WO2013083368A1 - Verfahren zum betreiben einer kolbenpumpe - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer kolbenpumpe Download PDF

Info

Publication number
WO2013083368A1
WO2013083368A1 PCT/EP2012/072507 EP2012072507W WO2013083368A1 WO 2013083368 A1 WO2013083368 A1 WO 2013083368A1 EP 2012072507 W EP2012072507 W EP 2012072507W WO 2013083368 A1 WO2013083368 A1 WO 2013083368A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
pressure
inlet valve
piston
valve
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/072507
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guenter Veit
Henning Hermes
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2013083368A1 publication Critical patent/WO2013083368A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3863—Controlling the fuel pressure by controlling the flow out of the common rail, e.g. using pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
    • F02M59/367—Pump inlet valves of the check valve type being open when actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/31—Control of the fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a piston pump according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a piston pump, a computer program, a storage medium and a control and / or
  • piston pumps with an inlet valve designed as a quantity control valve and an outlet valve designed as a check valve.
  • Piston pumps are often driven by a camshaft of an internal combustion engine.
  • the piston pump delivers the fuel provided by a low-pressure system into a rail, which is also referred to as a common rail, thereby increasing the pressure of the fuel.
  • the rail belongs to the high-pressure region of the fuel injection system and supplies the injection valves of the internal combustion engine with high-pressure fuel.
  • a pressure sensor detects the pressure prevailing in the rail and transmits it to an electronic control and / or regulating device.
  • the control and / or regulating device controls, inter alia, depending on
  • Fuel quantity controlled If the fuel delivery, for example, by turning off the
  • OBD on-board diagnostics
  • Alone position as well as in different combinations for the invention may be important, without being explicitly referred to again.
  • An advantage of the method according to the invention is that a
  • the intake valve in the overrun mode continuously open inlet valve in the delivery phase, d. H.
  • UT bottom dead center
  • TDC top dead center
  • the intake valve in overrun on the way of the pump piston from bottom dead center UT to top dead center (TDC) is briefly closed, then the piston compresses the fuel located in the pump chamber, so that a dynamic pressure increase occurs is large enough to at least partially open the check valve, which closes the high-pressure outlet of the piston pump against a rail.
  • the check valve should only be opened briefly to prevent fuel from being pumped from the pump chamber into the rail.
  • the inlet valve can only open after TDC when the pressure in the pump chamber has decreased due to the movement of the piston in direction UT. As soon as the inlet valve opens again, the pressure in the pump chamber drops sharply.
  • the check valve follows the pressure drop due to its inertia only with a certain time delay, there is a brief moment in which the check valve is still open and the pressure in the pump chamber is lower than the pressure in the rail. Due to this pressure difference, a small amount of fuel flows from the rail into the pump chamber. As a result, the pressure in the rail is reduced and the rail is effectively depressurized.
  • the method according to the invention therefore requires a preferably electrically controlled inlet valve on the piston pump. According to the invention, it is provided that a period during which the
  • Intake valve is closed, so short is that little or no fuel is delivered.
  • the purpose of closing the inlet valve is not the
  • Check valve is selected so that a returning amount of fuel is large, compared to a pumped amount of fuel. Due to its inertia, the check valve takes some time to close. During this closing delay, fuel passes from the rail into the pump room. If the closing delay is selected so that the from the rail in the
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that a closing delay of the check valve is increased. As a result, an amount of fuel that increases during the closing of the check valve
  • the inlet valve is closed without activation.
  • the inlet valve is thus closed in the de-energized state by spring force.
  • inlet valve types which are opened by spring force when de-energized.
  • Another embodiment is that in the check valve closing delay is increased constructively. By increasing the Closing delay is the amount of fuel that comes out of the rail in the
  • Fuel quantity from the rail can flow back into the pump chamber, without the normal operation of the piston pump is affected by a delayed closing time.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a fuel injection system
  • Figure 2 is a schematic representation of a pump element and Figure 3 shows the timing of the inventive control of
  • Inlet valve for pressure reduction in the rail.
  • a fuel delivery device 10 comprises a fuel pump configured as a high-pressure piston pump 12, an inlet valve 14 arranged on the suction side and a pressure-side valve
  • the high pressure piston pump 12 is in a manner not shown in the figure of a camshaft one
  • a high pressure system 18 connects to the check valve 16.
  • the high-pressure system 18 comprises a common rail 20 and, arranged thereon, a plurality of injection valves 22 and a pressure sensor 24.
  • the intake valve 14 designed as a quantity control valve is electrically actuated.
  • a low-pressure system 26 which comprises a fuel tank 28 and a fuel pump 30, is connected.
  • An electronic control and / or regulating device bears the reference numeral 32.
  • the above-described fuel delivery device 10 operates as follows:
  • the pressure sensor 24 detects the pressure prevailing in the common rail 20 pressure and transmits it to the electronic control unit 32. If the inlet valve 14 is not controlled by the control unit 32, the inlet valve 14 is open. Then there is no promotion of fuel in the
  • High-pressure piston pump 12 as long as the inlet valve 14 is open and a piston 36 of the high-pressure piston pump 12 is in the suction stroke.
  • the controller 32 causes the inlet valve 14 to close, preferably during the delivery stroke. This starts the delivery phase because the piston 36 increases the pressure of the inflowing fuel and it to the high pressure system
  • FIG. 2 shows a section of a pump element of the high-pressure piston pump 12. Arranged in a (pump) housing 38, the piston 36, which limits the pump space 34, a low pressure inlet 40 and a
  • the piston 36 oscillates between a bottom dead center (UT) and a top dead center (TDC).
  • the piston 36 may be driven, for example, by means of a (cam) shaft directly from the internal combustion engine or in some other way, for example an electric motor.
  • the inlet valve 14 closes the pump chamber 34 with respect to the
  • valve member 44 of the intake valve 14 is electrically operated and can thus be opened and / or closed by the control unit 32 of the internal combustion engine as needed.
  • the electric fuel pump 30 delivers fuel to the low pressure inlet 40 of the pump element.
  • the inlet valve 14 is opened and the fuel flows into the pumping chamber 34.
  • the piston 36 has reached UT, it changes its direction of travel and it moves in the TDC direction and the pump piston starts to promote.
  • the piston 36 promotes the fuel back into the low pressure inlet 40th
  • Fuel in the high pressure side outlet 42 The position of the piston 36 at the time of closing the inlet valve 14 determines the residual volume of the pump chamber 34 and thus the flow rate of the piston pump.
  • the high-pressure side outlet 42 closes the non-return valve designed as a check valve 16.
  • the check valve 16 includes a
  • Valve member 46 which is formed in the example shown as a ball and a closing spring 48.
  • the inertia of the valve member 46 and the spring force of the closing spring 48 have a significant influence on the dynamic behavior of the check valve 16. So you can, for example, extend a closing delay At the check valve 16, by increasing the masses of the valve member 46 and / or and reduces the spring force of the closing spring 48.
  • the inlet valve 14 is closed by spring force in the de-energized state and is opened when actuated.
  • a reverse direction of action is possible. This means that the inlet valve 14 is in the de-energized state by spring force is opened and closed when a force acting on the inlet valve 14 electromagnet is energized.
  • the control of the intake valve 14 takes place in both cases by a control and / or regulating device 32 of the internal combustion engine.
  • closing pulse again (closing pulse).
  • the closing pulse is chosen so short that no significant amount of fuel from the pump chamber 34 is fed into the rail 20. It is forced only a pressure increase in the pump chamber 34, which opens the check valve 16 short. Due to the inertia of the check valve 16, it is delayed from opening the intake valve 14 and a small amount of fuel flows back out of the rail 20 into the pump space 34 via the high pressure outlet 42. Thus, a return flow of fuel from the rail 20 into the pump chamber 34 takes place. This results in a gradual pressure reduction in the rail 20. According to the invention, this control of the inlet valve 14 is used specifically for a pressure reduction in the rail 20.
  • FIG. 3 shows a diagram of a time sequence of the invention.
  • the time t is plotted on an abscissa axis.
  • a first curve 50 in the uppermost area of the diagram shows the stroke of the piston 36.
  • a second curve 52 is arranged below.
  • Inlet valve 14 shows. On an ordinate axis, an open position of the inlet valve 14 is marked with “1" and a closed position with "0". Below the second curve 52, a third curve 54 is shown. The third
  • Curve 54 is a pressure curve in the pump chamber 34 again.
  • a pressure at which the check valve 16 opens is on the ordinate axis by p rai
  • a fourth curve 56 is arranged, which reproduces the amount of fuel delivered.
  • Dead center OT-i thereby increases the pressure in the pump chamber 34 until a time t 2 in which the check valve 16 opens.
  • the piston 36 pushes the fuel from the pump chamber 34 via the high-pressure side outlet 42 in the rail 20.
  • At top dead center OT-i opens the inlet valve 14.
  • the pressure in the pump chamber 34 drops and the check valve 16 closes with a small
  • the new cycle should be carried out to illustrate the invention as a zero promotion; so that the inlet valve 14 initially remains open.
  • the fuel in the pump chamber 34 is through the towards a second upper

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckkolbenpumpe einer Kraftstofffördereinrichtung einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Kolben, ein in einem Niederdruckzulauf angeordnetes Einlassventil und ein in einem Hochdruckauslass angeordnetes Rückschlagventil, wobei der Kolben zwischen einem Unteren Totpunkt und einem Oberen Totpunktes oszilliert, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil im Nullförderbetrieb kurzzeitig geschlossen und wieder geöffnet wird, und dass der Schließimpuls des Einlassventils ein kurzzeitiges Öffnen des Rückschlagventils bedingt, welches mit einer Schließverzögerung Δt behaftet ist.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Betreiben einer Kolbenpumpe Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung eine Kolbenpumpe, ein Computerprogramm, ein Speichermedium und eine Steuer- und/oder
Regeleinrichtung.
Es sind Kraftstoffeinspritzsysteme für Brennkraftmaschinen bekannt, die
Kolbenpumpen mit einem als Mengensteuerventil ausgeführten Einlassventil und einem als Rückschlagventil ausgeführten Auslassventil umfassen. Diese
Kolbenpumpen werden häufig von einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine angetrieben. Die Kolbenpumpe fördert den von einem Niederdrucksystem zur Verfügung gestellten Kraftstoff in ein Rail, der auch als Common Rail bezeichnet wird, und erhöht dabei den Druck des Kraftstoffs.
Das Rail gehört zum Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems und versorgt die Einspritzventile der Brennkraftmaschine mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff. Ein Drucksensor erfasst den im Rail herrschenden Druck und übermittelt ihn an ein elektronisches Steuer- und/oder Regelgerät. Das Steuer- und/oder Regelgerät steuert unter anderem in Abhängigkeit der
Fahrpedalstellung und des Drucks im Rail die Fördermenge der Kolbenpumpe. Dies geschieht durch eine geeignete Ansteuerung des Einlassventils, das dadurch geöffnet beziehungsweise geschlossen wird. Durch das Öffnen und Schließen des Einlassventils wird die von der Kolbenpumpe geförderte
Kraftstoffmenge gesteuert. Wenn die Kraftstoffförderung zum Beispiel durch das Abstellen der
Brennkraftmaschine oder eine Schubabschaltung unterbrochen wird, bleibt ein zuletzt eingestellter Druck im Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems erhalten.
Bei der sogenannten Schubabschaltung bleiben die Einspritzventile geschlossen und die Brennkraftmaschine dreht sich. Wenn die Schubabschaltung beendet und die Brennkraftmaschine wieder in den Normalbetrieb übergeht, dann erfolgt dies in der Regel mit kleinen Einspritzmengen und niedrigem Einspritzdruck, um eine geringe Geräuschentwicklung und einen sanften Übergang zwischen den
Betriebszuständen zu erreichen. Bei leckagefreien Systemen steht, wenn nichts dagegen unternommen wird, am Ende der Schubabschaltung noch ein hoher Druck im Rail an und es kommt zu einer unerwünschten erhöhten
Geräuschentwicklung bei den ersten Kraftstoffeinspritzungen.
Das Abstellen der Brennkraftmaschine und deren anschließender Wiederanlauf mit hohem Druck im Rail, d. h. ohne zuvor erfolgten Druckabbau, kann Schäden an der Kraftstoffhochdruckpumpe verursachen oder erfordert teure
Abhilfemaßnahmen.
Durch den hohen Druck im Rail beim Abstellen der Brennkraftmaschine können außerdem durch die OBD-Gesetzgebung (OBD = On Board Diagnose) vorgeschriebene Tests nicht durchgeführt werden.
Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Kolbenpumpe, ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden
Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in
Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass eine
kostengünstige Möglichkeit zum Druckabbau im Rail über die Kolbenpumpe im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine geschaffen wird. Dadurch werden kostspielige Druckregelventile oder blankshotfähige Einspritzventile überflüssig. Als„blankshotfähig" wird ein Einspritzventil bezeichnet, wenn bei einer kurzen
Ansteuerung nur eine Steuermenge an Kraftstoff in den Kraftstoffrücklauf entweicht und dabei keine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum erfolgt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Einlassventil im Schubbetrieb dauernd geöffnete Einlassventil in der Förderphase, d. h. wenn sich der Kolben vom Unteren Totpunkt (UT) zum Oberen Totpunkt (OT) bewegt, kurz vor OT geschlossen, um einen aktiv gesteuerten Druckabbau im Rail zu erreichen.
Wenn, wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, das Einlassventil im Schubbetrieb auf dem Weg des Pumpenkolbens vom Unteren Totpunkt UT zum Oberen Totpunkt (OT) kurzzeitig geschlossen wird, dann komprimiert der Kolben den im Pumpenraum befindlichen Kraftstoff, so dass eine dynamische Druckerhöhung eintritt, die groß genug ist um das Rückschlagventil, das den Hochdruckauslass der Kolbenpumpe gegen ein Rail verschließt, wenigstens teilweise zu öffnen. Andererseits soll das Rückschlagventil nur kurz geöffnet werden, um zu verhindern, dass Kraftstoff aus dem Pumpenraum in das Rail gefördert wird. Das Einlassventil kann nur nach OT öffnen, wenn der Druck im Pumpenraum durch die Bewegung des Kolbens in Richtung UT abgenommen hat. Sobald das Einlassventil wieder öffnet, fällt der Druck im Pumpenraum stark ab.
Weil das Rückschlagventil aufgrund seiner Massenträgheit dem Druckabfall nur mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung folgt, gibt es einen kurzen Moment in dem das Rückschlagventil noch geöffnet ist und der Druck im Pumpenraum niedriger ist als der Druck im Rail. Durch diese Druckdifferenz fließt eine kleine Menge Kraftstoff aus dem Rail in den Pumpenraum. In Folge dessen wird der Druck im Rail abgebaut und das Rail wird wirkungsvoll druckentlastet.
Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt daher ein bevorzugt elektrisch gesteuertes Einlassventil an der Kolbenpumpe. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Zeitraum, während dem das
Einlassventil geschlossen ist, so kurz ist, dass wenig oder kein Kraftstoff gefördert wird. Der Zweck des Schließens des Einlassventils ist nicht die
Förderung von Kraftstoff in das Hochdrucksystem beziehungsweise das Rail der Brennkraftmaschine, sondern es soll damit die Möglichkeit geschaffen werden, dass sich kurzzeitig ein Druck im Pumpenraum der Kolbenpumpe aufbaut, der das Rückschlagventil öffnet.
Ergänzend wird vorgeschlagen, dass eine Schließverzögerung des
Rückschlagventils so gewählt ist, dass eine zurückfließende Kraftstoffmenge groß, gegenüber einer geförderten Kraftstoffmenge, ist. Aufgrund seiner Trägheit benötigt das Rückschlagventil eine gewisse Zeit, um sich zu schließen. Während dieser Schließverzögerung, gelangt Kraftstoff aus dem Rail in den Pumpenraum. Wird die Schließverzögerung so gewählt, dass die aus dem Rail in den
Pumpenraum zurückfließende Kraftstoffmenge größer ist als die während des geschlossenen Einlassventils geförderte Kraftstoffmenge, wird der Druck im Rail vorteilhaft abgebaut. Selbstverständlich ist bei der Auslegung der
Schließverzögerung des Rückschlagventils darauf zu achten, dass die normale Funktionsweise der Kolbenpumpe, nämlich die Förderung von Kraftstoff in das Rail davon nicht beeinträchtigt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine Schließverzögerung des Rückschlagventils erhöht wird. Dadurch erhöht sich eine Kraftstoffmenge, die während des Schließens des
Rückschlagventils in den Pumpenraum zurückströmt. Somit wird
vorteilhafterweise mehr Druck im Rail abgebaut.
Ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Einlassventil ohne Ansteuerung geschlossen ist. Das Einlassventil wird folglich im stromlosen Zustand durch Federkraft geschlossen. Für die Erfindung sind auch Einlassventiltypen, die im stromlosen Zustand durch Federkraft geöffnet werden, verwendbar. Dadurch wird das erfindungsgemäße Verfahren auf verschieden Kolbenpumpen anwendbar.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass bei dem Rückschlagventil Schließverzögerung konstruktiv erhöht wird. Durch eine Erhöhung der Schließverzögerung wird die Kraftstoffmenge, die aus dem Rail in den
Pumpenraum zurückfließt erhöht und folglich der Druckabbau im Rail vergrößert. Durch konstruktive Maßnahmen wird die Schließzeit des Rückschlagventils wirksam verzögert oder gar in Grenzen einstellbar dargestellt. Somit wird es möglich, die Schließverzögerung so zu wählen, dass eine maximale
Kraftstoff menge aus dem Rail in den Pumpenraum zurückströmen kann, ohne dass die normale Funktionsweise der Kolbenpumpe durch eine verzögerte Schließzeit beeinträchtigt wird. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer
Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Pumpenelements und Figur 3 den zeitlichen Ablauf der erfindungsgemäßen Ansteuerung des
Einlassventils zum Druckabbau im Rail.
In Fig. 1 ist ein Kraftstoff System dargestellt. Eine Kraftstofffördereinrichtung 10 umfasst eine als Hochdruckkolbenpumpe 12 ausgebildete Kraftstoffpumpe, ein saugseitig angeordnetes Einlassventil 14 und ein druckseitig angeordnetes
Rückschlagventil 16. Die Hochdruckkolbenpumpe 12 wird in einer in der Figur nicht dargestellten Art und Weise von einer Nockenwelle einer
Brennkraftmaschine angetrieben. Stromabwärts schließt ein Hochdrucksystem 18 an das Rückschlagventil 16 an. Das Hochdrucksystem 18 umfasst ein Common Rail 20 und, daran angeordnet, mehrere Einspritzventile 22 sowie einen Drucksensor 24. Das als Mengensteuerventil ausgebildete Einlassventil 14 wird elektrisch betätigt Stromaufwärts des Einlassventils 14 ist ein Niederdrucksystem 26, welches einen Kraftstofftank 28 und eine Kraftstoffpumpe 30 umfasst, angeschlossen. Ein elektronisches Steuer- und/oder Regelgerät trägt das Bezugszeichen 32.
Die vorangehend beschriebene Kraftstofffördereinrichtung 10 arbeitet folgendermaßen: Der Drucksensor 24 erfasst den im Common Rail 20 herrschenden Druck und übermittelt ihn an das elektronische Steuergerät 32. Wenn das Einlassventil 14 nicht vom Steuergerät 32 angesteuert wird, ist das Einlassventil 14 offen. Dann findet keine Förderung von Kraftstoff in das
Hochdrucksystem statt, sondern es wird nur Kraftstoff im Niederdrucksystem 26 hin- und her geschoben. Durch das geöffnete Einlassventil 14 strömt Kraftstoff aus dem Niederdrucksystem 26 in einen Pumpenraum 34 der
Hochdruckkolbenpumpe 12, solange das Einlassventil 14 geöffnet ist und sich ein Kolben 36 der Hochdruckkolbenpumpe 12 im Saughub befindet.
Wenn sich der Kolben 36 im Förderhub befindet, dann strömt Kraftstoff aus dem Pumpenraum 34 in das Niederdrucksystem 26 zurück, solange das Einlassventil 14 geöffnet ist.
Abhängig von dem Druck im Common Rail 20 und weiterer Eingangsgrößen bewirkt das Steuergerät 32 ein Schließen des Einlassventils 14, vorzugsweise während des Förderhubs. Damit beginnt die Förderphase, weil der Kolben 36 den Druck des eingeströmten Kraftstoffs erhöht und ihn zum Hochdrucksystem
20 fördert.
In Figur 2 ist ein Pumpenelement der Hochdruckkolbenpumpe 12 im Schnitt dargestellt. In einem (Pumpen-)Gehäuse 38 angeordnet sind der Kolben 36, der den Pumpenraum 34 begrenzt, ein Niederdruckzulauf 40 und ein
hochdruckseitiger Auslass 42. Der Kolben 36 oszilliert zwischen einem Unteren Totpunkt (UT) und einem Oberen Totpunkt (OT). Der Kolben 36 kann zum Beispiel mittels einer (Nocken-)Welle direkt von der Brennkraftmaschine oder auf andere Art und Weise, beispielsweise einem Elektromotor angetrieben werden. Das Einlassventil 14 verschließt den Pumpenraum 34 gegenüber dem
Niederdruckzulauf 40 mit Hilfe eines Ventilglieds 44. Das Ventilglied 44 des Einlassventils 14 wird elektrisch betätigt und kann somit vom Steuergerät 32 der Brennkraftmaschine je nach Bedarf geöffnet und/oder geschlossen werden.
Die Elektrokraftstoffpumpe 30 fördert Kraftstoff zum Niederdruckzulauf 40 des Pumpenelements. In der Saugphase, d. h. wenn sich der Kolben 36 vom OT in Richtung UT bewegt, ist das Einlassventil 14 geöffnet und der Kraftstoff strömt in den Pumpenraum 34. Wenn der Kolben 36 den UT erreicht hat, ändert er seine Bewegungsrichtung und er bewegt sich in Richtung OT und der Pumpenkolben beginnt zu fördern. Solange das Einlassventil 14 geöffnet ist, fördert der Kolben 36 den Kraftstoff zurück in den Niederdruckzulauf 40.
Sobald das Einlassventil 14 geschlossen wird, fördert der Kolben 36 den
Kraftstoff in den hochdruckseitigen Auslass 42. Die Position des Kolbens 36 zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils 14 bestimmt das Restvolumen des Pumpenraums 34 und damit die Fördermenge der Kolbenpumpe.
Den hochdruckseitigen Auslass 42 verschließt das als Rückschlagventil ausgebildete Rückschlagventil 16. Das Rückschlagventil 16 umfasst ein
Ventilglied 46, das im dargestellten Beispiel als Kugel ausgebildet ist und eine Schließfeder 48. Die Massenträgheit des Ventilglieds 46 und die Federkraft der Schließfeder 48 haben maßgeblichen Einfluss auf das dynamische Verhalten des Rückschlagventils 16. So kann man beispielsweise eine Schließverzögerung At des Rückschlagventils 16 verlängern, indem man die Massen des Ventilglieds 46 erhöht und/oder und die Federkraft der Schließfeder 48 reduziert.
Wenn sich der Kolben 36 bei geschlossenem Einlassventil 14 in Richtung OT bewegt, steigt der Druck im Pumpenraum 34, bis das Rückschlagventil 16 den hochdruckseitigen Auslass 42 freigibt und dadurch Kraftstoff in Richtung eines in der Figur 2 nicht dargestellten Rails 20 fördert.
Wenn kein Kraftstoff gefördert werden soll, beispielsweise bei einem
Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (Nullförderung), bleibt das Einlassventil 14 geöffnet und der Kraftstoff im Pumpenraum 34 wird durch den Kolben 36 in den
Niederdruckzulauf 40 zurückgeschoben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Einlassventil 14 im stromlosen Zustand durch Federkraft geschlossen und wird bei Ansteuerung geöffnet. Für die Erfindung ist auch ein umgekehrter Wirksinn möglich. Das bedeutet, dass das Einlassventil 14 ist im stromlosen Zustand durch Federkraft geöffnet wird und geschlossen wird, wenn ein auf das Einlassventil 14 wirkender Elektromagnet bestromt wird. Die Ansteuerung des Einlassventils 14 erfolgt in beiden Fällen durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 32 der Brennkraftmaschine.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, wie bereits erwähnt, im
Schubbetrieb der Brennkraftmaschine das Einlassventil 14 bevor der Kolben 36 den oberen Totpunkt erreicht kurz geschlossen und öffnet nach OT
wieder(Schließimpuls). Der Schließimpuls ist so kurz gewählt, dass keine nennenswerte Kraftstoff menge aus dem Pumpenraum 34 in das Rail 20 gefördert wird. Es wird lediglich ein Druckanstieg im Pumpenraum 34 erzwungen, der das Rückschlagventil 16 kurz öffnet. Aufgrund der Trägheit des Rückschlagventils 16 schließt es gegenüber dem Öffnen des Einlassventils 14 verzögert und eine kleine Menge Kraftstoff fließt über den Hochdruckauslass 42 aus dem Rail 20 in den Pumpenraum 34 zurück. Es findet also ein Rückströmen von Kraftstoff aus dem Rail 20 in den Pumpenraum 34 statt. Dadurch kommt es zu einem schrittweisen Druckabbau im Rail 20. Erfindungsgemäß wird diese Ansteuerung des Einlassventils 14 gezielt zu einem Druckabbau im Rail 20 genutzt.
Zusätzliche Hardware ist nicht erforderlich; es muss lediglich des Einlassventil 14 in der erfindungsgemäßen Weise vom Steuergerät angesteuert werden.
Wichtig ist dabei, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 14 so auf die dynamischen Eigenschaften (Trägheit, Dämpfung) des Rückschlagventils 16, abzustimmen, dass durch die Schließverzögerung At des Rückschlagventils 16 mehr Kraftstoff aus dem Rail 20 zurückfließt als während des kurzzeitigen Schließens des Einlassventils 14 in das Rail 20 gefördert wird.
Figur 3 zeigt in einem Diagramm einen zeitlichen Ablauf der Erfindung. Auf einer Abszissenachse ist die Zeit t aufgetragen. Eine erste Kurve 50 im obersten Bereich des Diagramms zeigt den Hub des Kolbens 36. Darunter angeordnet ist eine zweite Kurve 52, die eine Stellung des
Einlassventils 14 zeigt. Auf einer Ordinatenachse sind eine Offenstellung des Einlassventils 14 mit„1 " und eine Geschlossenstellung mit„0" gekennzeichnet. Unterhalb der zweiten Kurve 52 ist eine dritte Kurve 54 dargestellt. Die dritte
Kurve 54 gibt einen Druckverlauf im Pumpenraum 34 wieder. Ein Druck, bei dem das Rückschlagventil 16 öffnet, ist auf der Ordinatenachse durch prai| gekennzeichnet. Direkt oberhalb der Abszissenachse ist eine vierte Kurve 56 angeordnet, die die geförderte Kraftstoff menge wiedergibt.
In der zeitlichen Abfolge des Diagramms ist zunächst ein normaler Förderhub des Pumpenelements dargestellt. Zu einem Zeitpunkt ti wird das Einlassventil 14 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung eines ersten oberen
Totpunktes OT-i dadurch steigt der Druck im Pumpenraum 34 an, bis zu einem Zeitpunkt t2 in dem das Rückschlagventil 16 öffnet. Der Kolben 36 schiebt den Kraftstoff aus dem Pumpenraum 34 über den hochdruckseitigen Auslass 42 in das Rail 20. Am oberen Totpunkt OT-i öffnet das Einlassventil 14. Der Druck im Pumpenraum 34 fällt ab und das Rückschlagventil 16 schließt mit einer kleinen
Verzögerung At. Dadurch strömt eine kleine Menge Kraftstoff zurück in den Pumpenraum 34. wegen dieser Rückströmung nimmt die Fördermenge hinter dem ersten oberen Totpunkt OT-i etwas ab, wie in Kurve 56 dargestellt. Der Kolben 36 bewegt sich nach Durchlaufen des ersten oberen Totpunkts OT-i in Richtung eines unteren Totpunkts UT und ein neuer Zyklus beginnt.
Der neue Zyklus soll zur Erläuterung der Erfindung als Nullförderung ausgeführt werden; so dass das Einlassventil 14 zunächst geöffnet bleibt. Der Kraftstoff im Pumpenraum 34 wird durch den sich in Richtung eines zweiten oberen
Totpunktes OT2 bewegenden Kolben 36, über das Einlassventil 14
ausgeschoben. Der Druck im Pumpenraum 34 bleibt konstant und niedriger als der Druck im Rail. Dadurch bleibt das Rückschlagventil 16 geschlossen und es wird kein Kraftstoff in das Rail 20 gefördert, folglich erhöht sich die Fördermenge (siehe die Kurve 56 zwischen UT und t3) nicht. Zu einem Zeitpunkt t3, kurz bevor der Kolben 36 den zweiten oberen Totpunkt OT2 erreicht, wird das Einlassventil 14 geschlossen und öffnet gleich
anschließend wieder (Schließimpuls 58). Dadurch wird ein dynamischer
Druckanstieg 60 im Pumpenraum 34 erzeugt (Kurve 54), so dass sich das Rückschlagventil 16 kurz öffnet. Weil der Schließimpuls 58 klein gegenüber einer durch die Trägheit des Ventilelements 46 und die Federkraft der Schließfeder 48 bedingte Schließverzögerung At des Rückschlagventils 16 ist, ist die, während des Schließimpulses 58 in das Rail geförderte Kraftstoffmenge 62, kleiner als die, während der Schließverzögerung At aus dem Rail 20 in den Pumpenraum 34 zurückfließenden Kraftstoffmenge 64. Folglich wird der Druck im Rail 20 abgebaut.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckkolbenpumpe (12) einer
Kraftstofffördereinrichtung (10) einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Kolben (36), ein in einem Niederdruckzulauf (40) angeordnetes Einlassventil (14) und ein in einem Hochdruckauslass (42) angeordnetes Rückschlagventil (16), wobei der Kolben (36) zwischen einem Unteren Totpunkt (UT) und einem Oberen Totpunktes (OT) oszilliert, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (14) im Nullförderbetrieb mit einem Schließimpuls (58) angesteuert wird, und dass der Schließimpuls (58) des Einlassventils (14) ein Öffnen des mit einer Schließverzögerung At behaften Rückschlagventils (16) bedingt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Schließimpuls (58), während dem das Einlassventil (14) geschlossen ist, so kurz ist, dass wenig oder kein Kraftstoff von einem Pumpenraum (34) in den Hochdruckauslass (42) gefördert wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Schließverzögerung (At) des Rückschlagventils (16) so gewählt ist, dass eine von dem Hochdruckauslass (42) in den Pumpenraum (34) zurückfließende Kraftstoffmenge (64) größer ist als eine während der Schließimpuls (58) des Einlassventils (14) vom Pumpenraum (34) in den Hochdruckauslass (42) geförderte Kraftstoff menge (62).
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Schließverzögerung (At) des Rückschlagventils (16) erhöht wird, insbesondere durch eine erhöhte Massenträgheit eines Ventilglieds (46) des Rückschlagventils (16) und/oder eine reduzierte
Schließkraft einer Schließfeder (48) des Rückschlagventils (16).
5. Kolbenpumpe(12) zur Durchführung des Verfahrens nach vorangehenden Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (14) ohne Ansteuerung geschlossen ist.
6. Kolbenpumpe (12) nach vorangehendem Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das Einlassventil (14) ohne Ansteuerung offen ist.
7. Kolbenpumpe (12) nach vorangehenden Ansprüchen 5 und 6, dadurch
gekennzeichnet, dass bei dem Rückschlagventil (16) die
Schließverzögerung (At) konstruktiv erhöht wird.
8. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 programmiert ist.
9. Elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (32) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 4 abgespeichert ist.
10. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (32) für eine Brennkraftmaschine,
dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 programmiert ist.
PCT/EP2012/072507 2011-12-09 2012-11-13 Verfahren zum betreiben einer kolbenpumpe WO2013083368A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011088108A DE102011088108A1 (de) 2011-12-09 2011-12-09 Verfahren zum Betreiben einer Kolbenpumpe
DE102011088108.5 2011-12-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013083368A1 true WO2013083368A1 (de) 2013-06-13

Family

ID=47257771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/072507 WO2013083368A1 (de) 2011-12-09 2012-11-13 Verfahren zum betreiben einer kolbenpumpe

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011088108A1 (de)
WO (1) WO2013083368A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013225162A1 (de) 2013-12-06 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Elektromagnetisch betätigtes Ventil

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5651347A (en) * 1995-05-30 1997-07-29 Nippondenso Co., Ltd. Fuel supply apparatus for internal combustion engine
EP2392809A1 (de) * 2010-03-25 2011-12-07 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Steuersystem für eine Hochdruckkraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5651347A (en) * 1995-05-30 1997-07-29 Nippondenso Co., Ltd. Fuel supply apparatus for internal combustion engine
EP2392809A1 (de) * 2010-03-25 2011-12-07 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Steuersystem für eine Hochdruckkraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011088108A1 (de) 2013-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10064055B4 (de) Steuervorrichtung für Hochdruck-Kraftstoffpumpe und für Motor mit Direkteinspritzung
DE10155247B4 (de) Einspritzanlage mit Notlauffunktion
DE102012105818B4 (de) Hochdruckpumpe und Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckpumpe
DE102008054513A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine
EP1283950B1 (de) Verfahren zum bestimmen der position eines kolbens einer 1-zylinder-hochdruckpumpe eines kraftstoffzumesssystems einer direkteinspritzenden brennkraftmaschine
WO2012150294A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum steuern eines ventils
WO2012150298A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum steuern eines ventils
EP2705235A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum steuern eines ventils
DE102012211798A1 (de) Verfahren zur Betätigung eines Schaltelements einer Ventileinrichtung
WO2010049203A1 (de) Kraftstoff-hochdruckpumpe für eine brennkraftmaschine
WO2001011221A1 (de) Zweistufiges magnetventile für einen injektor von brennkraftmaschinen
EP1327766B1 (de) Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
DE102009046088A1 (de) Mengensteuerventil, insbesondere in einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe, zur Zumessung eines fluiden Mediums
DE102005012998B3 (de) Druckabbauverfahren für eine Einspritzanlage und entsprechende Einspritzanlage
DE102010039974A1 (de) Fördereinrichtung eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine
DE102012223645B3 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems und Kraftstoffeinspritzsystem
WO2010012571A1 (de) Verfahren zur steuerung einer hochdruck-kraftstoffpumpe
DE102016212671B4 (de) Ansteuerverfahren zum Ansteuern eines Einlassventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe und Kraftstoffeinspritzsystem
WO2013083368A1 (de) Verfahren zum betreiben einer kolbenpumpe
DE102016218426B3 (de) Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckpumpe eines Hochdruckeinspritzsystems eines Kraftfahrzeugs sowie Steuervorrichtung und Kraftfahrzeug
EP2501916A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines mengensteuerventils
EP1472454A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur detektion von betriebszuständen einer pumpe-düse-einheit
DE102016219141A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Saugventils für eine Hochdruckpumpe
EP1655480A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine, sowie Kraftstoffsystem
DE102019211915A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems, Kraftstoffsystem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12791726

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12791726

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1