WO2015022236A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer kraftstoffhochdruckpumpe und system - Google Patents

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Thomas Schmidbauer
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/40—Fuel-injection apparatus with fuel accumulators, e.g. a fuel injector having an integrated fuel accumulator

Definitions

  • the invention on the one hand relates to a method for operating a high-pressure fuel pump and on the other hand a korres ⁇ pondierende device for operating the high-pressure fuel pump and a corresponding system comprising the device.
  • Vehicles often have a high-pressure fuel accumulator and a high-pressure fuel pump.
  • the fuel high pressure accumulator the so-called common rail serves to store a fuel olumens to allow multiple injections with largely constant pressure.
  • the task underlying the invention it is firstly to provide the or the helping easy to store a hydraulic energy in the Kraftstoffhoch- accumulator to a method and on the other hand a device for operating a high-pressure fuel pump of a high-pressure fuel ⁇ memory.
  • the object is solved by the features of the independent claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the invention is characterized on the one hand by a method for operating a high-pressure fuel pump of a high-pressure fuel ⁇ high-pressure accumulator of a vehicle and on the other hand by a corresponding device for operating the power ⁇ high-pressure pump and a corresponding system, which the device, and the high-pressure fuel pump and the Fuel high pressure accumulator has.
  • the high-pressure fuel pump is operated free of a predetermined engine speed and free of a predetermined fuel demand depending on a predetermined efficiency range of the high-pressure fuel pump for storing a hydraulic energy by means of the fuel in the high-pressure fuel storage.
  • the predetermined efficiency range is, for example, an area in which the high-pressure fuel pump has a very high efficiency, that is, for example, an efficiency of more than 50%.
  • the efficiency depends in this case, for example, on a flow rate and / or from a prevailing in the high-pressure fuel storage fluid pressure and / or a fluid pressure in an inlet to the high-pressure fuel pump and thus, for example, by measuring the flow rate and / or the fluid pressure in the high-pressure fuel storage and / or
  • the high-pressure fuel pump is operated only if it works very efficiently.
  • the high-pressure fuel pump is not operated depending on the engine speed and not dependent on a given fuel demand.
  • the high-pressure fuel pump it is possible the high-pressure fuel pump to always operate at a very high We ⁇ ciency area.
  • a hydraulic energy can be stored in the high-pressure ⁇ material high-pressure accumulator, which can be used later for injection operations, for example. However, it can also be used alternatively or additionally for other consumers.
  • a high-pressure fuel storage reservoir that is larger than a conventional high-pressure accumulator. contact, so for example, a high-pressure fuel storage, which has a volume of at least 40 cm 3 .
  • the high-pressure fuel pump is operated by means of a recuperated energy.
  • the high-pressure fuel pump is operated by means of a recuperated energy, if this recuperated energy can not otherwise be used, for example because the vehicle has no designated electrical energy storage and / or because a designated electrical energy storage is already fully charged.
  • This allows recuperated energy to be used to convert it into hydraulic energy and store it. As a result, a very high energy efficiency of the vehicle can be achieved.
  • the recuperated energy comprises an energy generated by means of brake energy recuperation.
  • the mechanical energy generated in the braking energy is converted by means of a Ge ⁇ nerators into electrical energy and stored by means of the high-pressure fuel pump in the form of hydraulic energy in the high-pressure fuel tank.
  • the recuperated energy comprises an energy generated by means of exhaust heat recuperation.
  • the high-pressure fuel accumulator additionally has a pressure tank for storing the hydraulic energy.
  • the pressure tank is for example a diaphragm accumulator.
  • the pressure tank has, for example, a volume of at least one liter.
  • the high-pressure fuel pump with an electric machine me ⁇ chanically coupled to operate the high-pressure fuel pump.
  • the high-pressure fuel pump can be operated very easily by means of electrical energy.
  • This also makes it very easy to operate the high-pressure fuel pump by means of a recuperated electrical energy, such as by means of a recuperated braking energy and / or a recuperated exhaust heat energy.
  • the high-pressure fuel pump is designed as a hydraulic machine that can be operated as a high-pressure fuel pump or as a hydraulic motor.
  • the high-pressure fuel pump is mechanically coupled to an electric machine for driving the electric machine by means of the hydraulic energy stored in the high-pressure fuel accumulator.
  • High -pressure fuel pump is operated depending on a Energyiean ⁇ claim as a hydraulic motor.
  • the energy stored hydraulically can easily be converted into electrical energy in an energy request by the high-pressure fuel pump is operated as a hydraulic motor and hereby the electric machine is operated as a generator.
  • the stored hydraulic energy it is possible to use the stored hydraulic energy not only for injections in an internal combustion engine, but also, for example, for electrical loads in the vehicle and / or for charging an electrical energy storage.
  • the information stored in the high-pressure fuel accumulator by means of the fuel hydraulic energy is provided for operating an internal ⁇ combustion engine free direct from a Nachêt or in particular free from Nachêt of fuel by means of the high-pressure fuel pump.
  • the high-pressure fuel ⁇ pump for example, is mechanically driven by the internal combustion engine, the high-pressure fuel pump can be ⁇ play decoupled at by means of a mechanical and / or hydraulic and / or magnetic coupling of the internal combustion engine, so that injectors of the internal combustion engine alone from the fuel high-pressure accumulator and / or the pressure tank can be supplied.
  • drag losses can be saved on the high-pressure fuel pump.
  • the system has, for example, in addition to the fuel ⁇ high-pressure pump, the device and the high-pressure fuel storage, the pressure tank and / or the electric machine.
  • FIG. 1 shows a system with a high-pressure fuel pump and Figure 2 is a flowchart for operating the high-pressure fuel pump.
  • FIG. 1 shows a system 1.
  • the system 1 has a high-pressure fuel pump 5 of a vehicle.
  • the high-pressure fuel pump 5 is designed for example in gasoline to generate pressures up to 200 bar and diesel pressures up to 2500 bar.
  • the high-pressure fuel pump 5 is connected to a high-pressure fuel accumulator 7, the so-called common rail.
  • the high-pressure fuel pump 5 On an inlet side, the high-pressure fuel pump 5 is connected, for example, via a filter 15 to a fuel tank 10.
  • the electric machine 17 is designed for example as an electric motor. In this way, the high-pressure fuel pump 5 can be driven by the electric machine 17.
  • the high-pressure fuel pump 5 is formed for example as Hyd ⁇ raulikmaschine which can be operated both as a fuel high-pressure pump ⁇ or as a hydraulic motor.
  • the electric machine 17 is alternatively or additionally designed as a generator.
  • the force ⁇ high pressure fuel pump 5 can drive the electrical machine 17 as Hyd ⁇ raulikmotor for converting hydraulic energy into electrical energy.
  • the high-pressure fuel accumulator 7 additionally has a pressure tank 9 for storing hydraulic energy.
  • the pressure tank 9 is for example a diaphragm accumulator.
  • the pressure tank 9 has, for example, a pressure volume of at least one liter.
  • the high-pressure fuel accumulator 7 is additionally connected to a plurality of injection valves 20 for operating an internal combustion engine of the vehicle.
  • the force ⁇ high pressure fuel pump 5 is connected to a control device 30.
  • the control device 30 may also be referred to as a device for operating a high-pressure fuel pump.
  • the control device 30 comprises a computing unit, a program and data memory and at least one interface, with which it is coupled to the high-pressure fuel pump 5 for controlling the high-pressure fuel pump 5.
  • the control device 30 can be connected to the electric machine 17 for controlling the electric machine 17.
  • the arithmetic unit and / or the program and data memory can be formed into one unit and / or distributed over several units.
  • control device 30 is preferably in the program and data memory
  • Program stored which can be processed during operation of the vehicle.
  • the program is explained in more detail below with reference to the flowchart of Figure 2.
  • the program is started in a step Sl, variables can be initialized in the ge ⁇ if necessary.
  • a step S3 it is determined in which efficiency W the high-pressure fuel pump 5 is currently being operated. This happens For example, taking into account a fluid pressure on an input side of the high-pressure fuel pump 5 and / or the fluid pressure in the high-pressure fuel storage 7 and / or a delivery of fluid.
  • a step S5 it is checked whether the determined efficiency W lies in a predetermined efficiency range.
  • the predetermined efficiency range is, for example, an area in which the high-pressure fuel pump 5 has a very high efficiency W, that is, for example, an efficiency W of more than 50%. If the efficiency W is not in the efficiency range, the program is continued in a step S7. If it is within the efficiency range, the program is continued in a step S9.
  • step S7 the high-pressure fuel pump 5 is operated freely by a predetermined engine speed and free from a predetermined fuel demand in the predetermined efficiency range of the high-pressure fuel pump 5, for storing a hydraulic energy by means of the fuel in the high-pressure ⁇ material high-pressure accumulator 7 and / or in the pressure tank.
  • the delivery rate of the high-pressure fuel ⁇ pump 5 is increased by, for example, an inlet valve of the high-pressure fuel pump 5 earlier, or temporally closer to a bottom dead center of a pump piston of
  • High-pressure fuel pump 5 is closed.
  • hyd ⁇ raulische energy in the fuel high-pressure accumulator 7 and / or in the pressure tank 9 can be saved.
  • Step S7 operated by means of a recuperated energy, such as a recuperated braking energy and / or a recuperated exhaust gas heat energy.
  • a recuperated energy such as a recuperated braking energy and / or a recuperated exhaust gas heat energy.
  • High-pressure fuel pump 5 by means of the recuperated energy operated, if this recuperated energy can not be used otherwise, for example, because the vehicle has no designated electrical energy storage and / or because a designated electrical energy storage is already fully charged.
  • step S9 it is checked whether an energy requirement E is present. If there is an energy requirement E, the program is continued in a step Sil. If there is no energy request E, the program is continued in step S3.
  • the high-pressure fuel pump 5 is operated depending on the energy requirement E as a hydraulic motor for driving the electric machine 17 as a generator and thus to convert the hydraulic energy into an electrical energy ⁇ .
  • the high-pressure fuel pump 5 is operated, for example, as long as a hydraulic motor until no more energy requirement E is present and / or until a predetermined lower pressure limit is reached in the high-pressure fuel accumulator 7.
  • the electrical energy generated thereby can be used for electrical consumers in the vehicle and / or for charging an electrical energy store.
  • the program is continued in step S3.
  • the two functions of the high-pressure fuel pump 5, ie operating as a high-pressure pump and operating as hydraulic ⁇ likmotor, can also be implemented in two separate programs, in which case it must be ensured that not both functions can be performed simultaneously.
  • the high-pressure fuel accumulator 7 and / or the pressure tank 9 can be used in addition to use as a high-pressure fuel storage 7 for operating the engine as hyd ⁇ raulischer energy storage, for example, free of immediate Nachêt or free of Nachêt of fuel by means of the fuel high ⁇ pressure pump. 5 , whereby, for example, an energy efficiency of the vehicle can be improved.
  • the high-pressure fuel pump 5 is driven, for example, mechanically via the internal combustion engine, then the high-pressure fuel pump 5 is driven, for example, mechanically via the internal combustion engine.
  • High-pressure fuel pump 5 for example by means of a me ⁇ chanical and / or hydraulic and / or magnetic
  • Clutch are decoupled from the internal combustion engine, so that the injectors alone from the high-pressure fuel storage 7 and / or the pressure tank 9 can be supplied. As a result, for example, drag losses on the high-pressure fuel pump 5 can be saved.

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Abstract

Eine Kraftstoffhochdruckpumpe (5) eines Kraftstoffhochdruckspeichers (7) eines Fahrzeugs wird frei von einer vorgegebenen Motordrehzahl und frei von einem vorgegebenen Kraftstoffbedarf abhängig von einem vorgegebenen Wirkungsgradbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) betrieben zum Speichern einer hydraulischen Energie mittels des Kraftstoffs in den Kraftstoffhochdruckspeicher (7).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe und System
Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe und andererseits eine korres¬ pondierende Vorrichtung zum Betreiben der Kraftstoffhochdruckpumpe und ein korrespondierendes System aufweisend die Vorrichtung.
Fahrzeuge verfügen häufig über einen Kraftstoffhochdruck- speicher und eine Kraftstoffhochdruckpumpe . Der Kraftstoff- hochdruckspeicher, der sogenannte Common Rail dient hierbei zur Speicherung eines Kraftstoff olumens um Mehrfacheinspritzungen mit weitgehend konstantem Druck zu ermöglichen.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es einerseits ein Verfahren und andererseits eine Vorrichtung zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftstoffhochdruck¬ speichers zu schaffen, das beziehungsweise die dazu beiträgt, eine hydraulische Energie einfach in dem Kraftstoffhoch- druckspeicher zu speichern. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus einerseits durch ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraft¬ stoffhochdruckspeichers eines Fahrzeugs und andererseits durch eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben der Kraft¬ stoffhochdruckpumpe und ein korrespondierendes System, welches die Vorrichtung, sowie die Kraftstoffhochdruckpumpe und den Kraftstoffhochdruckspeicher aufweist. Die Kraftstoffhochdruckpumpe wird frei von einer vorgegebenen Motordrehzahl und frei von einem vorgegebenen Kraftstoffbedarf abhängig von einem vorgegebenen Wirkungsgradbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe betrieben, zum Speichern einer hydraulischen Energie mittels des Kraftstoffs in dem Kraftstoffhochdruckspeicher .
Der vorgegebene Wirkungsgradbereich ist beispielsweise ein Bereich in den die Kraftstoffhochdruckpumpe einen sehr hohen Wirkungsgrad, also beispielsweise einen Wirkungsgrad über 50% aufweist. Der Wirkungsgrad hängt hierbei beispielsweise von einer Fördermenge und/oder von einem im Kraftstoffhochdruckspeicher herrschenden Fluiddruck und/oder von einem Fluiddruck in einem Zulauf zu der Kraftstoffhochdruckpumpe ab und kann somit beispielsweise durch Messung der Fördermenge und/oder des Fluiddruck im Kraftstoffhochdruckspeicher und/oder des
Fluiddruck im Zulauf überprüft werden.
Hierdurch wird die Kraftstoffhochdruckpumpe nur betrieben, wenn sie sehr effizient arbeitet. Die Kraftstoffhochdruckpumpe wird nicht abhängig von der Motordrehzahl und nicht abhängig von einem vorgegebenen Kraftstoffbedarf betrieben. Somit ist es möglich die Kraftstoffhochdruckpumpe immer in einem sehr hohen Wir¬ kungsgradbereich zu betreiben. Somit kann auf einfache Weise unabhängig von der Motordrehzahl und unabhängig von einem Kraftstoffbedarf eine hydraulische Energie in dem Kraft¬ stoffhochdruckspeicher gespeichert werden, welche beispielsweise später für Einspritzvorgänge genutzt werden kann. Sie kann aber auch alternativ oder zusätzlich für andere Verbraucher genutzt werden.
Um viel hydraulische Energie zu speichern ist es beispielsweise vorteilhaft einen, im Vergleich zu einem herkömmlichen Hochdruckspeicher größeren, Kraftstoffhochdruckspeicher zu ver- wenden, also beispielsweise einen Kraftstoffhochdruckspeicher, der ein Volumen von mindestens 40 cm3 aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Kraftstoff- hochdruckpumpe mittels einer rekuperierten Energie betrieben.
Beispielsweise wird die Kraftstoffhochdruckpumpe mittels einer rekuperierten Energie betrieben, wenn diese rekuperierte Energie sonst nicht genutzt werden kann, beispielsweise weil das Fahrzeug keinen dafür vorgesehenen elektrischen Energiespeicher aufweist und/oder weil ein dafür vorgesehener elektrischer Energiespeicher schon voll geladen ist. Hierdurch kann eine rekuperierte Energie genutzt werden um sie in hydraulische Energie umzuwandeln und zu speichern. Hierdurch kann eine sehr hohe energetische Effizienz des Fahrzeugs erreicht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die rekuperierte Energie eine mittels Bremsenergierekuperation erzeugte Energie.
Gerade mittels Bremsenergierekuperation lässt sich einfach Energie gewinnen. Beispielsweise wird hierfür die bei der Bremsenergie erzeugte mechanische Energie mittels eines Ge¬ nerators in eine elektrische Energie gewandelt und mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe in Form von hydraulischer Energie in dem Kraftstoffhochdrucktank gespeichert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die rekuperierte Energie eine mittels Abgaswärmerekuperation er- zeugte Energie.
Mittels einer Abgaswärmerekuperation lässt sich einfach Energie gewinnen. Beispielsweise wird hierfür die Abgaswärme mittels thermodynamischen Kreisprozess über eine Turbine in mechanische Energie und von dort beispielsweise mittels eines Generators in eine elektrische Energie umgewandelt und mittels der Kraft¬ stoffhochdruckpumpe in Form von hydraulischer Energie in dem Kraftstoffhochdrucktank gespeichert .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Kraftstoffhochdruckspeicher zusätzlich einen Drucktank auf zum Speichern der hydraulischen Energie.
Somit ist es möglich besonders viel hydraulische Energie zu speichern. Der Drucktank ist beispielsweise ein Membranspeicher. Der Drucktank weist beispielsweise ein Volumen von mindestens einem Liter auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer elektrischen Maschine me¬ chanisch koppelbar zum Betreiben der Kraftstoffhochdruckpumpe .
Hierdurch kann die Kraftstoffhochdruckpumpe sehr einfach mittels elektrischer Energie betrieben werden. Hierdurch ist es auch sehr einfach möglich die Kraftstoffhochdruckpumpe mittels einer rekuperierten elektrischen Energie zu betreiben, wie beispielsweise mittels einer rekuperierten Bremsenergie und/oder einer rekuperierten Abgaswärmeenergie.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kraftstoffhochdruckpumpe als Hydraulikmaschine ausgebildet, die als Kraftstoffhochdruckpumpe oder als Hydraulikmotor betrieben werden kann. Die Kraftstoffhochdruckpumpe ist mit einer elektrischen Maschine mechanisch koppelbar zum Antreiben der elektrischen Maschine mittels der in dem Kraftstoffhochdruckspeicher gespeicherten hydraulischen Energie. Die
Kraftstoffhochdruckpumpe wird abhängig von einer Energiean¬ forderung als Hydraulikmotor betrieben. Hierdurch kann bei einer Energieanforderung auf einfache Weise die hydraulisch gespeicherte Energie einfach in elektrische Energie umgewandelt werden, indem die Kraftstoffhochdruckpumpe als Hydraulikmotor betrieben wird und hiermit die elektrische Maschine als Generator betrieben wird. Somit ist es möglich die gespeicherte hydraulische Energie nicht nur für Einspritzungen in eine Brennkraftmaschine zu nutzten, sondern beispielsweise auch für elektrische Verbraucher im Fahrzeug und/oder zum Laden eines elektrischen Energiespeichers.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die mittels des Kraftstoffs in dem Kraftstoffhochdruckspeicher gespeicherte hydraulische Energie vorgesehen zum Betrieb einer Brenn¬ kraftmaschine frei von einer unmittelbaren Nachförderung oder insbesondere frei von einer Nachförderung von Kraftstoff mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe . Falls die Kraftstoffhochdruck¬ pumpe beispielsweise mechanisch über die Brennkraftmaschine angetrieben wird, so kann die Kraftstoffhochdruckpumpe bei¬ spielsweise mittels einer mechanischen und/oder hydraulischen und/oder magnetischen Kupplung von der Brennkraftmaschine entkoppelt werden, so dass Injektoren der Brennkraftmaschine alleine aus dem Kraftstoffhochdruckspeicher und/oder dem Drucktank versorgt werden können. Hierdurch können beispielsweise Schleppverluste an der Kraftstoffhochdruckpumpe eingespart werden.
Das System weist beispielsweise zusätzlich zur Kraftstoff¬ hochdruckpumpe, der Vorrichtung und dem Kraftstoffhochdruckspeicher, den Drucktank und/oder die elektrische Maschine auf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein System mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und Figur 2 ein Ablaufdiagramm zum Betreiben der Kraftstoffhochdruckpumpe .
Figur 1 zeigt ein System 1. Das System 1 weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe 5 eines Fahrzeugs auf.
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 ist beispielsweise bei Benzin dazu ausgebildet Drücke bis 200 Bar und bei Diesel Drücke bis 2500 Bar zu erzeugen. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 ist mit einem Kraftstoffhoch- druckspeicher 7, dem sogenannten Common Rail verbunden. Auf einer Zulaufseite ist die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 beispielsweise über einen Filter 15 mit einem Kraftstofftank 10 verbunden. Zusätzlich ist die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 beispielsweise mit einer elektrischen Maschine 17 mechanisch koppelbar. Die elektrische Maschine 17 ist beispielsweise als Elektromotor ausgebildet. Auf diese Weise kann die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 von der elektrischen Maschine 17 angetrieben werden.
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 ist beispielsweise als Hyd¬ raulikmaschine ausgebildet, die sowohl als Kraftstoffhoch¬ druckpumpe oder auch als Hydraulikmotor betrieben werden kann. In diesem Fall ist die elektrische Maschine 17 alternativ oder zusätzlich als Generator ausgebildet. So kann die Kraft¬ stoffhochdruckpumpe 5 die elektrische Maschine 17 als Hyd¬ raulikmotor antreiben, zum Umwandeln von hydraulischer Energie in elektrische Energie. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 7 weist beispielsweise zusätzlich einen Drucktank 9 auf zum Speichern von hydraulischer Energie. Der Drucktank 9 ist beispielsweise ein Membranspeicher. Der Drucktank 9 weist beispielsweise ein Druckvolumen von mindestens einem Liter auf.
Der Kraftstoffhochdruckspeicher 7 ist zusätzlich mit mehreren Einspritzventilen 20 verbunden zum Betreiben einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs.
Zum Betreiben der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 ist die Kraft¬ stoffhochdruckpumpe 5 mit einer Steuervorrichtung 30 verbunden. Die Steuervorrichtung 30 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe bezeichnet werden. Die Steu- ervorrichtung 30 umfasst eine Recheneinheit, einen Programm- und Datenspeicher sowie mindestens eine Schnittstelle, mit der sie mit der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 gekoppelt ist zum Steuern der Kraftstoffhochdruckpumpe 5. Weiterhin kann die Steuervor¬ richtung 30 mit der elektrischen Maschine 17 verbunden sein zum Steuern der elektrischen Maschine 17. Die Recheneinheit und/oder der Programm- und Datenspeicher können in eine Einheit und/oder verteilt auf mehrere Einheiten ausgebildet werden.
Zum Betreiben der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 ist in dem Programm- und Datenspeicher der Steuervorrichtung 30 bevorzugt ein
Programm abgespeichert, das während des Betriebs des Fahrzeugs abgearbeitet werden kann. Das Programm ist im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms der Figur 2 näher erläutert. Das Programm wird in einem Schritt Sl gestartet, in dem ge¬ gebenenfalls Variablen initialisiert werden können.
In einem Schritt S3 wird ermittelt in welchem Wirkungsgrad W die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 gerade betrieben wird. Dies geschieht beispielsweise unter Berücksichtigung eines Fluiddrucks auf einer Eingangsseite der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 und/oder des Fluiddrucks in dem Kraftstoffhochdruckspeicher 7 und/oder einer Fördermenge an Fluid.
In einem Schritt S5 wird überprüft ob der ermittelte Wirkungsgrad W in einem vorgegebenen Wirkungsgradbereich liegt. Der vorgegebene Wirkungsgradbereich ist beispielsweise ein Bereich in den die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 einen sehr hohen Wirkungsgrad W, also beispielsweise einen Wirkungsgrad W über 50% aufweist. Liegt der Wirkungsgrad W nicht in dem Wirkungsgradbereich, so wird das Programm in einem Schritt S7 fortgeführt. Liegt er innerhalb des Wirkungsgradbereichs so wird das Programm in einem Schritt S9 fortgeführt.
In dem Schritt S7 wird die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 frei von einer vorgegebenen Motordrehzahl und frei von einem vorgegebenen Kraftstoffbedarf in dem vorgegebenen Wirkungsgradbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 betrieben, zum Speichern einer hydraulischen Energie mittels des Kraftstoffs in dem Kraft¬ stoffhochdruckspeicher 7 und/oder in dem Drucktank 9. Hierfür wird beispielsweise die Fördermenge der Kraftstoffhochdruck¬ pumpe 5 erhöht, indem beispielsweise ein Einlassventil der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 früher, beziehungsweise zeitlich näher an einem unteren Totpunkt eines Pumpenkolbens der
Kraftstoffhochdruckpumpe 5 geschlossen wird. Somit kann hyd¬ raulische Energie in dem Kraftstoffhochdruckspeicher 7 und/oder in dem Drucktank 9 gespeichert werden. Beispielsweise wird die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 in dem
Schritt S7 mittels einer rekuperierten Energie betrieben, wie beispielsweise einer rekuperierten Bremsenergie und/oder einer rekuperierten Abgaswärmenergie. Beispielsweise wird die
Kraftstoffhochdruckpumpe 5 mittels der rekuperierten Energie betrieben, wenn diese rekuperierte Energie sonst nicht genutzt werden kann, beispielsweise weil das Fahrzeug keinen dafür vorgesehenen elektrischen Energiespeicher aufweist und/oder weil ein dafür vorgesehener elektrischer Energiespeicher schon voll geladen ist.
In einem darauffolgenden Schritt S9 wird überprüft ob eine Energieanforderung E vorliegt. Liegt eine Energieanforderung E vor, so wird das Programm in einem Schritt Sil fortgesetzt. Liegt keine Energieanforderung E vor so wird das Programm in dem Schritt S3 fortgesetzt.
In dem Schritt Sil wird die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 abhängig von der Energieanforderung E als Hydraulikmotor betrieben zum Antreiben der elektrischen Maschine 17 als Generator und um somit die hydraulische Energie in eine elektrische Energie umzu¬ wandeln. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 wird beispielsweise so lange als Hydraulikmotor betrieben, bis keine Energieanforderung E mehr vorliegt und/oder bis eine vorgegebene untere Druckgrenze in dem Kraftstoffhochdruckspeicher 7 erreicht wird. Beispielsweise kann die hierdurch erzeugte elektrische Energie für elektrische Verbraucher im Fahrzeug und/oder zum Laden eines elektrischen Energiespeichers genutzt werden. Anschließend wird das Programm in dem Schritt S3 fortgeführt.
Die beiden Funktionen der Kraftstoffhochdruckpumpe 5, also das Betreiben als Hochdruckpumpe und das Betreiben als Hydrau¬ likmotor, können auch in zwei getrennten Programmen realisiert sein, wobei hier sichergestellt werden muss, dass nicht beide Funktionen gleichzeitig ausgeführt werden können.
Alternativ oder zusätzlich zur Umwandlung von hydraulischer Energie in elektrische Energie kann mittels des Kraftstoffs in dem Kraftstoffhochdruckspeicher 7 und/oder in dem Drucktank 9 mittels der Injektoren 20 auch eine Brennkraftmaschine des Fahrzeugs betrieben werden. Auf diese Weise kann der Kraftstoffhochdruckspeicher 7 und/oder der Drucktank 9 zusätzlich zur Nutzung als Kraftstoffhochdruckspeicher 7 zum Betrieb der Brennkraftmaschine als hyd¬ raulischer Energiespeicher genutzt werden, beispielsweise frei von einer unmittelbaren Nachförderung oder frei von einer Nachförderung von Kraftstoff mittels der Kraftstoffhoch¬ druckpumpe 5, wodurch beispielsweise eine energetische Effizienz des Fahrzeugs verbessert werden kann.
Falls die Kraftstoffhochdruckpumpe 5 beispielsweise mechanisch über die Brennkraftmaschine angetrieben wird, so kann die
Kraftstoffhochdruckpumpe 5 beispielsweise mittels einer me¬ chanischen und/oder hydraulischen und/oder magnetischen
Kupplung von der Brennkraftmaschine entkoppelt werden, so dass die Injektoren alleine aus dem Kraftstoffhochdruckspeicher 7 und/oder dem Drucktank 9 versorgt werden können. Hierdurch können beispielsweise Schleppverluste an der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 eingespart werden.
Bezugs zeichenliste
5 Kraftstoffhochdruckpumpe
7 Kraftstoffhochdruckspeicher 9 Drucktank
10 Kraftstofftank
15 Filter
17 elektrische Maschine
20 Inj ektor
30 Steuervorrichtung
W Wirkungsgrad
E Energieanforderung

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe (5) eines Kraftstoffhochdruckspeichers (7) eines Fahrzeugs, bei dem die Kraftstoffhochdruckpumpe (5) frei von einer vorgegebenen Motordrehzahl und frei von einem vorgegebenen Kraftstoffbedarf abhängig von einem vorgegebenen Wirkungsbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) betrieben wird, zum Speichern einer hydraulischen Energie mittels des Kraftstoffs in dem Kraftstoffhochdruckspeicher (7).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe (5) mittels einer rekuperierten Energie be¬ trieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die rekuperierte Energie eine mittels Bremsenergierekuperation erzeugte Energie umfasst .
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die rekuperierte Energie eine mittels Abgaswärmerekuperation erzeugte Energie umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher (7) zusätzlich einen Drucktank (9) aufweist zum Speichern der hydraulischen Energie .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kraftstoffhochdruckpumpe (5) mit einer elektrischen Maschine (17) mechanisch koppelbar ist zum Betreiben der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe (5) als Hydraulikmaschine ausgebildet ist, die als Kraftstoffhochdruckpumpe oder als Hydraulikmotor betrieben werden kann und mit einer elektrischen Maschine (17) mechanisch koppelbar ist, zum Antreiben der elektrischen Maschine (17) mittels der in dem Kraftstoffhochdruckspeicher (7) gespeicherten hydraulischen Energie, bei dem die Kraftstoffhochdruckpumpe (5) abhängig von einer Energieanforderung (E) als Hydraulikmotor betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mittels des Kraftstoffs in dem Kraftstoffhochdruckspeicher (7) gespeicherte hydraulische Energie vorgesehen ist zum Betrieb einer Brennkraftmaschine frei von einer unmittelbaren Nachförderung von Kraftstoff mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) .
Vorrichtung zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe (5) , wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
System (1) aufweisend eine Vorrichtung nach Anspruch 9, eine Kraftstoffhochdruckpumpe (5) und einen Kraftstoffhoch¬ druckspeicher (7) .
System (1) nach Anspruch 10, zusätzlich aufweisend eine elektrische Maschine (17), die mit der Kraftstoffhoch¬ druckpumpe (5) mechanisch koppelbar ist, wobei die
Kraftstoffhochdruckpumpe (5) als Hydraulikmaschine aus¬ gebildet ist, die als Kraftstoffhochdruckpumpe (5) oder als Hydraulikmotor betrieben werden kann, mittels dem die elektrische Maschine (17) angetrieben werden kann.
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