WO2013178504A1 - Fuel injection system - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a fuel injection system for a
- Internal combustion engine comprising a high-pressure system supplied with fuel by a low-pressure system with a high-pressure pump, which has a
- High-pressure line is connected to a high-pressure accumulator, which is connected via a pressure line with at least one fuel injector, wherein the fuel injection system has a switched on in a return line in a fuel tank heat exchanger and wherein the return line connects the high pressure accumulator to the fuel tank. Furthermore, the invention relates to a method for operating such
- Such a fuel injection system with the development of 1996 is known from DE 196 29 165 C1.
- This fuel injection system has a common-rail injection system, in which fuel is conveyed from a high-pressure pump into a high-pressure accumulator. From the high-pressure accumulator of the fuel for injection into the combustion chambers of an internal combustion engine
- the high pressure pump delivers a quantity of fuel in a high-pressure accumulator, which is only partially needed for injection into the combustion chambers.
- A for example, at partial load of the internal combustion engine
- Combustion needed fuel surplus amount flows back into the fuel tank.
- This fuel excess amount is derived, for example via an undefined valve from the high-pressure accumulator into the fuel tank.
- a heat exchanger integrated which is connected to a passenger heating system of a vehicle, in which the internal combustion engine is installed.
- the invention has for its object to provide a fuel injection system, which forms an effective way of heat extraction from the fuel injection system and to provide a method for operating such a fuel injection system.
- High-pressure accumulator to be supplied amount of fuel is provided, and that the device has a normal operating mode and a special mode of operation.
- the device is a metering unit or, for example, an electromagnetically controlled inlet valve. It is also possible to obstruct a regulated low-pressure pump of the low-pressure system for adjusting the amount of fuel to be delivered.
- Inventive method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine provides that the funded in the high-pressure accumulator fuel quantity is greater than the amount required for injection, and that the difference between the amount funded and the required amount is diverted into the return line.
- the invention initially starts from the fact that the of the
- High-pressure pump in the high-pressure accumulator funded fuel undergoes heating by the compression.
- This heat exchanger is specifically with a heating system, which is provided for example as in another embodiment, with the
- the heat exchanger can also be connected to other devices.
- Special operating mode is preferably at one or more devices, such as the metering unit, the (regulated) low pressure pump and / or at the inlet valve, all of which in the high pressure pump working space of the
- a heater in the form of an additional heating device which is conventionally installed on the corresponding vehicle or the internal combustion engine, omitted, or at least less powerful and thus smaller and cheaper dimensioned.
- the high-pressure accumulator via a
- Pressure control valve connected to the return line.
- the pressure control valve is a proportional valve, which has a proportionally arranged Abêtquerites.
- Proportional valve according to the invention is an exact pressure regulation in the
- High-pressure accumulator possible.
- the suction-side flow control and the high-pressure side pressure control valve gives the opportunity for flexible handling of the funded by the high-pressure pump fuel quantity and the delivery pressure.
- the control for example, the metering unit and the pressure control valve can be in a control electronics for
- the heat exchanger is preferably connected directly or indirectly to a passenger compartment of the internal combustion engine installed in a vehicle.
- the heat exchanger can be integrated into a line system which connects a passenger compartment heat exchanger with the internal combustion engine installed in the vehicle.
- This embodiment has the advantage that only minor changes in the piping system are necessary, while in the passenger compartment no changes are necessary.
- the heat exchanger with a lubricating oil circuit and / or a
- Cooling water circuit of the (installed in a vehicle) internal combustion engine in operative connection is useful to achieve a rapid warming of the lubricating oil and / or the cooling water of the internal combustion engine to an operating temperature.
- a heater which can be dimensioned correspondingly small due to the lower heat output required.
- the heater may be, for example, a fuel or electric heater.
- the inventive method for operating the fuel injection system of the internal combustion engine further provides that the fuel is required at a higher pressure than that for injection into the combustion chambers of the internal combustion engine to promote in the high-pressure accumulator. This funded with higher pressure fuel undergoes a higher heating, which is used according to the invention for heating purposes.
- the quantitative and pressure Filling of the high-pressure accumulator by a control device as a function of a desired heat output and / or an operating state of the
- Amount of heat available in the return line is utilized selectively to regulate the heat quantity controlled variable. So it is intended, for example, at a
- Figure 1 is a schematic circuit diagram of the invention
- Figure 2 is a graph showing the dependence of fuel heating by compression and decompression of fuel pressure in the high pressure accumulator.
- FIG. 1 shows the main components of the inventively designed fuel injection system. From a fuel tank 1 2 fuel from a low pressure line
- Low-pressure pump 3 removed via a filter 4 and conveyed into an interior 5 of a high-pressure pump 6.
- a fuel-lubricated camshaft 7 is mounted, wherein for the
- Lubrication of the camshaft 7 required fuel is discharged via a drain line 8 in a return line 9 into the fuel tank 1.
- the housing of the high-pressure pump 6 is further shown in the drawing for clarity in front of the high pressure pump separately shown spill valve 10, which is also not shown in the drawing and actually installed in the housing of the high-pressure pump metering unit 1 1 not in a Hochdruckpumpenarbeitsraum the high-pressure pump 6 ab interviewedt introduced fuel in the return line 9. From the interior 5 of the high-pressure pump 6, the fuel thus reaches the metering unit 11 and in particular at a blocking position of the metering unit 11 by an increase in the fuel pressure in the interior 5 through the then opening overflow valve 10 into the return line 9.
- High-pressure pump working chamber introduced fuel is conveyed by a pump piston actuated by the camshaft 7 via a high-pressure line 12 into a high-pressure accumulator 13.
- a pump piston actuated by the camshaft 7 via a high-pressure line 12 into a high-pressure accumulator 13.
- Metering unit 1 1 can also be an electric or electromagnetic
- the controlled inlet valve be present, which determines the example introduced from the interior 5 of the high-pressure pump 6 in a high-pressure pump working space fuel quantity.
- the metering unit 11 and / or the intake valve can be operated in a normal operating mode in which the normal, for example, consumption-optimized and noise-optimized operation is set and in a special operating mode. Only in that
- Special operating mode is set an increased fuel delivery.
- the fuel stored there is specifically taken from fuel injectors for injection into combustion chambers of the internal combustion engine.
- a pressure control valve 14 is installed, which regulates the fuel pressure in the high-pressure accumulator 13 and thus also the amount of fuel located in the high-pressure accumulator 13.
- the pressure control valve 14 is installed, which regulates the fuel pressure in the high-pressure accumulator 13 and thus also the amount of fuel located in the high-pressure accumulator 13.
- the heat exchanger 15 is installed.
- the heat exchanger 15 may - as shown - be installed close to the pressure control valve 14 in the return line 9, or downstream of the junction of the discharged from the spill valve 10 fuel quantity and / or downstream of the confluence of the discharge line 8 in the return line 9. This arrangement allows for example in
- Figure 2 shows in diagram form the dependence of the fuel heating by compression and decompression of the fuel pressure in the high-pressure accumulator 13. On the abscissa is the pressure p in the
- High-pressure accumulator 13 is applied, which may be up to 2,500 bar, for example.
- the differential temperature ⁇ is plotted, which can be dissipated via the heat exchanger 15. It can be seen that, based on the fuel flow temperature, an at least approximately linear relationship between the fuel pressure in the high-pressure accumulator 13 and the dissipated via the heat exchanger 15 differential temperature, which may be up to 150 ° C readily adjusts.
- the amount of fuel QPCV discharged by the pressure regulating valve 14 depends on the amount Q C p delivered by the high-pressure pump 6 and the quantity Q ! NJ extracted by the injectors.
- the injector quantity Q ! NJ is composed of the quantity Q B injected into the combustion chamber and of any leakages Q L and control quantities Q s .
- the available amount of heat is thus essentially a product of fuel temperature and return flow.
- the fuel temperature depends on the pressure in the high pressure accumulator 13 in addition to the flow temperature - the higher the fuel pressure in the high pressure accumulator 13, the greater the temperature difference.
- the metering unit 1 1 is available for controlling the high-pressure delivery amount Q C p. By opening the metering unit 1 1 promotes the high-pressure pump 6 more fuel in the high-pressure accumulator 13, which in turn is controlled by the pressure control valve 14 in order to prevent an inadmissible increase in pressure.
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Abstract
The invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, having a high-pressure system which is supplied with fuel by a low-pressure system and which comprises a high-pressure pump 6 that is connected to a high-pressure accumulator 13 via a high-pressure line 12, said high-pressure accumulator being connected to at least one fuel injector via a pressure line. The fuel injection system has a heat exchanger 15 which is connected into a return line 9 to a fuel tank 1. According to the invention, a fuel injection system is provided which provides an effective option for removing heat from the fuel injection system. The invention further relates to a corresponding method for operating such a fuel injection system. Said method is characterized in that the fuel quantity introduced into the high-pressure accumulator 13 is adjusted dependent on a temperature to be reduced via the heat exchanger 15 in a special operating mode which differs from a normal operating mode, and the return line 9 connects the high-pressure accumulator 13 to the fuel tank 1 according to the device.
Description
Titel: Title:
Kraftstoffe! nspritzsvstem Fuels! nspritzsvstem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine The present invention relates to a fuel injection system for a
Brennkraftmaschine, aufweisend ein von einem Niederdrucksystem mit Kraftstoff versorgtes Hochdrucksystem mit einer Hochdruckpumpe, die über eine Internal combustion engine, comprising a high-pressure system supplied with fuel by a low-pressure system with a high-pressure pump, which has a
Hochdruckleitung mit einem Hochdruckspeicher verbunden ist, der über eine Druckleitung mit zumindest einem Kraftstoffinjektor verschaltet ist, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem einen in einer Rücklaufleitung in einen Kraftstofftank eingeschalteten Wärmetauscher aufweist und wobei die Rücklaufleitung den Hochdruckspeicher mit dem Kraftstofftank verbindet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen High-pressure line is connected to a high-pressure accumulator, which is connected via a pressure line with at least one fuel injector, wherein the fuel injection system has a switched on in a return line in a fuel tank heat exchanger and wherein the return line connects the high pressure accumulator to the fuel tank. Furthermore, the invention relates to a method for operating such
Kraftstoffeinspritzsystems. Fuel injection system.
Stand der Technik State of the art
Ein derartiges Kraftstoffeinspritzsystem mit dem Entwicklungsstand von 1996 ist aus der DE 196 29 165 C1 bekannt. Dieses Kraftstoffeinspritzsystem weist ein Common-Rail-Einspritzsystem auf, bei dem Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe in einen Hochdruckspeicher gefördert wird. Aus dem Hochdruckspeicher wird der Kraftstoff zur Einspritzung in Brennräume einer Brennkraftmaschine von Such a fuel injection system with the development of 1996 is known from DE 196 29 165 C1. This fuel injection system has a common-rail injection system, in which fuel is conveyed from a high-pressure pump into a high-pressure accumulator. From the high-pressure accumulator of the fuel for injection into the combustion chambers of an internal combustion engine
Injektoren gezielt entnommen. Bei diesem Kraftstoffeinspritzsystem fördert die Hochdruckpumpe eine Kraftstoff menge in einen Hochdruckspeicher, die nur zum Teil für die Einspritzung in die Brennräume benötigt wird. Eine (beispielsweise bei Teillast der Brennkraftmaschine) nicht für die Verbrennung in den Targeted injectors. In this fuel injection system, the high pressure pump delivers a quantity of fuel in a high-pressure accumulator, which is only partially needed for injection into the combustion chambers. A (for example, at partial load of the internal combustion engine) not for combustion in the
Brennräumen benötigte Kraftstoffüberschussmenge fließt in den Kraftstofftank zurück. Diese Kraftstoffüberschussmenge wird beispielsweise über ein nicht definiertes Ventil aus dem Hochdruckspeicher in den Kraftstofftank abgeleitet. Um die Abwärme dieser zurückgeführten Kraftstoffüberschussmenge nutzen zu können, ist in die Rücklaufleitung oder den Kraftstofftank ein Wärmetauscher
integriert, der mit einem Fahrgastheizsystem eines Fahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine eingebaut ist, verbunden ist. Combustion needed fuel surplus amount flows back into the fuel tank. This fuel excess amount is derived, for example via an undefined valve from the high-pressure accumulator into the fuel tank. In order to use the waste heat of this recirculated amount of fuel excess, in the return line or the fuel tank, a heat exchanger integrated, which is connected to a passenger heating system of a vehicle, in which the internal combustion engine is installed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem bereitzustellen, das eine effektive Möglichkeit einer Wärmeentnahme aus dem Kraftstoffeinspritzsystem bildet und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kraftstoffeinspritzsystems anzugeben. The invention has for its object to provide a fuel injection system, which forms an effective way of heat extraction from the fuel injection system and to provide a method for operating such a fuel injection system.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Diese Aufgabe wird gemäß der Vorrichtung dadurch gelöst, dass eine This object is achieved according to the device in that a
Einrichtung zur Einstellung einer von der Hochdruckpumpe in den Device for adjusting one of the high pressure pump in the
Hochdruckspeicher zu fördernden Kraftstoff menge vorgesehen ist, und dass die Einrichtung einen Normalbetriebsmodus und einen Sonderbetriebsmodus aufweist. Dabei ist die Einrichtung in weiterer Ausgestaltung eine Zumesseinheit oder ein beispielsweise elektromagnetisch gesteuertes Einlassventil. Auch ist es möglich, eine geregelte Niederdruckpumpe des Niederdrucksystems zur Einstellung der zu fördernden Kraftstoffmenge zu verbauen. Das High-pressure accumulator to be supplied amount of fuel is provided, and that the device has a normal operating mode and a special mode of operation. In a further embodiment, the device is a metering unit or, for example, an electromagnetically controlled inlet valve. It is also possible to obstruct a regulated low-pressure pump of the low-pressure system for adjusting the amount of fuel to be delivered. The
erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine sieht vor, dass die in den Hochdruckspeicher geförderte Kraftstoff menge größer ist als die für eine Einspritzung benötigte Menge, und dass die Differenzmenge zwischen der geförderten und der benötigten Menge in die Rücklaufleitung abgesteuert wird. Hierbei geht die Erfindung zunächst einmal von der Tatsache aus, dass der von der Inventive method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine provides that the funded in the high-pressure accumulator fuel quantity is greater than the amount required for injection, and that the difference between the amount funded and the required amount is diverted into the return line. In this case, the invention initially starts from the fact that the of the
Hochdruckpumpe in den Hochdruckspeicher geförderte Kraftstoff durch die Verdichtung eine Erwärmung erfährt. Durch die Dekompression aus dem High-pressure pump in the high-pressure accumulator funded fuel undergoes heating by the compression. By the decompression from the
Hochdruckspeicher in die Rücklaufleitung erfährt der Kraftstoff eine weitere Erwärmung. Zur Ausnutzung der durch die Kompression und Dekompression erzeugten Kraftstoffwärme wird insbesondere in einem später beschriebenen Sonderbetriebsmodus gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich mehr Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert, als für die momentane High-pressure accumulator in the return line, the fuel undergoes further heating. To exploit the fuel heat generated by the compression and decompression significantly more fuel is conveyed into the high-pressure accumulator, in particular in a special operating mode described later according to the inventive method, as for the momentary
Einspritzung notwendig ist. Insofern wird das Kraftstoffeinspritzsystem mit einem schlechteren Wirkungsgrad betrieben, als dies technisch umsetzbar wäre.
Allerdings wird die bei der Verdichtung und Einspeisung in den Injection is necessary. In this respect, the fuel injection system is operated with a lower efficiency than would be technically feasible. However, in the compression and feed in the
Hochdruckspeicher sowie bei der Entspannung und Entnahme aus dem High-pressure accumulator as well as during the relaxation and removal from the
Hochdruckspeicher erzeugte Abwärme des Kraftstoffs gezielt genutzt und über einen Wärmetauscher abgezogen, der in die den überschüssigen Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher zurück in den Kraftstofftank ableitenden Rücklaufleitung eingebaut ist. Dieser Wärmetauscher ist gezielt mit einem Heizsystem, das beispielsweise wie in weiterer Ausgestaltung vorgesehen ist, mit dem High-pressure accumulator generated used waste heat of the fuel targeted and withdrawn via a heat exchanger, which is installed in the excess fuel from the high-pressure accumulator back into the fuel tank-derived return line. This heat exchanger is specifically with a heating system, which is provided for example as in another embodiment, with the
Fahrgastraum eines Fahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine eingebaut ist, verbunden. Der Wärmetauscher kann aber auch mit anderen Einrichtungen verbunden sein. So ist es beispielsweise auch im Rahmen der Erfindung denkbar, den Wärmetauscher mit dem Kühlsystem der Brennkraftmaschine zu verbinden, um beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine eine schnellere Erwärmung des Kühlsystems und/oder des Schmiersystems der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Passenger compartment of a vehicle, in which the internal combustion engine is installed, connected. The heat exchanger can also be connected to other devices. Thus, for example, it is also conceivable within the scope of the invention to connect the heat exchanger to the cooling system of the internal combustion engine in order to ensure, for example, during a cold start of the internal combustion engine a faster heating of the cooling system and / or the lubrication system of the internal combustion engine.
Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die über den eigentlichen Bedarf hinaus von der Kraftstoffhochdruckpumpe in den Hochdruckspeicher einzubringende erhöhte Kraftstofffördermenge nur bedarfsweise in einem von einem Normalbetriebsmodus abweichenden Sonderbetriebsmodus einzustellen, wenn eine erhöhte Nachfrage an eine Heizleistung besteht. Der Furthermore, it is provided within the scope of the invention to set the increased fuel delivery quantity to be introduced into the high-pressure accumulator beyond the actual requirement only if necessary in a special operating mode deviating from a normal operating mode, if there is an increased demand for a heating power. Of the
Sonderbetriebsmodus wird vorzugsweise an einer oder mehreren Einrichtungen, wie der Zumesseinheit, der (geregelten) Niederdruckpumpe und /oder an dem Einlassventil, die alle die in den Hochdruckpumpenarbeitsraum der Special operating mode is preferably at one or more devices, such as the metering unit, the (regulated) low pressure pump and / or at the inlet valve, all of which in the high pressure pump working space of the
Hochdruckpumpe eingebrachte Kraftstoff menge bestimmen, bevorzugt elektronisch von einer vorhandenen Steuer- und Regeleinrichtung eingestellt. In dem Sonderbetriebsmodus wird die auf der Niederdruckseite der Determine high-pressure pump introduced amount of fuel, preferably set electronically by an existing control and regulating device. In the special operating mode, the low pressure side of the
Hochdruckpumpe zur Verfügung stehende Kraftstoff menge erhöht. Dadurch ist zumindest keine gravierende hardwaremäßige Änderung beispielsweise an der Zumesseinheit und/oder dem Einlassventil notwendig. Durch diese High-pressure pump available fuel quantity increased. As a result, at least no serious hardware-related change, for example, to the metering unit and / or the inlet valve is necessary. Through this
Ausgestaltung und erfindungsgemäße Regelung kann ein Zuheizer in Form einer zusätzlichen Heizeinrichtung, die an dem entsprechenden Fahrzeug oder der Brennkraftmaschine herkömmlich verbaut ist, entfallen, oder zumindest leistungsschwächer und somit kleiner und kostengünstiger dimensioniert werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Hochdruckspeicher über ein Embodiment and inventive control, a heater in the form of an additional heating device, which is conventionally installed on the corresponding vehicle or the internal combustion engine, omitted, or at least less powerful and thus smaller and cheaper dimensioned. In a further development of the invention, the high-pressure accumulator via a
Druckregelventil mit der Rücklaufleitung verbunden. Dabei ist wiederum in weiterer Ausgestaltung das Druckregelventil ein Proportional-Ventil, das einen proportional gestellten Absteuerquerschnitt aufweist. Durch das Pressure control valve connected to the return line. Again, in another embodiment, the pressure control valve is a proportional valve, which has a proportionally arranged Absteuerquerschnitt. By the
erfindungsgemäße Proportional-Ventil ist eine exakte Druckregulierung in demProportional valve according to the invention is an exact pressure regulation in the
Hochdruckspeicher möglich. Im Zusammenspiel zwischen der saugseitigen Mengenregelung und dem hochdruckseitigen Druckregelventil ergibt sich die Möglichkeit zur flexiblen Handhabung der von der Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoff menge und dem Förderdruck. Die Steuerung beispielsweise der Zumesseinheit und des Druckregelventils kann in eine Steuerungselektronik zurHigh-pressure accumulator possible. In the interaction between the suction-side flow control and the high-pressure side pressure control valve gives the opportunity for flexible handling of the funded by the high-pressure pump fuel quantity and the delivery pressure. The control, for example, the metering unit and the pressure control valve can be in a control electronics for
Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine eingebunden sein. Be integrated control and regulation of the internal combustion engine.
Der Wärmetauscher ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt mit einem Fahrgastraum der in ein Fahrzeug eingebauten Brennkraftmaschine direkt oder indirekt verbunden. So kann der Wärmetauscher in ein Leitungssystem eingebunden sein, das einen Fahrgastwärmetauscher mit der in dem Fahrzeug verbauten Brennkraftmaschine verbindet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass nur geringfügige Änderungen in dem Leitungssystem notwendig sind, während in dem Fahrgastraum keine Änderungen nötig sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Wärmetauscher mit einem Schmierölkreis und/oder einemIn a further embodiment of the invention, the heat exchanger is preferably connected directly or indirectly to a passenger compartment of the internal combustion engine installed in a vehicle. Thus, the heat exchanger can be integrated into a line system which connects a passenger compartment heat exchanger with the internal combustion engine installed in the vehicle. This embodiment has the advantage that only minor changes in the piping system are necessary, while in the passenger compartment no changes are necessary. Alternatively or additionally, the heat exchanger with a lubricating oil circuit and / or a
Kühlwasserkreis der (in ein Fahrzeug eingebauten) Brennkraftmaschine in Wirkverbindung stehen. Eine solche Ausgestaltung ist sinnvoll um eine rasche Aufwärmung des Schmieröls und/oder des Kühlwassers der Brennkraftmaschine auf eine Betriebstemperatur zu erreichen. Um mögliche Cooling water circuit of the (installed in a vehicle) internal combustion engine in operative connection. Such an embodiment is useful to achieve a rapid warming of the lubricating oil and / or the cooling water of the internal combustion engine to an operating temperature. To possible
Wärmeversorgungsspitzen abdecken zu können, kann - wie ausgeführt - zusätzlich ein Zuheizer verbaut sein, der aufgrund der geringeren erforderlichen Wärmeleistung entsprechend klein dimensioniert sein kann. Der Zuheizer kann beispielsweise eine mit Kraftstoff oder elektrisch betriebene Heizeinrichtung sein. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzsystems der Brennkraftmaschine sieht weiterhin vor, den Kraftstoff mit einem höheren Druck als dieser für die Einspritzung in die Brennräume der Brennkraftmaschine benötigt wird, in dem Hochdruckspeicher zu fördern. Dieser mit höherem Druck geförderte Kraftstoff erfährt eine höhere Erwärmung, die erfindungsgemäß für Heizzwecke genutzt wird. Dabei wird die mengenmäßige und druckmäßige
Befüllung des Hochdruckspeichers von einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit einer gewünschten Heizleistung und/oder eines Betriebszustands der To be able to cover heat supply tips, can - as stated - additionally be installed a heater, which can be dimensioned correspondingly small due to the lower heat output required. The heater may be, for example, a fuel or electric heater. The inventive method for operating the fuel injection system of the internal combustion engine further provides that the fuel is required at a higher pressure than that for injection into the combustion chambers of the internal combustion engine to promote in the high-pressure accumulator. This funded with higher pressure fuel undergoes a higher heating, which is used according to the invention for heating purposes. Here, the quantitative and pressure Filling of the high-pressure accumulator by a control device as a function of a desired heat output and / or an operating state of the
Brennkraftmaschine bzw. des Kraftstoffeinspritzsystems in einem Internal combustion engine or the fuel injection system in one
Sonderbetriebsmodus gesteuert. Die eigentliche Regelgröße ist die Special operating mode controlled. The actual control variable is the
Wärmemenge, die in der Rücklaufleitung zur Verfügung steht. Die Variabilität des Common-Rail-Einspritzsystems im Hinblick auf die Kraftstofffördermenge und/oder den Kraftstoffdruck wird gezielt ausgenutzt, um die Regelgröße Wärmemenge zu regeln. So ist es vorgesehen, beispielsweise bei einem Amount of heat available in the return line. The variability of the common rail injection system with regard to the fuel delivery rate and / or the fuel pressure is utilized selectively to regulate the heat quantity controlled variable. So it is intended, for example, at a
Kaltstart der Brennkraftmaschine sowohl für eine rasche Erwärmung der Brennkraftmaschine und des Kraftstoffeinspritzsystems auf eine vorgegebene Betriebstemperatur als auch für eine zusätzliche Erwärmung des Fahrgastraums eine Maximalförderung einzustellen, die in Abhängigkeit der erreichten Cold start of the internal combustion engine both for a rapid heating of the internal combustion engine and the fuel injection system to a predetermined operating temperature and for additional heating of the passenger compartment to set a maximum promotion, depending on the achieved
Betriebstemperatur zurückgenommen wird. Da in diesem Sonderbetriebsmodus auch die Einspritzung in die Brennräume der Brennkraftmaschine mit einem erhöhten Druck erfolgt, kann die motorische Verbrennung mit einem erhöhten Geräusch verbunden sein. Daher ist eine Einrichtung zur Verringerung des Verbrennungsgeräuschs beispielsweise gemäß der DE 10 2008 044 047 A1 vorgesehen, die aber nur bedarfsweise in dem Sonderbetriebsmodus Operating temperature is withdrawn. Since in this special operating mode, the injection into the combustion chambers of the internal combustion engine takes place with an increased pressure, the engine combustion can be associated with an increased noise. Therefore, a device for reducing the combustion noise, for example, according to DE 10 2008 044 047 A1 is provided, but only if necessary in the special mode of operation
einzusetzen ist. is to use.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Further advantageous embodiments of the invention are the
Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist. Drawing description can be found in which an illustrated in the figures embodiment of the invention is described in detail.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Es zeigen: Show it:
Figur 1 ein prinzipielles Schaltschema des erfindungsgemäßen Figure 1 is a schematic circuit diagram of the invention
Kraftstoffeinspritzsystems, und Fuel injection system, and
Figur 2 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Kraftstofferwärmung durch Kompression und Dekompression vom Kraftstoffdruck in dem Hochdruckspeicher zeigt.
Ausführungsform der Erfindung Figure 2 is a graph showing the dependence of fuel heating by compression and decompression of fuel pressure in the high pressure accumulator. Embodiment of the invention
Das in der Figur 1 dargestellte Schaltschema zeigt die wichtigsten Komponenten des erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffeinspritzsystems. Aus einem Kraftstofftank 1 wird über eine Niederdruckleitung 2 Kraftstoff von einer The circuit diagram shown in Figure 1 shows the main components of the inventively designed fuel injection system. From a fuel tank 1 2 fuel from a low pressure line
Niederdruckpumpe 3 über einen Filter 4 entnommen und in einen Innenraum 5 einer Hochdruckpumpe 6 gefördert. In dem Innenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 ist eine kraftstoffgeschmierte Nockenwelle 7 gelagert, wobei der für die Low-pressure pump 3 removed via a filter 4 and conveyed into an interior 5 of a high-pressure pump 6. In the interior 5 of the high-pressure pump 6, a fuel-lubricated camshaft 7 is mounted, wherein for the
Schmierung der Nockenwelle 7 benötigte Kraftstoff über eine Abflussleitung 8 in eine Rücklaufleitung 9 in den Kraftstofftank 1 abgeführt wird. Lubrication of the camshaft 7 required fuel is discharged via a drain line 8 in a return line 9 into the fuel tank 1.
In das Gehäuse der Hochdruckpumpe 6 ist weiterhin ein in der Zeichnung aus Übersichtlichkeitsgründen vor der Hochdruckpumpe separat dargestelltes Überströmventil 10 eingebaut, das von einer in der Zeichnung ebenfalls separat dargestellten und tatsächlich auch in das Gehäuse der Hochdruckpumpe eingebauten Zumesseinheit 1 1 nicht in einen Hochdruckpumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe 6 eingebrachten Kraftstoff in die Rücklaufleitung 9 absteuert. Aus dem Innenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 gelangt der Kraftstoff also zu der Zumesseinheit 1 1 und insbesondere bei einer Sperrposition der Zumesseinheit 1 1 durch ein Ansteigen des Kraftstoffdrucks in dem Innenraum 5 durch das dann öffnende Überströmventil 10 in die Rücklaufleitung 9. In the housing of the high-pressure pump 6 is further shown in the drawing for clarity in front of the high pressure pump separately shown spill valve 10, which is also not shown in the drawing and actually installed in the housing of the high-pressure pump metering unit 1 1 not in a Hochdruckpumpenarbeitsraum the high-pressure pump 6 absteuert introduced fuel in the return line 9. From the interior 5 of the high-pressure pump 6, the fuel thus reaches the metering unit 11 and in particular at a blocking position of the metering unit 11 by an increase in the fuel pressure in the interior 5 through the then opening overflow valve 10 into the return line 9.
Der andererseits von der Zumesseinheit 1 1 in den On the other hand of the metering unit 1 1 in the
Hochdruckpumpenarbeitsraum eingebrachte Kraftstoff wird von einem von der Nockenwelle 7 betätigten Pumpenkolben über eine Hochdruckleitung 12 in einen Hochdruckspeicher 13 gefördert. Alternativ (oder zusätzlich) zu der High-pressure pump working chamber introduced fuel is conveyed by a pump piston actuated by the camshaft 7 via a high-pressure line 12 into a high-pressure accumulator 13. Alternatively (or in addition) to the
Zumesseinheit 1 1 kann auch ein elektrisch oder elektromagnetisch Metering unit 1 1 can also be an electric or electromagnetic
angesteuertes Einlassventil vorhanden sein, das die beispielsweise von dem Innenraum 5 der Hochdruckpumpe 6 in einen Hochdruckpumpenarbeitsraum eingebrachte Kraftstoff menge bestimmt. Die Zumesseinheit 1 1 und/oder das Einlassventil können in einem Normalbetriebsmodus, in dem der normale beispielsweise verbrauchsoptimierte und geräuschoptimierte Betrieb eingestellt ist, und in einem Sonderbetriebsmodus betrieben werden. Nur in dem controlled inlet valve be present, which determines the example introduced from the interior 5 of the high-pressure pump 6 in a high-pressure pump working space fuel quantity. The metering unit 11 and / or the intake valve can be operated in a normal operating mode in which the normal, for example, consumption-optimized and noise-optimized operation is set and in a special operating mode. Only in that
Sonderbetriebsmodus wird eine erhöhte Kraftstoffförderung eingestellt.
Aus dem Hochdruckspeicher 13 wird der dort gespeicherte Kraftstoff gezielt von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in Brennräume der Brennkraftmaschine entnommen. An dem Hochdruckspeicher 13 ist ein Druckregelventil 14 verbaut, das den Kraftstoff druck in dem Hochdruckspeicher 13 und somit auch die in dem Hochdruckspeicher 13 befindliche Kraftstoffmenge regelt. Das DruckregelventilSpecial operating mode is set an increased fuel delivery. From the high-pressure accumulator 13, the fuel stored there is specifically taken from fuel injectors for injection into combustion chambers of the internal combustion engine. At the high-pressure accumulator 13, a pressure control valve 14 is installed, which regulates the fuel pressure in the high-pressure accumulator 13 and thus also the amount of fuel located in the high-pressure accumulator 13. The pressure control valve
14 ist bevorzugt ein Proportional-Ventil, das einen proportional gestellten 14 is preferably a proportional valve that is a proportional
Absteuerquerschnitt aufweist. Überschüssiger in den Hochdruckspeicher 13 geförderter Kraftstoff wird in die mit dem Druckregelventil 14 verbundene Absteuerquerschnitt has. Excess fuel pumped into the high-pressure accumulator 13 is connected to the one connected to the pressure control valve 14
Rücklaufleitung 9 abgesteuert, wobei in die Rücklaufleitung 9 ein WärmetauscherReturn line 9 diverted, wherein in the return line 9, a heat exchanger
15 eingebaut ist. Der Wärmetauscher 15 kann - wie dargestellt - nahe an dem Druckregelventil 14 in die Rücklaufleitung 9 eingebaut sein, oder aber auch stromabwärts der Einmündung der von dem Überströmventil 10 abgesteuerten Kraftstoff menge und/oder stromabwärts der Einmündung der Abflussleitung 8 in die Rücklaufleitung 9. Diese Anordnung ermöglicht beispielsweise in 15 is installed. The heat exchanger 15 may - as shown - be installed close to the pressure control valve 14 in the return line 9, or downstream of the junction of the discharged from the spill valve 10 fuel quantity and / or downstream of the confluence of the discharge line 8 in the return line 9. This arrangement allows for example in
Betriebszuständen, bei denen in den Hochdruckspeicher 13 angenähert nur die für eine Einspritzung benötigte Kraftstoff menge eingebracht wird, die Ausnutzung der von dem Überströmventil 10 und über die Abflussleitung 8 abgeführten Wärmemenge aus dem Kraftstoffeinspritzsystem. Auch ist es denkbar, zusätzlich zu dem Wärmetauscher 15 in die Rücklaufleitung 9 stromabwärts der Operating conditions in which approximately only the amount of fuel required for injection is introduced into the high pressure accumulator 13, the utilization of the discharged from the spill valve 10 and the discharge line 8 amount of heat from the fuel injection system. It is also conceivable, in addition to the heat exchanger 15 in the return line 9 downstream of the
Einmündung der Abflussleitung 8 einen zusätzlichen Hilfswärmetauscher einzusetzen, der in geeigneter Weise mit dem Wärmetauscher 15 verschaltet ist. Mouth of the drain line 8 to use an additional auxiliary heat exchanger, which is connected in a suitable manner with the heat exchanger 15.
Figur 2 zeigt in Diagrammform die Abhängigkeit der Kraftstofferwärmung durch Kompression und Dekompression von dem Kraftstoff druck in dem Hochdruckspeicher 13. Auf der Abszisse ist der Druck p in demFigure 2 shows in diagram form the dependence of the fuel heating by compression and decompression of the fuel pressure in the high-pressure accumulator 13. On the abscissa is the pressure p in the
Hochdruckspeicher 13 aufgetragen, der beispielsweise bis zu 2.500 bar betragen kann. Auf der Ordinate ist die Differenztemperatur ΔΤ aufgetragen, die über den Wärmetauscher 15 abgeführt werden kann. Es ist ersichtlich, dass sich bezogen auf die Kraftstoffvorlauftemperatur ein zumindest angenähert linearer Zusammenhang zwischen dem Kraftstoff druck in dem Hochdruckspeicher 13 und der über den Wärmetauscher 15 abführbaren Differenztemperatur, die ohne Weiteres bis zu 150°C betragen kann, einstellt. Die abführbare Differenztemperatur ΔΤ ergibt sich als Differenztemperatur aus Kompression und Dekompression auf die Vorlauftemperatur in der Rücklaufleitung 9 im Bereich
des Wärmetauschers 15. Es gilt folgende Beziehung: ATGesamt = ATKompression + AToekom ression auf die Vorlauftemperatur TVoriauf- High-pressure accumulator 13 is applied, which may be up to 2,500 bar, for example. On the ordinate the differential temperature ΔΤ is plotted, which can be dissipated via the heat exchanger 15. It can be seen that, based on the fuel flow temperature, an at least approximately linear relationship between the fuel pressure in the high-pressure accumulator 13 and the dissipated via the heat exchanger 15 differential temperature, which may be up to 150 ° C readily adjusts. The dischargeable differential temperature ΔΤ results as the differential temperature of compression and decompression on the flow temperature in the return line 9 in the area of the heat exchanger 15, the following relationship applies: AT AT tal = Ko + mpression AToekom ression on the flow temperature T Vo riauf-
Weiterhin hängt die durch das Druckregelventil 14 abgesteuerte Kraftstoffmenge QPCV von der durch die Hochdruckpumpe 6 geförderten Menge QCp und der durch die Injektoren entnommenen Menge Q!NJ ab. Die Injektormenge Q!NJ setzt sich aus der in den Brennraum eingespritzten Menge QB sowie aus etwaigen Leckagen QL und Steuermengen Qs zusammen. Es ergibt sich folgender Zusammenhang: QPCv = QCP - QINJ = QCP - QB - QL - Qs- Further, the amount of fuel QPCV discharged by the pressure regulating valve 14 depends on the amount Q C p delivered by the high-pressure pump 6 and the quantity Q ! NJ extracted by the injectors. The injector quantity Q ! NJ is composed of the quantity Q B injected into the combustion chamber and of any leakages Q L and control quantities Q s . The following relationship results: Q PC v = QCP - QINJ = QCP - QB - QL - Qs
Die zur Verfügung stehende Wärmemenge ist also im Wesentlichen ein Produkt aus Kraftstofftemperatur und Rücklaufmenge. Die Kraftstofftemperatur hängt neben der Vorlauftemperatur von dem Druck in dem Hochdruckspeicher 13 ab - je höher der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckspeicher 13 ist, desto größer ist die Temperaturdifferenz. Durch eine Veränderung des Kraftstoffdruck-Sollwerts kann ausweislich der Figur 2 die Temperatur des Kraftstoffs in der Rücklaufleitung 9 und somit in dem Wärmetauscher 15 beeinflusst werden. Zur Steuerung der Hochdruckfördermenge QCp steht die Zumesseinheit 1 1 zur Verfügung. Durch Öffnen der Zumesseinheit 1 1 fördert die Hochdruckpumpe 6 mehr Kraftstoff in den Hochdruckspeicher 13, der wiederum von dem Druckregelventil 14 abgesteuert wird, um einen unzulässigen Druckanstieg zu verhindern. Die über die Rücklaufleitung 9 und den Wärmetauscher 15 abgeleitete Rücklaufmenge von Kraftstoff steigt. Zur Koordination des Zusammenwirkens von der Zumesseinheit 1 1 und dem Druckregelventil 14 steht eine bekannte Funktionalität, die in der DE 103 49 628 beschrieben ist, zur Verfügung. Um eine möglichst hohe Wärmemenge zu erzeugen, muss ein möglichst hoher Kraftstoff druck in dem Hochdruckspeicher 13 eingestellt werden. Da in der Regel ein hoher Kraftstoff- bzw. Einspritzdruck zu hohen Verbrennungsgeräuschen führt, die als Komfort-Einschränkung wahrgenommen werden können, steht eine in der DE 10 2008 044 047 A1 dargestellte Funktionalität zur Verfügung.
The available amount of heat is thus essentially a product of fuel temperature and return flow. The fuel temperature depends on the pressure in the high pressure accumulator 13 in addition to the flow temperature - the higher the fuel pressure in the high pressure accumulator 13, the greater the temperature difference. By changing the fuel pressure setpoint, as shown in FIG. 2, the temperature of the fuel in the return line 9 and thus in the heat exchanger 15 can be influenced. For controlling the high-pressure delivery amount Q C p, the metering unit 1 1 is available. By opening the metering unit 1 1 promotes the high-pressure pump 6 more fuel in the high-pressure accumulator 13, which in turn is controlled by the pressure control valve 14 in order to prevent an inadmissible increase in pressure. The derived via the return line 9 and the heat exchanger 15 return amount of fuel increases. To coordinate the interaction of the metering unit 1 1 and the pressure control valve 14 is a known functionality, which is described in DE 103 49 628, available. In order to produce the highest possible amount of heat, the highest possible fuel pressure in the high-pressure accumulator 13 must be adjusted. As a rule, a high fuel or injection pressure leads to high combustion noise, which can be perceived as a comfort restriction, a functionality shown in DE 10 2008 044 047 A1 is available.
Claims
Ansprüche claims
1 . Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, aufweisend ein von einem Niederdrucksystem mit Kraftstoff versorgtes 1 . A fuel injection system for an internal combustion engine, comprising one fueled by a low pressure system
Hochdrucksystem mit einer Hochdruckpumpe (6), die über eine High pressure system with a high pressure pump (6), which has a
Hochdruckleitung (12) mit einem Hochdruckspeicher (13) verbunden ist, der über eine Druckleitung mit zumindest einem Kraftstoffinjektor verschaltet ist, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem einen in eine Rücklaufleitung (9) zu einem Kraftstofftank (1 ) eingeschalteten High-pressure line (12) is connected to a high-pressure accumulator (13) which is connected via a pressure line with at least one Kraftstoffinjektor, wherein the fuel injection system in a return line (9) to a fuel tank (1) turned on
Wärmetauscher (15) aufweist, und wobei die Rücklaufleitung (9) den Hochdruckspeicher (13) mit dem Kraftstofftank (1 ) verbindet Heat exchanger (15), and wherein the return line (9) connects the high-pressure accumulator (13) with the fuel tank (1)
dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Einstellung einer von der Hochdruckpumpe (6) in den Hochdruckspeicher (13) zu fördernden Kraftstoff menge vorgesehen ist, und dass die Einrichtung einen Normalbetriebsmodus und einem Sonderbetriebsmodus aufweist. characterized in that means are provided for adjusting a quantity of fuel to be delivered from the high-pressure pump (6) into the high-pressure accumulator (13), and in that the device has a normal operating mode and a special operating mode.
2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 , 2. Fuel injection system according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Zumesseinheit (1 1 ) und/oder ein Einlassventil und/oder eine fördermengenvariable Niederdruckpumpe (3) ist. characterized in that the device is a metering unit (1 1) and / or an inlet valve and / or a variable-displacement variable-pressure pump (3).
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, 3. Fuel injection system according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckspeicher (13) über ein Druckregelventil (14) mit der Rücklaufleitung verbunden ist. characterized in that the high pressure accumulator (13) via a pressure control valve (14) is connected to the return line.
4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, 4. Fuel injection system according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (14) ein characterized in that the pressure regulating valve (14) a
Proportional-Ventil ist. Proportional valve is.
5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, 5. Fuel injection system according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Proportional-Ventil einen proportional gestellten Absteuerquerschnitt aufweist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (15) mit einem Fahrgastraum der in ein Fahrzeug eingebauten Brennkraftmaschine in Wirkverbindung steht. characterized in that the proportional valve has a proportionally arranged Absteuerquerschnitt. Fuel injection system according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (15) is in operative connection with a passenger compartment of the internal combustion engine installed in a vehicle.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (15) mit einem Schmierölkreis und/oder einem Kühlwasserkreis der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung steht. Fuel injection system according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (15) is in operative connection with a lubricating oil circuit and / or a cooling water circuit of the internal combustion engine.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 6 oder 7, Fuel injection system according to claim 6 or 7,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuheizer an dem Fahrzeug verbaut ist. characterized in that a heater is installed on the vehicle.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine, aufweisend ein von einem Niederdrucksystem mit Kraftstoff versorgtes Hochdrucksystem mit einer Hochdruckpumpe (6), die über eine Hochdruckleitung (12) mit einem Hochdruckspeicher (13) verbunden ist, der über eine Druckleitung mit zumindest einem A method of operating a fuel injection system for an internal combustion engine, comprising a high pressure system fueled by a low pressure system having a high pressure pump (6) connected via a high pressure line (12) to a high pressure accumulator (13) connected to at least one via a pressure line
Kraftstoffinjektor verschaltet ist, und wobei das Kraftstoffeinspritzsystem einen in eine Rücklaufleitung (9) zu einem Kraftstofftank (1 ) eingesetzten Wärmetauscher (15) aufweist, Fuel injector is connected, and wherein the fuel injection system has a in a return line (9) to a fuel tank (1) used heat exchanger (15),
dadurch gekennzeichnet, dass die in den Hochdruckspeicher (13) geförderte Kraftstoffmenge größer als die für eine Einspritzung benötigte Menge ist, und dass die Differenzmenge zwischen der geförderten und der benötigten Menge in die Rücklaufleitung (9) abgesteuert wird. characterized in that in the high-pressure accumulator (13) funded amount of fuel is greater than the amount required for injection, and that the difference between the amount of subsidized and the required amount in the return line (9) is controlled.
Verfahren nach Anspruch 9, Method according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff in den Hochdruckspeicher (13) mit einem höheren Druck als für eine Einspritzung benötigten Druck gefördert wird. characterized in that the fuel in the high-pressure accumulator (13) is conveyed with a higher pressure than required for an injection pressure.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, Method according to claim 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die in den Hochdruckspeicher (13) geförderte Kraftstoff menge und der Druck der geförderten characterized in that in the high-pressure accumulator (13) funded fuel quantity and the pressure of the promoted
Kraftstoffmenge von einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit der
gewünschten Menge und Temperatur des in die Rücklaufleitung (9) abgesteuerten Kraftstoffs eingestellt wird. Amount of fuel from a control device in dependence of desired amount and temperature of the fuel returned to the return line (9) is adjusted.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , 12. The method according to any one of claims 9 to 1 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung vorhanden ist, die das Verbrennungsgeräusch der Brennkraftmaschine reduziert. characterized in that there is a device that reduces the combustion noise of the internal combustion engine.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12 13. The method according to any one of claims 9 to 12
dadurch gekennzeichnet, dass eine erhöhte Kraftstofffördermenge bedarfsweise in einem Sonderbetriebsmodus einstellbar ist. characterized in that an increased fuel delivery rate is, if necessary, adjustable in a special operating mode.
14. Verfahren nach Anspruch 10, 14. The method according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung mit einem höheren Druck bedarfsweise in einem Sonderbetriebsmodus erfolgt.
characterized in that the promotion takes place with a higher pressure, if necessary in a special operating mode.
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