2 während einer Saugphase dargestellt, in der sich ein Kolben 18 der Pumpe 2 aus einem Pumpenraum 20 heraus bewegt (Senkbewegung) , so dass aufgrund der sich hieraus ergebenden Sogwirkung Kraftstoff durch das während der Saugphase als Zulaufventil oder als Einlassventil fun¬ gierende Überlaufventil 14 in dem Pumpenraum 20 gefördert wird. Das Auslassventil 15 bleibt während der Saugphase geschlossen, um ein Zurückfließen des Kraftstoffs aus der Hochdruckleitung 6 in den Pumpenraum 20 zu verhindern.
Im direkten Anschluss an die gezeigte Saugphase, welche den Anfang eines Pumpenzyklus darstellt, beginnt eine Überlaufphase des Pumpzyklus, vgl. Figur 2B. Ein vollständiger Pumpenzyklus umfasst genau eine Saugphase, eine Überlaufphase und eine sich unmittelbar an die Überlaufphase anschließende Förderphase, wobei sich in der Überlauf- und der Förderphase der Pumpenkolben 18 in den Pumpenraum hinein bewegt.
In Figur 2B ist die in Figur 2A gezeigte Hochdruckpumpe 2 während einer Uberlaufphase dargestellt. Wie durch die Pfeile angedeutet ist, wird in der Überlaufphase kein Kraftstoff durch das Auslassventil 15 in den Hochdruckbereich gefördert (das Aus¬ lassventil ist in den Überlaufphasen immer geschlossen) . Es wird ausschließlich Kraftstoff durch das als Überlaufventil fun- gierende Einlassventil 14 durch die Überlaufleitung 8λ zurück in das Kraftstoffreservoir 9, also in den Niederdruckbereich des Systems 2 gefördert.
Der eingezeichnete Kolbenhub Δχ ist von der Regeleinheit 13 derart berechnet, dass das Volumen ÄV, das der Kolben 18 während des Kolbenhubs Δχ verdrängt, genau dem zu fördernden Kraft¬ stoffvolumen ÄV entspricht. Zu diesem Zweck sind die Abmessungen des Pumpenraums und des Kolbens in der Regeleinheit 13 ge¬ speichert. Das Volumen ÄV ist durch die Regeleinheit 13 bei- spielsweise mittels einer physikalischen Formel der Art
ÄV = E * V * Δρ (1) berechnet worden, wobei E ein temperaturabhängiges Elastizi- tätsmodul des Kraftstoffs, V das Volumen des im Hochdruckbereich enthaltenen Kraftstoffs und Δρ die Differenz zwischen dem aktuellen Sollwert des Drucks und dem vor der Überlaufphase im Hochdruckbereich gemessenen Ist-Wert des Drucks, der mit dem in Figur 1 gezeigten Drucksensor 7 der Kraftstoffdruck im Hoch- druckspeicher 3 (Rail) gemessen und durch entsprechende
Messsignale an die Regeleinheit 13 übertragen worden ist.
Das Zulaufventil 21 λ wird also genau dann geschlossen, sobald der Kolben 18 das gestrichelt eingezeichnete Volumen Δν erreicht hat, sobald also der verbleibende Kolbenhub des momentanen Pumpenzyklus dem Wert Δχ entspricht. Dabei ist eine oberste Kolbenstellung xmax (oberer Totpunkt OT des Kolbens) durch die Konstruktion der Pumpe 2 vorgegeben. Das Zulaufventil 21 λ wird also genau dann geschlossen, wenn der Kolben 18 die Kolbenstellung xmax - Δχ unterhalb der obersten Kolbenstellung xmax erreicht hat. In einem weiteren Schritt wird durch die Regeleinheit 13 die zu fördernde Kraftstoffmenge ÄV mit der genannten aktuellen Sollmenge verglichen, indem die Abweichung der geförderten Kraftstoffmenge von der Sollmenge bestimmt wird. Liegt der Betrag dieser Abweichung über einem vorgegebenen Schwellwert, erzeugt die Regeleinheit eine Fehlermeldung. In dieser Fehlermeldung ist neben der Größe der Abweichung außerdem der momentane Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine 5 und des Einspritzsystems 1 sowie der Injektor 4 angegeben, mit dem unmittelbar vor der Förderphase eine Einspritzung in die Brennkraftmaschine 5 durchgeführt wurde. Diese Zuordnung des Injektors 4 ist aufgrund der alternierenden Abfolge von Einspritzphasen und Förderphasen eindeutig .
Die Sollmenge entspricht, wie oben bereits beschrieben, der Summe einer erwarteten Einspritzmenge und einer erwarteten
Leckagemenge (Dauerleckage- und Schaltleckagemenge der In¬ jektoren 4, Spaltleckage der Hochdruckpumpe 2) , welche durch die Regeleinheit 13 jeweils aus im Datenspeicher 16 gespeicherten Kennfeldern ausgelesen werden.
Der Sollwert des Kraftstoffdrucks wird in der Regeleinheit 13 ebenfalls aus einem der in der Speichereinheit 16 gespeicherten Kennfelder der Brennkraftmaschine 5 ausgelesen . Das Auslesen des Solldrucks, der erwarteten Einspritzmenge, der erwarteten Leckagemenge, der genannten Schwell- und Grenzwerte aus den entsprechenden in dem Datenspeicher 16 gespeicherten Kennfeldern kann in regelmäßigen Abständen erfolgen, beispielsweise unmittelbar vor einer jeden Förderphase. Das gezeigte Auslassventil 15 ist als passives Ventil ausge¬ staltet und umfasst ein Schließelement 21, das während der Saugphase und der Überlaufphase mittels eines Federelements 22 gegen eine Auslassöffnung 23 des Pumpenraumes 20 gedrückt wird. Während der Förderphase wird das Schließelement durch den in dem Pumpenraum 20 erzeugten Kraftstoffdruck von der Öffnung weggedrückt, so dass sich das Auslassventil 15 öffnet. Das Einlassventil, das durch das Überlaufventil 14 gegeben ist, weist ebenfalls ein Schließelement 21 λ und ein mit dem
Schließelement 21 λ verbundenes Federelement 22 λ auf, mit dem eine Einlassöffnung 23 λ des Pumpenraums 20 während Überlaufphase zum Einleiten der Förderphase verschlossen wird. Das Schließelement 21 λ ist außerdem mit dem Aktuator 26 des Überlaufventils 14 verbunden, der zum Empfangen von Steuersignalen mit der Regeleinheit 13 verbunden ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Aktuator 26 eine Steuerspule 24 sowie einen per¬ manentmagnetischen Steuerkörper 25, der mit dem Schließelement 21 λ starr verbunden ist.
Die Regeleinheit 13 ist dazu eingerichtet, eine Spannung an der Steuerspule 24 derart anzulegen, dass der Steuerköper 25 über das mit der Steuerspule 24 erzeugte Magnetfeld in die Steuerspule 24 hineingezogen wird. Dadurch wird das Schließelement 21 λ gegen die Federkraft des Federelements 22 λ von der Einlassöffnung 23 λ wegbewegt und das Einlassventil 14 geöffnet. Die genannte Spannung entspricht also dem Steuersignal zum Öffnen des Einlassventils 14.
Genausgut sind aber auch andere Ausgestaltungen des Aktuators 26 möglich, insbesondere kann anstelle des permanentmagnetischen Steuerkörpers 25 die Steuerspule 24 starr mit dem Schließelement 21 λ verbunden sein und der Steuerkörper 25 ortsfest relativ zur Einlassöffnung 23 λ angeordnet sein. Prinzipiell ist es auch möglich, dass erst durch Abschalten der Spannung, durch die das Magnetfeld erzeugt wird, das Einlassventil geöffnet wird. Dann entspricht das Abschalten der Spannung dem Steuersignal zum Öffnen des Einlassventils 14.
In Figur 2C ist schließlich die Hochdruckpumpe 2 während der sich an die in Figur 2B gezeigte Überlaufphase anschließenden Förderphase dargestellt. Während dieser Phase wird der Plunger bzw. Kolben 18 der als Plunger- bzw. Kolbenpumpe ausgestalteten Hochdruckpumpe 2 über den oben beschriebenen Antrieb 19 bis zur obersten Kolbenstellung xmax in den Pumpenraum 20 der Hochdruckpumpe 2 geschoben (Hubbewegung des Kolbens/Plungers ) . Gleichzeitig ist das Überlaufventil 14, welches, wie oben bereits ausgeführt wurde, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel außerdem als Zulaufventil oder Einlassventil der Pumpe 2 dient, ge¬ schlossen und das Auslassventil 15 geöffnet. Auf diese Weise wird eine Rückströmen des Kraftstoffs in die Zulaufleitung 8 oder die Rücklaufleitung 8λ verhindert und die Förderung des Kraftstoffs durch das Auslassventil 15 in die Hochdruckleitung 6 des Hochdruckbereichs erzielt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Funktionskontrolle eines Speichereinspritzsystems (1), in dem mit einer Hochdruckpumpe (2) des Ein- spritzsystems (1) in wiederkehrenden Förderphasen Kraftstoff von einem Niederdruckbereich des Einspritzsystems (1) in einen Hochdruckbereich des Einspritzsystems (1) gefördert wird, wobei zur Herstellung eines vorgegebenen Drucks des Kraftstoffs im Hochdruckbereich des Einspritzsystems (1) eine mit der Hoch- druckpumpe (2) geförderte Kraftstoffmenge für jede Förderphase eingestellt wird, indem ein mit dem Niederdruckbereich des Einspritzsystems (1) verbundenes Überlaufventil (14) der Hochdruckpumpe (2) in Abhängigkeit von einem mit einem
Drucksensor (7) gemessenen aktuellen Druck des Kraftstoffs geöffnet oder geschlossen wird, wobei die in einer oder mehreren der Förderphasen geförderte Kraftstoffmenge mit einer Sollmenge verglichen wird, wobei die Sollmenge durch eine erwartete Einspritzmenge mindestens eines Injektors (4) des Einspritz¬ systems (1) und/oder eine erwartete Leckagemenge gegeben ist.
2. Verfahren aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer jeden Förderphase ein innerhalb dieser Förderphase zu förderndes Kraftstoffvolumen anhand einer Differenz des gemessenen Drucks und des vorgegebenen Drucks berechnet wird und die Förderphase durch Schließen des Überlaufventils eingeleitet wird, sobald ein verbleibender Kolbenhub (Δχ) eines momentanen Pumpenzyklus dem zu fördernden Kraftstoffvolumen entspricht.
3. Verfahren aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Überlaufventil (14) ein Zulaufventil der Hochdruckpumpe (2) verwendet wird, über welches der
Kraftstoff der Hochdruckpumpe (2) aus dem Niederdruckbereich zugeführt wird.
4. Verfahren aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jede der Förderphasen zwischen zwei direkt aufeinander folgenden Einspritzphasen des Einspritz- Systems (1) erfolgt für eine Funktionskontrolle einzelner Injektoren (4) des Einspritzsystems (1) .
5. Verfahren aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlermeldung erzeugt wird, falls die für mindestens eine Förderphase ermittelte geförderte Kraft¬ stoffmenge von der Sollmenge um mehr als ein vorgegebener Schwellwert abweicht.
6. Verfahren aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erwartete Einspritzmenge und/oder die erwartete Leckagemenge aus Kennfeldern ausgelesen werden und/oder aus Regelalgorithmen des Injektors bestimmt werden.
7. Speichereinspritzsystem (1) zum Einspritzen eines Kraftstoffs in eine Brennkraftmaschine (5), umfassend eine Hochdruckpumpe (2), die dazu eingerichtet ist, während wiederkehrenden För¬ derphasen Kraftstoff von einem Niederdruckbereich des Ein- spritzsystems (1) in einen Hochdruckbereich des Einspritzsystems (1) zu fördern, einen Drucksensor (7) zum Messen eines aktuellen Drucks des Kraftstoffs im Hochdruckbereich sowie eine mit der Hochdruckpumpe (2) und dem Drucksensor (7) zur Signalübertragung verbundene Regeleinheit (13) zum Regeln eines Drucks des Kraftstoffs in dem Hochdruckbereich des Einspritzsystems (1), wobei die Regeleinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem mit dem Drucksensor (7) gemessenen aktuellen Druck des Kraftstoffs ein mit dem Niederdruckbereich des Einspritzsystems (1) verbundenes Überlaufventil (14) der Hochdruckpumpe (2) zu öffnen oder zu schließen zur Einstellung von während der Förderphasen geförderten Kraftstoffmengen, wobei die Regeleinheit (13) außerdem dazu eingerichtet ist, die während mindestens einer der Förderphasen geförderte Kraftstoffmenge zu bestimmen und mit einer Sollmenge zu vergleichen, wobei die Sollmenge durch eine erwarteten Einspritzmenge eines Injektors (4) des Einspritzsystems (1) und/oder eine erwartete
Leckagemenge gegeben ist.
8. Einspritzsystem (1) aus Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (13) dazu eingerichtet ist, vor einer jeden Förderphase ein innerhalb dieser Förderphase zu förderndes Kraftstoffvolumen anhand einer Differenz des gemessenen Drucks und des vorgegebenen Drucks zu berechnen und die Förderphase durch Schließen des Überlaufventils einzuleiten, sobald ein verbleibender Kolbenhub (Δχ) eines momentanen Pumpenzyklus dem zu fördernden Kraftstoffvolumen entspricht.
9. Einspritzsystem (1) aus einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, eine Fehlermeldung zu erzeugen, falls die geförderte Kraftstoffmenge einer Förderphase von der Sollmenge um mehr als ein vorgegebener Schwellwert abweicht.
10. Einspritzsystem (1) aus einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) einen Datenspeicher (16) umfasst, in dem Kennfelder der erwarteten Einspritzmenge und/oder der erwarteten Leckagemenge gespeichert sind und die Regeleinheit (13) mit dem (16) Datenspeicher zur Datenüber- tragung verbunden und dazu eingerichtet ist, die erwartete Einspritzmenge und/oder die erwartete Leckagemenge aus den Kennfeldern auszulesen und/oder aus Regelalgorithmen des Injektors zu bestimmen.
11. Einspritzsystem (1) aus einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlaufventil (14) durch ein Zu¬ laufventil (14) der Hochdruckpumpe (2) gegeben ist, welches außerdem zur Steuerung eines KraftstoffZulaufes in die Hochdruckpumpe (2) eingerichtet ist.
12. Einspritzsystem (1) aus einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (2) einen Antrieb (19) umfasst, der so gestaltet ist, dass jede der Förderphasen der Hochdruckpumpe (2) zeitlich zwischen zwei direkt aufeinander folgenden Einspritzphasen des Einspritzsystems (1) liegt für eine Funktionskontrolle einzelner Injektoren (4) des Einspritzsystems (1) .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Einspritzsystem (1) aus einem der Ansprüche 7 bis 12 durchgeführt wird.
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