WO2016184537A1 - Einspritzsystem für eine brennkraftmaschine sowie brennkraftmaschine mit einem solchen einspritzsystem - Google Patents

Einspritzsystem für eine brennkraftmaschine sowie brennkraftmaschine mit einem solchen einspritzsystem Download PDF

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WO2016184537A1
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pressure
pressure control
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internal combustion
combustion engine
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PCT/EP2016/000468
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Armin DÖLKER
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Mtu Friedrichshafen Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an injection system for an internal combustion engine and a
  • German patent application DE 10 2014 213 648.2 discloses a method for operating an internal combustion engine with an injection system, in which a pressure control valve is activated in a first operating mode of a protective operation for regulating a high pressure in a high-pressure accumulator, the pressure regulating valve being in a second operating mode of the protective operation is permanently opened to prevent an inadmissibly high pressure rise in the high-pressure accumulator.
  • this embodiment is functional, simple and inexpensive to implement.
  • pressure control valves are custom-made, which can only be produced in small series, so they are relatively expensive. In addition, it would require for internal combustion engines with different rated power and / or different number of combustion chambers of different pressure control valves, which would also increase the logistical costs.
  • the invention has for its object to provide an injection system for an internal combustion engine and an internal combustion engine with such an injection system, said disadvantages do not occur.
  • the object is achieved by providing the subject matters of the independent claims.
  • Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
  • the object is achieved in particular by providing an injection system for an internal combustion engine, which has at least one injector and at least one high-pressure accumulator, which on the one hand with the at least one injector and on the other hand via a
  • High pressure pump is in fluid communication with a fuel reservoir, wherein the
  • High-pressure pump is associated with a suction throttle as a pressure actuator.
  • the injection system is characterized in that at least two pressure control valves are provided, via which the high-pressure accumulator can be brought into fluid connection with the fuel reservoir, preferably fluid-connected. Due to the fact that the injection system has at least two pressure control valves, protection and / or control functions achieved by more than one pressure control valve can be represented via the pressure control valves, so that an increased volume flow can be diverted from the high-pressure accumulator without requiring a scaling of the individual pressure control valves used , Rather, a scaling can be done on the number of pressure control valves used.
  • the individual pressure control valves can be installed as cost-effective mass production parts, which saves logistical costs, and the individual pressure control valves themselves are inexpensive. It must then no
  • the suction throttle is preferably arranged on a low-pressure side of the high-pressure pump, so it is a low-pressure suction throttle, which is associated with the high-pressure pump.
  • the suction throttle is therefore arranged in particular upstream of the high-pressure pump.
  • a low-pressure pump is still arranged in front of the high-pressure pump, through which fuel can be conveyed from the fuel reservoir to the high-pressure pump.
  • the suction throttle is in this case preferably fluidically between the
  • the at least two pressure control valves are preferably arranged fluidically parallel to one another, wherein they both - in parallel - the high-pressure accumulator with the fuel reservoir connect. So if two identical pressure control valves - in particular with identical nominal flow - used, a double volume flow can be controlled via the pressure control valves from the high-pressure accumulator in the fuel reservoir, compared to a configuration in which only one pressure control valve is provided.
  • the injection system is preferably free of a mechanical pressure relief valve, so it has no mechanical pressure relief valve.
  • a mechanical overpressure valve can be dispensed with, since a corresponding protective function can be provided by the at least two pressure control valves, as will be explained below.
  • the otherwise associated with a mechanical pressure relief valve costs can be saved.
  • the injection system preferably has a high-pressure sensor via which a
  • High pressure in the high-pressure accumulator is detected.
  • the high-pressure sensor is preferably arranged on the high-pressure accumulator. But it is also possible, the high pressure in the
  • the high-pressure accumulator is preferably designed as a common high-pressure accumulator, with which a plurality of injectors are in fluid communication.
  • a high-pressure accumulator is also referred to as a rail, wherein the injection system is preferably designed as a common-rail injection system.
  • An embodiment of the injection system is preferred, which is characterized by a control device, which is operatively connected to the suction throttle and the at least two pressure control valves and preferably with the at least one injector.
  • the injection system in particular the control unit, is set up to operate in a normal mode
  • At least one first pressure control valve of the at least two pressure control valves is controlled to generate a high-pressure disturbance variable.
  • the injection system in particular the control unit, is further set up in a first operating mode of a protective operation, the high pressure in the high-pressure accumulator by driving at least one first pressure control valve of the at least two pressure control valves as
  • the injection system in particular the control unit, is also configured to operate in a second operating mode of the protective operation at least a second
  • Pressure control valve of the at least two pressure control valves wherein the at least one second pressure regulating valve is different from the at least one first pressure regulating valve, in addition to the at least one first pressure regulating valve as a pressure actuator for controlling the
  • Suction choke provided, preferably at the same time by means of at least a first
  • Pressure control valve is generated a high-pressure disturbance variable by removing fuel from the
  • High-pressure accumulator is controlled via the at least one first pressure control valve in the fuel reservoir.
  • a regulatory strategy is for example from the German
  • Patent DE 10 2009 031 529 B3 known.
  • the high pressure in the high-pressure accumulator is controlled by means of at least one first pressure regulating valve.
  • This makes it possible that even in the event of a failure of a control via the suction throttle - especially in case of failure of the suction throttle itself as a pressure actuator, for example due to a cable break, a forgotten Aufsteckens the Saugdrosselsteckers, a terminal or Verdrecken the suction throttle, or another fault or defect -
  • a regulation of the high pressure is possible, namely by means of at least one first pressure control valve.
  • the injection system can be protected from an inadmissibly high pressure, and on the other hand, a periodic fluctuation of the high pressure is avoided. This is rather controlled by driving the at least one first pressure control valve to a desired value, so that no deterioration of an emission behavior of the internal combustion engine occurs.
  • operating situations can occur in which the at least one first pressure regulating valve.
  • Pressure control valve for a functioning high-pressure control is no longer sufficient, so that the high pressure despite control of the at least one first pressure control valve continues to increase. It is then possible in the second operating mode of the protective operation to switch on the at least one second pressure regulating valve, so that now the at least one first pressure regulating valve and the at least one second pressure regulating valve are actuated together to control the pressure of the high pressure as pressure actuators.
  • the at least one first pressure regulating valve and the at least one second pressure regulating valve are actuated together to control the pressure of the high pressure as pressure actuators.
  • the high pressure is preferably controlled by controlling the suction throttle as a pressure actuator in a first high-pressure control loop.
  • the high pressure is preferably controlled by driving the at least one first pressure regulating valve in a second high pressure control circuit, which is different from the first high pressure control circuit. This allows a separation of the two control circuits and their targeted vote on the control of the suction throttle on the one hand and the at least one first pressure control valve on the other.
  • the at least one first pressure regulating valve and the at least one second pressure regulating valve differ - in particular in their nominal throughflows - it is possible for the at least one second pressure regulating valve in the second operating mode of the protective operation to be triggered by a third high-pressure control loop.
  • a third high-pressure control loop Preferably, however, at least with regard to their characteristics, in particular to a nominal Naturalfiuss - matching first and second pressure control valves are used, then preferably provided that in the second mode of protection operation, the at least one first pressure control valve and the at least one second pressure control valve of the same, second high-pressure control circuit are controlled.
  • separate current regulators may be provided for supplying current to the various pressure regulating valves.
  • the injection system in the normal operation only one of the pressure control valves, in particular exactly one and only a first pressure control valve, is driven to generate the high-pressure disturbance.
  • the at least one further pressure control valve is then preferably closed or is in a
  • Pressure control valves for generating a high-pressure disturbance variable is driven. Finally, it is also possible that all existing pressure control valves are controlled to produce a high-pressure disturbance. It can be a selection of the amount of actually controlled pressure control valves for the generation of high-pressure disturbance variable are selected in particular pressure-dependent.
  • Pressure control valve controlled as a pressure actuator Other pressure control valves are preferably closed or are driven in a closed state. Alternatively, it is possible that a subset of the existing pressure control valves, in particular more than a first pressure control valve, are actuated as first pressure control valves and pressure actuators. However, preferably at least one pressure regulating valve remains in the first operating mode, which is not actuated as a second pressure regulating valve as a pressure actuator, but is closed or driven into a closed state.
  • This at least one remaining second pressure regulating valve is switched on in the second operating mode of the protective operation, that is to say it is actuated as a further pressure actuator. It is possible that in the second mode exactly a second pressure control valve is switched on. Alternatively, it is possible that a subset, in particular more than a second
  • Pressure control valve to be switched as a pressure actuators.
  • all remaining pressure control valves which are not already as first pressure control valves and
  • Pressure actuators are controlled in the first mode, additionally driven in the second mode as pressure actuators and second pressure control valves. It is possible that a number switched on, second pressure control valves is selected pressure-dependent.
  • An exemplary embodiment of the injection system is preferred, which is characterized in that a normal function is set for the at least one first pressure regulating valve in normal operation, in which the at least one first pressure regulating valve is activated as a function of a setpoint volume flow.
  • the noimal function thereby provides an operating mode for the first pressure regulating valve, in which it generates a high-pressure disturbance variable by driving off fuel from the high-pressure accumulator into the fuel reservoir.
  • the normal function is set for the at least one first pressure regulating valve also in the first operating mode and in the second operating mode of the protective operation, so that the
  • Pressure control valve is controlled in response to a desired volume flow. This is true in the second mode of protection operation preferably for the at least one second pressure control valve. Normal operation, on the one hand, and the first and second operating modes of the protective operation, on the other hand, in this case preferably differ in the manner in which the desired volume flow for controlling the pressure control valves is calculated:
  • the desired volume flow is preferably calculated from a static and a dynamic setpoint volume flow.
  • the static target volume flow is again preferably in dependence of a desired injection quantity and a speed of the
  • Constant leakage is simulated via the static setpoint volume flow, in that the fuel is only diverted in a low load range and in a small amount.
  • the advantage here is that neither a significant increase in the fuel temperature nor a significant reduction in the efficiency of the internal combustion engine occur.
  • the dynamic setpoint volume flow is calculated via a dynamic correction as a function of a setpoint high pressure and the actual high pressure - or a dynamic rail pressure, which is defined in greater detail below - or the control deviation derived therefrom. If the control deviation is negative, for example during a load shedding of the internal combustion engine, the static setpoint volume flow is corrected via the dynamic setpoint volume flow. Otherwise, ie in particular with positive control deviation, there is no change in the static setpoint volume flow.
  • the dynamic setpoint volume flow is used to increase the pressure of the high pressure
  • Pressure control valve is thus controlled in the normal operation by means of the target volume flow such that it increases the stability of the high-pressure control loop via the replica of a constant leakage and improved by means of the correction of the dynamic setpoint volume flow, the settling time of the injection system.
  • the desired volume flow is preferably in the second high-pressure control loop - in particular by a
  • Pressure control valve pressure regulator - calculated.
  • the target volume flow is a control variable of the second high-pressure control loop, and serves for the immediate control of the high pressure.
  • Input variable has the desired volume flow. It is then preferably by means of a - possibly virtual - switch when switching from normal operation in the first
  • the integral part of the pressure regulating valve pressure regulator of the second high-pressure control loop is initialized when switching over to the last calculated before the switching, resulting target volume flow, so that a smooth, smooth switching occurs.
  • An exemplary embodiment of the injection system is also preferred, which is characterized in that the injection system, in particular the control unit, is arranged to permanently open the at least one first pressure regulating valve and the at least one second pressure regulating valve in a third operating mode of the protective operation.
  • the injection system in particular the control unit, is arranged to permanently open the at least one first pressure regulating valve and the at least one second pressure regulating valve in a third operating mode of the protective operation.
  • a large, preferably a maximum, fuel volume flow from the high-pressure accumulator into the fuel reservoir is permanently diverted via the pressure control valves.
  • the pressure control valves are activated in the protective operation in the direction of a maximum opening.
  • the pressure control valves in the third operating mode of the protective operation are opened at most wide.
  • a large, preferably maximum, drive current is preferably selected, or a small or no drive current.
  • the fuel volume flow actually passing through the pressure regulating valves depends on the high pressure in the high-pressure accumulator, the term "maximum fuel volume flow” referring to the fact that the pressure control valves are opened as far as possible only temporarily, but permanently degraded quickly and reliably, so that the injection system protected effectively and reliably. This functionality makes it possible to dispense with a mechanical pressure relief valve, so that space and costs can be saved.
  • predetermined opening of the pressure control valves preferably a maximum wide opening, the result. It may be that the drive signal is selected to be constant at zero when the pressure control valves are designed to be normally open.
  • all the pressure control valves are permanently opened and in particular maximally wide. But it is also possible that only a subset of the existing pressure control valves are permanently opened and preferably maximally wide. In this case, a number of permanently and preferably maximally wide open pressure control valves can be selected in particular pressure-dependent.
  • An exemplary embodiment of the injection system is preferred, which is characterized in that the injection system, in particular the control unit, is set up to switch into the first operating mode of the protective mode, in particular from the normal mode, when the
  • High pressure reaches or exceeds a first pressure limit, or if a defect of the suction throttle is detected.
  • the first pressure limit is in particular chosen so that a reaching or exceeding the same is an indication that a pressure control of the high pressure on the suction throttle is no longer possible. This may in particular be an indication of a defect of the suction throttle. But it is also possible that a defect of the suction throttle is detected without the high pressure first reaches or exceeds the first pressure limit. Even in this case, however, a pressure control via the suction throttle is no longer possible. It is therefore useful to switch to the first mode of protection operation, and to control the high pressure in the sequence by controlling the at least one first pressure control valve as a pressure actuator.
  • - in particular from the first mode - is switched to the second mode when the high pressure reaches or exceeds a second pressure limit.
  • the achievement or exceeding of the second pressure limit is an indication that a driving of the at least one first Pressure control valve for pressure control is no longer sufficient, so that advantageously the second mode is selected in which additionally the at least one second pressure control valve is controlled as a pressure actuator for controlling the high pressure.
  • - in particular from the second operating mode - is switched to the third mode when the high pressure is a third
  • the achievement or exceeding of the third pressure limit serves as an indication that in the high-pressure accumulator an unacceptably high pressure is reached, which jeopardizes the reliability of the injection system and in particular the high-pressure accumulator, in particular damage to the injection system, especially the
  • High-pressure accumulator is to be feared. If a defect of the high-pressure sensor is detected, in principle it can no longer be guaranteed that the high-pressure is reliably controlled and, in particular, remains within a permissible range. Therefore, it is useful in both cases, to select the third mode and preferably continuously via the pressure control valveshunt horr Kunststoffn a maximum fuel volume flow from the high-pressure accumulator into the fuel reservoir. This ensures a safe and reliable protection for the injection system with inadmissibly high pressure rise and / or failure of the high pressure sensor. In particular, for this reason can be dispensed with a mechanical pressure relief valve.
  • the third pressure limit value is preferably chosen to be greater than the second pressure limit value.
  • the third pressure limit value is preferably selected to be greater than the first pressure limit value.
  • the second pressure limit value is selected to be greater than the first pressure limit value.
  • the second pressure limit is chosen to be greater than the first one
  • the first pressure limit value is preferably selected such that it is higher than a highest pressure value for the high pressure which is typically realized in error-free operation of the injection system.
  • the high pressure it is possible, for example, for the high pressure to be regulated to a value of 2200 bar during operation. In this case, a pressure reserve is provided for any pressure fluctuations occurring up to 2300 bar.
  • the first pressure limit is preferably selected to be 2400 bar to avoid activating the first mode without malfunction of the first high pressure control loop or the suction throttle.
  • the high pressure can increase above the intended reserve level, especially in a higher speed range of the internal combustion engine, especially if the suction throttle is formed normally open.
  • the high pressure reaches or exceeds the first pressure limit, and the at least one first pressure control valve takes over the control of the high pressure. It is then despite the failure of the first high-pressure control loop still a stable control of the high pressure possible, so that no deterioration of emissions behavior of the engine occurs, which is also reliably protected against an inadmissible increase in high pressure.
  • the third pressure limit may be, for example, 2500 bar. This may in particular correspond to a pressure in which a mechanical overpressure valve would be designed for opening. Its function is now preferably completely simulated by the pressure control valves.
  • the second pressure limit value is preferably selected between the first pressure limit value and the third pressure limit value.
  • the overall result is the following in particular: If the first high-pressure control circuit and / or the intake throttle fails, and as a result the high pressure in the high-pressure accumulator increases, this is initially in a range between the first pressure limit and the second pressure limit by at least a first pressure control valve in the first
  • the at least one second pressure control valve is connected to the pressure control in the second mode.
  • High-pressure accumulator inadmissible high above the third pressure limit addition to, for example, in a high speed range of the internal combustion engine, no pressure control over the pressure control valves is possible. These are then opened as completely as possible in the third operating mode, so that a large, preferably maximum fuel volume flow can be diverted into the fuel reservoir. This corresponds to the functionality of otherwise provided mechanical pressure relief valves.
  • first mode, the second mode and the third mode are sequentially performed sequentially, for example, when a defect occurs in the first high pressure control loop at low speed of the internal combustion engine, the first mode is realized, with further increase the speed then the second
  • a dynamic rail pressure which consists of a filtering of the measured by means of a high pressure sensor
  • High pressure results in particular with a comparatively short time constant.
  • filtering has the advantage that overshoots above the pressure limits, albeit rarely occurring, do not lead directly to switching of the operating modes.
  • High pressure limited This has the advantage that a pressure regulating valve is not opened further than is necessary for a maximum useful at a given high pressure control. In this way, an override of the pressure control valve can be avoided.
  • the control variable is preferably resorted to a characteristic by which a maximum volume flow of the pressure control valve is deposited in dependence on the high pressure.
  • Pressure control valves then not activated in the standstill function, so are not energized, resulting in a maximum opening thereof, so that a maximum fuel flow from the high-pressure accumulator is diverted into the fuel reservoir via the pressure control valves.
  • the pressure control valves can completely take over the functionality of an otherwise provided mechanical pressure relief valve, so that it is possible to dispense with the mechanical pressure relief valve. It has the normally open
  • Design of the pressure control valves have the advantage that they reliably open completely even if they are no longer energized due to a defect.
  • the standstill function for Pressure control valves are set so that they open the maximum and thus bring the injection system in a safe state corresponding to a state in which in the prior art, the mechanical pressure relief valve would be open. It can then no longer come to an impermissible increase in the high pressure.
  • the standstill function is also set based on the normal function when a stoppage of the internal combustion engine is detected. In particular, when the engine speed falls below a predetermined value for a predetermined time, a stop of the engine is detected, and the standstill function for the pressure control valves is set. This is the case in particular when the internal combustion engine is switched off. A transition between the
  • Standstill function and the normal function takes place at a start of the internal combustion engine preferably when it is determined that the internal combustion engine is running, wherein at the same time the high pressure exceeds a starting pressure value. It is therefore preferred first a certain minimum pressure build-up in the high-pressure accumulator, before a pressure control valve is driven in the normal function for generating the high-pressure disturbance. That the
  • Internal combustion engine is running can preferably be recognized by a
  • predetermined limit speed is exceeded for a predetermined time.
  • An exemplary embodiment of the injection system is also preferred, which is characterized in that the injection system, in particular the control unit, is arranged to move the suction throttle in at least one of the three operating modes of the protective mode, in particular in the third operating mode of the protective mode, to a permanently open position head for.
  • High-pressure accumulator can be promoted to operate the internal combustion engine
  • a suction throttle is used which de-energized is open. Therefore, in the third operating mode, the suction throttle is preferably not energized with a current that is small compared to its maximum closing current, for example with 0.5 A, or not at all energized. It is in the case in which it is not energized, maximum open wide.
  • the suction throttle in the first and / or in the second operating mode of the protective operation is permanently opened, preferably driven to a permanently open operation, in particular not energized or only with a small current.
  • Overshoot of the high pressure is activated with intact suction throttle, a double, simultaneous control of the high pressure on the one hand via the pressure control valves and on the other hand via the suction throttle prevented.
  • the control unit is preferably set up for filtering the measured high pressure, in particular for filtering with a first, longer time constant, in order to filter one of the
  • An embodiment of the injection system is preferred, which is characterized in that at least one of the at least two pressure control valves is designed to be normally open. Particularly preferably, all pressure control valves are designed normally open.
  • Design has the advantage that a normally open pressure control valve in the case that it is not driven or energized, opens a maximum wide, which allows a particularly safe and reliable operation, especially when a mechanical
  • Pressure relief valve is omitted. An impermissible increase in the high pressure in the
  • High-pressure accumulator can then be avoided if an energization of the
  • Pressure control valve is not possible due to a technical error.
  • at least one pressure regulating valve of the at least two pressure control valves is formed without pressure and normally closed.
  • all pressure control valves are formed without pressure and normally closed.
  • Such a pressure regulating valve is formed so that it is closed when in the
  • High pressure accumulator prevailing pressure so the rail pressure is smaller than a predetermined Offhungstikwert.
  • the high pressure is applied to an input of the pressure regulating valve, if this is intended to be mounted on the injection system.
  • the pressure regulating valve opens when the pressure applied on the input side reaches or exceeds the opening pressure value when de-energized.
  • the pressure control valve on the input side is depressurized and de-energized, it is biased in a closed state, for example by means of a mechanical biasing element. If the input-side pressure reaches or exceeds the off-set pressure value, and if the pressure-regulating valve is not energized, it is preferably counteracted by the force of the
  • Input pressures is normally open. If the pressure control valve is energized in this state, it closes depending on the current with which it is driven. It is maximally closed when it is driven with a predetermined, maximum current value. If it is no longer energized or if the energization fails, it opens completely again, whereby it closes when the input-side pressure falls below the opening pressure value.
  • the opening pressure value is preferably selected to be lower than a minimum pressure achieved in a normal control operation of the injection system.
  • the opening pressure value in particular, in the specific example mentioned above in connection with the operating modes of the protective operation, it is possible for the opening pressure value to be 850 bar.
  • the starting pressure value at which a transition from the standstill function of the pressure regulating valve to the normal function takes place is preferably selected such that it is approximately of the order of the opening pressure value, wherein it is preferably chosen to be somewhat smaller in order to ensure in that the pressure regulating valve is in each case activated as soon as it opens by reaching or exceeding the opening pressure value.
  • tolerances of the pressure control valve can be taken into account. For example, it may be that the starting pressure value is selected to 600 bar.
  • Pressure control valve arranged in its standstill function and thus de-energized and pressureless. It is therefore closed. Now starts the internal combustion engine, the closed pressure control valve initially allows a rapid and reliable pressure build-up in the
  • High-pressure accumulator since no fuel is diverted via the pressure control valve in the fuel reservoir. Typically, the high pressure in the high-pressure accumulator now reaches First, the starting pressure value, whereby a transition from the standstill function in the
  • the pressure regulating valve is no longer actuated, in which case a high pressure prevails at the moment of the transition which is greater than the third pressure limit value, that is, very much greater than the opening pressure value.
  • the pressure control valve is normally open in this state and therefore controls by the lack of control a maximum fuel volume flow from the high-pressure accumulator into the fuel reservoir, so that it safely and reliably fulfills its protective function. This makes it easily possible to a mechanical
  • Pressure relief valve to dispense The pressure regulating valve closes only when the high pressure falls below the ⁇ ffhungstikwert. In this way, a safe operation of the injection system is achieved, and there is no risk or no unduly high pressure to be feared.
  • An exemplary embodiment of the injection system is also preferred, which is characterized in that the injection system, in particular the control unit, is set up to generate a first drive signal and a second drive signal, and alternately around the at least one first pressure control valve and the at least one second pressure control valve to drive with the first drive signal and the second drive signal.
  • the injection system in particular the control unit, is set up to generate a first drive signal and a second drive signal, and alternately around the at least one first pressure control valve and the at least one second pressure control valve to drive with the first drive signal and the second drive signal.
  • the injection system in particular the control unit, is set up to generate a first drive signal and a second drive signal, and alternately around the at least one first pressure control valve and the at least one second pressure control valve to drive with the first drive signal and the second drive signal.
  • a regulator for energizing the pressure control valve is provided for each pressure control valve, wherein the regulators are alternately assigned to the various pressure control valves.
  • the currents detected at the pressure control valves are also switched so that they can be detected by the correct, in each case currently responsible controllers and used for control.
  • a switching of the drive signals to the various pressure control valves is preferably carried out only when the Breininkraftmaschine stands. Otherwise, it may briefly cause interference during operation of the internal combustion engine.
  • the switching of the drive signals is preferably carried out after a predetermined operating time of the injection system, in particular after a predetermined number of operating hours. For example, a switchover can take place after 5000 operating hours. If, after the predetermined number of operating hours have elapsed, the
  • An embodiment of the injection system is also preferred, which is characterized in that the injection system is free of a mechanical pressure relief valve.
  • the injection valve has no mechanical pressure relief valve.
  • a mechanical pressure relief valve can be omitted because a protective function of
  • Injection system against impermissibly high pressures can be represented safely and efficiently via the pressure control valves.
  • associated with a mechanical pressure relief valve costs and space can be saved.
  • the object is also achieved by providing an internal combustion engine having an injection system according to one of the previously described embodiments.
  • the advantages that have already been explained in connection with the injection system are realized.
  • the control unit is preferably designed as an engine control unit (ECU) of the internal combustion engine.
  • ECU engine control unit
  • a separate control unit to be used specifically for controlling the injection system.
  • the injection system has a plurality of injectors, wherein there are exactly one and only one high-pressure accumulator, or alternatively two high-pressure accumulator - for V engines -, or three high-pressure accumulator - for W engines - or optionally another configurations of high-pressure accumulators for a another configuration of combustion chambers of the internal combustion engine, wherein the various injectors with the /
  • High pressure accumulator (s) are fluidly connected.
  • a plurality of injectors are each connected to a common high-pressure accumulator.
  • the common high-pressure accumulator (s) is / are in this case designed as a so-called common rail, in particular as a rail, the injection system preferably being designed as a common-rail injection system.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine. It is possible that the internal combustion engine is arranged to drive a passenger car, a truck or a commercial vehicle. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is the drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine in a
  • Locomotive or a railcar is used, or by ships. It is also possible to use the internal combustion engine to drive a defense vehicle, for example a tank.
  • An exemplary embodiment of the internal combustion engine is preferably also stationary, for example, for stationary power supply in emergency operation, Permanent load operation or peak load operation used, the internal combustion engine in this case preferably drives a generator. Also a stationary application of
  • Internal combustion engine for driving auxiliary equipment such as fire pumps on oil rigs
  • an application of the internal combustion engine in the field of promoting fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas possible.
  • the internal combustion engine is also possible to use the internal combustion engine in the industrial sector or in the field of construction, for example in a construction or construction machine, for example in a crane or an excavator.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or another suitable gas.
  • the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.
  • the internal combustion engine is preferred in which this is designed as a large engine.
  • the internal combustion engine preferably has eight combustion chambers or more, in particular ten combustion chambers, twelve combustion chambers, fourteen combustion chambers, sixteen combustion chambers, eighteen combustion chambers or twenty combustion chambers.
  • an internal combustion engine which is designed as a reciprocating engine with twenty cylinders. Due to the design of the injection system proposed here, it is particularly possible for a variety of different internal combustion engines with a variety of different
  • the invention also includes a method for operating an internal combustion engine with an injection system.
  • the method is characterized in that it is set up for operating an internal combustion engine with an injection system according to one of the above
  • the method is characterized in particular by
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Figure 2 is a first schematic detail of a control of the injection system
  • Figure 3 is a second schematic detail of a control of the
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of an internal combustion engine 1, which has an injection system 3. This is preferably designed as a common rail injection system. It has a low-pressure pump 5 for conveying fuel from a fuel reservoir 7, an adjustable, low-pressure suction throttle 9 for
  • a high-pressure pump 11 for conveying the fuel with pressure increase in a high-pressure accumulator 13, the high-pressure accumulator 13 for storing the fuel, and a plurality of injectors 15 for injecting the fuel into combustion chambers 16 of the internal combustion engine 1.
  • the injection system 3 is also carried out with individual memories, in which case, for example, in the injector 15 an individual memory 17 is integrated as an additional buffer volume. It is a first, in particular electrically controllable pressure control valve 19 is provided, via which the high pressure accumulator 13 is fluidly connected to the fuel reservoir 7.
  • a fuel volume flow is defined which is diverted from the high-pressure accumulator 13 into the fuel reservoir 7.
  • This fuel volume flow is denoted in Figure 1 and in the following text with VDRV1 and represents a high-pressure disturbance of the injection system 3.
  • the injection system 3 has a second, in particular electrically controllable pressure control valve 20, via which the high-pressure accumulator 13 also with the fuel reservoir fluidly connected.
  • the two pressure control valves 19, 20 are therefore arranged in particular fluidly parallel to each other.
  • a fuel volume flow can be defined, which can be diverted from the high-pressure accumulator 13 into the fuel reservoir 7.
  • This fuel volume flow is denoted by VDRV2 in FIG. 1 and in the following text.
  • the injection system 3 has no mechanical overpressure valve, which is conventionally provided according to the prior art and then connects the high-pressure accumulator 13 with the fuel reservoir 7.
  • On the mechanical pressure relief valve can be omitted according to the invention, since its function completely by the pressure control valves 19, 20th
  • the injection system 3 has more than two pressure control valves 19, 20.
  • the operation of the injection system 3 has more than two pressure control valves 19, 20.
  • injection system 1 according to the invention explained with reference to the embodiment shown here, which exactly two pressure control valves 19, 20 has.
  • the mode of operation of the internal combustion engine 1 is determined by an electronic control unit 21, which is preferably designed as an engine control unit of the internal combustion engine 1, namely as a so-called engine control unit (ECU).
  • the electronic control unit 21 includes the usual components of a microcomputer system, such as a
  • FIG. 1 shows by way of example the following input variables: A measured, still unfiltered high pressure p which prevails in the high-pressure accumulator 13 and is measured by means of a high-pressure sensor 23, a current engine speed ni, a signal FP for output specification by an operator of the internal combustion engine 1, and a Input quantity E.
  • the input quantity E preferably comprises further sensor signals, for example a charge air pressure of an exhaust gas turbocharger.
  • Injection system 3 with individual memories 17 is an individual accumulator pressure pe, preferably an additional input variable of the control unit 21.
  • a signal PWMSD for controlling the suction throttle 9 as a pressure actuator a signal ve for controlling the injectors 15 -which in particular specifies an injection start and / or an injection end or also an injection duration-a first signal PWMDRVl for controlling a first
  • the assignment shown in Figure 1 of the first signal PWMDRVL to the first pressure control valve 19, and the second signal PWMDRV2 to the second pressure control valve 20 is not set for all times, but the
  • Pressure control valves 19, 20 preferably alternately with the signals PWMDRVl, PWMDRV2 driven.
  • the signals PWMDRV1, PWMDRV2 are preferably pulse-width-modulated signals, via which the position of a pressure control valve 19, 20 and thus of the pressure control valve 19, 20 respectively associated volume flow VDRV1, VDRV2 can be defined.
  • FIG. 1 also shows an output variable A, which is representative of further control signals for controlling and / or regulating the internal combustion engine 1, for example for a control signal for activating a second exhaust gas turbocharger during a register charge.
  • Fig. 2 shows a first schematic representation of an embodiment of the method.
  • the mode of operation of the method under control of only one of the pressure control valves 19, 20 will be explained below, in which case the functionality will be explained in a next step, which is added by adding a further pressure control valve 20, 19.
  • It is a first high pressure control loop 25 is provided on the in a normal operation of the injection system 3 by means of the suction throttle 9 as a pressure actuator of the high pressure in the
  • High-pressure accumulator 13 is regulated.
  • the first high-pressure control circuit 25 is in
  • the first high-pressure control circuit 25 has as an input variable a setpoint high-pressure p s for the injection system 3. This is preferably dependent on the speed n ! the internal combustion engine 1, a load or torque request to the internal combustion engine 1 and / or in response to other, in particular a correction serving sizes, read out of a map.
  • Further input variables of the first high-pressure control circuit 25 are, in particular, the rotational speed ni of the internal combustion engine 1 as well as a - in particular likewise from a characteristic field
  • the first high-pressure control circuit 25 in particular has the high pressure p measured by the high-pressure sensor 23, which is preferably subjected to a first filtration with a larger time constant in order to determine an actual high-pressure pi, wherein it preferably also has a second filtering with a is subjected to smaller time constants to calculate a dynamic rail pressure pdyn.
  • These two pressure values pi, pdyn represent further output variables of the first one
  • High-pressure control circuit 25 is.
  • FIG. 2 shows the activation of a first pressure regulating valve of the two
  • the switching element 27 is completely realized on the electronic or software level.
  • the functionality described below is preferably switched depending on a value of a variable corresponding to the first logical signal SIG1, which is configured in particular as a so-called flag and can assume the values "true” or "false".
  • the switching element 27 is designed as a real switch, for example as a relay. This switch may then be switched, for example, depending on a level of an electrical signal.
  • the second switching element 29 can be designed as a virtual, in particular software-based switching element, which switches in dependence on the value of a particular designed as a flag variable between the normal function and the standstill function.
  • the second switching element is designed as a real switch, for example as a relay, which switches in response to a signal value of an electrical signal.
  • the second logical signal Z corresponds to a state variable which can assume the values 1 for a first state and 2 for a second state.
  • the normal function for the controlled pressure control valve 19, 20 is set when the second logic signal Z assumes the value 2, wherein the standstill function is set when the second logic signal Z assumes the value 1.
  • a first calculation element 31 is provided which outputs a calculated nominal volume flow Vs.ber as the output variable, wherein the instantaneous rotational speed ni, the target injection quantity Qs, the target high pressure ps, the dynamic rail pressure p dyn and the actual value are input into the first calculation element 31 - Enter high pressure pi.
  • the mode of operation of the calculation element 31 is described in detail in the German patent specifications DE 10 2009 031 528 B3 and DE 10 2009 031 527 B3.
  • a positive value for a static target volume flow is calculated, while in a normal operating range, a static target volume flow of 0 is calculated.
  • the static setpoint volumetric flow is preferably corrected by adding up a dynamic set volumetric flow, which in turn is corrected via a dynamic correction as a function of the desired high pressure ps, the actual high pressure p ! and the dynamic
  • Rail pressure pdyn is calculated.
  • the calculated setpoint volumetric flow Vs, ber is the sum of the static setpoint volumetric flow and the dynamic setpoint volumetric flow. It is in the calculated target volume flow Vs, so far to a resulting target volume flow.
  • the calculated target volumetric flow Vs, over as desired volumetric flow Vs passed to a pressure control valve map 33.
  • the pressure control valve map 33 forms - as in the German Patent DE 10 2009 031 528 B3 describes an inverse characteristic of a used pressure control valve 19, 20.
  • the injection system has identical pressure control valves 19, 20, so that the same pressure control valve map 33 is used for each of the pressure control valves 19, 20 Alternatively, it is also possible to use different pressure control valves 19, 20, in which case for each
  • Pressure control valve 19, 20 a separately assigned pressure control valve map is used.
  • Output variable of the pressure control valve characteristic map 33 is a pressure control valve target current Is, input variables are the target volumetric flow Vs to be diverted and the actual high pressure pi.
  • the desired volume flow Vs is not calculated by means of the first calculation element 31, but in the
  • the pressure control valve target current is supplied to a first current regulator 35, which has the task of controlling the current for controlling the pressure regulating valve 19, 20. Further input variables of the first current regulator 35 are, for example, a proportional coefficient and a
  • Current controller 35 is a first setpoint voltage Us for the pressure control valve 19, 20, which by reference to an operating voltage UB in per se conventional manner in a duty cycle for the first, pulse width modulated signal PWMDRV1 for controlling the pressure control valve 19, 20 converted and this in the Normal function, that is, when the second logic signal Z has the value 2, is supplied.
  • the current at the pressure control valve 19, 20 controlled by the first control signal PWMDR1 is measured as the first current variable IR, filtered in a first current filter 37 and fed back to the current regulator 35 as the first filtered actual current h.
  • the duty cycle in the form of the first, pulse-width-modulated drive signal PWMDRV1 for controlling a pressure control valve 19, 20 in itself Usually calculated according to the following equation from the first setpoint voltage Us and the operating voltage U B :
  • PWMDRV1 (U s / U B ) X 100. (1)
  • the pressure control valve 19, 20 is controlled with the target volume flow Vs, at least as long as by the switching element 29, the normal function is set.
  • the nominal volume flow Vs is calculated differently in the first and second operating modes of the protective operation than in the normal mode, namely via a second high-pressure control circuit 39.
  • the setpoint volumetric flow Vs is in this case provided with a limited output volume flow V R from a pressure regulating valve Pressure regulator 41 - set identically except for a factor foRv explained below. This corresponds to the upper switching position of the first
  • the pressure regulating valve pressure regulator 41 has as an input
  • High-pressure control deviation ⁇ ⁇ which is calculated as the difference of the desired high pressure ps and the dynamic rail pressure pdyn.
  • Other input variables of the pressure regulating valve pressure regulator 41 are preferably a maximum volume flow V max for the pressure regulating valve 19,
  • the pressure regulating valve pressure regulator 41 is preferably as executed, which is explained in more detail in Figure 7.
  • an integrating component (I component) at the time at which the first switching element 27 is switched from its lower shown in Figure 2 to its upper switching position, initialized with the calculated target volume flow Vs.ber At the top, the I component of the pressure regulating valve pressure regulator 41 is limited to the maximum volume flow V max for the pressure regulating valve 19, 20.
  • the maximum volume flow V max is preferably - except for the factor foRv - an output variable of a two-dimensional characteristic curve 43, which has the pressure control valve 19, 20 maximum permeating volume flow as a function of the high pressure, wherein the characteristic curve 43 receives as an input variable the dynamic rail pressure pdyn.
  • the pressure regulating valves 19, 20 are of identical construction, so that an identical characteristic curve 43 can be used for both pressure regulating valves. But it is also possible to use different pressure control valves 19, 20, in which case for each of the pressure control valves 19, 20, a separate characteristic 43 is used.
  • Immediate output of the pressure control valve pressure regulator 41 is an unlimited volume flow Vu, which is limited in a limiting element 45 to the maximum flow rate V max .
  • the limiting element 45 gives as
  • the first logical signal SIG1 assumes the logical value "true" if the dynamic rail pressure pdyn, for example as a result of a cable break of the suction throttle plug, a first
  • a third logic signal SIG2 has the value "false” if the dynamic rail pressure dyn has not yet reached a second pressure limit value pG 2.
  • Pressure control valve 20, 19 is then read from a second pressure control valve map 49, which has the actual high pressure pi and the value zero for the target volume flow as an input variable. If the two pressure control valves 19, 20 are identical, the second is Pressure control valve map 49 equal to the first pressure control valve map 33 and
  • Pressure control valve maps 33, 49 differ. Due to the fact that the second pressure control valve map 49 has the value zero as the incoming nominal volume flow, this is the case
  • controlled pressure control valve 19, 20 so controlled that it is completely closed, whereby it abgrest no fuel into the fuel reservoir 7.
  • the high pressure is therefore controlled until the dynamic rail pressure p dyn reaches the second pressure limit po 2 , only by means of a pressure control valve 19, 20.
  • a fourth switching element 44 is provided which determines the value of the previously mentioned factor fo R v.
  • This fourth switching element 44 is also controlled in response to the third logic signal SIG2, and assumes its lower switching position shown in Fig. 2 when the third logical signal SIG2 is "false.” In this case, the output becomes the characteristic 43 is multiplied by the factor 1. Accordingly, the limited nominal volume flow VR resulting from the limiting element 45 is divided by the factor 1.
  • the third logical signal SIG2 assumes the value "true" (true) .This results in that the third switching element 47 and the fourth switching element 44 change to their upper switching position in FIG 2. If one first considers the third switching element 47, it can be seen that, as a result, the second pressure regulating valve setpoint current Is ) 2 becomes identical to the first pressure regulating valve setpoint current Is, so that both pressure regulating valves 19, 20 are acted upon with the same setpoint current in turn, that the two pressure control valves 19, 20 are identical, which corresponds to a preferred embodiment, but of course it is possible to provide these with separate, in particular from separate maps
  • Two equal pressure control valves 19, 20 can control a double fuel quantity compared to a single pressure control valve 19, 20.
  • the factor foRv now assumes the value 2, whereby the maximum volume flow V max resulting from the characteristic curve 43 is doubled.
  • the limited Volume flow VR which results from the limiting element 45, however, divided by the factor foRv and thus now by two, since ultimately the resulting pressure control valve target volume flow Vs respectively with a pressure control valve 19, 20 corresponds and each of the control of a pressure control valve 19, 20 is used , This procedure is also tuned to the preferred embodiment, in which the two pressure control valves used 19, 20 are the same.
  • various second high-pressure control circuits 39 are different, however, preferably different characteristics 43, various second high-pressure control circuits 39, and various pressure control valve maps 33, 49 used to control the various pressure control valves. If, on the other hand, more than two identically formed pressure regulating valves are provided, they can be actuated completely analogously to the illustration in FIG. 2 by multiplying the actuators shown there for each pressure regulating valve 19, 20, wherein the factor f D v in the upper switching position of the fourth switching element 44 the number of pressure control valves used can be used.
  • the second pressure control valve target current Is , 2 is the input of a second current regulator 51, which is otherwise preferably formed exactly the same as the first current regulator 35. The remainder of the drive mimic corresponds to the generation of the second drive signal
  • PWMDRV2 of those for generating the first drive signal PWMDRVl, here for switching between the normal function and the standstill function is still a fifth
  • Switching element 53 is provided, and wherein a second current filter 55 is provided for filtering a second, measured current size IR i2 , which has as output a second actual current Ii ; 2 , which is the second current regulator 51 is supplied.
  • the controller parameters of the second current regulator 51 are preferably set as the corresponding
  • PWMDRVl PWMDRV2 generated by the associated Anticianmimik, as previously explained.
  • the two control signals PWMDRVl, PWMDRV2 are supplied to a switching logic 57, which will be explained in more detail below in connection with FIGS. 5 and 6, wherein the switching logic 57 ensures that the pressure control valves 19, 20 alternate with the Activation signals PWMDRVl, PWMDRV2 are controlled.
  • the measured current quantities IR, I R 2 are also taken from the switching logic 57, this ensuring that they are always measured at the respective pressure control valves 19, 20 correctly assigned to the control signals PWMDRV1, PWMDRV2, by a defined control of each of the
  • FIG. 3 shows the conditions under which the first logic signal SIG1 and the third logic signal SIG2 each assume the values "true” and "false”. This will be explained below first with reference to FIG. 3a) for the first logic signal SIG1.
  • the output of a first comparator element 59 has the value "false.”
  • the value of the first logical signal SIG1 is initialized to "false”.
  • the result of a first estimation element 61 is also "false” as long as the output of the first comparator element 59 has the value "false".
  • Output of the first Verertanssglieds 61 is supplied to an input of a first Verundungsglieds 63, the other input is shown by a negative bar cross-reference of a variable MS, wherein the variable MS has the value "true” when the internal combustion engine is 1, and wherein the Value is "false” if the
  • the output of the first comparator element 59 jumps from Thus, the output of the first estimator 61 also jumps from "false" to "true"
  • the output of the first digestor 63 also jumps from “false” to "true", so that the value of the first logic signal SIG1 becomes “true.” This value is fed back to the first estimator 61, but this does not change the fact that whose output remains "true”. Even a drop of the dynamic rail pressure pdyn below the first pressure limit poi can not change the truth value of the first logical signal SIG1. Rather, it remains “true” until the variable MS and thus also its negation change its truth value, namely when the internal combustion engine 1 no longer operates Rail pressure ayn falls below the first pressure limit PGI. In this case, the setpoint volumetric flow Vs is identical to the calculated setpoint volumetric flow Vs, over.
  • the first logic signal SIG1 assumes the value "true”
  • the first switching element 27 assumes its upper switching position, in which case the nominal volume flow Vs becomes the limited volume flow VR of the second high-pressure control circuit 39 is identical except for the factor foRv.
  • the control of the high pressure In Figure 3b) is the logic for Circuit of the third logic signal SIG2 shown. It turns out that this completely corresponds to the logic for switching the first logic signal SIG1, wherein instead of the first pressure limit value p d, the second pressure limit value po 2 is used as the input variable.
  • the corresponding logical switching components are here compared to Figure 3 a) provided with primed reference numerals. Due to the completely identical mode of operation, reference is made to the explanations regarding FIG. 3a).
  • the second logical signal SIG2 Analogous to the first logical signal SIG1, the following appears for the second logical signal SIG2: This is initialized to the value “false” at the beginning of the operation of the internal combustion engine 1, and changes its truth value to "true” if the dynamic rail pressure pdyn reaches or exceeds the second pressure limit value po 2. The truth value of the third logic signal SIG2 then remains “true” until a standstill of the internal combustion engine 1 is detected.
  • the second mode of protection operation is activated when the third logic signal SIG2 changes its truth value from “false” to "true”, in which case the previously inactive pressure control valve 20, 19 is energized. so that the high pressure of both pressure control valves 19, 20 is controlled.
  • the third operating mode of the protective mode will also be explained below: In this case, switching takes place when the second logic signal Z assumes the value 1. In this case, the second switching element 29 and also the fifth switching element 53 in his in Figure 2 shown brought upper switching position, thereby the standstill function for both pressure control valves 19, 20 is set. In this standstill function, the
  • Pressure control valves 19, 20 no longer driven, that is, the drive signals PWMDRV1, PWMDRV2 are set to zero. Since normally open pressure control valves 19, 20 are used at least under input pressure, they now permanently control a maximum fuel volume flow from the high-pressure accumulator 13 into the fuel reservoir 7.
  • the normal function for the pressure control valves 19, 20 is set, as already explained, and these are controlled with their respective setpoint currents Is, Is, 2 and the control signals PWMDRV1, PWMDRV2 calculated therefrom.
  • the pressure control valves 19, 20 are preferably designed so that they are formed without pressure and normally closed, wherein they are further preferably designed so that they are closed at an input pressure applied to an opening pressure value, they open when the input side adjacent Pressure in the de-energized state reaches or exceeds the opening pressure value. They are then open when input pressure and can be controlled by energizing in the direction of the closed state.
  • the opening pressure value may be, for example, 850 bar.
  • the standstill function is symbolized by a first circle K 1, the normal function being symbolized at the top right with a second circle K 2.
  • a first arrow PI represents a transition between the standstill function and the normal function, wherein a second arrow P2 represents a transition between the normal function and the standstill function.
  • a third arrow P3 an initialization of the internal combustion engine 1 is indicated after the start, wherein the pressure control valves 19, 20 are first initialized in the standstill function. Only when at the same time a running operation of the internal combustion engine 1 is detected, and the actual high pressure p ! exceeds a predetermined starting value ps t is set for the
  • Pressure control valves 19, 20 - along the arrow PI - set the normal function and the
  • Standstill function reset in particular by the second logical signal Z changes its value from 1 to 2.
  • the normal function is reset and the standstill function is set along the arrow P2 when the dynamic rail pressure pdyn the third pressure limit Exceeds PG 3 , or if a defect of a high-pressure sensor - represented here by a logical variable HDSD - is detected, or if it is detected that the internal combustion engine 1 is stationary.
  • the second logic signal Z in turn assumes the value 1, the pressure control valves 19, 20 are not activated, wherein they are in the
  • Form high-pressure accumulator which eventually exceeds the starting value ps t .
  • This is preferably lower than the ⁇ ffhungstikwert the pressure control valves 19, 20, so that for this initially the normal function is set before they open. This ensures in an advantageous manner that the pressure control valves 19, 20 are activated in each case when they first open. Since they are closed without pressure, they continue to remain closed under control until the actual high pressure pi also exceeds the ⁇ ffhungstikwert, in which case they are opened and controlled in the normal function, either in normal operation or in the first mode of protection operation.
  • the transition from the normal function to the standstill function also occurs when a defect in the high pressure sensor 23 is detected. If there is a defect here, the high pressure in the high-pressure accumulator 13 can no longer be regulated. To the internal combustion engine 1 anyway To be able to operate safely, the transition from the normal function in the standstill function for the pressure control valves 19, 20 brought about, so that they open and thus prevent an impermissible increase in high pressure. Furthermore, the transition from the normal function to the standstill function in a case in which a stoppage of the internal combustion engine 1 is detected. This corresponds to a reset of the pressure control valves 19, 20, so that at a restart of the
  • Standstill function set they are at most wide open and control a maximum flow from the high-pressure accumulator 13 into the fuel reservoir 7 from.
  • the pressure control valves 19, 20 have only two functional states, namely the standstill function and the normal function, these two functional states are fully sufficient to represent the entire relevant functionality of the pressure control valves 19, 20 including the protective function for replacing a mechanical pressure relief valve.
  • Emission values in this case still be respected. Only in the higher speed range must be expected to exceed the third pressure limit pc 3 . In this case, the pressure control valves 19, 20 open completely, and it must be expected with a deterioration of the engine operating values, especially the emissions. At least a stable operation of the engine will then continue to be guaranteed.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a logic for an alternating activation of the pressure regulating valves 19, 20 on the basis of various diagrams.
  • a first diagram 1) shows a time counter Z DRV plotted against the time t. With curly brackets, a predetermined period to R v is shown in each case.
  • the time counter Z DRV points at a first time t 1; after the predetermined time period toRv has reached its maximum value, for example 5000 operating hours.
  • the second, middle diagram 2 shows the logical variable MS as a function of the time t, which assumes the value 0 when the internal combustion engine 1 is running, and the value 1 when the internal combustion engine 1 is stationary. Until a second time t 2 , the variable MS assumes the value 0, that is, the internal combustion engine 1 is running. At the second time t 2 , it assumes the value 1, so it is detected a stoppage of the internal combustion engine 1.
  • the first, upper diagram shows that now the time counter Z DRV is reset to 0.
  • the time counter ZD RV is reset to the value 0 because the second Diagram indicating a stationary engine. Subsequently, the time counter Z DRV is counted up again, until it finally reaches its maximum value again at a fourth time t. Since the second diagram only indicates a stationary motor at a fifth time t 5 , the time counter is reset to the value 0 according to the first diagram at the fifth time t 5 .
  • the third, lower diagram 3) represents a fourth logic signal SIG4 plotted against the time t.
  • This fourth logic signal SIG4 indicates when a change in the assignment of the drive signals PWMDRVl,
  • This fourth logic signal SIG4 has the value 0 at the time 0. Whenever the time counter Z DRV has reached its maximum value and at the same time a stationary internal combustion engine 1 is indicated by the logical signal MS, a change takes place in the value of the fourth logical signal SIG4. This means that the signal SIG4 at the second time t 2 from the value 0 to the value 1, at the third time t 3 of the value 1 to the value 0 and at the fifth time t 5 again from the value 0 on changes the value 1. Altogether, a change in the value of the fourth logical signal SIG4 takes place at these times, and thus in the
  • Fig. 6 shows a function of the switching logic 57 in a schematic representation. This has a sixth switching element 65 and a seventh switching element 67, which change their switching position in response to the fourth logical signal SIG4. If the fourth logic signal SIG4 assumes the value 0, both switching elements 65, 67 are in their upper switching position shown in FIG. Thus, the first drive signal PWMDRVl is assigned to the first pressure control valve 19, wherein at the same time the second drive signal PWMDRV2 the second
  • Pressure control valve 20 is assigned. At the same time - which is possibly caused by additional physical switching elements, but here for ease of illustration is explained together with the drive signals - the first measured current I R measured at the first pressure control valve 19, wherein the second measured current I R) 2 at the second pressure control valve 20 is measured.
  • the switching elements 65, 67 change into their lower switching position shown in FIG.
  • the first control signal PWMDRVl is now assigned to the second pressure control valve 20, wherein the second control signal PWMDRV2 is assigned to the first pressure control valve 19.
  • the first measured current magnitude IR measured at the second pressure regulating valve 20, wherein the second measured current magnitude IR > 2 is measured at the first pressure regulating valve 19.
  • the switching logic 57 thus causes in response to the fourth logic signal SIG4 that the pressure control valves 19, 20 mutually with the various drive signals
  • Fig. 7 shows a schematic representation of the pressure regulating valve pressure regulator 41, which is designed here as a PI (DTi) pressure regulator. It turns out that the output Vu of the PI (DTi) pressure regulator.
  • Pressure control valve pressure regulator 41 consists of three summed controller shares, namely a proportional portion Ap, an integral portion Ai, and a differential component A D n. These three components are combined in a summation 69 with each other to the unlimited
  • the proportional component A represents the product of the control deviation e p multiplied by the value -1 in a multiplication point 71
  • the integrating component Ai results from the sum of two summands.
  • the first addend is the current integral component Ai delayed by one sampling step T a .
  • the second summand is the product of a gain r2 DRV and the sum of current and delayed by one sampling error e ⁇ multiplied again in the multiplication 71 with the factor -1.
  • the sum of both summands is limited up to the maximum volume flow V max in a limiting element 73.
  • the amplification factor T2DRV is calculated according to the following formula, in which ÜIDRV is a reset time:
  • the integrating component Ai depends on whether the dynamic rail pressure p dyn the first
  • Pressure limit pd has first reached after the start of the internal combustion engine 1. If this is the case, the first logic signal SIG1 assumes the value "true”, and an eighth switching element 75, shown in Figure 7, changes to its lower switching position In this switching position, the integrating component Ai is identical to the output signal of the limiting element 73, that is, the integrating component Aj is limited to the maximum volume flow V max a standstill of the internal combustion engine 1 is detected, takes - as already explained in connection with Figure 3 - the first logical signal SIG1 the value "false", and the eighth
  • Switching element 75 changes to its upper switching position.
  • the integrating component Ai is set in this case to the calculated volume flow Vs, ber.
  • the calculated target volumetric flow Vs represents over the initializing value of the integrating portion A [in the case that the pressure regulating valve pressure regulator 41 is activated when the dynamic rail pressure pjyn exceeds the first pressure threshold p G1 .
  • the calculation of the differential component ADTI is shown in the lower part of FIG. This share is the sum of two products.
  • the first product results from a multiplication of the factor T4DRV with the differential component delayed by one sampling step.
  • the second product results from the multiplication of the factor T3DRV with the difference of the control error ⁇ multiplied by the factor -1 and is accordingly delayed by one sampling step and multiplied by the factor -1 e p .
  • the factor T3DRV is calculated according to the following equation, in which tvoRv a
  • Derivative time and Ü DRV a delay time is: 2 kppRy tVDRV
  • the factor r4 DRV is calculated according to the following equation: j _ 2tl D RV-T a
  • the amplification factors r2 DRV and T3DRV depend on the proportional coefficient kp DR v.
  • the amplification factor T2DRV additionally depends on the reset time tn DRV , the amplification factor T3DR V on the derivative time tvo R v and the delay time D R V.
  • the gain factor T4DRV also depends on the delay time Ü DRV.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of a logic for calculating the value of a fifth logic signal SIG5, which is used to ensure that in the first and in the second mode of protection operation, the suction throttle 9 is driven to a permanently open operation.
  • This procedure is explained in more detail in connection with FIG. Of the Value of the fifth logical signal SIG5 results from a third digestion element 77, in whose first input the negation of variables MS is again received, the second input being preceded by the result of a preceding calculation, which is explained in more detail below.
  • the fifth logical signal SIG5 is initially initialized with the value "false" at the start of the internal combustion engine 1. In a first input of a third input of a third input of the fifth logic signal SIG5
  • Verettessglieds 79 receives the result of a third comparator element 81, in which it is checked whether the dynamic rail pressure pdyn is greater than or equal to the third pressure limit pG 3 .
  • the result of a comparison element 83 which checks whether the value of the logical variable HDSD which indicates a sensor defect of the high-pressure sensor 23 is equal to 1, in which case there is a sensor defect, and wherein no Sensor defect is present if the value of the variable HDSD is equal to 0.
  • the output of the third estimation element 79 assumes the value "true” if at least one of the outputs of the third comparator element 81 or the comparison element 83 assumes the value "true”. So that the output of the third Verordungsglieds 79 assumes the value "true" must at least one of the following
  • the output of the third Verologungsglieds 79 enters a first input of a fourth Veroderungsglieds 85, in whose second input the value of the fifth logical signal SIG5 received. Since this is originally initialized to the value "false", the output of the fourth estimator 85 will be “false” until the output of the third estimator 79 becomes “true.” If so, the output also jumps of the fourth Verdernungsglieds 85 to the value "true”. In this case, the value of the third digestor 77 also jumps to true when the internal combustion engine 1 is running, so that the value of the fifth logical signal SIG5 also jumps to "true.” It can be seen from Fig. 8 that the value of the fifth logical signal SIG5 as long as “true” remains until a standstill of the internal combustion engine 1 is detected, in which case the variable MS assumes the value "true” and thus its negative value "false”.
  • suction throttle 9 is to be permanently opened in the second and / or in the first operating mode of the protective operation - in particular by a double regulation of the high pressure over the Suction throttle 9 and the pressure control valves 19, 20 to prevent -, this can be achieved by in the third comparator 81 of the second pressure limit p G2 , or the first pressure limit p d used instead of the third pressure limit PG 3 and the dynamic rail pressure p d yn is compared.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of the first high-pressure control loop 25 including a ninth switching element 87 for displaying the permanently opened operation of the suction throttle 9 in the first, second and / or third operating mode of the protective operation, wherein in the ninth switching element 87 to its control received fifth logic signal SIG5, the calculation of which has been described in connection with Figure 8.
  • the ninth switching element 87 is designed as a software switch, ie as a purely virtual switch.
  • the ninth switching element 87 is designed as a physical switch, for example as a relay.
  • an input variable of the first high pressure control loop 25 is the desired high pressure ps, which in this case is used to calculate the control deviation e p with the actual high pressure p ! is compared.
  • This control deviation e p is an input variable of a
  • High pressure regulator 89 preferably as is executed.
  • Another input variable of the high-pressure regulator 89 is preferably a proportional coefficient kpsD output variable of the high-pressure regulator 89 is a fuel volume flow V SD for the
  • Suction throttle 9 to which a nominal fuel consumption VQ is added in an addition point 91.
  • This nominal fuel consumption VQ is calculated in a calculation element 93 as a function of the rotational speed ni and the desired injection quantity Qs and represents a disturbance variable of the first high-pressure control loop 25.
  • the sum of the output variable VSD of the high-pressure regulator 89 and the disturbance variable VQ results unlimited nominal fuel flow volume VU, SD-
  • a limiting element 95 as a function of the rotational speed ri ⁇ to a maximum volumetric flow V maXj sD for the intake throttle 9.
  • As the output of the limiting element 95 results in a limited nominal fuel flow rate VS, SD for the suction throttle 9, which enters as input into a pump characteristic 97. This converts the limited nominal fuel flow volume VS, SD into a characteristic intake throttle flow IKL, SD.
  • Suction choke target current IS.SD equals the characteristic Suction inductor current IL, SD.
  • This Suction throttle setpoint current I S> SD represents the input variable of a suction throttle current regulator 99, which has the task of controlling the suction throttle flow through the suction throttle 9.
  • Another input variable of the suction throttle current regulator 99 is, inter alia, an actual suction throttle current I I , SD - output variable of the suction throttle current regulator 99 is a suction throttle target voltage U S , S D, which finally in a calculation element 101 in a conventional manner in a
  • Duty cycle of a pulse width modulated signal PWMSD for the suction throttle 9 is converted. With this, the suction throttle 9 is driven, the signal thus acts on a total of a controlled system 103, which in particular the suction throttle 9, the high pressure pump 11, and the high-pressure accumulator 13 has.
  • the Saugdrosselstrom is measured, with a
  • Raw value I RISD results, which is filtered in a current filter 105.
  • the current filter 105 is preferably designed as a PTi filter.
  • the output variable of this filter is the actual intake throttle flow I 1, SD , which in turn is fed to the intake throttle flow regulator 99.
  • the controlled variable of the first high pressure control circuit 25 is the high pressure in the
  • High-pressure accumulator 13 Raw values of this high pressure p are measured by the high-pressure sensor 23 and filtered by a first high-pressure filter element 107, which as
  • Output variable has the actual high pressure pi.
  • the raw values of the high pressure p are filtered by a second high pressure filter element 109 whose output is the dynamic rail pressure pjyn.
  • Both high-pressure filter elements are preferably by a PTV
  • a time constant of the first high pressure filter element 107 is greater than a time constant of the second high pressure filter element 109.
  • the second high pressure filter element 109 is formed as a faster filter than the first high pressure filter element 107.
  • the time constant of the second high-pressure filter element 109 can also be identical to the value zero, so that then the dynamic rail pressure p dyn corresponds to the measured raw values of the high pressure p or is identical to these. With the dynamic rail pressure pdyn there is thus a highly dynamic value for the high pressure, which is always required in particular when a rapid reaction to certain occurring events has to take place.
  • Output variables of the first high-pressure control circuit 25 are thus, in addition to the unfiltered high-pressure p, the filtered high-pressure values pi, pdyn-
  • the suction throttle emergency power IN.SD preferably has a predetermined, constant value, for example 0 A, in which case the preferably normally open suction throttle 9 is open at most wide, or it has a small compared to a maximum closed position of the suction throttle 9 current value, for example 0.5 A, so that the suction throttle 9 is not completely, but still largely open.
  • the suction throttle emergency power I N) SD and the associated opening of the intake throttle 9 reliably prevents the internal combustion engine 1 from stopping when it is operated in the third operating mode of the protection operation with maximum open pressure control valves 19, 20.
  • the opening of the suction throttle 9 thereby causes that even in a medium to low speed range still sufficient fuel can be promoted in the high-pressure accumulator 13, so that operation of the internal combustion engine 1 without stalling is possible.
  • a double regulation of the high pressure on the one hand via the suction throttle 9 and on the other hand via the pressure control valves 19, 20 is prevented in this way.
  • Internal combustion engine 1 is possible to perform a stable pressure control even when the first high-pressure control circuit 25 can no longer take over the pressure control, and alternatively or additionally, a mechanical pressure relief valve can be saved because its functionality is taken over by the pressure control valves 19, 20.
  • the injection system 3 readily in terms of a size of
  • Brerinkraftmaschine 1 with which it is used, can be scaled by the number of pressure control valves 19, 20 is adjusted.
  • pressure control valves 19, 20 which can be produced in a particularly favorable manner can be used, as are known, for example, from automotive series production. If, for example, a cable break of a suction throttle plug in the lower speed range, so in this area after reaching or exceeding the first or second pressure limit poi, PG2 still a stable control of the high pressure by means of the pressure control valves 19, 20 possible because the capacity of the high pressure pump speed dependent is.
  • predetermined engine operating values especially
  • Emission values in this case still be respected. Only in higher speed ranges must be expected with an exceeding of the third pressure limit po 3 . In this case, open the pressure control valves 19, 20 completely, and it must with a
  • Pressure control valves 19, 20 or for connecting groups of these pressure control valves 19, 20 set separate pressure limits that can be staggered in particular their size.
  • the pressure control valves 19, 20 are equally utilized by mutual control.
  • This comprises at least two pressure control valves 19, 20, but no mechanical
  • the second high-pressure control circuit 39 takes over by controlling one of the pressure control valves 19, 20, the control of the high pressure.
  • the other pressure control valve 20, 19 is driven so that it remains closed.
  • the second pressure limit value PG 2 which is preferably greater than the first pressure threshold PCI, so is also the further
  • Pressure control valve 20, 19 activated to control the high pressure.
  • both pressure control valves 19, 20 are driven with the same setpoint current Is, Is, 2 . If the dynamic rail pressure p d yn reaches or exceeds the third pressure limit value po 3 , which is preferably greater than the first pressure limit value PGI and the second pressure limit value PG 2 , or if the high pressure sensor 23 fails, the pressure regulating valves 19, 20 are activated in such a way that they reliably, permanently and preferably fully open. In all cases, the suction throttle 9 is preferably at the same time so controlled that they also in the fully open state is operated.
  • the pressure control valves 19, 20 are driven alternately in predeterminable time intervals. A change may only take place when the internal combustion engine 1 is stationary.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem (3) für eine Brennkraftmaschine (1), mit wenigstens einem Injektor (15), und mit einem Hochdruckspeicher (13), der einerseits mit dem wenigstens einen Injektor (15) und andererseits über eine Hochdruckpumpe (11) mit einem Kraftstoffreservoir (7) in Fluidverbindung ist, wobei der Hochdruckpumpe (11) eine Saugdrossel (9) als erstes Druckstellglied zugeordnet ist. Dabei sind wenigstens zwei Druckregelventile (19,20) vorgesehen, über welche der Hochdruckspeicher (13) mit dem Kraftstoffreservoir (7) in Fluidverbindung bringbar ist.

Description

BESCHREIBUNG Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine mit einem solchen Einspritzsystem
Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine sowie eine
Brennkraftmaschine mit einem solchen Einspritzsystem.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 213 648.2 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem bekannt, bei welchem ein Druckregelventil in einer ersten Betriebsart eines Schutzbetriebs zur Regelung eines Hochdrucks in einem Hochdruckspeicher angesteuert wird, wobei das Druckregelventil in einer zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs dauerhaft geöffnet wird, um einen unzulässig hohen Druckanstieg in dem Hochdruckspeicher zu verhindern. Für vergleichsweise kleine
Brennkraftmaschinen mit niedriger Nennleistung und/oder mit einer relativ geringen Zahl von Brennräumen ist diese Ausgestaltung funktional, einfach und kostengünstig realisierbar.
Nachteilig ist jedoch, dass die Ausgestaltung nur in eingeschränktem Maße, oder mit
erheblichem Aufwand und hohen Kosten skaliert werden kann. Größere Brennkraftmaschinen mit größerer Nennleistung und/oder einer größeren Zahl an Brennräumen benötigen nämlich im Fehlerfall die Möglichkeit, größere Kraftstoffmengen absteuern zu können, als kleinere
Brennkraftmaschinen mit geringerer Nennleistung und/oder einer geringeren Zahl an
Brennräumen. Soll daher eine entsprechende Regelungs- und Sicherheitsfunktion bei einer größeren Brennkraftmaschine etabliert werden, bedarf es eines Druckregelventils, welches ausgebildet ist zur Absteuerung entsprechend höherer Kraftstoffmengen. Solche
Druckregelventile sind aber Spezialanfertigungen, die nur in Kleinserie gefertigt werden können, sodass sie vergleichsweise teuer sind. Außerdem bedürfte es für Brennkraftmaschinen mit verschiedener Nennleistung und/oder verschiedener Zahl von Brennräumen verschiedener Druckregelventile, was auch die logistischen Kosten erhöhen würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Einspritzsystem zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welches wenigstens einen Injektor und wenigstens einen Hochdruckspeicher aufweist, der einerseits mit dem wenigstens einen Injektor und andererseits über eine
Hochdruckpumpe mit einem Kraftstoffreservoir in Fluidverbindung ist, wobei der
Hochdruckpumpe eine Saugdrossel als Druckstellglied zugeordnet ist. Das Einspritzsystem zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens zwei Druckregelventile vorgesehen sind, über welche der Hochdruckspeicher mit dem Kraftstoffreservoir in Fluidverbindung bringbar, vorzugsweise fluidverbunden, ist. Dadurch, dass das Einspritzsystem wenigstens zwei Druckregelventile aufweist, können über die Druckregelventile erreichte Schutz- und/oder Regelfunktionen von mehr als einem Druckregelventil dargestellt werden, sodass ein erhöhter Volumenstrom aus dem Hochdruckspeicher abgesteuert werden kann, ohne dass es einer Skalierung der einzelnen verwendeten Druckregelventile bedarf. Vielmehr kann eine Skalierung über die Zahl der verwendeten Druckregelventile erfolgen. Somit können die einzelnen Druckregelventile als kostengünstige Großserienteile verbaut werden, was logistische Kosten spart, und wobei die einzelnen Druckregelventile selbst kostengünstig sind. Es müssen dann auch keine
verschiedenen Druckregelventile für verschiedene Brennkraftmaschinen vorgehalten werden, vielmehr können größere Brennkraftmaschinen mit einer größeren Zahl von Druckregelventilen ausgestattet werden, als kleinere Brennkraftmaschinen.
Die Saugdrossel ist vorzugsweise auf einer Niederdruckseite der Hochdruckpumpe angeordnet, es handelt sich also um eine niederdruckseitige Saugdrossel, die der Hochdruckpumpe zugeordnet ist. Die Saugdrossel ist demnach insbesondere stromaufwärts der Hochdruckpumpe angeordnet. Vorzugsweise ist vor der Hochdruckpumpe noch eine Niederdruckpumpe angeordnet, durch welche Kraftstoff von dem Kraftstoffreservoir zu der Hochdruckpumpe förderbar ist. Die Saugdrossel ist in diesem Fall bevorzugt fluidisch zwischen der
Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe angeordnet. Es ist möglich, dass die Saugdrossel integral mit der Hochdruckpumpe ausgebildet ist.
Die wenigstens zwei Druckregelventile sind bevorzug fluidisch parallel zueinander angeordnet, wobei sie beide - in Parallelschaltung - den Hochdruckspeicher mit dem Kraftstoffreservoir verbinden. Werden also zwei identische Druckregelventile - insbesondere mit identischem Nenndurchfluss - verwendet, kann ein doppelter Volumenstrom über die Druckregelventile aus dem Hochdruckspeicher in das Kraftstoffreservoir abgesteuert werden, im Vergleich zu einer Ausgestaltung, bei der nur ein Druckregelventil vorgesehen ist.
Das Einspritzsystem ist vorzugsweise frei von einem mechanischen Überdruckventil, es weist also kein mechanisches Überdruckventil auf. Auf ein mechanisches Überdruckventil kann verzichtet werden, da eine entsprechende Schutzfunktion - wie im Folgenden noch erläutert wird - durch die wenigstens zwei Druckregelventile bereitgestellt werden kann. Somit können die mit einem mechanischen Überdruckventil ansonsten verbundenen Kosten eingespart werden.
Das Einspritzsystem weist vorzugsweise einen Hochdruck-Sensor auf, über welchen ein
Hochdruck in dem Hochdruckspeicher erfassbar ist. Der Hochdrucksensor ist bevorzugt an dem Hochdruckspeicher angeordnet. Es ist aber auch möglich, den Hochdruck in dem
Einspritzsystem an einer anderen Stelle zu messen, wobei gegebenenfalls aus dem an anderer Stelle gemessenen Hochdruck auf den Druck in dem Hochdruckspeicher geschlossen werden kann, oder wobei der an anderer Stelle gemessene Hochdruck zur Steuerung des
Einspritzsystems herangezogen werden kann. Der Hochdruckspeicher ist vorzugsweise als gemeinsamer Hochdruckspeicher ausgebildet, mit dem eine Mehrzahl von Injektoren in Fluid Verbindung stehen. Ein solcher Hochdruckspeicher wird auch als Rail bezeichnet, wobei das Einspritzsystem bevorzugt als Common-Rail- Einspritzsystem ausgestaltet ist. Es wird ein Ausführungsbeispiel des Einspritzsystems bevorzugt, das sich durch ein Steuergerät auszeichnet, das mit der Saugdrossel und den wenigstens zwei Druckregelventilen sowie vorzugsweise mit dem wenigstens einen Injektor wirkverbunden ist. Das Einspritzsystem, insbesondere das Steuergerät, ist dabei eingerichtet, um in einem Normalbetrieb einen
Hochdruck in dem Hochdruckspeicher durch Ansteuern der Saugdrossel als Druckstellglied zu regeln. Bevorzugt wird im Normalbetrieb wenigstens ein erstes Druckregelventil der wenigstens zwei Druckregel ventile zur Erzeugung einer Hochdruck- Störgröße angesteuert.
Das Einspritzsystem, insbesondere das Steuergerät, ist weiterhin eingerichtet, um in einer ersten Betriebsart eines Schutzbetriebs den Hochdruck in dem Hochdruckspeicher durch Ansteuern von wenigstens einem ersten Druckregelventil der wenigstens zwei Druckregelventile als
Druckstellglied zu regeln. Das Einspritzsystem, insbesondere das Steuergerät, ist außerdem eingerichtet, um in einer zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs wenigstens ein zweites
Druckregelventil der wenigstens zwei Druckregelventile, wobei das wenigstens eine zweite Druckregelventil von dem wenigstens einen ersten Druckregelventil verschieden ist, zusätzlich zu dem wenigstens einen ersten Druckregelventil als Druckstellglied zur Regelung des
Hochdrucks in dem Hochdruckspeicher anzusteuern.
In dem Normalbetrieb ist also eine konventionelle Regelung des Hochdrucks über die
Saugdrossel vorgesehen, wobei bevorzugt zugleich mittels wenigstens eines ersten
Druckregel ventils eine Hochdruck- Störgröße erzeugt wird, indem Kraftstoff aus dem
Hochdruckspeicher über das wenigstens eine erste Druckregelventil in das Kraftstoffreservoir abgesteuert wird. Eine solche Regelungsstrategie ist beispielsweise aus der deutschen
Patentschrift DE 10 2009 031 529 B3 bekannt. Mittels der Hochdruck-Störgröße wird quasi eine Konstantleckage nachgebildet, wodurch die Stabilität der Hochdruckregelung im
Schwachlastbereich erhöht wird.
In der ersten Betriebsart des Schutzbetriebs wird der Hochdruck in dem Hochdruckspeicher dagegen mittels wenigstens eines ersten Druckregelventils geregelt. Dadurch ist es möglich, dass auch bei einem Ausfall einer Regelung über die Saugdrossel - insbesondere bei einem Ausfall der Saugdrossel selbst als Druckstellglied, beispielsweise aufgrund eines Kabelbruchs, eines vergessenen Aufsteckens des Saugdrosselsteckers, einem Klemmen oder Verdrecken der Saugdrossel, oder einem anderen Fehler oder Defekt - noch eine Regelung des Hochdrucks möglich ist, nämlich mittels des wenigstens einen ersten Druckregelventils. Zum einen kann so das Einspritzsystem vor einem unzulässig hohen Hochdruck geschützt werden, zum anderen wird ein periodisches Schwanken des Hochdrucks vermieden. Dieser wird vielmehr durch Ansteuern des wenigstens einen ersten Druckregelventils auf einen Sollwert geregelt, sodass keine Verschlechterung eines Emissionsverhaltens der Brennkraftmaschine auftritt. Es können allerdings Betriebssituationen eintreten, in welchen das wenigstens eine erste
Druckregelventil für eine funktionierende Hochdruckregelung nicht mehr ausreicht, sodass der Hochdruck trotz Ansteuerung des wenigstens einen ersten Druckregelventils weiter ansteigt. Es ist dann in der zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs möglich, das wenigstens eine zweite Druckregelventil zuzuschalten, sodass nunmehr das wenigstens eine erste Druckregelventil und das wenigstens eine zweite Druckregelventil gemeinsam zur Druckregelung des Hochdrucks als Druckstellglieder angesteuert werden. Hierdurch werden insbesondere größere Absteuermengen erzielt, sodass eine effiziente und sichere Druckregelung auch bei höherem Absteuerbedarf möglich ist.
In dem Normalbetrieb wird der Hochdruck vorzugsweise durch Ansteuern der Saugdrossel als Druckstellglied in einem ersten Hochdruck-Regelkreis geregelt. In der ersten Betriebsart des Schutzbetriebs wird der Hochdruck vorzugsweise durch Ansteuern des wenigstens einen ersten Druckregelventils in einem zweiten Hochdruck-Regelkreis, welcher von dem ersten Hochdruck- Regelkreis verschieden ist, geregelt. Dies ermöglicht eine Trennung der beiden Regelkreise und deren gezielte Abstimmung auf die Ansteuerung der Saugdrossel einerseits und das wenigstens eine erste Druckregelventil andererseits.
Unterscheiden sich das wenigstens eine erste Druckregelventil und das wenigstens eine zweite Druckregelventil - insbesondere in ihren Nenn-Durchflüssen - ist es möglich, dass das wenigstens eine zweite Druckregelventil in der zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs durch einen dritten Hochdruck-Regelkreis angesteuert wird. Bevorzugt werden allerdings - zumindest in Hinblick auf ihre Kennwerte, insbesondere auf einen Nenn-Durchfiuss - übereinstimmende erste und zweite Druckregelventile eingesetzt, wobei dann bevorzugt vorgesehen ist, dass in der zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs das wenigstens eine erste Druckregelventil und das wenigstens eine zweite Druckregelventil von dem gleichen, zweiten Hochdruck-Regelkreis angesteuert werden. Bevorzugt können dabei allerdings getrennte Stromregler zur Bestromung der verschiedenen Druckregelventile vorgesehen sein. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Einspritzsystems ist vorgesehen, dass in dem Normalbetrieb nur eines der Druckregelventile, insbesondere genau ein und nur ein erstes Druckregelventil, zur Erzeugung der Hochdruck-Störgröße angesteuert wird. Das wenigstens eine weitere Druckregelventil ist dann vorzugsweise geschlossen oder wird in einen
geschlossenen Zustand angesteuert. Es ist aber auch möglich, dass in dem Normalbetrieb mehr als ein erstes Druckregelventil zur Erzeugung der Hochdruck- Störgröße angesteuert wird, wobei es insbesondere möglich ist, dass eine Untermenge der insgesamt vorhandenen
Druckregelventile zur Erzeugung einer Hochdruck-Störgröße angesteuert wird. Schließlich ist es auch möglich, dass alle vorhandenen Druckregelventile zur Erzeugung einer Hochdruck- Störgröße angesteuert werden. Dabei kann eine Auswahl der Menge der tatsächlich angesteuerten Druckregelventile für die Erzeugung der Hochdruck- Störgröße insbesondere druckabhängig gewählt werden.
In der ersten Betriebsart des Schutzbetriebs wird bevorzugt nur ein und genau ein erstes
Druckregelventil als Druckstellglied angesteuert. Andere Druckregelventile sind vorzugsweise geschlossen oder werden in einen geschlossenen Zustand angesteuert. Alternativ ist es möglich, dass eine Untermenge der vorhandenen Druckregelventile, insbesondere mehr als ein erstes Druckregelventil, als erste Druckregelventile und Druckstellglieder angesteuert werden. Es verbleibt aber vorzugsweise wenigstens ein Druckregelventil in der ersten Betriebsart, welches als ein zweites Druckregelventil nicht als Druckstellglied angesteuert wird, sondern geschlossen ist oder in einen geschlossenen Zustand angesteuert wird.
Dieses wenigstens eine, verbleibende zweite Druckregelventil wird in der zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs zugeschaltet, also als weiteres Druckstellglied angesteuert. Dabei ist es möglich, dass in der zweiten Betriebsart genau ein zweites Druckregelventil zugeschaltet wird. Alternativ ist es möglich, dass eine Untermenge, insbesondere mehr als ein zweites
Druckregelventil, als Druckstellglieder zugeschaltet werden. Vorzugsweise werden alle verbleibenden Druckregelventile, welche nicht bereits als erste Druckregelventile und
Druckstellglieder in der ersten Betriebsart angesteuert werden, in der zweiten Betriebsart zusätzlich als Druckstellglieder und zweite Druckregelventile angesteuert. Dabei ist es möglich, dass eine Anzahl zugeschalteter, zweiter Druckregelventile druckabhängig gewählt wird.
Insbesondere wird eine Anzahl zweiter Druckregelventile druckabhängig zugeschaltet.
Es wird ein Ausfuhrungsbeispiel des Einspritzsystems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass für das wenigstens eine erste Druckregelventil in dem Normalbetrieb eine Normalfunktion gesetzt wird, in welcher das wenigstens eine erste Druckregelventil in Abhängigkeit von einem Soll- Volumenstrom angesteuert wird. In dem Normalbetrieb stellt die Noimalfunktion dabei eine Betriebsweise für das erste Druckregelventil bereit, bei welcher dieses eine Hochdruck- Störgröße erzeugt, indem es Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in das Kraftstoffreservoir absteuert.
Bevorzugt wird für das wenigstens eine erste Druckregelventil auch in der ersten Betriebsart und in der zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs die Normalfunktion gesetzt, sodass das
Druckregelventil in Abhängigkeit von einem Soll-Volumenstrom angesteuert wird. Dies gilt in der zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs bevorzugt auch für das wenigstens eine zweite Druckregel ventil. Der Normalbetrieb einerseits sowie die erste und zweite Betriebsart des Schutzbetriebs andererseits unterscheiden sich in diesem Fall bevorzugt in der Art und Weise, in welcher der Soll- Volumenstrom zur Ansteuerung der Druckregelventile berechnet wird:
In dem Normalbetrieb wird der Soll- Volumenstrom bevorzugt aus einem statischen und einem dynamischen Soll- Volumenstrom berechnet. Der statische Soll- Volumenstrom wird wiederum bevorzugt in Abhängigkeit einer Soll-Einspritzmenge und einer Drehzahl der
Brennlaaftmaschine über ein Soll- Volumenstrom-Kennfeld berechnet. Bei einer
momentenorientierten Struktur kann dabei anstelle der Soll-Einspritzmenge auch eine Soll- Moment- oder eine Soll-Lastanforderung verwendet werden. Über den statischen Soll- Volumenstrom wird eine Konstantleckage nachgebildet, indem der Kraftstoff nur in einem Schwachlastbereich und in kleiner Menge abgesteuert wird. Von Vorteil ist dabei, dass weder eine signifikante Erhöhung der Kraftstofftemperatur noch eine signifikante Verringerung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine auftreten. Durch die Nachbildung einer Konstantleckage für das Einspritzsystem über wenigstens ein Druckregelventil wird die Stabilität des Hochdruck- Regelkreises im Schwachlastbereich erhöht, was beispielsweise daran erkannt werden kann, dass der Hochdruck im Schubbetrieb etwa konstant bleibt. Der dynamische Soll-Volumenstrom wird über eine dynamische Korrektur in Abhängigkeit eines Soll-Hochdrucks und des Ist-Hochdrucks - oder eines im Folgenden noch näher definierten dynamischen Raildrucks - beziehungsweise der daraus abgeleiteten Regelabweichung berechnet. Ist die Regelabweichung negativ, beispielsweise bei einem Lastabwurf der Brennkraftmaschine, wird über den dynamischen Soll- Volumenstrom der statische Soll- Volumenstrom korrigiert. Anderenfalls, also insbesondere bei positiver Regelabweichung, erfolgt keine Veränderung des statischen Soll- Volumenstroms. Über den dynamischen Soll- Volumenstrom wird einer Druckerhöhung des Hochdrucks
entgegengewirkt, mit dem Vorteil, dass die Ausregelzeit des Systems nochmals verbessert werden kann.
Diese Vorgehensweise ist detailliert in den deutschen Patentschriften DE 10 2009 031 529 B3 und insbesondere DE 10 2009 031 527 B3 beschrieben. Das wenigstens eine erste
Druckregelventil wird also in dem Normalbetrieb mithilfe des Soll- Volumenstroms derart angesteuert, dass es über die Nachbildung einer Konstantleckage die Stabilität des Hochdruck- Regelkreises erhöht und mittels der Korrektur über den dynamischen Soll- Volumenstrom die Ausregelzeit des Einspritzsystems verbessert. In der ersten und in der zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs wird der Soll-Volumenstrom dagegen bevorzugt in dem zweiten Hochdruck-Regelkreis - insbesondere durch einen
Druckregelventil-Druckregler - berechnet. In diesem Fall stellt der Soll- Volumenstrom eine Stellgröße des zweiten Hochdruck-Regelkreises dar, und dient der unmittelbaren Ausregelung des Hochdrucks.
Vorzugsweise ist eine Ansteuermimik für die Druckregelventile vorgesehen, welche als
Eingangsgröße den Soll- Volumenstrom aufweist. Es wird dann vorzugsweise mittels eines - gegebenenfalls virtuellen - Schalters beim Umschalten von dem Normalbetrieb in die erste
Betriebsart und/oder in die zweite Betriebsart des Schutzbetriebs von der Berechnung des Soll- Volumenstroms als resultierendem Volumenstrom aus dem statischen und dem dynamischen Soll- Volumenstrom umgeschaltet auf die Berechnung in dem zweiten Hochdruck-Regelkreis. Dabei wird bevorzugt der integrale Anteil des Druckregelventil-Druckreglers des zweiten Hochdruck-Regelkreises beim Umschalten mit dem zuletzt vor dem Umschalten berechneten, resultierenden Soll- Volumenstrom initialisiert, sodass eine störungsfreie, sanfte Umschaltung erfolgt.
Es wird auch ein Ausfuhrungsbeispiel des Einspritzsystems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Einspritzsystem, insbesondere das Steuergerät, eingerichtet ist, um in einer dritten Betriebsart des Schutzbetriebs das wenigstens eine erste Druckregelventil und das wenigstens eine zweite Druckregelventil dauerhaft zu öffnen. Dies bedeutet insbesondere, dass dauerhaft über die Druckregelventile ein großer, vorzugsweise ein maximaler Kraftstoff- Volumenstrom aus dem Hochdruckspeicher in das Kraftstoffreservoir abgesteuert wird. Es heißt insbesondere, dass die Druckregelventile in dem Schutzbetrieb in Richtung einer maximalen Öffnung angesteuert werden. Besonders bevorzugt werden die Druckregelventile in der dritten Betriebsart des Schutzbetriebs maximal weit geöffnet. Je nachdem, ob die Druckregelventile stromlos offen oder stromlos geschlossen ausgebildet sind, wird dabei bevorzugt ein großer, vorzugsweise maximaler Ansteuerstrom gewählt, oder ein kleiner oder auch kein Ansteuerstrom. Der dabei tatsächlich die Druckregelventile durchsetzende Kraftstoff- Volumenstrom hängt von dem Hochdruck in dem Hochdruckspeicher ab, wobei der Begriff„maximaler Kraftstoff- Volumenstrom" sich darauf bezieht, dass die Druckregelventile soweit wie möglich geöffnet sind. Hierbei wird ein unzulässig hoher Hochdruck in dem Hochdruckspeicher nicht nur temporär, sondern dauerhaft rasch und zuverlässig abgebaut, sodass das Einspritzsystem wirksam und zuverlässig geschützt ist. Diese Funktionalität ermöglicht es, auf ein mechanisches Überdruckventil zu verzichten, sodass Bauraum und Kosten eingespart werden können.
Der Begriff„dauerhaft" bedeutet insbesondere, dass die Druckregelventile in der dritten Betriebsart nicht mehr mit einem zeitlich variierenden Ansteuersignal angesteuert werden, sondern vielmehr kontinuierlich mit einem konstanten Ansteuersignal, welches eine
vorbestimmte Öffnung der Druckregelventile, vorzugsweise eine maximal weite Öffnung, zur Folge hat. Dabei kann es sein, dass das Ansteuersignal konstant zu Null gewählt wird, wenn die Druckregelventile stromlos offen ausgebildet sind.
Vorzugsweise werden in der dritten Betriebsart des Schutzbetriebs alle Druckregelventile dauerhaft und insbesondere maximal weit geöffnet. Es ist aber auch möglich, dass nur eine Untermenge der vorhandenen Druckregelventile dauerhaft und vorzugsweise maximal weit geöffnet werden. Dabei kann eine Anzahl der dauerhaft und vorzugsweise maximal weit geöffneten Druckregelventile insbesondere druckabhängig gewählt werden.
Es wird ein Ausfuhrungsbeispiel des Einspritzsystems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Einspritzsystem, insbesondere das Steuergerät, eingerichtet ist, um - insbesondere von dem Normalbetrieb - in die erste Betriebsart des Schutzbetriebs zu schalten, wenn der
Hochdruck einen ersten Druckgrenzwert erreicht oder überschreitet, oder wenn ein Defekt der Saugdrossel erkannt wird. Der erste Druckgrenzwert ist dabei insbesondere so gewählt, dass ein Erreichen oder Überschreiten desselben ein Indiz dafür ist, dass eine Druckregelung des Hochdrucks über die Saugdrossel nicht mehr möglich ist. Dies kann insbesondere ein Indiz für einen Defekt der Saugdrossel sein. Es ist aber auch möglich, dass ein Defekt der Saugdrossel erkannt wird, ohne dass der Hochdruck zunächst den ersten Druckgrenzwert erreicht oder überschreitet. Auch in diesem Fall ist aber eine Druckregelung über die Saugdrossel nicht mehr möglich. Es ist daher sinnvoll, in die erste Betriebsart des Schutzbetriebs zu schalten, und den Hochdruck in der Folge durch Ansteuern des wenigstens einen ersten Druckregelventils als Druckstellglied zu regeln.
Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass - insbesondere von der ersten Betriebsart - in die zweite Betriebsart geschaltet wird, wenn der Hochdruck einen zweiten Druckgrenzwert erreicht oder überschreitet. Das Erreichen oder Überschreiten des zweiten Druckgrenzwerts ist dabei ein Indiz dafür, dass ein Ansteuern des wenigstens einen ersten Druckregelventils zur Druckregelung nicht mehr ausreicht, sodass vorteilhaft die zweite Betriebsart gewählt wird, in welcher zusätzlich das wenigstens eine zweite Druckregelventil als Druckstellglied zur Regelung des Hochdrucks angesteuert wird. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass - insbesondere von der zweiten Betriebsart - in die dritte Betriebsart geschaltet wird, wenn der Hochdruck einen dritten
Druckgrenzwert erreicht oder überschreitet, oder wenn ein Defekt eines Hochdruck-Sensors erkannt wird. Dabei dient das Erreichen oder Überschreiten des dritten Druckgrenzwerts als Indiz dafür, dass in dem Hochdruckspeicher ein unzulässig hoher Druck erreicht wird, der die Betriebssicherheit des Einspritzsystems und insbesondere des Hochdruckspeichers gefährdet, wobei insbesondere eine Beschädigung des Einspritzsystems, besonders des
Hochdruckspeichers, zu befürchten ist. Wird ein Defekt des Hochdrucksensors erkannt, kann prinzipiell nicht mehr gewährleistet werden, dass der Hochdruck sicher geregelt wird und insbesondere in einem zulässigen Bereich bleibt. Daher ist es in beiden Fällen sinnvoll, die dritte Betriebsart zu wählen und vorzugsweise dauerhaft über die Druckregelventile einen maximalen Kraftstoff- Volumenstrom aus dem Hochdruckspeicher in das Kraftstoffreservoir abzusteuern. Hierdurch wird ein sicherer und zuverlässiger Schutz für das Einspritzsystem bei unzulässig hohem Druckanstieg und/oder bei Ausfall des Hochdruck-Sensors gewährleistet. Insbesondere aus diesem Grund kann auf ein mechanisches Überdruckventil verzichtet werden.
Vorzugsweise ist der dritte Druckgrenzwert größer gewählt als der zweite Druckgrenzwert. Vorzugsweise ist der dritte Druckgrenzwert größer gewählt als der erste Druckgrenzwert.
Vorzugsweise ist der zweite Druckgrenzwert größer gewählt als der erste Druckgrenzwert. Besonders bevorzugt ist der zweite Druckgrenzwert größer gewählt als der erste
Druckgrenzwert, wobei der dritte Druckgrenzwert größer gewählt ist als der zweite
Druckgrenzwert.
Indem die erste Betriebsart gesetzt wird, wenn der Hochdruck den ersten Druckgrenzwert erreicht oder überschreitet, wird gewährleistet, dass diese Betriebsart stets dann - und vorzugsweise nur dann - aktiviert wird, wenn eine Fehlfunktion in dem ersten Hochdruck- Regelkreis vorliegt. Hierzu wird der erste Druckgrenzwert bevorzugt so gewählt, dass er höher ist als ein typischerweise im fehlerfreien Betrieb des Einspritzsystems realisierter, höchster Druckwert für den Hochdruck. Bei einem Ausführungsbeispiel des Einspritzsystems ist es beispielsweise möglich, dass der Hochdruck im Betrieb auf einen Wert von 2200 bar geregelt wird. Dabei ist eine Druckreserve für allfällig auftretende Druckschwankungen bis zu 2300 bar vorgesehen. In diesem Fall wird der erste Druckgrenzwert bevorzugt zu 2400 bar gewählt, um zu vermeiden, dass die erste Betriebsart aktiviert wird, ohne dass eine Fehlfunktion des ersten Hochdruck-Regelkreises oder der Saugdrossel vorliegt. Tritt allerdings eine solche Fehlfunktion auf- beispielsweise ein Kabelbruch in dem Saugdrosselstecker, ein Klemmen der Saugdrossel, ein Verdrecken derselben, oder ein vergessenes Aufstecken des Saugdrosselsteckers - kann der Hochdruck insbesondere in einem höheren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine über das vorgesehene Reserveniveau ansteigen, insbesondere wenn die Saugdrossel stromlos offen ausgebildet ist. In diesem Fall erreicht oder überschreitet der Hochdruck den ersten Druckgrenzwert, und das wenigstens eine erste Druckregelventil übernimmt die Regelung des Hochdrucks. Es ist dann trotz Ausfall des ersten Hochdruck-Regelkreises noch eine stabile Regelung des Hochdrucks möglich, sodass keine Verschlechterung eines Emissionsverhaltens der Brennkraftmaschine auftritt, wobei diese zugleich zuverlässig vor einem unzulässigen Anstieg des Hochdrucks geschützt wird.
Der dritte Druckgrenzwert kann beispielsweise bei 2500 bar liegen. Dies kann insbesondere einem Druck entsprechen, bei dem ein mechanisches Überdruckventil zur Öffnung ausgelegt würde. Dessen Funktion wird nun bevorzugt vollständig durch die Druckregelventile nachgebildet.
Wie bereits ausgeführt, wird der zweite Druckgrenzwert vorzugsweise zwischen dem ersten Druckgrenzwert und dem dritten Druckgrenzwert gewählt.
Es ergibt sich insgesamt insbesondere folgendes Bild: Fällt der erste Hochdruck-Regelkreis und/oder die Saugdrossel aus, und steigt in der Folge der Hochdruck in dem Hochdruckspeicher an, wird dieser zunächst in einem Bereich zwischen dem ersten Druckgrenzwert und dem zweiten Druckgrenzwert durch das wenigstens eine erste Druckregelventil in der ersten
Betriebsart geregelt. Reicht dies zur Regelung nicht mehr aus, und wird der zweite
Druckgrenzwert erreicht oder überschritten, wird das wenigstens eine zweite Druckregelventil zur Druckregelung in der zweiten Betriebsart zugeschaltet. Durch Druckregelung mittels der Druckregelventile kann auch ein stabiler Betrieb der Brennkraftmaschine bei guten
Emissionswerten ermöglicht werden. Dies ist insbesondere der Fall in einem niedrigen bis mittleren Drehzahlbereich, in welchem aufgrund der niedrigen bis mittleren Drehzahl der Hochdruckpumpe selbst über eine vollständig geöffnete Saugdrossel eine noch mittels einer Regelung über die Druckregelventile beherrschbare Kraftstoffmenge aus dem Kraftstoffreservoir in den Hochdruckspeicher gefordert wird. Steigt der Hochdruck allerdings in dem
Hochdruckspeicher unzulässig hoch über den dritten Druckgrenzwert hinaus an, beispielsweise in einem hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine, ist keine Druckregelung mehr über die Druckregelventile möglich. Diese werden dann vielmehr in der dritten Betriebsart möglichst vollständig geöffnet, sodass ein großer, bevorzugt maximaler Kraftstoff- Volumenstrom in das Kraftstoffreservoir abgesteuert werden kann. Dies entspricht der Funktionalität ansonsten vorgesehener mechanischer Überdruckventile.
Dabei ist es möglich, dass die erste Betriebsart, die zweite Betriebsart und die dritte Betriebsart sequentiell nacheinander durchlaufen werden, wobei beispielsweise bei Auftreten eines Defekts in dem ersten Hochdruck-Regelkreis bei zunächst geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine die erste Betriebsart realisiert wird, wobei bei weiterem Ansteigen der Drehzahl dann die zweite
Betriebsart und schließlich die dritte Betriebsart verwirklicht wird. Es ist aber auch möglich, dass der Hochdruck in dem Hochdruckspeicher schlagartig über den zweiten oder den dritten
Druckgrenzwert ansteigt, wobei in diesem Fall die erste Betriebsart und/oder die zweite
Betriebsart quasi übersprungen wird/werden, wobei vielmehr sofort die zweite oder die dritte Betriebsart verwirklicht wird.
Zum Vergleich mit den Druckgrenzwerten wird vorzugsweise ein dynamischer Raildruck verwendet, welcher aus einer Filterung des mittels eines Hochdrucksensors gemessenen
Hochdrucks insbesondere mit einer vergleichsweise kurzen Zeitkonstante resultiert. Alternativ ist es aber auch möglich, den gemessenen Hochdruck direkt mit den Druckgrenzwerten zu vergleichen. Die Filterung hat demgegenüber den Vorteil, dass - wenn auch selten auftretende - Überschwinger über die Druckgrenzwerte nicht direkt zu einem Schalten der Betriebsarten führen. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform des Verfahrens wird eine Stellgröße für die
Druckregelventile in der ersten und/oder in der zweiten Betriebsart in Abhängigkeit des
Hochdrucks begrenzt. Dies hat den Vorteil, dass ein Druckregelventil nicht weiter geöffnet wird, als es für eine bei gegebenem Hochdruck überhaupt maximal sinnvolle Absteuerung nötig ist. Auf diese Weise kann eine Übersteuerung des Druckregelventils vermieden werden. Zur Begrenzung der Stellgröße wird vorzugsweise auf eine Kennlinie zurückgegriffen, durch welche ein maximaler Volumenstrom des Druckregelventils in Abhängigkeit von dem Hochdruck hinterlegt ist. Bei einem Schalten von dem Normalbetrieb in die erste Betriebsart des Schutzbetriebs wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ein integrierender Anteil eines Druckreglers des zweiten Hochdruck-Regelkreises, welcher zur Ansteuerung des Druckregelventils vorgesehen ist, mit einem Ansteuerwert initialisiert, welcher in dem Normalbetrieb unmittelbar vor dem Umschalten in den Schutzbetrieb zur Ansteuerung des Druckregelventils verwendet wurde. Auf diese Weise wird ein sanfter, störungsfreier und kontinuierlicher Übergang in der Druckregelung zwischen der Regelung durch den ersten Hochdruck-Regelkreis in dem
Normalbetrieb und der Regelung durch den zweiten Hochdruck-Regelkreis in dem Schutzbetrieb gewährleistet. Insbesondere wird auf diese Weise verhindert, dass Sprünge in dem Hochdruck auftreten, was zu einem instabilen Betrieb der Brennkraftmaschine führen würde.
Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt, dass für die Druckregelventile in der dritten
Betriebsart des Schutzbetriebs eine Stillstandsfunktion gesetzt wird, wobei die Druckregelventile in der Stillstandsfunktion nicht angesteuert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Druckregelventil verwendet wird, welches stromlos offen ist. Dadurch, dass die
Druckregelventile dann in der Stillstandsfunktion nicht angesteuert, also nicht bestromt werden, ergibt sich eine maximale Öffnung derselben, sodass ein maximaler Kraftstoff- Volumenstrom aus dem Hochdruckspeicher in das Kraftstoffreservoir über die Druckregelventile abgesteuert wird. Auf diese Weise können die Druckregelventile die Funktionalität eines ansonsten vorgesehenen mechanischen Überdruckventils vollständig übernehmen, sodass auf das mechanische Überdruckventil verzichtet werden kann. Dabei hat die stromlos offene
Ausgestaltung der Druckregelventile den Vorteil, dass diese zuverlässig auch dann vollständig öffnen, wenn sie aufgrund eines Defekts nicht mehr bestromt werden.
Ein Übergang von der Normalfunktion in die Stillstandsfunktion wird vorzugsweise
durchgeführt, wenn der Hochdruck, insbesondere der dynamische Raildruck, den dritten
Druckgrenzwert erreicht oder überschreitet, oder wenn ein Defekt des Hochdrucksensors erkannt wird. Ist der Hochdrucksensor defekt, kann der Hochdruck nicht mehr geregelt werden, und es ist auch nicht mehr möglich, einen unzulässig hohen Druck in dem Hochdruckspeicher zu erkennen. Aus Sicherheitsgründen wird daher in diesem Fall die Stillstandsfunktion für die Druckregelventile gesetzt, sodass diese maximal öffnen und damit das Einspritzsystem in einen sicheren Zustand bringen, der einem Zustand entspricht, bei welchem im Stand der Technik das mechanische Überdruckventil geöffnet wäre. Es kann dann nicht mehr zu einer unzulässigen Erhöhung des Hochdrucks kommen. Bevorzugt wird die Stillstandsfunktion ausgehend von der Normalfunktion auch dann gesetzt, wenn ein Stillstand der Brennkraftmaschine festgestellt wird. Insbesondere wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine für eine vorherbestimmte Zeit unter einen vorherbestimmten Wert absinkt, wird ein Stillstand der Brennkraftmaschine erkannt, und die Stillstandsfunktion für die Druckregelventile wird gesetzt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird. Ein Übergang zwischen der
Stillstandsfunktion und der Normalfunktion erfolgt bei einem Start der Brennkraftmaschine vorzugsweise dann, wenn festgestellt wird, dass die Brennkraftmaschine läuft, wobei zugleich der Hochdruck einen Start-Druckwert überschreitet. Es erfolgt also bevorzugt zunächst ein gewisser Minimaldruckaufbau in dem Hochdruckspeicher, bevor ein Druckregelventil in der Normalfünktion zur Erzeugung der Hochdruck-Störgröße angesteuert wird. Dass die
Brennkraftmaschine läuft, kann vorzugsweise dadurch erkannt werden, dass eine
vorherbestimmte Grenzdrehzahl für eine vorherbestimmte Zeit überschritten wird.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Einspritzsystems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Einspritzsystem, insbesondere das Steuergerät, eingerichtet ist, um die Saugdrossel in wenigsten einer der drei Betriebsarten des Schutzbetriebs, insbesondere in der dritten Betriebsart des Schutzbetriebs, zu einer dauerhaft geöffneten Position anzusteuern.
Aufgrund der in der dritten Betriebsart insbesondere soweit wie möglich geöffneten
Druckregelventile ist es möglich, dass der Druck in dem Hochdruckspeicher stark abfallt.
Während es dann in einem hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine noch möglich ist, gleichwohl einen ausreichenden Hochdruck zum Betrieb der Brennkraftmaschine bereitzustellen, kann es bei nicht hinreichend geöffneter Saugdrossel in einem mittleren oder niedrigen
Drehzahlbereich dazu kommen, dass der Hochdruck in dem Hochdruckspeicher so stark abfällt, dass nicht mehr genügend Kraftstoff über die Injektoren eingespritzt werden kann. Die
Brennkraftmaschine wird in einem solchen Fall abgewürgt. Um dies zu vermeiden, wird die Saugdrossel in der dritten Betriebsart in einer Art Notbetrieb dauerhaft geöffnet, insbesondere zu einem dauerhaft geöffneten Betrieb angesteuert, um zu gewährleisten, dass auch im mittleren und niedrigen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine noch genügend Kraftstoff in den
Hochdruckspeicher gefördert werden kann, um einen Betrieb der Brennkraftmaschine
aufrechterhalten zu können. Vorzugsweise wird eine Saugdrossel verwendet, welche stromlos offen ist. Daher wird die Saugdrossel in der dritten Betriebsart vorzugsweise mit einem im Vergleich zu ihrem maximalen Schließstrom kleinen Strom, beispielsweise mit 0,5 A, oder aber gar nicht angesteuert, also nicht bestromt. Dabei ist sie in dem Fall, in welchem sie nicht bestromt wird, maximal weit geöffnet.
Alternativ oder zusätzlich wird die Saugdrossel in der ersten und/oder in der zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs dauerhaft geöffnet, bevorzugt zu einem dauerhaft geöffneten Betrieb angesteuert, insbesondere nicht oder nur mit einem kleinen Strom bestromt. Dadurch wird insbesondere in einem Fall, in welchem die erste oder zweite Betriebsart durch ein
Überschwingen des Hochdrucks bei intakter Saugdrossel aktiviert wird, eine zweifache, gleichzeitige Regelung des Hochdrucks einerseits über die Druckregelventile und andererseits über die Saugdrossel verhindert.
Das Steuergerät ist vorzugsweise eingerichtet zur Filterung des gemessenen Hochdrucks, insbesondere zur Filterung mit einer ersten, längeren Zeitkonstante, um einen im Rahmen der
Druckregelung zu verwendenden Ist-Hochdruck zu berechnen, und zur Filterung des gemessenen Hochdrucks mit einer zweiten, kürzeren Zeitkonstante, um einen dynamischen Raildruck zu berechnen, der insbesondere mit den Druckgrenzwerten verglichen wird. Es wird ein Ausführungsbeispiel des Einspritzsystems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens eines der wenigstens zwei Druckregelventile stromlos offen ausgebildet ist. Besonders bevorzugt sind alle Druckregelventile stromlos offen ausgebildet. Diese
Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein stromlos offenes Druckregelventil in dem Fall, dass es nicht angesteuert oder bestromt wird, maximal weit öffnet, was einen besonders sicheren und zuverlässigen Betrieb insbesondere dann ermöglicht, wenn auf ein mechanisches
Überdruckventil verzichtet wird. Ein unzulässiger Anstieg des Hochdrucks in dem
Hochdruckspeicher kann dann auch vermieden werden, wenn eine Bestromung des
Druckregelventils aufgrund eines technischen Fehlers nicht möglich ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass wenigstens ein Druckregel ventil der wenigstens zwei Druckregelventile drucklos und stromlos geschlossen ausgebildet ist. Insbesondere ist es möglich, dass alle Druckregelventile drucklos und stromlos geschlossen ausgebildet sind. Ein solches Druckregelventil ist so ausgebildet, dass es geschlossen ist, wenn der in dem
Hochdruckspeicher herrschende Druck, also der Raildruck, kleiner ist als ein vorbestimmter Offhungsdruckwert. Der Hochdruck liegt an einem Eingang des Druckregelventils an, wenn dieses bestimmungsgemäß an dem Einspritzsystem montiert ist. Das Druckregelventil öffnet, wenn der eingangsseitig anliegende Druck in stromlosem Zustand den Öffnungsdruckwert erreicht oder überschreitet. Ist also das Druckregelventil eingangsseitig drucklos und unbestromt, ist es in einen geschlossenen Zustand vorgespannt, beispielsweise mittels eines mechanischen Vorspannelements. Erreicht oder übersteigt der eingangsseitige Druck den Offhungsdruckwert, und ist das Druckregelventil nicht bestromt, wird es - vorzugsweise gegen die Kraft des
Vorspannelements - geöffnet, sodass es dann bei dem Öffnungsdruckwert und höheren
Eingangsdrücken stromlos offen ist. Wird das Druckregelventil in diesem Zustand bestromt, schließt es in Abhängigkeit von dem Strom, mit welchem es angesteuert wird. Dabei ist es maximal weit geschlossen, wenn es mit einem vorherbestimmten, maximalen Stromwert angesteuert wird. Wird es nicht mehr bestromt oder fällt die Bestromung aus, öffnet es wieder vollständig, wobei es schließt, wenn der eingangsseitige Druck unter den Öffnungsdruckwert abfällt.
Der Öffnungsdruckwert ist vorzugsweise so gewählt, dass er niedriger ist als ein in einem normalen Regelbetrieb des Einspritzsystems minimal erreichter Hochdruck. Insbesondere ist es bei dem zuvor in Zusammenhang mit den Betriebsarten des Schutzbetriebs erwähnten, konkreten Beispiel möglich, dass der Öffnungsdruckwert 850 bar beträgt. Bevorzugt wird in diesem Fall auch der Startdruckwert, bei dem beim Starten der Brennkraftmaschine ein Übergang von der Stillstandsfunktion des Druckregelventils zu der Normalfunktion erfolgt, so gewählt, dass er ungefähr in der Größenordnung des Öffhungsdruckwerts liegt, wobei er vorzugsweise etwas geringer gewählt wird, um sicherzustellen, dass das Druckregel ventil in jedem Fall angesteuert wird, sobald es durch Erreichen oder Überschreiten des Öffhungsdruckwerts öffnet. Dabei können auch Toleranzen des Druckregelventils berücksichtig werden. Beispielsweise kann es sein, dass der Startdruckwert zu 600 bar gewählt wird.
Es ergibt sich folgende Funktionalität: Steht die Brennkraftmaschine und ist demzufolge der Hochdruck in dem Hochdruckspeicher unter den Öffnungsdruckwert abgefallen, ist das
Druckregelventil in seiner Stillstandsfunktion angeordnet und damit stromlos und drucklos. Es ist demnach geschlossen. Startet nun die Brennkraftmaschine, ermöglicht das geschlossene Druckregelventil zunächst einen raschen und zuverlässigen Druckaufbau in dem
Hochdruckspeicher, da kein Kraftstoff über das Druckregelventil in das Kraftstoffreservoir abgesteuert wird. Typischerweise erreicht nun der Hochdruck in dem Hochdruckspeicher zunächst den Startdruckwert, wodurch ein Übergang von der Stillstandsfunktion in die
Normalfunktion erfolgt, wobei das Druckregelventil in der Folge angesteuert wird. Es ist in diesem Fall allerdings typischerweise noch immer geschlossen, weil der Öffhungsdruckwert noch nicht erreicht wird. Der Hochdruck in dem Hochdruckspeicher steigt weiter und überschreitet schließlich auch den Öffnungsdruckwert, wobei das Druckregelventil dann öffnet und - bei fehlender Ansteuerung - auch stromlos offen wäre. Durch Bestromung und
entsprechende Ansteuerung des Druckregelventils ist es nun möglich, dessen Öffhungsgrad zu beeinflussen und es insbesondere durch stärkere Bestromung weiter zu schließen
beziehungsweise durch geringere Bestromung weiter zu öffnen. Erfolgt in der dritten Betriebsart des Schutzbetriebs wieder ein Übergang in die Stillstandsfunktion, wird das Druckregelventil nicht mehr angesteuert, wobei in diesem Fall im Moment des Übergangs ein Hochdruck vorherrscht, der größer ist als der dritte Druckgrenzwert, also insbesondere sehr viel größer als der Öffhungsdruckwert. Somit ist das Druckregelventil in diesem Zustand stromlos geöffnet und steuert daher durch die fehlende Ansteuerung einen maximalen Kraftstoff- Volumenstrom aus dem Hochdruckspeicher in das Kraftstoffreservoir ab, sodass es sicher und zuverlässig seine Schutzfunktion erfüllt. Dadurch ist es ohne weiteres möglich, auf ein mechanisches
Überdruckventil zu verzichten. Das Druckregelventil schließt erst dann wieder, wenn der Hochdruck unter den Öffhungsdruckwert abfällt. Auf diese Weise wird ein sicherer Betrieb des Einspritzsystems erreicht, und es ist keine Beschädigung beziehungsweise kein unzulässig hoher Druck mehr zu befürchten.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Einspritzsystems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Einspritzsystem, insbesondere das Steuergerät, eingerichtet ist, um ein erstes Ansteuersignal und ein zweites Ansteuersignal zu erzeugen, und um das wenigstens eine erste Druckregelventil und das wenigstens eine zweite Druckregelventil alternierend mit dem ersten Ansteuersignal und dem zweiten Ansteuersignal anzusteuern. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass zu einem ersten Zeitpunkt das wenigstens eine erste Druckregelventil mit dem ersten Ansteuersignal angesteuert wird, wobei das wenigstens eine zweite Druckregelventil zugleich mit dem zweiten Ansteuersignal angesteuert wird, wobei zu einem zweiten Zeitpunkt das wenigstens eine erste Druckregelventil mit dem zweiten Ansteuersignal angesteuert wird, wobei zugleich das wenigstens eine zweite Druckregelventil mit dem ersten Ansteuersignal angesteuert wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die verschiedenen Druckregelventile gleichmäßig ausgelastet werden können. Dies gilt insbesondere für einen Fall, in dem nur eines der Druckregelventile angesteuert wird, sodass eines der Ansteuersignale aktiv, und das andere dauerhaft inaktiv ist. Ohne alternierende Ansteuerung würde nun dauerhaft nur eines der Druckregelventile angesteuert und damit belastet, während das andere Druckregelventil nicht verwendet würde. Durch alternierende Ansteuerung kann auch in einem solchen Fall gewährleistet werden, dass eine gleichmäßige Auslastung der Druckregelventile gewährleistet ist, sodass deren Wartungs- und Austauschzeiten homogenisiert und insgesamt längere
Wartungsintervalle verwirklicht werden können. Auch in einem Fall, in welchem sowohl das erste Ansteuersignal als auch das zweite Ansteuersignal aktiv sind, werden durch alternierende Ansteuerung eventuell noch bestehende Unterschiede in den Ansteuersignalen ausgeglichen und homogen auf die verschiedenen Druckregelventile verteilt. Selbstverständlich ist es möglich, dass das Steuergerät eingerichtet ist, um mehr als zwei Ansteuersignale insbesondere für mehr als zwei Druckregelventile zu erzeugen. Dabei ist es möglich, dass die verschiedenen
Ansteuersignale den verschiedenen Druckregelventilen alternierend, insbesondere zyklisch, in verschiedener Weise zugeordnet werden. Bevorzugt ist für jedes Druckregelventil ein Regler zur Bestromung des Druckregelventils vorgesehen, wobei auch die Regler alternierend den verschiedenen Druckregelventilen zugeordnet werden. Dabei werden insbesondere die an den Druckregelventilen erfassten Ströme ebenfalls umgeschaltet, sodass diese von den richtigen, jeweils momentan zuständigen Reglern erfasst und zur Regelung verwendet werden können.
Eine Umschaltung der Ansteuersignale auf die verschiedenen Druckregelventile erfolgt bevorzugt nur dann, wenn die Breiinkraftmaschine steht. Andernfalls kann es im Betrieb der Brennkraftmaschine kurzzeitig zu Störungen kommen. Die Umschaltung der Ansteuersignale erfolgt vorzugsweise nach Ablauf einer vorherbestimmten Betriebszeit des Einspritzsystems, insbesondere nach Ablauf einer vorherbestimmten Zahl von Betriebsstunden. Beispielsweise kann eine Umschaltung nach 5000 Betriebsstunden erfolgen. Wird nach Ablauf der vorbestimmten Zahl von Betriebsstunden festgestellt, dass die
Brennkraftmaschine nicht steht, wird vorzugsweise ein nächster Stillstand der
Brennkraftmaschine abgewartet, bevor umgeschaltet wird.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Einspritzsystems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Einspritzsystem frei ist von einem mechanischen Überdruckventil.
Insbesondere weist das Einspritzventil kein mechanisches Überdruckventil auf. Auf ein mechanisches Überdruckventil kann verzichtet werden, weil eine Schutzfunktion des
Einspritzsystems vor unzulässig hohen Drücken sicher und effizient über die Druckregelventile dargestellt werden kann. Somit können mit einem mechanischen Überdruckventil verbundene Kosten und Bauraum eingespart werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche ein Einspritzsystem nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Einspritzsystem erläutert wurden.
Das Steuergerät ist vorzugsweise als Motor- Steuergerät (Engine Control Unit - ECU) der Brennkraftmaschine ausgebildet. Es ist alternativ allerdings auch möglich, dass ein gesondertes Steuergerät eigens zur Steuerung des Einspritzsystems verwendet wird. Bevorzugt weist das Einspritzsystem eine Mehrzahl von Injektoren auf, wobei es genau einen und nur einen Hochdruckspeicher, oder alternativ zwei Hochdruckspeicher - für V-Motoren -, oder auch drei Hochdruckspeicher - für W-Motoren -, oder gegebenenfalls eine andere Konfigurationen von Hochdruckspeichern für eine andere Konfiguration von Brennräumen der Brennkraftmaschine, aufweist, wobei die verschiedenen Injektoren mit dem/den
Hochdruckspeicher(n) fluidverbunden sind. Insbesondere sind jeweils eine Mehrzahl von Injektoren mit einem gemeinsamen Hochdruckspeicher verbunden. Der/die gemeinsame(n) Hochdruckspeicher ist/sind in diesem Fall als sogenannte gemeinsame Leiste, insbesondere als Rail ausgebildet, wobei das Einspritzsystem bevorzugt als Common-Rail-Einspritzsystem ausgebildet ist.
Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer
Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der
Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
Es wird ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine bevorzugt, bei welchem dieser als Großmotor ausgebildet ist. Dabei weist die Brennkraftmaschine bevorzugt acht Brennräume oder mehr auf, insbesondere zehn Brennräume, zwölf Brennräume, vierzehn Brennräume, sechzehn Brennräume, achtzehn Brennräume oder zwanzig Brennräume. Besonders bevorzugt wird eine Brennkraftmaschine, die als Hubkolbenmotor mit zwanzig Zylindern ausgebildet ist. Durch die Ausgestaltung des hier vorgeschlagenen Einspritzsystems ist es insbesondere möglich, für eine Vielzahl verschiedener Brennkraftmaschinen mit einer Vielzahl verschiedener
Konfigurationen und Anzahlen von Zylindern gleiche Druckregelventile zu verbauen, wobei lediglich mit der Größe der Brennkraftmaschine eine Anzahl von verbauten Druckregelventilen skaliert wird.
Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem. Dabei zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass es eingerichtet ist zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem nach einem der zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispiele. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere durch
wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der zuvor explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Einspritzsystem erläutert wurde.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem;
Figur 2 eine erste schematische Detaildarstellung einer Ansteuerung des Einspritzsystems;
Figur 3 eine zweite schematische Detaildarstellung einer Ansteuerung des
Einspritzsystems; eine dritte schematische Detaildarstellung einer Ansteuerung des
Einspritzsystems; eine vierte schematische Detaildarstellung einer Ansteuerung des Einspritzsystems; eine fünfte schematische Detaildarstellung einer Ansteuerung des Einspritzsystems; eine sechste schematische Detaildarstellung einer Ansteuerung des Einspritzsystems ; eine siebte schematische Detaildarstellung einer Ansteuerung des
Einspritzsystems, und eine achte schematische Detaildarstellung einer Ansteuerung des
Einspritzsystems .
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1, welche ein Einspritzsystem 3 aufweist. Dieses ist bevorzugt als Common-Rail- Einspritzsystem ausgebildet. Es weist eine Niederdruckpumpe 5 zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffreservoir 7, eine verstellbare, niederdruckseitige Saugdrossel 9 zur
Beeinflussung eines diese durchströmenden Kraftstoff- Volumenstroms, eine Hochdruckpumpe 11 zur Förderung des Kraftstoffs unter Druckerhöhung in einen Hochdruckspeicher 13, den Hochdruckspeicher 13 zum Speichern des Kraftstoffs, und eine Mehrzahl von Injektoren 15 zum Einspritzen des Kraftstoffs in Brennräume 16 der Brennkraftmaschine 1 auf. Optional ist es möglich, dass das Einspritzsystem 3 auch mit Einzelspeichern ausgeführt ist, wobei dann beispielsweise in dem Injektor 15 ein Einzelspeicher 17 als zusätzliches Puffervolumen integriert ist. Es ist ein erstes, insbesondere elektrisch ansteuerbares Druckregelventil 19 vorgesehen, über welches der Hochdruckspeicher 13 mit dem Kraftstoffreservoir 7 fluidverbunden ist. Uber die Stellung des ersten Druckregelventils 19 wird ein Kraftstoff- Volumenstrom definiert, welcher aus dem Hochdruckspeicher 13 in das Kraftstoffreservoir 7 abgesteuert wird. Dieser Kraftstoff- Volumenstrom wird in Figur 1 sowie im folgenden Text mit VDRV1 bezeichnet und stellt eine Hochdruck-Störgröße des Einspritzsystems 3 dar. Das Einspritzsystem 3 weist ein zweites, insbesondere elektrisch ansteuerbares Druckregelventil 20 auf, über welches der Hochdruckspeicher 13 ebenfalls mit dem Kraftstoffreservoir 7 fluidverbunden ist. Die beiden Druckregelventile 19, 20 sind demnach insbesondere fluidisch parallel zueinander angeordnet. Auch über das zweite Druckregelventil 20 ist ein Kraftstoff- Volumenstrom definierbar, welcher aus dem Hochdruckspeicher 13 in das Kraftstoffreservoir 7 abgesteuert werden kann. Dieser Kraftstoff- Volumenstrom wird in Figur 1 sowie im folgenden Text mit VDRV2 bezeichnet.
Das Einspritzsystem 3 weist kein mechanisches Überdruckventil auf, welches gemäß dem Stand der Technik herkömmlicherweise vorgesehen ist und dann den Hochdruckspeicher 13 mit dem Kraftstoffreservoir 7 verbindet. Auf das mechanische Überdruckventil kann erfindungsgemäß verzichtet werden, da dessen Funktion vollständig durch die Druckregelventile 19, 20
übernommen wird.
Es ist möglich, dass das Einspritzsystem 3 mehr als zwei Druckregelventile 19, 20 aufweist. Der einfacheren Darstellung wegen wird im Folgenden allerdings die Funktionsweise des
erfindungsgemäßen Einspritzsystems 1 anhand des hier dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, welches genau zwei Druckregelventile 19, 20 aufweist.
Die Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches Steuergerät 21, welches bevorzugt als Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine 1, nämlich als sogenannte Engine Control Unit (ECU) ausgebildet ist, bestimmt. Das elektronische Steuergerät 21 beinhaltet die üblichen Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen
Mikroprozessor, I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den
Speicherbausteinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das elektronische Steuergerät 21 aus Eingangsgrößen Ausgangsgrößen. In Figur 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: Ein gemessener, noch ungefilterter Hochdruck p, der in dem Hochdruckspeicher 13 herrscht und mittels eines Hochdrucksensors 23 gemessen wird, eine aktuelle Motordrehzahl ni, ein Signal FP zur Leistungsvorgabe durch einen Betreiber der Brennkraftmaschine 1, und eine Eingangsgröße E. Unter der Eingangsgröße E sind vorzugsweise weitere Sensorsignale zusammengefasst, beispielsweise ein Ladeluftdruck eines Abgasturboladers. Bei einem
Einspritzsystem 3 mit Einzelspeichern 17 ist ein Einzelspeicherdruck pe bevorzugt eine zusätzliche Eingangsgröße des Steuergeräts 21.
In Figur 1 sind als Ausgangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 21 beispielhaft ein Signal PWMSD zur Ansteuerung der Saugdrossel 9 als Druckstellglied, ein Signal ve zur Ansteuerung der Injektoren 15 - welches insbesondere einen Spritzbeginn und/oder ein Spritzende oder auch eine Spritzdauer vorgibt -, ein erstes Signal PWMDRVl zur Ansteuerung eines ersten
Druckregelventils der beiden Druckregelventile 19, 20, und ein zweites Signal PWMDRV2 zur Ansteuerung eines zweiten Druckregelventils der beiden Druckregelventile 19, 20 dargestellt. Wie im Folgenden noch erläutert wird, ist die in Figur 1 dargestellte Zuordnung des ersten Signals PWMDRVl zu dem ersten Druckregel ventil 19, und des zweiten Signals PWMDRV2 zu dem zweiten Druckregelventil 20 nicht für alle Zeiten festgelegt, vielmehr werden die
Druckregelventile 19, 20 bevorzugt alternierend mit den Signalen PWMDRVl , PWMDRV2 angesteuert. Bei den Signalen PWMDRVl, PWMDRV2 handelt es sich bevorzugt um pulsweitenmodulierte Signale, über welche die Stellung eines Druckregelventils 19, 20 und damit der dem Druckregelventil 19, 20 jeweils zugeordnete Volumenstrom VDRV1, VDRV2 definiert werden kann. In Figur 1 ist außerdem noch eine Ausgangsgröße A dargestellt, die stellvertretend für weitere Stellsignale zur Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine 1 steht, beispielsweise für ein Stellsignal zur Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers bei einer Registeraufladung.
Fig. 2 zeigt eine erste schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens. Dabei wird im Folgenden zunächst die Funktionsweise des Verfahrens unter Ansteuerung nur eines der Druckregelventile 19, 20 erläutert, wobei dann in einem nächsten Schritt die Funktionalität erläutert wird, welche durch Hinzunahme eines weiteren Druckregelventils 20, 19 hinzutritt. Es ist ein erster Hochdruck-Regelkreis 25 vorgesehen, über den in einem Normalbetrieb des Einspritzsystems 3 mittels der Saugdrossel 9 als Druckstellglied der Hochdruck in dem
Hochdruckspeicher 13 geregelt wird. Der erste Hochdruck-Regelkreis 25 wird in
Zusammenhang mit Figur 9 näher erläutert, wo er im Detail dargestellt ist. Der erste Hochdruck- Regelkreis 25 weist als Eingangsgröße einen Soll-Hochdruck ps für das Einspritzsystem 3 auf. Dieser wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl n! der Brennkraftmaschine 1, einer Last- oder Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine 1 und/oder in Abhängigkeit weiterer, insbesondere einer Korrektur dienender Größen, aus einem Kennfeld ausgelesen.
Weitere Eingangsgrößen des ersten Hochdruck-Regelkreises 25 sind insbesondere die Drehzahl ni der Brennkraftmaschine 1 sowie eine - insbesondere ebenfalls aus einem Kennfeld
ausgelesene - Soll-Einspritzmenge Qs. Als Ausgangsgröße weist der erste Hochdruck- Regelkreis 25 insbesondere den von dem Hochdrucksensor 23 gemessenen Hochdruck p auf, der vorzugsweise einer ersten Filterung mit einer größeren Zeitkonstanten unterzogen wird, um einen Ist-Hochdruck pi zu bestimmen, wobei er zugleich vorzugsweise einer zweiten Filterung mit einer kleineren Zeitkonstanten unterzogen wird, um einen dynamischen Raildruck pdyn zu berechnen. Diese beiden Druckwerte pi, pdyn stellen weitere Ausgangsgrößen des ersten
Hochdruck-Regelkreises 25 dar.
In Figur 2 ist insbesondere die Ansteuerung eines ersten Druckregelventils der beiden
Druckregelventile 19, 20, beispielsweise die Ansteuerung des ersten Druckregelventils 19, dargestellt. Es ist vorzugsweise ein erstes Schaltelement 27 vorgesehen, mit welchem abhängig von einem ersten logischen Signal SIG1 zwischen dem Normalbetrieb und einer ersten
Betriebsart eines Schutzbetriebs umgeschaltet werden kann. Bevorzugt ist das Schaltelement 27 vollständig auf elektronischer oder Softwareebene verwirklicht. Dabei wird die im Folgenden beschriebene Funktionalität vorzugsweise abhängig von einem Wert einer dem ersten logischen Signal SIG1 entsprechenden Variable, die insbesondere als sogenanntes Flag ausgebildet ist und die Werte„wahr" oder„falsch" annehmen kann, umgeschaltet. Alternativ ist es allerdings selbstverständlich auch möglich, dass das Schaltelement 27 als realer Schalter, beispielsweise als Relais ausgebildet ist. Dieser Schalter kann dann beispielsweise abhängig von einem Niveau eines elektrischen Signals geschaltet werden. Bei der hier konkret dargestellten Ausgestaltung ist der Normalbetrieb gesetzt, wenn das erste logische Signal SIG1 den Wert„falsch" (false) aufweist. Dagegen ist die Betriebsart des Schutzbetriebs gesetzt, wenn das erste logische Signal SIG1 den Wert„wahr" (true) aufweist. Es ist ein zweites Schaltelement 29 vorgesehen, welches eingerichtet ist, um das erste
Ansteuersignal PWMDRV1 zwischen zwei Moden zu schalten, wobei insbesondere ein mit dem ersten Ansteuersignal PWMDRV1 angesteuertes Druckregelventil 19, 20 von einer
Normalfunktion in eine Stillstandsfunktion und zurück geschaltet werden kann. Dabei wird das zweite Schaltelement 29 in Abhängigkeit von einem zweiten logischen Signal Z
beziehungsweise dem Wert einer entsprechenden Variable gesteuert. Das zweite Schaltelement 29 kann als virtuelles, insbesondere Software-basiertes Schaltelement ausgestaltet sein, welches in Abhängigkeit von dem Wert einer insbesondere als Flag ausgestalteten Variable zwischen der Normalfunktion und der Stillstandsfunktion schaltet. Es ist alternativ aber auch möglich, dass das zweite Schaltelement als realer Schalter, beispielsweise als Relais ausgebildet ist, welches in Abhängigkeit von einem Signalwert eines elektrischen Signals schaltet. Bei der hier konkret dargestellten Ausführungsform entspricht das zweite logische Signal Z einer Zustandsvariablen, welche die Werte 1 für einen ersten Zustand und 2 für einen zweiten Zustand annehmen kann. Dabei wird hier die Normalfunktion für das angesteuerte Druckregelventil 19, 20 gesetzt, wenn das zweite logische Signal Z den Wert 2 annimmt, wobei die Stillstandsfunktion gesetzt wird, wenn das zweite logische Signal Z den Wert 1 annimmt. Selbstverständlich ist eine abweichende Definition des zweiten logischen Signals Z, insbesondere dergestalt möglich, dass eine entsprechende Variable die Werte 0 und 1 annehmen kann. Zunächst wird nun die Ansteuerung eines ersten Druckregelventils 19, 20 in dem Normalbetrieb sowie bei gesetzter Normalfunktion beschrieben. Es ist ein erstes Berechnungsglied 31 vorgesehen, welches als Ausgangsgröße einen berechneten Sollvolumenstrom Vs.ber ausgibt, wobei in das erste Berechnungsglied 31 als Eingangsgrößen die momentane Drehzahl ni, die Soll-Einspritzmenge Qs, der Sollhochdruck ps, der dynamische Raildruck pdyn und der Ist- Hochdruck pi eingehen. Die Funktionsweise des Berechnungsglieds 31 ist ausführlich in den deutschen Patentschriften DE 10 2009 031 528 B3 und DE 10 2009 031 527 B3 beschrieben. Dabei zeigt sich insbesondere, dass in einem Schwachlastbereich, beispielsweise im Leerlauf der Brennkraftmaschine 1, ein positiver Wert für einen statischen Soll- Volumenstrom berechnet wird, während in einem Normalbetriebsbereich ein statischer Soll- Volumenstrom von 0 berechnet wird. Der statische Soll- Volumenstrom wird bevorzugt durch Aufaddieren eines dynamischen Soll- Volumenstroms korrigiert, der seinerseits über eine dynamische Korrektur in Abhängigkeit von dem Soll-Hochdruck ps, dem Ist-Hochdruck p! und dem dynamischen
Raildruck pdyn berechnet wird. Der berechnete Soll-Volumenstrom Vs,ber ist schließlich die Summe aus dem statischen Soll- Volumenstrom und dem dynamischen Soll- Volumenstrom. Es handelt sich bei dem berechneten Soll- Volumenstrom Vs,ber insoweit um einen resultierenden Soll- Volumenstrom.
Im Normalbetrieb, wenn das erste logische Signal SIG1 den Wert„falsch" aufweist, wird der berechnete Soll-Volumenstrom Vs,ber als Soll-Volumenstrom Vs an ein Druckregelventil- Kennfeld 33 übergeben. Das Druckregel ventil-Kennfeld 33 bildet hierbei - wie in der deutschen Patentschrift DE 10 2009 031 528 B3 beschrieben - eine inverse Charakteristik eines verwendeten Druckregelventils 19, 20 ab. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Einspritzsystem identische Druckregelventile 19, 20 auf, sodass für jedes der Druckregelventile 19, 20 das gleiche Druckregelventil-Kennfeld 33 verwendet werden kann. Alternativ ist es aber auch möglich, verschiedene Druckregelventile 19, 20 einzusetzen, wobei dann für jedes
Druckregelventil 19, 20 ein diesen separat zugeordnetes Druckregelventil-Kennfeld verwendet wird. Ausgangsgröße des Druckregelventil-Kennfelds 33 ist ein Druckregelventil-Sollstrom Is, Eingangsgrößen sind der abzusteuernde Soll- Volumenstrom Vs sowie der Ist-Hochdruck pi.
Bei einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist es auch möglich, dass der Soll- Volumenstrom Vs nicht mittels des ersten Berechnungsglieds 31 berechnet, sondern im
Normalbetrieb konstant vorgegeben wird. Der Druckregel ventil-Sollstrom wird einem ersten Stromregler 35 zugeführt, der die Aufgabe hat, den Strom zur Ansteuerung des Druckregelventils 19, 20 zu regeln. Weitere Eingangsgrößen des ersten Stromreglers 35 sind beispielsweise ein Proportionalbeiwert
Figure imgf000028_0001
und ein
Ohm' scher Widerstand RI,DRV des Druckregel ventils 19, 20. Ausgangsgröße des ersten
Stromreglers 35 ist eine erste Sollspannung Us für das Druckregel ventil 19, 20, welche durch Bezug auf eine Betriebsspannung UB in an sich üblicher Weise in eine Einschaltdauer für das erste, pulsweitenmodulierte Signal PWMDRV1 zur Ansteuerung des Druckregel ventils 19, 20 umgerechnet und diesem in der Normalfunktion, wenn also das zweite logische Signal Z den Wert 2 aufweist, zugeführt wird. Zur Stromregelung wird der Strom an dem mit dem ersten Ansteuersignal PWMDRV1 angesteuerten Druckregelventil 19, 20 als erste Stromgröße IR gemessen, in einem ersten Stromfilter 37 gefiltert und als erster gefilterter Ist-Strom h dem Stromregler 35 wieder zugeführt.
Wie bereits angedeutet, wird die Einschaltdauer in Form des ersten, pulsweitenmodulierten Ansteuersignais PWMDRV1 zur Ansteuerung eines Druckregelventils 19, 20 in für sich genommen üblicher Weise gemäß folgender Gleichung aus der ersten Sollspannung Us und der Betriebsspannung UB berechnet:
PWMDRV1 = (Us / UB) X 100 . (1)
Auf diese Weise wird in dem Normalbetrieb eine Hochdruck-Störgröße, nämlich der
abgesteuerte Soll-Volumenstrom Vs über eines der Druckregelventile 19, 20 erzeugt.
Nimmt das erste logische Signal SIG1 den Wert„wahr" an, schaltet das erste Schaltelement 27 von dem Normalbetrieb in den Schutzbetrieb um. Unter welchen Bedingungen dies der Fall ist, wird in Zusammenhang mit Figur 3 erläutert. Bezüglich der Ansteuerung des Druckregelventils
19, 20 ergibt sich in der ersten und zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs insoweit kein
Unterschied, als auch hier das Druckregelventil 19, 20 mit dem Soll- Volumenstrom Vs angesteuert wird, jedenfalls solange durch das Schaltelement 29 die Normalfunktion gesetzt ist. Insoweit ergibt sich in Figur 2 rechts von dem Schaltelement 27 keine Änderung zu den zuvor gegebenen Erläuterungen. Der Soll- Volumenstrom Vs wird in der ersten und zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs jedoch anders berechnet als in dem Normalbetrieb, nämlich über einen zweiten Hochdruck-Regelkreis 39. Der Soll- Volumenstrom Vs wird in diesem Fall mit einem begrenzten Ausgangsvolumenstrom VR aus einem Druckregelventil-Druckregler 41 - bis auf einen im Folgenden noch erläuterten Faktor foRv - identisch gesetzt. Dies entspricht der oberen Schaltstellung des ersten
Schaltelements 27. Der Druckregelventil-Druckregler 41 weist als Eingangsgröße eine
Hochdruck-Regelabweichung βρ auf, welche als Differenz von dem Soll-Hochdruck ps und dem dynamischen Raildruck pdyn berechnet wird. Weitere Eingangsgrößen des Druckregelventil- Druckreglers 41 sind bevorzugt ein maximaler Volumenstrom Vmax für das Druckregel ventil 19,
20, der in dem ersten Berechnungsglied 31 berechnete Soll- Volumenstrom Vs.ber und/oder ein Proportionalbeiwert kpoRv- Der Druckregelventil-Druckregler 41 wird vorzugsweise als
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ausgeführt, der in Figur 7 näher erläutert wird. Dabei wird - wie noch ausgeführt wird - ein integrierender Anteil (I- Anteil) zu dem Zeitpunkt, zu welchem das erste Schaltelement 27 von seiner in Figur 2 dargestellten unteren in seine obere Schaltstellung umgeschaltet wird, mit dem berechneten Soll- Volumenstrom Vs.ber initialisiert. Nach oben wird der I- Anteil des Druckregelventil-Druckreglers 41 auf den Maximalvolumenstrom Vmax für das Druckregelventil 19, 20 begrenzt. Dabei ist der maximale Volumenstrom Vmax vorzugsweise - bis auf den Faktor foRv - eine Ausgangsgröße einer zweidimensionalen Kennlinie 43, welche den das Druckregelventil 19, 20 maximal durchsetzenden Volumenstrom in Abhängigkeit von dem Hochdruck aufweist, wobei die Kennlinie 43 als Eingangsgröße den dynamischen Raildruck pdyn erhält. Wie bereits angedeutet, wird bei diesem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass die Druckregelventile 19, 20 identisch ausgebildet sind, sodass für beide Druckregelventile eine identische Kennlinie 43 verwendet werden kann. Es ist aber auch möglich, verschiedene Druckregelventile 19, 20 einzusetzen, wobei dann für jedes der Druckregelventile 19, 20 eine separate Kennlinie 43 verwendet wird. Unmittelbare Ausgangsgröße des Druckregelventil- Druckreglers 41 ist ein unbegrenzter Volumenstrom Vu, der in einem Begrenzungselement 45 auf den maximalen Volumenstrom Vmax begrenzt wird. Das Begrenzungselement 45 gibt als
Ausgangsgröße schließlich den begrenzten Soll- Volumenstrom VR aus. Mit diesem wird dann - bis auf den im Folgenden noch erläuterten Faktor foRv - das Druckregelventil 19, 20 als Soll- Volumenstrom Vs angesteuert, indem der Soll- Volumenstrom Vs in bereits beschriebener Weise dem Druckregel ventil-Kennfeld 33 zugeführt wird.
Es erfolgt demnach in dieser Weise in der ersten Betriebsart des Schutzbetriebs eine
Ansteuerung eines Druckregelventils 19, 20 als Druckstellglied zur Regelung des Hochdrucks in dem Hochdruckspeicher 13 über den zweiten Hochdruck-Regelkreis 39. Im Folgenden wird nun die Funktionsweise erläutert, die durch Hinzunahme eines zweiten Druckregelventils 20, 19 gegeben ist.
Wie in Zusammenhang mit Figur 3 noch näher erläutert werden wird, nimmt das erste logische Signal SIG1 den logischen Wert„wahr" an, wenn der dynamische Raildruck pdyn - beispielsweise infolge eines Kabelbruchs des Saugdrossel-Steckers -, einen ersten
Druckgrenzwert pG1 erreicht. In der Folge wechselt das erste Schaltelement 27 in die in Figur 2 dargestellte obere Schaltstellung, sodass der Hochdruck nun mithilfe des zweiten Hochdruck- Regelkreises 39 und eines der Druckregel ventile 19, 20 geregelt wird. Wie ebenfalls in
Zusammenhang mit Figur 3 noch erläutert werden wird, weist ein drittes logisches Signal SIG2 den Wert„falsch" auf, wenn der dynamische Raildruck dyn einen zweiten Druckgrenzwert pG2 noch nicht erreicht hat. Ein zweiter Druckregelventil-Sollstrom Is,2 für ein zweites
Druckregelventil 20, 19 wird dann aus einem zweiten Druckregelventil-Kennfeld 49 ausgelesen, welches den Ist-Hochdruck pi und den Wert Null für den Soll- Volumenstrom als Eingangsgröße aufweist. Sind die beiden Druckregelventile 19, 20 identisch ausgebildet, ist das zweite Druckregel ventil-Kennfeld 49 gleich dem ersten Druckregelventil-Kennfeld 33 und
unterscheidet sich nur in Hinblick auf den zu Null gesetzten, eingehenden Soll- Volumenstrom. Werden verschiedene Druckregelventile 19, 20 verwendet, können sich die beiden
Druckregel ventil-Kennfelder 33, 49 unterscheiden. Dadurch, dass das zweite Druckregel ventil- Kennfeld 49 als eingehenden Soll- Volumenstrom den Wert Null hat, wird das derart
angesteuerte Druckregelventil 19, 20 so angesteuert, das es vollständig geschlossen ist, wobei es keinen Kraftstoff in das Kraftstoffreservoir 7 absteuert. Der Hochdruck wird daher solange, bis der dynamische Raildruck pdyn den zweiten Druckgrenzwert po2 erreicht, nur mithilfe eines Druckregelventils 19, 20 geregelt.
Es ist ein viertes Schaltelement 44 vorgesehen, welches den Wert des bereits zuvor erwähnten Faktors foRv bestimmt. Dieses vierte Schaltelement 44 wird ebenfalls abhängig von dem dritten logischen Signal SIG2 gesteuert, und nimmt seine in Figur 2 dargestellte untere Schaltstellung ein, wenn das dritte logische Signal SIG2 den Wert„falsch" (false) aufweist. In diesem Fall wird die Ausgangsgröße der Kennlinie 43 mit dem Faktor 1 multipliziert. Entsprechend wird der aus dem Begrenzungselement 45 resultierende begrenzte Sollvolumenstrom VR durch den Faktor 1 dividiert.
Steigt der dynamische Raildruck pdyn an und erreicht oder überschreitet den zweiten
Druckgrenzwert pc2, so nimmt das dritte logische Signal SIG2 den Wert„wahr" (true) an. Dies führt dazu, dass das dritte Schaltelement 47 und das vierte Schaltelement 44 in ihre in Figur 2 obere Schaltstellung wechseln. Betrachtet man zunächst das dritte Schaltelement 47, so zeigt sich, dass hierdurch nun der zweite Druckregelventil-Sollstrom Is)2 bei dem hier konkret dargestellten Ausführungsbeispiel identisch wird mit dem ersten Druckregelventil-Sollstrom Is, sodass in der Folge beide Druckregelventile 19, 20 mit demselben Sollstrom beaufschlagt werden. Dies setzt wiederum voraus, dass die beiden Druckregelventil 19, 20 identisch ausgebildet sind, was einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht. Selbstverständlich ist es aber möglich, diese mit separaten, insbesondere aus separaten Kennfeldern resultierenden
Sollströmen zu beaufschlagen, wenn sich die Druckregelventile 19, 20 unterscheiden.
Zwei gleiche Druckregelventile 19, 20 können eine doppelte Kraftstoffmenge im Vergleich zu einem einzigen Druckregelventil 19, 20 absteuern. Aus diesem Grund nimmt - wenn man nun das vierte Schaltelement 44 betrachtet - der Faktor foRv jetzt den Wert 2 an, wodurch der aus der Kennlinie 43 resultierende, maximale Volumenstrom Vmax verdoppelt wird. Der begrenzte Volumenstrom VR, der aus dem Begrenzungselement 45 resultiert, wird dagegen durch den Faktor foRv und somit nun durch zwei geteilt, da letztlich der resultierende Druckregelventil- Sollvolumenstrom Vs jeweils mit einem Druckregel ventil 19, 20 korrespondiert und jeweils der Ansteuerung eines Druckregelventils 19, 20 dient. Auch diese Vorgehensweise ist abgestimmt auf die bevorzugte Ausgestaltung, bei welcher die beiden verwendeten Druckregel ventile 19, 20 gleich ausgebildet sind. Sind sie verschieden ausgebildet, werden dagegen vorzugsweise verschiedene Kennlinien 43, verschiedene zweite Hochdruck-Regelkreise 39, und verschiedene Druckregel ventil-Kennfelder 33, 49 zur Ansteuerung der verschiedenen Druckregel ventile verwendet. Sind dagegen mehr als zwei gleich ausgebildete Druckregelventile vorgesehen, können diese völlig analog zu der Darstellung in Figur 2 durch eine Vervielfachung der dort für jedes Druckregelventil 19, 20 dargestellten AnSteuerelemente angesteuert werden, wobei als Faktor fD v in der oberen Schaltstellung des vierten Schaltelements 44 die Zahl der verwendeten Druckregelventile eingesetzt werden kann. Der zweite Druckregelventil-Sollstrom Is,2 ist die Eingangsgröße eines zweiten Stromreglers 51 , der im Übrigen bevorzugt genau so ausgebildet ist, wie der erste Stromregler 35. Auch im Übrigen entspricht die Ansteuerungsmimik zur Erzeugung des zweiten Ansteuersignais
PWMDRV2 derjenigen zur Erzeugung des ersten Ansteuersignais PWMDRVl, wobei hier zur Umschaltung zwischen der Normalfunktion und der Stillstandsfunktion noch ein fünftes
Schaltelement 53 vorgesehen ist, und wobei zur Filterung einer zweiten, gemessenen Stromgröße IRi2 ein zweites Stromfilter 55 vorgesehen ist, welches als Ausgangsgröße einen zweiten Ist- Strom Ii;2 aufweist, welcher dem zweiten Stromregler 51 zugeführt wird. Die Reglerparameter des zweiten Stromreglers 51 werden vorzugsweise so eingestellt wie die entsprechenden
Parameter des ersten Stromreglers 35.
Anhand des zweiten Schaltelements 29 und des fünften Schaltelements 53 zeigt sich noch, dass die Einschaltdauer der Ansteuersignale PWMDRVl, PWMDRV2 in der Stillstandsfunktion identisch zu 0 % ist. In der Normalfunktion wird dagegen das jeweilige Ansteuersignal
PWMDRVl, PWMDRV2 durch die diesem zugeordnete Ansteuermimik erzeugt, wie dies zuvor bereits erläutert wurde.
Die beiden Ansteuersignale PWMDRVl, PWMDRV2 werden einer Umschaltlogik 57 zugeführt, die im Folgenden noch in Zusammenhang mit den Figuren 5 und 6 näher erläutert wird, wobei die Umschaltlogik 57 dafür sorgt, dass die Druckregelventile 19, 20 alternierend mit den Ansteuersignalen PWMDRVl, PWMDRV2 angesteuert werden. Ebenso werden die gemessenen Stromgrößen IR, IR 2 auch der Umschaltlogik 57 entnommen, wobei diese dafür sorgt, dass sie stets an den jeweiligen, den Ansteuersignalen PWMDRVl, PWMDRV2 korrekt zugeordneten Druckregelventilen 19, 20 gemessen werden, um eine definierte Regelung jedes der
Druckregelventile 19, 20 über die Stromregler 35, 51 zu gewährleisten.
Fig. 3 zeigt, unter welchen Bedingungen das erste logische Signal SIG1 und das dritte logische Signal SIG2 jeweils die Werte„wahr" und„falsch" annehmen. Dies wird im Folgenden zunächst anhand von Figur 3a) für das erste logische Signal SIG1 erläutert. Solange der dynamische Raildruck pdyn einen ersten Druckgrenzwert poi nicht erreicht oder überschreitet, weist der Ausgang eines ersten Komparatorelements 59 den Wert„falsch" auf. Beim Start der Brennkraftmaschine 1 wird der Wert des ersten logischen Signals SIG1 mit „falsch" initialisiert. Dadurch ist auch das Ergebnis eines ersten Veroderungsglieds 61„falsch", solange der Ausgang des ersten Komparatorelements 59 den Wert„falsch" aufweist. Der
Ausgang des ersten Veroderungsglieds 61 wird einem Eingang eines ersten Verundungsglieds 63 zugeführt, dessen anderem Eingang eine durch einen Querstrich dargestellte Verneinung einer Variablen MS zugeführt wird, wobei die Variable MS den Wert„wahr" aufweist, wenn die Brennkraftmaschine 1 steht, und wobei sie den Wert„falsch" aufweist, wenn die
Brennkraftmaschine 1 läuft. Im Betrieb der Brenrikraftmaschine 1 ist demnach der Wert der Verneinung der Variablen MS„wahr". Insgesamt zeigt sich nun, dass der Ausgang des
Verundungsglieds 63 und damit der Wert des ersten logischen Signals SIG1„falsch" ist, solange der dynamische Raildruck pdyn den ersten Druckgrenzwert poi nicht erreicht oder überschreitet. Erreicht oder überschreitet der dynamische Raildruck pdyn den ersten Druckgrenzwert pd, springt der Ausgang des ersten Komparatorelements 59 von„falsch" auf„wahr". Somit springt auch der Ausgang des ersten Veroderungsglieds 61 von„falsch" auf„wahr". Läuft die
Brennkraftmaschine 1 , springt auch der Ausgang des ersten Verundungsglieds 63 von„falsch" auf„wahr", sodass der Wert des ersten logischen Signals SIG1„wahr" wird. Dieser Wert wird dem ersten Veroderungsglied 61 wieder zugeführt, was jedoch nichts daran ändert, dass dessen Ausgang„wahr" bleibt. Selbst ein Abfall des dynamischen Raildrucks pdyn unter den ersten Druckgrenzwert poi kann den Wahrheitswert des ersten logischen Signals SIG1 nicht mehr ändern. Dieser bleibt vielmehr solange„wahr", bis die Variable MS und damit auch deren Verneinung ihren Wahrheitswert ändert, nämlich wenn die Brennkraftmaschine 1 nicht mehr läuft. Somit zeigt sich Folgendes: Der Normalbetrieb wird realisiert, solange der dynamische Raildruck ayn den ersten Druckgrenzwert PGI unterschreitet. In diesem Fall ist der Soll- Volumenstrom Vs mit dem berechneten Soll- Volumenstrom Vs,ber identisch. Erreicht oder überschreitet der dynamische Raildruck payn den ersten Druckgrenzwert poi, nimmt das erste logische Signal SIG1 den Wert„wahr" an, und das erste Schaltelement 27 nimmt seine obere Schaltstellung ein. Damit wird der Soll-Volumenstrom Vs in diesem Fall mit dem begrenzten Volumenstrom VR des zweiten Hochdruck-Regelkreises 39 - bis auf den Faktor foRv - identisch. Dies bedeutet, dass im Normalbetrieb durch eines der Druckregelventile 19, 20 eine Hochdruck- Störgröße erzeugt wird, wobei in der ersten Betriebsart des Schutzbetriebs der Hochdruck immer dann, wenn der dynamische Raildruck pdyn den ersten Druckgrenzwert pd erreicht, anschließend von dem Druckregelventil-Druckregler 41 geregelt wird, und dies solange, bis ein Stillstand der Brennkraftmaschine 1 erkannt wird. In der ersten Betriebsart des Schutzbetriebs übernimmt zumindest eines der Druckregelventile 19, 20 über den zweiten Hochdruck-Regelkreis 39 die Regelung des Hochdrucks. In Figur 3b) ist die Logik zur Schaltung des dritten logischen Signals SIG2 dargestellt. Dabei zeigt sich, dass diese vollständig der Logik zur Schaltung des ersten logischen Signals SIG1 entspricht, wobei lediglich statt des ersten Druckgrenzwerts pd der zweite Druckgrenzwert po2 als Eingangsgröße verwendet wird. Die entsprechenden logischen Schaltkomponenten sind hier in Vergleich zu Figur 3 a) mit gestrichenen Bezugszeichen versehen. Aufgrund der völlig identischen Funktionsweise wird auf die Erläuterungen zu Figur 3a) verwiesen. Analog zu dem ersten logischen Signal SIG1 zeigt sich für das zweite logische Signal SIG2 Folgendes: Dieses wird zu Beginn des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 mit dem Wert„falsch" initialisiert", wobei es seinen Wahrheitswert zu„wahr" ändert, wenn der dynamische Raildruck pdyn den zweiten Druckgrenzwert po2 erreicht oder überschreitet. Daraufhin bleibt der Wahrheitswert des dritten logischen Signals SIG2„wahr", bis ein Stillstand der Brennkraftmaschine 1 erkannt wird.
Mit Bezug auf Figur 2 zeigt sich, dass die zweite Betriebsart des Schutzbetriebs aktiviert wird, wenn das dritte logische Signal SIG2 seinen Wahrheitswert von„falsch" zu„wahr" ändert, wobei in diesem Fall das bisher nicht aktive Druckregelventil 20, 19 hinzugeschaltet wird, sodass der Hochdruck von beiden Druckregelventilen 19, 20 geregelt wird.
Zurückkommend auf Figur 2 wird im Folgenden auch die dritte Betriebsart des Schutzbetriebs erläutert: In diese wird geschaltet, wenn das zweite logische Signal Z den Wert 1 annimmt. In diesem Fall wird das zweite Schaltelement 29 und auch das fünfte Schaltelement 53 in seine in Figur 2 dargestellte obere Schaltposition gebracht, wobei hierdurch die Stillstandsfunktion für beide Druckregelventile 19, 20 gesetzt wird. In dieser Stillstandsfunktion werden die
Druckregel ventile 19, 20 nicht mehr angesteuert, das heißt, die Ansteuersignale PWMDRV1, PWMDRV2 werden zu Null gesetzt. Da vorzugsweise zumindest unter Eingangsdruck stromlos offene Druckregelventile 19, 20 verwendet werden, steuern diese nun dauerhaft einen maximalen Kraftstoff- Volumenstrom aus dem Hochdruckspeicher 13 in das Kraftstoffreservoir 7 ab.
Weist dagegen das zweite logische Signal Z den Wert 2 auf, ist - wie bereits erläutert - die Normalfunktion für die Druckregelventile 19, 20 gesetzt, und diese werden mit ihren jeweiligen Sollströmen Is, Is,2 und den hieraus berechneten Ansteuersignalen PWMDRV1 , PWMDRV2 angesteuert.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Zustandsübergangsdiagramm für die Druckregelventile 19, 20 von der Normalfunktion in die Stillstandsfunktion und zurück. Dabei sind die Druckregelventile 19, 20 bevorzugt so ausgebildet, dass sie drucklos und stromlos geschlossen ausgebildet sind, wobei sie weiter bevorzugt so ausgebildet sind, dass sie bei einem eingangsseitig anliegenden Druck bis zu einem Öffnungsdruckwert geschlossen sind, wobei sie öffnen, wenn der eingangsseitig anliegende Druck im stromlosen Zustand den Öffnungsdruckwert erreicht oder überschreitet. Sie sind dann unter Eingangsdruck stromlos offen und können durch Bestromen in Richtung des geschlossenen Zustande angesteuert werden. Der Öffnungsdruckwert kann beispielsweise bei 850 bar liegen.
In Figur 4 ist mit einem ersten Kreis Kl die Stillstandsfunktion symbolisiert, wobei rechts oben mit einem zweiten Kreis K2 die Normalfunktion symbolisiert ist. Ein erster Pfeil PI stellt einen Übergang zwischen der Stillstandsfunktion und der Normalfunktion dar, wobei ein zweiter Pfeil P2 einen Übergang zwischen der Normalfunktion und der Stillstandsfunktion darstellt. Mit einem dritten Pfeil P3 ist eine Initialisierung der Brennkraftmaschine 1 nach dem Start angedeutet, wobei die Druckregelventile 19, 20 zunächst in der Stillstandsfunktion initialisiert werden. Erst wenn zugleich ein laufender Betrieb der Brennkraftmaschine 1 erkannt wird, und der Ist-Hochdruck p! einen vorbestimmten Startwert pst überschreitet, wird für die
Druckregelventile 19, 20 - entlang des Pfeils PI - die Normalfunktion gesetzt und die
Stillstandsfunktion zurückgesetzt, insbesondere indem das zweite logische Signal Z seinen Wert von 1 zu 2 ändert. Die Normalfunktion wird zurückgesetzt und die Stillstandsfunktion wird entlang des Pfeils P2 gesetzt, wenn der dynamische Raildruck pdyn den dritten Druckgrenzwert PG3 überschreitet, oder wenn ein Defekt eines Hochdrucksensors - hier dargestellt durch eine logische Variable HDSD - erkannt wird, oder wenn erkannt wird, dass die Brennkraftmaschine 1 steht. In der Stillstandsfunktion, in welcher das zweite logische Signal Z wiederum den Wert 1 annimmt, werden die Druckregelventile 19, 20 nicht angesteuert, wobei sie in der
Normalfunktion - wie bereits in Zusammenhang mit Figur 2 erläutert - mittels der ihnen jeweils zugeordneten Sollströme Is, Is,2 angesteuert werden.
Es ergibt sich nun folgende Funktionalität: Startet die Brennkraftmaschine 1 , liegt zunächst kein Hochdruck in dem Hochdruckspeicher 13 vor, und die Druckregelventile 19, 20 sind in ihrer Stillstandsfunktion angeordnet, sodass sie druck- und stromlos, also geschlossen sind. Beim Hochlaufen der Brennkraftmaschine 1 kann sich daher rasch ein Hochdruck in dem
Hochdruckspeicher ausbilden, der irgendwann den Startwert pst überschreitet. Dieser liegt bevorzugt niedriger als der Öffhungsdruckwert der Druckregelventile 19, 20, sodass für diese zunächst die Normalfunktion gesetzt wird, bevor sie öffnen. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die Druckregelventile 19, 20 in jedem Fall angesteuert werden, wenn sie erstmals öffnen. Da sie drucklos geschlossen sind, bleiben sie auch unter Ansteuerung weiter geschlossen, bis der Ist-Hochdruck pi auch den Öffhungsdruckwert überschreitet, wobei sie dann öffnen und in der Normalfunktion angesteuert werden, nämlich entweder in dem Normalbetrieb oder in der ersten Betriebsart des Schutzbetriebs.
Tritt allerdings einer der zuvor beschriebenen Fälle auf, wird wiederum die Stillstandsfunktion für die Druckregelventile 19, 20 gesetzt.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn der dynamische Raildruck payn den dritten Druckgrenzwert PG3 überschreitet, wobei dieser vorzugsweise größer gewählt ist als der erste Druckgrenzwert poi und der zweite Druckgrenzwert pG2, und insbesondere einen Wert aufweist, bei welchem in einer herkömmlichen Ausgestaltung des Einspritzsystems ein mechanisches Überdruckventil öffnen würde. Da die Druckregelventile 19, 20 unter Druck stromlos offen sind, öffnen diese in der Stillstandsfunktion in diesem Fall vollständig und erfüllen so sicher und zuverlässig die Funktion eines Überdruckventils.
Der Übergang von der Normalfunktion in die Stillstandsfunktion erfolgt auch, wenn ein Defekt an dem Hochdrucksensor 23 festgestellt wird. Liegt hier ein Defekt vor, kann der Hochdruck in dem Hochdruckspeicher 13 nicht mehr geregelt werden. Um die Brennkraftmaschine 1 trotzdem noch sicher betreiben zu können, wird der Übergang von der Normal funktion in die Stillstandsfunktion für die Druckregelventile 19, 20 herbeigeführt, sodass diese öffnen und damit einen unzulässigen Anstieg des Hochdrucks verhindern. Weiterhin erfolgt der Übergang von der Normalfunktion in die Stillstandsfunktion in einem Fall, in welchem ein Stillstand der Brennkraftmaschine 1 festgestellt wird. Dies entspricht einem Zurücksetzen der Druckregelventile 19, 20, sodass bei einem erneuten Start der
Brennkraftmaschine 1 der hier beschriebene Zyklus wieder von neuem beginnen kann. Wird für die Druckregelventile 19, 20 unter Druck in dem Hochdruckspeicher 13 die
Stillstandsfunktion gesetzt, sind diese maximal weit geöffnet und steuern einen maximalen Volumenstrom aus dem Hochdruckspeicher 13 in das Kraftstoffreservoir 7 ab. Dies entspricht einer Schutzfunktion für die Brennkraftmaschine 1 und das Einspritzsystem 3, wobei diese Schutzfunktion insbesondere das Fehlen eines mechanischen Überdruckventils ersetzen kann.
Wichtig ist hier, dass die Druckregelventile 19, 20 nur zwei Funktionszustände, nämlich die Stillstandsfunktion und die Normalfunktion aufweisen, wobei diese beiden Funktionszustände vollauf genügen, um die gesamte relevante Funktionalität der Druckregelventile 19, 20 einschließlich der Schutzfunktion zum Ersetzen eines mechanischen Überdruckventils darzustellen.
Es zeigt sich, dass auch nach Überschreiten des zweiten Druckgrenzwerts PG2 noch eine stabile Regelung des Hochdrucks mittels der Druckregelventile möglich ist, da das Fördervermögen der Hochdruckpumpe 1 1 drehzahlabhängig ist. Damit können Motorbetriebswerte, vor allem
Emissionswerte, in diesem Fall noch eingehalten werden. Erst im höheren Drehzahlbereich muss mit einem Überschreiten des dritten Druckgrenzwerts pc3 gerechnet werden. In diesem Fall öffnen die Druckregelventile 19, 20 vollständig, und es muss mit einer Verschlechterung der Motorbetriebswerte, vor allem der Emissionen, gerechnet werden. Zumindest ein stabiler Betrieb des Motors wird dann aber auch weiterhin gewährleistet.
Auch bei einem Ausfall des Hochdrucksensors 23 ist ein stabiler Motorbetrieb noch möglich, auch wenn eventuell in diesem Fall eine Verschlechterung der Motorbetriebswerte, insbesondere der Emissionswerte, eintritt. Dadurch, dass der zweite Druckgrenzwert G2 größer ist als der erste Druckgrenzwert poi, wird vermieden, dass beide Druckregelventile 19, 20 gleichzeitig vom geschlossenen in einen geöffneten Zustand überfuhrt werden. Auf diese Weise werden große Druckgradienten, welche sich schädigend auf das Einspritzsystem 3 auswirken könnten, vermieden.
Wie bereits angedeutet, werden die Druckregelventile 19, 20 alternierend mit den
Ansteuersignalen PWMDRV1 und PWMDRV2 beaufschlagt. Dies bedeutet, dass eines der beiden Druckregelventile 19, 20 während eines vorbestimmten Zeitraums, beispielsweise von 5000 Betriebsstunden, mit dem ersten Ansteuersignal PWMDRV1 beaufschlagt wird. Zugleich wird das andere Druckregelventil 20, 19 mit dem zweiten Ansteuersignal PWMDRV2 beaufschlagt. Nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums wird umgekehrt das eine
Druckregelventil 19, 20 mit dem zweiten Ansteuersignal PWMDRV2 und das andere
Druckregelventil 20, 19 mit dem ersten Ansteuersignal PWMDRV1 - wiederum für die vorherbestimmte Zeitdauer - beaufschlagt. Dies wird nun in Zusammenhang mit den Figuren 5 und 6 näher erläutert.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Logik zu einer alternierenden Ansteuerung der Druckregelventile 19, 20 anhand verschiedener Diagramme. Ein erstes Diagramm 1) zeigt dabei einen Zeitzähler ZDRV aufgetragen gegen die Zeit t. Mit geschweiften Klammern ist jeweils ein vorbestimmter Zeitraum toRv dargestellt. Der Zeitzähler ZDRV weist zu einem ersten Zeitpunkt t1; nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums toRv seinen Maximalwert, beispielsweise 5000 Betriebsstunden, auf.
Das zweite, mittlere Diagramm 2) zeigt die logische Variable MS in Abhängigkeit von der Zeit t, wobei diese den Wert 0 annimmt, wenn die Brennkraftmaschine 1 läuft, und den Wert 1, wenn die Brennkraftmaschine 1 steht. Bis zu einem zweiten Zeitpunkt t2 nimmt die Variable MS den Wert 0 an, das heißt die Brennkraftmaschine 1 läuft. Zu dem zweiten Zeitpunkt t2 nimmt sie den Wert 1 an, es wird also ein Stillstand der Brennkraftmaschine 1 erkannt. Anhand des ersten, oberen Diagramms zeigt sich, dass nun der Zeitzähler ZDRV auf 0 zurückgesetzt wird.
Anschließend läuft er wieder bis zu seinem Maximalwert hoch, welcher dann wieder zu einem dritten Zeitpunkt t3 erreicht wird. Zwischen dem ersten Zeitpunkt t\ und dem zweiten Zeitpunkt t2 erfolgt keine Veränderung des Zeitzählers ZDRV, weil dieser seinen Maximalwert erreicht hat, wobei jedoch noch kein Stillstand der Brennkraftmaschine 1 erkannt wurde. Zu dem dritten Zeitpunkt t3 wird der Zeitzähler ZDRV wieder auf den Wert 0 zurückgesetzt, weil das zweite Diagramm einen stehenden Motor anzeigt. Anschließend wird der Zeitzähler ZDRV wieder hochgezählt, bis er zu einem vierten Zeitpunkt t schließlich wieder seinen Maximalwert erreicht. Da das zweite Diagramm erst zu einem fünften Zeitpunkt t5 einen stehenden Motor anzeigt, wird der Zeitzähler entsprechend dem ersten Diagramm zu dem fünften Zeitpunkt t5 auf den Wert 0 zurückgesetzt. Danach läuft der Zähler wieder auf seinen Maximalwert hoch, welchen er zu einem sechsten Zeitpunkt t6 wieder erreicht. Das dritte, untere Diagramm 3) stellt ein viertes logisches Signal SIG4 aufgetragen gegen die Zeit t dar. Dieses vierte logische Signal SIG4 zeigt an, wann ein Wechsel in der Zuordnung der Ansteuersignale PWMDRVl,
PWMDRV2 zu den entsprechenden Druckregelventilen 19, 20 erfolgen soll. Dieses vierte logische Signal SIG4 hat zum Zeitpunkt 0 den Wert 0. Immer, wenn der Zeitzähler ZDRV seinen Maximalwert erreicht hat und gleichzeitig eine stehende Brennkraftmaschine 1 durch das logische Signal MS angezeigt wird, erfolgt ein Wechsel im Wert des vierten logischen Signals SIG4. Dies bedeutet, dass sich das Signal SIG4 zu dem zweiten Zeitpunkt t2 von dem Wert 0 auf den Wert 1 , zu dem dritten Zeitpunkt t3 von dem Wert 1 auf den Wert 0 und zu dem fünften Zeitpunkt t5 wieder von dem Wert 0 auf den Wert 1 ändert. Insgesamt erfolgt also zu diesen Zeitpunkten ein Wechsel im Wert des vierten logischen Signals SIG4 und damit in der
Zuordnung der Ansteuersignale PWMDRVl, PWMDRV2 zu den Druckregelventilen 19, 20.
Fig. 6 zeigt eine Funktion der Umschaltlogik 57 in schematischer Darstellung. Diese weist ein sechstes Schaltelement 65 und ein siebtes Schaltelement 67 auf, welche ihre Schaltstellung in Abhängigkeit von dem vierten logischen Signal SIG4 ändern. Nimmt das vierte logische Signal SIG4 den Wert 0 an, sind beide Schaltelemente 65, 67 in ihrer in Figur 6 dargestellten, oberen Schaltstellung. Damit wird das erste Ansteuersignal PWMDRVl dem ersten Druckregelventil 19 zugeordnet, wobei zugleich das zweite Ansteuersignal PWMDRV2 dem zweiten
Druckregelventil 20 zugeordnet wird. Zugleich wird - was gegebenenfalls durch zusätzliche physikalische Schaltelemente bewirkt, hier der einfacheren Darstellung wegen jedoch gemeinsam mit den Ansteuersignalen erläutert wird - die erste gemessene Stromgröße IR an dem ersten Druckregelventil 19 gemessen, wobei die zweite gemessene Stromgröße IR)2 an dem zweiten Druckregelventil 20 gemessen wird.
Nimmt das vierte logische Signal SIG4 den Wert 1 an, so wechseln die Schaltelemente 65, 67 in ihre in Figur 6 dargestellte, untere Schaltstellung. Damit wird nun das erste Ansteuersignal PWMDRVl dem zweiten Druckregel ventil 20 zugeordnet, wobei das zweite Ansteuersignal PWMDRV2 dem ersten Druckregelventil 19 zugeordnet wird. Zugleich wird die erste gemessene Stromgröße IR an dem zweiten Druckregelventil 20 gemessen, wobei die zweite gemessene Stromgröße IR>2 an dem ersten Druckregelventil 19 gemessen wird.
Die Umschaltlogik 57 bewirkt also in Abhängigkeit von dem vierten logischen Signal SIG4, dass die Druckregelventile 19, 20 wechselseitig mit den verschiedenen Ansteuersignalen
PWMDRV1 , PWMDRV2 angesteuert werden, wobei zugleich gewährleistet wird, dass den hierfür vorgesehenen Stromreglern 35, 51 jeweils die richtigen gemessenen Stromgrößen IR, IR, zugeführt werden. Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung des Druckregelventil-Druckreglers 41 , der hier als PI(DTi)-Druckregler ausgeführt ist. Dabei zeigt sich, dass die Ausgangsgröße Vu des
Druckregelventil-Druckreglers 41 aus drei summierten Regler- Anteilen besteht, nämlich einem Proportional- Anteil Ap, einem Integral- Anteil Ai, und einem differenziellen Anteil ADn. Diese drei Anteile werden in einer Summationsstelle 69 miteinander zu dem unbegrenzten
Volumenstrom Vu addiert. Der Proportional-Anteil A stellt hierbei das Produkt der in einer Multiplikationsstelle 71 mit dem Wert -1 multiplizierten Regelabweichung ep mit dem
Proportionalbeiwert kpoRv dar. Der integrierende Anteil Ai resultiert aus der Summe zweier Summanden. Der erste Summand ist hierbei der aktuelle, um einen Abtastschritt Ta verzögerte Integral- Anteil Ai. Der zweite Summand ist das Produkt eines Verstärkungsfaktors r2DRV und der Summe von aktueller und um einen Abtastschritt verzögerter Regelabweichung e^ - wiederum in der Multiplikationsstelle 71 mit dem Faktor -1 multipliziert. Die Summe beider Summanden wird dabei nach oben auf den maximalen Volumenstrom Vmax in einem Begrenzungselement 73 begrenzt. Der Verstärkungsfaktor T2DRV wird nach folgender Formel berechnet, in welcher ÜIDRV eine Nachstellzeit ist:
, _ 64kpDRVTa
DRV— ~ tTnDRV
Der integrierende Anteil Ai hängt davon ab, ob der dynamische Raildruck pdyn den ersten
Druckgrenzwert pd nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 erstmalig erreicht hat. Ist dies der Fall, nimmt das erste logische Signal SIG1 den Wert„wahr" an, und ein in Figur 7 dargestelltes, achtes Schaltelement 75 wechselt in seine untere Schaltstellung. In dieser Schaltstellung ist der integrierende Anteil Ai identisch mit dem Ausgangssignal des Begrenzungselements 73, das heißt der integrierende Anteil Aj wird auf den maximalen Volumenstrom Vmax begrenzt. Wird ein Stillstand der Brennkraftmaschine 1 erkannt, nimmt - wie bereits in Zusammenhang mit Figur 3 erläutert - das erste logische Signal SIG1 den Wert„falsch" an, und das achte
Schaltelement 75 wechselt in seine obere Schaltstellung. Der integrierende Anteil Ai wird in diesem Fall auf den berechneten Volumenstrom Vs,ber gesetzt. Damit stellt der berechnete Soll- Volumenstrom Vs,ber den Initialisierungswert des integrierenden Anteils A[ für den Fall dar, dass der Druckregelventil-Druckregler 41 aktiviert wird, wenn der dynamische Raildruck pjyn den ersten Druckgrenzwert pG1 überschreitet.
Die Berechnung des differenziellen Anteils ADTI ist im unteren Teil von Figur 7 dargestellt. Dieser Anteil ergibt sich als Summe zweier Produkte. Das erste Produkt resultiert aus einer Multiplikation des Faktor T4DRV mit dem um einen Abtastschritt verzögerten differenziellen Anteil Das zweite Produkt ergibt sich aus der Multiplikation des Faktors T3DRV mit der Differenz der mit dem Faktor -1 multiplizierten Regelabweichung βρ und der entsprechend um einen Abtastschritt verzögerten und mit dem Faktor -1 multiplizierten Regelabweichung ep.
Dabei berechnet sich der Faktor T3DRV nach folgender Gleichung, in welcher tvoRv eine
Vorhaltzeit und Ü DRV eine Verzögerungszeit ist: 2 kppRy tVDRV
^RV - 2 tlDRV +Ta
Der Faktor r4DRV errechnet sich gemäß folgender Gleichung: j _ 2tlDRV-Ta
DRV 2tlr>RV+Ta
Es zeigt sich damit, dass die Verstärkungsfaktoren r2DRV und T3DRV von dem Proportionalbeiwert kpDRv abhängen. Der Verstärkungsfaktor T2DRV hängt zusätzlich von der Nachstellzeit tnDRV, der Verstärkungsfaktor T3DRV von der Vorhaltzeit tvoRv und der Verzögerungszeit DRV ab. Der Verstärkungsfaktor T4DRV hängt ebenfalls von der Verzögerungszeit Ü DRV ab.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Logik zur Berechnung des Werts eines fünften logischen Signals SIG5, das verwendet wird, um zu gewährleisten, dass in der ersten und in der zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs die Saugdrossel 9 zu einem dauerhaft geöffneten Betrieb angesteuert wird. Diese Vorgehensweise wird in Zusammenhang mit Figur 9 näher erläutert. Der Wert des fünften logischen Signals SIG5 resultiert aus einem dritten Verundungsglied 77, in dessen ersten Eingang wiederum die Verneinung der Variablen MS eingeht, wobei in den zweiten Eingang das Ergebnis einer vorangegangen Berechnung, die im Folgenden näher erläutert wird, eingeht. Das fünfte logische Signal SIG5 wird beim Start der Brennkraftmaschine 1 zunächst mit dem Wert„falsch" initialisiert. In einen ersten Eingang eines dritten
Veroderungsglieds 79 geht das Ergebnis eines dritten Komparatorelements 81 ein, in welchem geprüft wird, ob der dynamische Raildruck pdyn größer oder gleich dem dritten Druckgrenzwert pG3 ist. In den zweiten Eingang des dritten Veroderungsglieds 79 geht das Ergebnis eines Vergleichselements 83 ein, welches prüft, ob der Wert der logischen Variablen HDSD, welche einen Sensordefekt des Hochdrucksensors 23 anzeigt, gleich 1 ist, wobei in diesem Fall ein Sensordefekt vorliegt, und wobei kein Sensordefekt vorliegt, wenn der Wert der Variablen HDSD gleich 0 ist. Somit zeigt sich, dass der Ausgang des dritten Veroderungsglieds 79 den Wert„wahr" annimmt, wenn zumindest einer der Ausgänge des dritten Komparatorelements 81 oder des Vergleichselements 83 den Wert„wahr" annimmt. Damit also der Ausgang des dritten Veroderungsglieds 79 den Wert„wahr" annimmt, muss wenigstens eine der folgenden
Bedingungen erfüllt sein: Der dynamische Raildruck pdyn muss den dritten Druckgrenzwert PG3 erreicht oder überschritten haben, und/oder es muss ein Sensordefekt des Hochdrucksensors 23 festgestellt worden sein, sodass die Variable HDSD den Wert 1 annimmt. Ist keine dieser Bedingungen erfüllt, weist der Ausgang des dritten Veroderungsglieds 79 den Wert„falsch" auf.
Der Ausgang des dritten Veroderungsglieds 79 geht in einen ersten Eingang eines vierten Veroderungsglieds 85 ein, in dessen zweiten Eingang der Wert des fünften logischen Signals SIG5 eingeht. Da dieses ursprünglich mit dem Wert„falsch" initialisiert ist, weist der Ausgang des vierten Veroderungsglieds 85 solange den Wert„falsch" auf, bis der Ausgang des dritten Veroderungsglieds 79 den Wert„wahr" annimmt. Ist dies der Fall, springt auch der Ausgang des vierten Veroderungsglieds 85 auf den Wert„wahr". In diesem Fall springt auch der Wert des dritten Verundungsglieds 77 auf wahr, wenn die Brennkraftmaschine 1 läuft, sodass auch der Wert des fünften logischen Signals SIG5 auf„wahr" springt. Anhand von Figur 8 zeigt sich, dass der Wert des fünften logischen Signals SIG5 solange„wahr" bleibt, bis ein Stillstand der Brennkraftmaschine 1 erkannt wird, wobei in diesem Fall die Variable MS den Wert„wahr" und damit ihre Verneinung den Wert„falsch" annimmt.
Soll die Saugdrossel 9 auch in der zweiten und/oder in der ersten Betriebsart des Schutzbetriebs dauerhaft geöffnet werden - insbesondere um eine doppelte Regelung des Hochdrucks über die Saugdrossel 9 und die Druckregelventile 19, 20 zu verhindern -, kann dies erreicht werden, indem in dem dritten Komparatorelement 81 der zweite Druckgrenzwert pG2, oder der erste Druckgrenzwert pd statt des dritten Druckgrenzwerts PG3 verwendet und mit dem dynamischen Raildruck pdyn verglichen wird.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung des ersten Hochdruck-Regelkreises 25 inklusive eines neunten Schaltelements 87 zur Darstellung des dauerhaft geöffneten Betriebs der Saugdrossel 9 in der ersten, zweiten und/oder dritten Betriebsart des Schutzbetriebs, wobei in das neunte Schaltelement 87 zu dessen Ansteuerung das fünfte logische Signal SIG5 eingeht, dessen Berechnung in Zusammenhang mit Figur 8 beschrieben wurde. Es ist möglich, dass das neunte Schaltelement 87 als Softwareschalter, also als rein virtueller Schalter ausgebildet ist. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, dass das neunte Schaltelement 87 als physikalischer Schalter, beispielsweise als Relais, ausgebildet ist. Wie bereits erläutert, ist eine Eingangsgröße des ersten Hochdruck-Regelkreises 25 der Soll- Hochdruck ps, der hier in diesem Fall zur Berechnung der Regelabweichung ep mit dem Ist- Hochdruck p! verglichen wird. Diese Regelabweichung ep ist eine Eingangsgröße eines
Hochdruckreglers 89, der vorzugsweise als
Figure imgf000043_0001
ausgeführt ist. Eine weitere Eingangsgröße des Hochdruckreglers 89 ist bevorzugt ein Proportionalbeiwert kpsD- Ausgangsgröße des Hochdruckreglers 89 ist ein Kraftstoff- Volumenstrom VSD für die
Saugdrossel 9, zu dem in einer Additionsstelle 91 ein Kraftstoff-Sollverbrauch VQ addiert wird. Dieser Kraftstoff-Sollverbrauch VQ wird in einem Berechnungsglied 93 in Abhängigkeit von der Drehzahl ni und der Soll-Einspritzmenge Qs berechnet und stellt eine Störgröße des ersten Hochdruck-Regelkreises 25 dar. Als Summe der Ausgangsgröße VSD des Hochdruckreglers 89 und der Störgröße VQ ergibt sich ein unbegrenzter Kraftstoff-Sollvolumenstrom VU,SD- Dieser wird in einem Begrenzungselement 95 in Abhängigkeit von der Drehzahl ri\ auf einen maximalen -Volumenstrom VmaXjsD für-die Saugdrossel 9 begrenzt. Als Ausgang des Begrenzungselements 95 ergibt sich ein begrenzter Kraftstoff-Sollvolumenstrom VS,SD für die Saugdrossel 9, welcher als Eingangsgröße in eine Pumpenkennlinie 97 eingeht. Diese rechnet den begrenzten Kraftstoff- Sollvolumenstrom VS,SD in einen Kennlinien-Saugdrosselstrom IKL,SD um.
Weist das neunte Schaltelement 87 den in Figur 9 dargestellten, oberen Schaltzustand auf, was der Fall ist, wenn das fünfte logische Signal SIG5 den Wert„falsch" aufweist, wird ein
Saugdrossel-Sollstrom IS.SD mit dem Kennlinien-Saugdrosselstrom I L,SD gleichgesetzt. Dieser Saugdrossel-Sollstrom IS>SD stellt die Eingangsgröße eines Saugdrossel-Stromreglers 99 dar, welcher die Aufgabe hat, den Saugdrosselstrom durch die Saugdrossel 9 zu regeln. Eine weitere Eingangsgröße des Saugdrossel-Stromreglers 99 ist unter anderem ein Ist-Saugdrosselstrom II,SD- Ausgangsgröße des Saugdrossel-Stromreglers 99 ist eine Saugdrossel-Sollspannung US,SD, welche schließlich in einem Berechnungsglied 101 in an sich bekannter Weise in eine
Einschaltdauer eines pulsweitenmodulierten Signals PWMSD für die Saugdrossel 9 umgerechnet wird. Mit diesem wird die Saugdrossel 9 angesteuert, wobei das Signal somit insgesamt auf eine Regelstrecke 103 wirkt, welche insbesondere die Saugdrossel 9, die Hochdruckpumpe 11, und den Hochdruckspeicher 13 aufweist. Der Saugdrosselstrom wird gemessen, wobei ein
Rohmesswert IRISD resultiert, welcher in einem Stromfilter 105 gefiltert wird. Das Stromfilter 105 ist vorzugsweise als PTi -Filter ausgebildet. Ausgangsgröße dieses Filters ist der Ist- Saugdrosselstrom I1;SD, welcher wiederum dem Saugdrossel-Stromregler 99 zugeführt wird.
Die Regelgröße des ersten Hochdruck-Regelkreises 25 ist der Hochdruck in dem
Hochdruckspeicher 13. Rohwerte dieses Hochdrucks p werden durch den Hochdrucksensor 23 gemessen und durch ein erstes Hochdruck-Filterelement 107 gefiltert, welches als
Ausgangsgröße den Ist-Hochdruck pi hat. Außerdem werden die Rohwerte des Hochdrucks p durch ein zweites Hochdruck-Filterelement 109 gefiltert, dessen Ausgangsgröße der dynamische Raildruck pjyn ist. Beide Hochdruck-Filterelemente sind vorzugsweise durch einen PTV
Algorithmus umgesetzt, wobei eine Zeitkonstante des ersten Hochdruck-Filterelements 107 größer ist als eine Zeitkonstante des zweiten Hochdruck-Filterelements 109. Insbesondere ist das zweite Hochdruck-Filterelement 109 als ein schnelleres Filter als das erste Hochdruck- Filterelement 107 ausgebildet. Die Zeitkonstante des zweiten Hochdruck-Filterelements 109 kann auch mit dem Wert Null identisch sein, sodass dann der dynamische Raildruck pdyn den gemessenen Rohwerten des Hochdrucks p entspricht beziehungsweise mit diesen identisch ist. Mit dem dynamischen Raildruck pdyn liegt somit ein hochdynamischer Wert für den Hochdruck vor, welcher insbesondere stets dann benötigt wird, wenn eine schnelle Reaktion auf bestimmte auftretende Ereignisse erfolgen muss. Ausgangsgrößen des ersten Hochdruck-Regelkreises 25 sind somit neben dem ungefilterten Hochdruck p die gefilterten Hochdruckwerte pi, pdyn-
Nimmt das fünfte logische Signal SIG5 den Wert„wahr" an, schaltet das neunte Schaltelement 87 in seine in Figur 9 dargestellte, untere Schaltposition. In diesem Fall ist der Saugdrossel- Sollstrom IS,SD nicht mehr identisch mit dem Kennlinien-Saugdrosselstrom IKL,SD, sondern wird vielmehr mit einem Saugdrossel-Notstrom IN,SD gleichgesetzt. Der Saugdrossel-Notstrom IN.SD weist bevorzugt einen vorherbestimmten, konstanten Wert auf, beispielsweise 0 A, wobei dann die vorzugsweise stromlos offene Saugdrossel 9 maximal weit geöffnet ist, oder er weist einen im Vergleich zu einer maximalen Schließstellung der Saugdrossel 9 kleinen Stromwert, beispielsweise 0,5 A auf, sodass die Saugdrossel 9 zwar nicht vollständig, aber doch weitgehend geöffnet ist. Dabei verhindert der Saugdrossel-Notstrom IN)SD und die damit verbundene Öffnung der Saugdrossel 9 zuverlässig, dass die Brennkraftmaschine 1 stehen bleibt, wenn sie in der dritten Betriebsart des Schutzbetriebs mit maximal geöffneten Druckregelventilen 19, 20 betrieben wird. Die Öffnung der Saugdrossel 9 bewirkt dabei, dass auch in einem mittleren bis niedrigen Drehzahlbereich noch hinreichend viel Kraftstoff in den Hochdruckspeicher 13 gefördert werden kann, sodass ein Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ohne Abwürgen möglich ist. In der ersten und/oder zweiten Betriebsart wird auf diese Weise eine doppelte Regelung des Hochdrucks einerseits über die Saugdrossel 9 und andererseits über die Druckregelventile 19, 20 verhindert.
Insgesamt zeigt sich, dass es mithilfe des Verfahrens, des Einspritzsystems 3 sowie der
Brennkraftmaschine 1 möglich ist, eine stabile Druckregelung auch dann noch durchzuführen, wenn der erste Hochdruck-Regelkreis 25 die Druckregelung nicht mehr übernehmen kann, wobei alternativ oder zusätzlich ein mechanisches Überdruckventil eingespart werden kann, da dessen Funktionalität von den Druckregelventilen 19, 20 übernommen wird. Darüber hinaus zeigt sich, dass das Einspritzsystem 3 ohne weiteres in Hinblick auf eine Größe einer
Brerinkraftmaschine 1, mit welcher es verwendet wird, skaliert werden kann, indem die Zahl der Druckregelventile 19, 20 angepasst wird. Somit können insbesondere günstig herstellbare Druckregelventile 19, 20 verwendet werden, wie sie beispielsweise aus der Automobil- Serienproduktion bekannt sind. Tritt beispielsweise ein Kabelbruch eines Saugdrossel-Steckers im unteren Drehzahlbereich auf, so ist in diesem Bereich nach Erreichen oder Überschreiten des ersten oder zweiten Druckgrenzwerts poi, PG2 noch eine stabile Regelung des Hochdrucks mittels der Druckregelventile 19, 20 möglich, da das Fördervermögen der Hochdruckpumpe drehzahlabhängig ist. Dabei können vorbestimmte Motorbetriebswerte, vor allem
Emissionswerte, in diesem Fall noch eingehalten werden. Erst in höheren Drehzahlbereichen muss mit einem Überschreiten auch des dritten Druckgrenzwerts po3 gerechnet werden. In diesem Fall öffnen die Druckregelventile 19, 20 vollständig, und es muss mit einer
Verschlechterung der Motorbetriebswerte, vor allem der Emissionen, gerechnet werden. Zumindest ein stabiler Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird dann aber weiterhin gewährleistet. Auch bei Ausfall des Hochdrucksensors 23 ist ein stabiler Betrieb der Brennkraftmaschine 1 möglich, auch wenn eventuell in diesem Fall eine Verschlechterung der Betriebswerte eintritt. Dadurch, dass die Druckregelventile 19, 20 nicht gleichzeitig aktiviert werden, wird verhindert, dass das Einspritzsystem 3 durch zu große Hochdruckgradienten geschädigt wird. Sind mehr als zwei Druckregel ventile 19, 20 vorhanden, ist es möglich, für ein Zuschalten jedes dieser
Druckregelventile 19, 20 oder auch für ein Zuschalten von Gruppen dieser Druckregel ventile 19, 20, separate Druckgrenzwerte festzulegen, die insbesondere in ihrer Größe gestaffelt werden können.
Die Druckregelventile 19, 20 werden durch wechselseitiges Ansteuern gleichmäßig ausgelastet.
Insgesamt zeigt sich auch folgende Funktionsweise für die Brennkraftmaschine 1
beziehungsweise das Einspritzsystem 3 :
Diese umfasst mindestens zwei Druckregelventile 19, 20, jedoch kein mechanisches
Überdruckventil. Steigt der Hochdruck an, beispielsweise infolge eines Kabelbruchs eines Saugdrossel-Steckers, und erreicht der dynamische Raildruck payn dabei den ersten
Druckgrenzwert pci, so übernimmt der zweite Hochdruck-Regelkreis 39 durch Ansteuerung eines der Druckregelventile 19, 20 die Regelung des Hochdrucks. Das andere Druckregelventil 20, 19 wird dabei so angesteuert, dass es geschlossen bleibt.
Erreicht oder überschreitet der dynamische Raildruck pdyn bei laufender Brennkraftmaschine 1 trotz Aktivierung des einen Druckregelventils 19, 20, den zweiten Druckgrenzwert PG2, welcher bevorzugt größer ist als der erste Druckgrenzwert pci, so wird zusätzlich das weitere
Druckregelventil 20, 19 zur Regelung des Hochdrucks aktiviert. Vorzugsweise werden beide Druckregelventile 19, 20 mit demselben Sollstrom Is, Is,2 angesteuert. Erreicht oder überschreitet der dynamische Raildruck pdyn den dritten Druckgrenzwert po3, der vorzugsweise größer ist als der erste Druckgrenzwert PGI und als der zweite Druckgrenzwert PG2, oder fällt der Hochdrucksensor 23 aus, so werden die Druckregelventile 19, 20 so angesteuert, dass sie zuverlässig, dauerhaft und bevorzugt vollständig öffnen. In allen Fällen wird bevorzugt zugleich die Saugdrossel 9 so angesteuert, dass sie ebenfalls in vollständig geöffnetem Zustand betrieben wird. Die Druckregelventile 19, 20 werden in vorgebbaren zeitlichen Abständen wechselseitig angesteuert. Ein Wechsel darf dabei nur bei stehender Brennkraftmaschine 1 erfolgen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Einspritzsystem (3) für eine Brennkraftmaschine (1), mit
- wenigstens einem Injektor (15), und mit
- einem Hochdruckspeicher (13), der einerseits mit dem wenigstens einen Injektor (15) und andererseits über eine Hochdruckpumpe (11) mit einem Kraftstoffreservoir (7) in Fluidverbindung ist, wobei
- der Hochdruckpumpe (1 1) eine Saugdrossel (9) als Druckstellglied zugeordnet ist, gekennzeichnet durch
- wenigstens zwei Druckregelventile (19,20), über welche der Hochdruckspeicher (13) mit dem Kraftstoffreservoir (7) in Fluidverbindung bringbar ist.
2. Einspritzsystem (3) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (21), welches mit der Saugdrossel (9) und den wenigstens zwei Druckregelventilen (19,20) wirkverbunden ist, wobei das Einspritzsystem (3) eingerichtet ist, um a) in einem Normalbetrieb einen Hochdruck in dem Hochdruckspeicher (13) durch
Ansteuern der Saugdrossel (9) als Druckstellglied zu regeln, wobei bevorzugt wenigstens ein erstes Druckregelventil (19,20) der wenigstens zwei Druckregel ventile (19,20) zur Erzeugung einer Hochdruck-Störgröße angesteuert wird; um
b) in einer ersten Betriebsart eines Schutzbetriebs den Hochdruck in dem
Hochdruckspeicher (13) durch Ansteuern des wenigstens einen ersten Druckregel ventils (19,20) als Druckstellglied zu regeln, und um
c) in einer zweiten Betriebsart des Schutzbetriebs wenigstens ein zweites Druckregelventil (20,19) der wenigstens zwei Druckregelventile (19,20), das von dem wenigstens einen ersten Druckregelventil (19,20) verschieden ist, zusätzlich zu dem wenigstens einen ersten Druckregelventil (19,20) als Druckstellglied zur Regelung des Hochdrucks in dem Hochdruckspeicher (13) anzusteuern.
3. Einspritzsystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (3) eingerichtet ist, um in einer dritten Betriebsart des Schutzbetriebs das wenigstens eine erste Druckregelventil (19,20) und das wenigstens eine zweite
Druckregelventil (20,19) dauerhaft zu öffnen.
4. Einspritzsystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (3) eingerichtet ist, um d) in die erste Betriebsart des Schutzbetriebs zu schalten, wenn der Hochdruck einen ersten
Druckgrenzwert (pci) erreicht oder überschreitet, oder wenn ein Defekt der Saugdrossel (9) erkannt wird, und/oder um
e) in die zweite Betriebsart des Schutzbetriebs zu schalten, wenn der Hochdruck einen zweiten Druckgrenzwert (PG2) erreicht oder überschreitet, und/oder um
f) in die dritte Betriebsart des Schutzbetriebs zu schalten, wenn der Hochdruck einen dritten
Druckgrenzwert (PG3) erreicht oder überschreitet, oder wenn ein Defekt eines Hochdruck- Sensors (23) erkannt wird.
5. Einspritzsystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (3) eingerichtet ist, um in wenigstens einer Betriebsart des
Schutzbetriebs die Saugdrossel (9) zu einer dauerhaft geöffneten Position anzusteuern.
6. Einspritzsystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der wenigstens zwei Druckregel ventile (19,20) stromlos offen ausgebildet ist.
7. Einspritzsystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (3) eingerichtet ist, um ein erstes Ansteuersignal (PWMDRVl) und ein zweites Ansteuersignal (PWMDRV2) zu erzeugen, und um das wenigstens eine erste
Druckregel ventil (19,20) und das wenigstens eine zweite Druckregelventil (20, 19) alternierend mit dem ersten Ansteuersignal (PWMDRVl) und dem zweiten Ansteuersignal (PWMDRV2) anzusteuern.
8. Einspritzsystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (3) frei ist von einem mechanischen Überdruckventil.
9. Brennkraftmaschine (1), mit einem Einspritzsystem (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) als Großmotor ausgebildet ist.
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