WO2017060131A1 - High-pressure fuel pump and method for reducing irregularities in the driving force of a high-pressure fuel pump - Google Patents

High-pressure fuel pump and method for reducing irregularities in the driving force of a high-pressure fuel pump Download PDF

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    • F04B2201/12Parameters of driving or driven means
    • F04B2201/1202Torque on the axis

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel pump and method for reducing non-uniformities in the driving force of a high-pressure fuel pump.
  • the high-pressure fuel pumps deliver the fuel under increased pressure (up to 3000 bar in diesel engines) into the engine. This can improve the efficiency of modern engines. Due to the high pressures, however, there are more or less strong fluctuations and thus nonuniformities in the driving force of the high-pressure fuel pumps. These irregularities lead to vibrations that expand on surrounding components and place heavy mechanical loads on them. In the worst case, it may also come to a resonance in the high-pressure fuel pump or in one of the surrounding components and destroy them. The nonuniformities in the drive force are based on different resistance conditions in the interior of the high-pressure fuel pump. The driving force required by the pump can work back to the drive components of the high-pressure fuel pump, consequently, during the Pum ⁇ pen sunnyes vary greatly (flow pulsation) and in the sequence. However, the high-pressure fuel pump is in
  • the object underlying the invention is to reduce the nonuniformities in the driving force of a high-pressure fuel pump.
  • a high-pressure fuel pump having a pump unit, a drive unit that drives the pump unit via a driving force, a valve with adjustable flow rate, which is hyd ⁇ raulisch coupled to the pump unit, and a control unit for determining the driving force and Controlling the flow of the valve as a function of the driving force includes.
  • the driving force can be determined from a currently required driving force of the pump unit.
  • the use of the required driving force of the high-pressure fuel pump allows a genuine detection of the currently actually recorded driving force of the high-pressure fuel pump.
  • control unit can determine the driving force from a map of the pump unit. In this way, sensor units can be saved.
  • the high-pressure fuel pump may be equipped with a first sensor unit for determining the driving force. This has the advantage that the non-uniformities can be detected near their place of origin.
  • the pump unit can be driven via a shaft with at least one cam and the first sensor unit can determine the driving force directly or indirectly on the shaft.
  • the determination of the driving force can be carried out by a second sensor unit.
  • the driving force can alternatively be determined by the second sensor unit or the determination of the driving force redundant by the first and the second sensor ⁇ unit done.
  • the second sensor unit can be arranged in a working space of the pump unit or can be hydraulically connected to the working space.
  • Such an arrangement has the advantage that the sensor unit is not mounted in the vicinity of a movable component, for example the shaft.
  • the second sensor unit may be a pressure sensor.
  • the technical advantage is that a pressure sensor can be inexpensively manufactured and used.
  • the object is achieved by a method for reducing non-uniformities of a driving force of a high-pressure fuel pump, wherein the high-pressure fuel pump has a valve which is hydraulically coupled to a pump unit.
  • the method comprises ascertaining information about the driving force of the pump unit, processing the ascertained information about the driving force, and controlling at least one valve as a function of the ascertained information about the driving force.
  • the information about the driving force at least partially from a map or by Measurement can be determined.
  • the information can thus be detected with high accuracy.
  • the information provided about the driving force can be compared with predefined threshold values. This has the advantage that the nonuniformities of the driving force can be classified and classified.
  • the actuation of at least one valve may be performed only when a predefined threshold value is exceeded or undershot.
  • the control of the valve is only carried out as soon as it makes sense technically.
  • the driving force may be the momentarily required driving force of the pumping unit.
  • the currently required driving force is particularly suitable for the unadulterated detection of the nonuniformity of the driving force.
  • FIG. 1 shows an exemplary force ⁇ high pressure fuel pump in a circuit diagram.
  • FIG. 2 shows in a circuit diagram the high-pressure fuel pump according to FIG. 1 in combination with a drive unit.
  • FIG. 3 shows an exemplary force ⁇ high pressure fuel pump in a circuit diagram.
  • FIG. 4 shows, in a circuit diagram, a further exemplary high-pressure fuel pump with a pumping unit and a sensor unit in the working space of the pumping unit.
  • FIG. 5 shows in a diagram a progression of a drive force of the pump unit as a function of time and of predefined threshold values.
  • FIG. 6 shows a flow chart of an example
  • FIG. 1 shows a high- pressure fuel pump with a pump unit 10, which is designed to control a flow rate of a valve 11 and / or 12 via a controller 30.
  • flow may be understood to mean a flow rate per unit of time, a time duration for the flow or a time for the at least partial opening or closing of at least one valve 11 or 12.
  • F A the driving force
  • Fluctuations in the driving force F A may be due, for example, to the changing internal resistances of the pump unit 10 during operation.
  • the currently required drive force of the pump unit 10 can (the force that can accommodate the pump unit 10 currently) be understood.
  • the currently required driving force may be the driving force F A , which is necessary so that the pumping unit 10 can promote a predefined flow rate.
  • the currently required (or recorded) to ⁇ driving force of the pump unit can be used tenth
  • the currently required driving force in the vicinity of the pump unit 10, in particular on the (drive) shaft 13 of the pump unit 51 can be determined. Disturbing influences by elasticities in the drive of the pumping unit 10 are thereby reliably reduced.
  • the driving force F A is called the driving force F A.
  • the illustrated high-pressure fuel pump can mitigate the fluctuations in the driving force F A by predefined activation of at least one valve 11 or 12, which is hydraulically connected to the pumping unit 10.
  • a hydraulic connection can be understood to mean that the valves 11 and 12 are arranged in the circulation of the pumping unit 10 and can be flowed through by the same conveying medium which flows through the pumping unit 10.
  • a controller 30 can process the information representing the drive force of the pump unit 10 and at least control the valve 11 and / or 12 in response to the information.
  • various pumps such as positive displacement pumps or flow pumps can be used.
  • the control of the described high-pressure fuel pump can also be used in blowers and compressors.
  • Positive displacement pumps can be, for example, piston pumps, in particular reciprocating pumps,
  • a high-pressure fuel pump can deliver diesel or gasoline at a pressure between 1500 bar and 3000 bar (diesel) and between 150 bar and 500 bar (gasoline). These pressure ranges may be referred to as high pressures in connection with a fuel pump.
  • the drive force F A of a pump unit 10, as shown in Figure 3 at regular intervals have a maximum 61 of the driving force F A.
  • a controller 30 can control at least the valve 11 and / or the valve 12 and adjust its flow in a suitable manner.
  • the flow rate of the valve 11 and / or the valve 12 can be increased to reduce the resistance in the pumping unit 10, which may arise through the valve 11 or the valve 12.
  • the maximum 61 in the driving force F A of the pumping unit 10 can be alleviated.
  • the opening time of the valve 11 and / or the valve 12 can be adjusted.
  • the opening time may be shortened, lengthened, and / or the timing of closing and / or opening the valve 11 and / or the valve 12 may be varied.
  • fluctuations in the driving force F A can also be reduced.
  • the same can also apply to a minimum 62 of the driving force F A.
  • the valve 11 and / or the valve 12 can be opened or closed by the controller 30 in a suitable manner.
  • the flow rate can be controlled, for example, by a variable lift on the valve 11 and / or the valve 12.
  • the controller 30 may be configured to control other valves in a suitable manner individually or in combination with the valves 11 and / or 12.
  • valves any type of valves can be used, such as check valves, check valves, pressure valves, pressure relief valves, throttle valves or directional control valves.
  • the valves may also be controllable valves, such as solenoid valves. It can also be combined with different valves.
  • the controller 30 may process the information representing the driving force F A according to predefined algorithms.
  • the information representing the driving force F A will be described in the following description merely as information or Information about the driving force F A denotes. It is irrelevant in what way the information about the driving force F A are determined.
  • the driving force F A can be determined from a characteristic diagram of the pump unit 10.
  • the controller 30 may be constructed such that it is capable of determining the information about the driving force F A from a previously stored map of the pumping unit 10.
  • the driving force F A can also be determined indirectly or directly via a measurement.
  • a first sensor unit 20 can be used which determines the driving force F A during operation and forwards it to the controller 30.
  • the first sensor unit 20 can determine the driving force F A in various ways. It can be used, for example, capacitive, inductive or optical measuring method. In addition, any combinations of the aforementioned methods can be used.
  • the controller 30 activates a plurality of valves which are hydraulically connected to the pumping unit 10 and thus keeps the driving force F A approximately constant.
  • the control of the valves 11 and / or 12 can be effected, for example, hydraulically, electrically or pneumatically.
  • a mechanical control is possible. A combination of different control methods is also conceivable.
  • the drive unit 51 is used to drive the pump unit 10 and can be configured in various ways.
  • the drive of the pumping unit 10 can be linear (for example by means of a linear drive) or via a rotary movement
  • FIG. 3 shows an example of a high-pressure fuel pump with a drive unit 51 acting via a rotational movement.
  • the pump unit 10 is a piston pump.
  • a pump cycle may for example consist of a first and a second pump cycle.
  • the pumped medium can be sucked into the working space 16 of the pump unit 10 via a channel 52 in which a valve 11 can be located.
  • the medium to be conveyed in the subsequent second pump cycle via a channel 53 in which a valve 12 may be located, promoted.
  • This process can run cyclically and thus ensure a continuous flow.
  • conveying media all types of fluids such as gases and liquids, for example
  • Fuel or oil can be used for an internal combustion engine.
  • the piston of the piston pump is pressed by a spring-loaded plunger 17 against a cam 14.
  • the plunger 17 is connected on a first side with a piston 15 and mounted on the second side opposite the first side rolling on the cam 14.
  • the cam 14 is in turn fixedly connected to the shaft 13.
  • the shaft 13 is mounted in a housing and can protrude out of the housing at least on one side. At the end of the shaft 13, which protrudes from the housing of the pump unit 10, for example, a pulley or a gear can be attached.
  • the first sensor unit 20 operates without contact.
  • the first sensor ⁇ unit 20 may be, for example, a capacitive, an inductive or an optical sensor unit.
  • the first sensor unit 20 can in this example be composed of a transmitter unit 21 and a receiver unit 22. Both the transmitter unit 21 and the receiver unit 22 can be an active and / or a passive component.
  • the driving force F A of the pump unit 10 determined by the first sensor unit 20 can in this case also be derived from a torque, which can rest against the shaft 13. The torque is due to the fact that the piston of the pump unit 10 can not be moved linearly but via a rotational movement of the shaft 13.
  • the transmitter unit 21 which in turn may consist of several individual transmitters, may be arranged radially on the shaft 13 and rotate during operation with the shaft 13.
  • the receiver unit 22 may be arranged in the housing while maintaining a predefined distance to the transmitter unit 21.
  • a transmitter of the transmitter unit 21 for example a magnet
  • a voltage pulse is induced in the receiver unit 22. This voltage pulse can be interpreted by the controller 30 and further processed.
  • an increase in the number of transmitters in the transmitter unit 21 and receivers in the receiver unit 22 can lead to a higher resolution accuracy. It is also possible to arrange the receiver unit 22 on the shaft 13 and, in turn, to arrange the transmitter unit 21 in the housing. It is also possible that the
  • High-pressure fuel pump further comprises sensor units, which are also adapted to at least partially ⁇ infor mation on the driving force F A to be determined.
  • the high-pressure fuel pump has a second sensor unit 23, which is hydraulically connected to the working space the pump unit 10 may be connected.
  • the second sensor unit 23 may in this example be a pressure sensor and be mounted in addition to or instead of the first sensor unit 20.
  • the second sensor unit 23 may be a sensor unit operating according to various methods and may comprise one or more receivers and transmitters.
  • the pressure sensor passes signals on the currently prevailing pressure conditions in the working chamber 16 of the pump unit 10 to the controller 30.
  • the pressure can be measured in predefined time intervals. In particular, the measurement intervals can be adapted to the drive force F A and the rotational speed of the pump unit 10.
  • the pressure may be measured, for example, thirty times, in particular twenty times.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the determined driving force F A can be compared with predefined threshold values 41 and / or 42.
  • the controller 30 may be configured such that activation of the valve 11 and / or of the valve 12 takes place only when a predefined threshold value 41 and / or a predefined threshold value 42 are exceeded and / or exceeded.
  • the control pulses can be reduced in this way to a necessary degree, wherein the threshold values 41 and 42 can be adapted to the load capacity of the surrounding parts in the drive unit 51.
  • FIG. 5 shows a function 43 of the drive force F A over the time with the threshold values 41 and 42.
  • FIG. 5 shows that the function 43 of the drive force F A slightly exceeds the threshold value 41 in this example at specific times. The same applies to the falling below the threshold 42.
  • FIG. 6 is a flow chart of a method for reducing non-uniformities of the driving force F A of FIG Pump unit 10 shown.
  • the exemplary flowchart comprises the determination (101) of information about the drive force F A of the pumping unit 10.
  • This can be understood to mean all conceivable ways which result in the controller 30 receiving information about the drive force F A at the pumping unit 10.
  • the information about the at ⁇ driving force F A can be taken from a characteristic field 10 of the pumping unit.
  • the information may be obtained from any suitable function and measuring device.
  • the information on the driving force F A of the pump unit 10 can then be further processed (102).
  • Further processing in this context means an interpretation of the information of the driving force F A , as well as the output of the control signals for the valves 11 and / or 12.
  • Such interpretation can for example take place in that the information obtained about the driving force F A of the pumping unit are set with further inputs, such as user inputs ⁇ , or other suitable parameters in the context of the tenth
  • a suitable parameter may be, for example, a temperature signal, which are 10 information on the current operation ⁇ state of the pumping unit. Too high a pump temperature can thus be detected and processed by the controller 30 and the valves 11 and / or 12 are controlled in a suitable manner (103).
  • the driving force F A of the pump unit 10 can be reduced in order to counteract overheating of the pump unit 10 and a concomitant destruction of the pump unit 10.
  • the sequence of process steps shown is not mandatory.
  • the Ver ⁇ method steps may be performed in a different order, or also parallel to one another.
  • the functional degree of freedom of existing active valves 11 and / or 12 can be expanded by processing a driving force F A on the pump unit 10.
  • the resistances in the pump unit 10 can be such be adapted that the resulting irregularities or fluctuations in the driving force F A and / or for example in drive belts or drive chains can be changed or reduced to an acceptable level.
  • a hydraulic load is understood to mean the hydraulic load of the pump unit 10, which is generated by the pumped medium and its delivery and rests against the pump unit 10 during operation. This hydraulic load can be selectively influenced by controlling the valve 11 and / or other valves.
  • the resulting from the nonuniform dynamic vibrations in the surrounding components recognized.
  • the excitation of the vibration can be selectively influenced and a generation of a resonant vibration can be prevented.
  • an average value of the drive force F A can also be determined and monitored. If this mean value is above a predefined limit value, it is possible to conclude that damage has been caused, incorrect equipment or impurities in the pumping unit 10. By controlling at least one valve 11, without the use of additional components, damage to the pump unit 10 can be avoided or at least limited. The hydraulic load can be reduced to a minimum in the event of damage and the pump unit 10 are protected in this way from total destruction. An elevated one Average value of the driving force F A can also indicate, for example, the use of an unspecified pumped medium.

Abstract

The invention relates to a high-pressure fuel pump and to a method for reducing irregularities of the driving force of the high-pressure fuel pump having a pump unit. The high-pressure fuel pump comprises a pump unit, a drive unit which drives the pump unit by means of a driving force, a valve having an adjustable flow rate which is hydraulically coupled to the pump unit, and a control unit for determining the driving force and for controlling the flow rate through the valve in accordance with the driving force.

Description

Beschreibung description
Kraftstoffhochdruckpumpe und Verfahren zur Reduktion von Un- gleichförmigkeiten in der Antriebskraft einer Kraftstoff- hochdruckpumpe High-pressure fuel pump and method for reducing nonuniformities in the driving force of a high-pressure fuel pump
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffhochdruckpumpe und Verfahren zur Reduktion von Ungleichförmigkeiten in der Antriebskraft einer Kraftstoffhochdruckpumpe . The invention relates to a high-pressure fuel pump and method for reducing non-uniformities in the driving force of a high-pressure fuel pump.
In vielen modernen Fahrzeugen werden leistungsfähige Kraftstoffpumpen eingesetzt. In jüngerer Zeit wurden die klassischen Kraftstoffpumpen durch verbesserte Kraftstoffhochdruckpumpen ersetzt. Die Kraftstoffhochdruckpumpen fördern den Kraftstoff unter erhöhtem Druck (bis 3000 bar bei Dieselmotoren) in den Motor. Dadurch lässt sich der Wirkungsgrad von modernen Motoren verbessern. Durch die hohen Drücke kommt es jedoch zu mehr oder weniger starken Schwankungen und somit Ungleichförmigkeiten in der Antriebskraft der Kraftstoffhochdruckpumpen . Diese Un- gleichförmigkeiten führen zu Schwingungen, die sich auf umliegende Bauteile ausweiten und diese mechanisch stark belasten. Im ungünstigsten Fall kann es auch zu einer Resonanz in der Kraftstoffhochdruckpumpe oder in einem der umliegenden Bauteile kommen und diese zerstören. Die Ungleichförmigkeiten in der Antriebkraft basieren auf unterschiedlichen Widerstandsverhältnisse im Inneren der Kraftstoffhochdruckpumpe . Die von der Pumpe benötigte Antriebskraft kann folglich während des Pum¬ penbetriebes stark schwanken (Förderstrompulsation) und in der Folge auf die Antriebskomponenten der Kraftstoffhochdruckpumpe zurück wirken. Die Kraftstoffhochdruckpumpe wird jedoch imMany modern vehicles use powerful fuel pumps. More recently, the classic fuel pumps have been replaced by improved high-pressure fuel pumps. The high-pressure fuel pumps deliver the fuel under increased pressure (up to 3000 bar in diesel engines) into the engine. This can improve the efficiency of modern engines. Due to the high pressures, however, there are more or less strong fluctuations and thus nonuniformities in the driving force of the high-pressure fuel pumps. These irregularities lead to vibrations that expand on surrounding components and place heavy mechanical loads on them. In the worst case, it may also come to a resonance in the high-pressure fuel pump or in one of the surrounding components and destroy them. The nonuniformities in the drive force are based on different resistance conditions in the interior of the high-pressure fuel pump. The driving force required by the pump can work back to the drive components of the high-pressure fuel pump, consequently, during the Pum ¬ penbetriebes vary greatly (flow pulsation) and in the sequence. However, the high-pressure fuel pump is in
Regelfall mit einer annähernd gleichbleibenden Antriebskraft angetrieben. Folglich kommt es während des Betriebes der Kraftstoffhochdruckpumpe zu einer mehr oder weniger großen Differenz zwischen gelieferter Antriebskraft und der tatsächlich von der Kraftstoffpumpe benötigten Kraft. In der Folge entstehen die oben beschriebenen Ungleichförmigkeiten in der Antriebskraft. Bisher wurden die umliegenden und angrenzenden Bauteile einer Kraftstoffhochdruckpumpe deshalb entsprechend robust und damit schwer ausgelegt. Normally driven with an approximately constant driving force. Consequently, during operation of the high-pressure fuel pump, there is a greater or lesser difference between the delivered driving force and the force actually required by the fuel pump. As a result, the above-described non-uniformities in the driving force. So far, the surrounding and adjacent components Therefore, a high-pressure fuel pump according to robust and thus designed heavy.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Ungleichförmigkeiten in der Antriebskraft einer Kraftstoffhochdruckpumpe zu reduzieren. The object underlying the invention is to reduce the nonuniformities in the driving force of a high-pressure fuel pump.
Die Aufgabe wird durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe gelöst, welche eine Pumpeinheit, eine Antriebseinheit, die die Pump- einheit über eine Antriebskraft antreibt, ein Ventil mit einstellbarem Durchfluss, welches mit der Pumpeinheit hyd¬ raulisch gekoppelt ist, und eine Steuereinheit zum Bestimmen der Antriebskraft und zum Steuern des Durchflusses des Ventils in Abhängigkeit der Antriebskraft umfasst. Der Vorteil besteht darin, dass eine Kompensation von Ungleichförmigkeiten in der Antriebskraft über eine unter Umständen bereits vorhandene Konstruktion erfolgen kann. The object is achieved by a high-pressure fuel pump having a pump unit, a drive unit that drives the pump unit via a driving force, a valve with adjustable flow rate, which is hyd ¬ raulisch coupled to the pump unit, and a control unit for determining the driving force and Controlling the flow of the valve as a function of the driving force includes. The advantage is that a compensation of nonuniformities in the driving force can take place over a possibly already existing construction.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe kann die Antriebskraft aus einer momentan benötigten Antriebskraft der Pumpeinheit ermittelt werden. Die Verwendung der benötigten Antriebskraft der Kraftstoffhochdruckpumpe ermöglicht eine unverfälschte Erfassung der momentan tatsächlich aufgenommen Antriebskraft der Kraftstoffhochdruckpumpe . In one embodiment of the high-pressure fuel pump, the driving force can be determined from a currently required driving force of the pump unit. The use of the required driving force of the high-pressure fuel pump allows a genuine detection of the currently actually recorded driving force of the high-pressure fuel pump.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe kann die Steuereinheit die Antriebskraft aus einem Kennfeld der Pumpeinheit ermitteln. Auf diese Weise können Sensoreinheiten eingespart werden. In one embodiment of the high-pressure fuel pump, the control unit can determine the driving force from a map of the pump unit. In this way, sensor units can be saved.
Zum Beispiel kann die Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer ersten Sensoreinheit zum Ermitteln der Antriebskraft ausgestattet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Ungleichförmigkeiten in der Nähe ihres Entstehungsortes erfasst werden können. For example, the high-pressure fuel pump may be equipped with a first sensor unit for determining the driving force. This has the advantage that the non-uniformities can be detected near their place of origin.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe kann die Pumpeinheit über eine Welle mit zumindest einem Nocken angetrieben werden und die erste Sensoreinheit kann die Antriebskraft direkt oder indirekt an der Welle ermitteln. Der Vorteil besteht darin, dass die Kraftstoffhochdruckpumpe nicht über einen aufwendigen Linearantrieb angetrieben werden muss . According to a further exemplary embodiment of the high-pressure fuel pump, the pump unit can be driven via a shaft with at least one cam and the first sensor unit can determine the driving force directly or indirectly on the shaft. The advantage is that the high-pressure fuel pump does not have to be driven by a complex linear drive.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe kann die Ermittlung der Antriebskraft durch eine zweite Sensoreinheit erfolgen. Die Antriebskraft kann alternativ durch die zweite Sensoreinheit ermittelt werden oder die Ermittlung der An- triebskraft redundant durch die erste und die zweite Sensor¬ einheit erfolgen. In one embodiment of the high-pressure fuel pump, the determination of the driving force can be carried out by a second sensor unit. The driving force can alternatively be determined by the second sensor unit or the determination of the driving force redundant by the first and the second sensor ¬ unit done.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe kann die zweite Sensoreinheit in einem Arbeitsraum der Pumpeinheit angeordnet sein oder mit dem Arbeitsraum hydraulisch in Verbindung stehen. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass die Sensoreinheit nicht in der Nähe eines beweglichen Bauteiles, beispielsweise der Welle angebracht ist. Beispielsweise kann die zweite Sensoreinheit ein Drucksensor sein. Der technische Vorteil besteht darin, dass ein Drucksensor kostengünstig hergestellt und eingesetzt werden kann. In one exemplary embodiment of the high-pressure fuel pump, the second sensor unit can be arranged in a working space of the pump unit or can be hydraulically connected to the working space. Such an arrangement has the advantage that the sensor unit is not mounted in the vicinity of a movable component, for example the shaft. For example, the second sensor unit may be a pressure sensor. The technical advantage is that a pressure sensor can be inexpensively manufactured and used.
Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Reduzieren von Ungleichförmigkeiten einer Antriebskraft einer Kraftstoffhochdruckpumpe gelöst, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe ein Ventil aufweist, das mit einer Pumpeinheit hydraulisch gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Informationen zur Antriebskraft der Pumpeinheit, das Verarbeiten der ermittelten Informationen zur Antriebskraft, und das Ansteuern von zumindest einem Ventil in Abhängigkeit der ermittelten Informationen zur Antriebskraft umfasst. Der Vorteil besteht darin, dass eine dynamische Anpassung der an die momentan vorhandenen Ungleichförmigkeiten in der Antriebskraft ermöglicht wird. Further, the object is achieved by a method for reducing non-uniformities of a driving force of a high-pressure fuel pump, wherein the high-pressure fuel pump has a valve which is hydraulically coupled to a pump unit. The method comprises ascertaining information about the driving force of the pump unit, processing the ascertained information about the driving force, and controlling at least one valve as a function of the ascertained information about the driving force. The advantage is that a dynamic adaptation of the currently present irregularities in the driving force is made possible.
In einem Ausführungsbeispiel können die Informationen zur Antriebskraft zumindest teilweise aus einem Kennfeld oder durch Messung ermittelt werden. Die Informationen können dadurch mit hoher Genauigkeit erfasst werden. In one embodiment, the information about the driving force at least partially from a map or by Measurement can be determined. The information can thus be detected with high accuracy.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die bereitge- stellten Informationen zur Antriebskraft mit vordefinierten Schwellwerten verglichen werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Ungleichförmigkeiten der Antriebskraft klassifiziert und eingeteilt werden können. In a further embodiment, the information provided about the driving force can be compared with predefined threshold values. This has the advantage that the nonuniformities of the driving force can be classified and classified.
In einem weiteren Beispiel kann das Ansteuern von zumindest einem Ventil erst bei Überschreiten oder Unterschreiten eines vordefinierten Schwellwertes durchgeführt. Die Ansteuerung des Ventils wird erst dann ausgeführt, sobald es technisch sinnvoll ist . In a further example, the actuation of at least one valve may be performed only when a predefined threshold value is exceeded or undershot. The control of the valve is only carried out as soon as it makes sense technically.
Beispielsweise kann die Antriebskraft die momentan benötigte Antriebskraft der Pumpeinheit sein. Die momentan benötigte Antriebskraft eignet sich besonders für die unverfälschte Erfassung der Ungleichförmigkeiten der Antriebskraft. For example, the driving force may be the momentarily required driving force of the pumping unit. The currently required driving force is particularly suitable for the unadulterated detection of the nonuniformity of the driving force.
Beispiele der Kraftstoffhochdruckpumpe und des Verfahrens zum Reduzieren von Ungleichförmigkeiten einer Antriebskraft einer Pumpeinheit werden nachfolgend anhand der Figuren näher er¬ läutert. Die Figuren dienen zur Veranschaulichung grundlegender Aspekte. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, wobei aber gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Kom¬ ponenten mit jeweils gleicher oder ähnlicher Ausgestaltung oder Funktionsweise bezeichnen. Figur 1 zeigt in einem Schaltbild eine beispielhafte Kraft¬ stoffhochdruckpumpe . Examples of the high-pressure fuel pump and method for reducing irregularities in a driving force of a pump unit below with reference to the Figures it ¬ explained. The figures serve to illustrate fundamental aspects. The figures are not necessarily to scale, but wherein like reference characters designate the same or similar Kom ¬ components each having the same or similar design or operation. 1 shows an exemplary force ¬ high pressure fuel pump in a circuit diagram.
Figur 2 zeigt in einem Schaltbild die Kraftstoffhochdruckpumpe nach Figur 1 in Kombination mit einer Antriebseinheit. FIG. 2 shows in a circuit diagram the high-pressure fuel pump according to FIG. 1 in combination with a drive unit.
Figur 3 zeigt in einem Schaltbild eine beispielhafte Kraft¬ stoffhochdruckpumpe . Figur 4 zeigt in einem Schaltbild eine weitere beispielhafte Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer Pumpeinheit und einer Sensoreinheit im Arbeitsraum der Pumpeinheit. Figur 5 zeigt in einem Diagramm einen Verlauf einer Antriebskraft der Pumpeinheit in Abhängigkeit der Zeit und von vordefinierten Schwellwerten. Figure 3 shows an exemplary force ¬ high pressure fuel pump in a circuit diagram. FIG. 4 shows, in a circuit diagram, a further exemplary high-pressure fuel pump with a pumping unit and a sensor unit in the working space of the pumping unit. FIG. 5 shows in a diagram a progression of a drive force of the pump unit as a function of time and of predefined threshold values.
Figur 6 zeigt in einem Ablaufdiagramm ein beispielhaftes FIG. 6 shows a flow chart of an example
Verfahren zum Reduzieren von Ungleichförmigkeiten der Method for reducing nonuniformities of
Antriebskraft . Driving force.
In Figur 1 ist eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer Pump¬ einheit 10 dargestellt, die dazu ausgebildet ist, über eine Steuerung 30 einen Durchfluss von einem Ventil 11 und/oder 12 zu steuern. Unter Durchfluss kann dabei eine Durchflussmenge pro Zeiteinheit, eine Zeitdauer für den Durchfluss oder ein Zeitpunkt für das zumindest teilweise Öffnen oder Schließen von zumindest einem Ventil 11 oder 12 verstanden werden. Im Antrieb der Pumpeinheit 10 kann es während des Betriebes zu mehr oder weniger starken Schwankungen der Antriebskraft FA kommen. Die FIG. 1 shows a high- pressure fuel pump with a pump unit 10, which is designed to control a flow rate of a valve 11 and / or 12 via a controller 30. By flow may be understood to mean a flow rate per unit of time, a time duration for the flow or a time for the at least partial opening or closing of at least one valve 11 or 12. In the drive of the pumping unit 10, during operation, more or less strong fluctuations of the driving force F A may occur. The
Schwankungen in der Antriebskraft FA können ihre Ursache beispielsweise in den sich verändernden inneren Widerständen der Pumpeinheit 10 während des Betriebes haben. Unter der An¬ triebskraft FA kann beispielsweise die momentan benötigte Antriebskraft der Pumpeinheit 10 (die Kraft, die die Pumpeinheit 10 momentan aufnehmen kann) verstanden werden. Die momentan benötigte Antriebskraft kann die Antriebskraft FA sein, die notwendig ist, damit die Pumpeinheit 10 einen vordefinierten Förderstrom fördern kann. Fluctuations in the driving force F A may be due, for example, to the changing internal resistances of the pump unit 10 during operation. Under the driving force F at ¬ A, for example, the currently required drive force of the pump unit 10 can (the force that can accommodate the pump unit 10 currently) be understood. The currently required driving force may be the driving force F A , which is necessary so that the pumping unit 10 can promote a predefined flow rate.
Beim Antrieb der Pumpeinheit 10 kann es, in Abhängigkeit der Art der Kraftübertragung, zu unterschiedlich hohen Verlusten kommen. Bei einem Antrieb über ein Riemengetriebe kann beispielsweise ein Teil der Antriebsenergie durch die Riemen in Wärme umgewandelt werden. Werden die Ungleichförmigkeiten der Antriebskraft FA an der Antriebseinheit 51 detektiert, kann dies dazu führen, dass nur ein Teil der Ungleichförmigkeiten in der Antriebskraft FA detektiert wird, da möglicherweise bereits ein Anteil der Ungleichförmigkeiten durch die (zyklische) Riemendehnung kompensiert wurde. Die Ansteuerung der Ventile 11 und/oder 12 durch die Steuerung 30 hängt daher erheblich davon ab, an welchen Positionen im Antrieb der Pumpeinheit 10 die Antriebskraft FA ermittelt wird. Für eine effektive Steuerung der Ventile 11 und/oder 12 kann deshalb als zugrunde liegende Antriebskraft FA die momentan benötigte (beziehungsweise aufgenommene) An¬ triebskraft der Pumpeinheit 10 herangezogen werden. Für diesen Zweck kann die momentan benötigte Antriebskraft in der Nähe der Pumpeinheit 10, insbesondere an der (Antriebs- ) Welle 13 der Pumpeinheit 51 ermittelt werden. Störende Einflüsse durch Elastizitäten im Antrieb der Pumpeinheit 10 werden dadurch zuverlässig vermindert. In der nachfolgenden Beschreibung wird die momentan benötigte (beziehungsweise aufgenommene) An¬ triebskraft als Antriebskraft FA bezeichnet. When driving the pump unit 10, it may, depending on the type of power transmission, come to different high losses. In a drive via a belt transmission, for example, a part of the drive energy can be converted by the belt into heat. If the nonuniformities of the driving force F A are detected on the drive unit 51, this can lead to only a part of the nonuniformities in the driving force F A is detected, since possibly a proportion of the non-uniformities was compensated by the (cyclic) belt elongation. The control of the valves 11 and / or 12 by the controller 30 therefore depends considerably on which positions in the drive of the pump unit 10, the driving force F A is determined. Therefore, for effective control of the valves 11 and / or 12 as the underlying drive force F A, the currently required (or recorded) to ¬ driving force of the pump unit can be used tenth For this purpose, the currently required driving force in the vicinity of the pump unit 10, in particular on the (drive) shaft 13 of the pump unit 51 can be determined. Disturbing influences by elasticities in the drive of the pumping unit 10 are thereby reliably reduced. In the description below the currently required (or recorded) to ¬ driving force is called the driving force F A.
Die dargestellte Kraftstoffhochdruckpumpe kann die Schwankungen der Antriebskraft FA durch vordefiniertes Ansteuern von zu- mindest einem Ventil 11 oder 12, welches mit der Pumpeinheit 10 hydraulisch verbunden ist, abmildern. Unter einer hydraulischen Verbindung kann verstanden werden, dass die Ventile 11 und 12 im Kreislauf der Pumpeinheit 10 angeordnet sind und von demselben Fördermedium durchströmt werden können, das durch die Pump- einheit 10 strömt. Eine Steuerung 30 kann die die Antriebskraft repräsentierenden Informationen der Pumpeinheit 10 verarbeiten und zumindest das Ventil 11 und/oder 12 in Abhängigkeit der Informationen ansteuern. Als Pumpeinheit 10 können verschiedenartige Pumpen, wie etwa Verdrängerpumpen oder Strömungspumpen eingesetzt werden. Alternativ dazu kann die Steuerung der beschriebenen Kraftstoffhochdruckpumpe auch bei Gebläsen und Verdichtern eingesetzt werden. Verdrängerpumpen können beispielsweise Kolbenpumpen, insbesondere Hubkolbenpumpen, The illustrated high-pressure fuel pump can mitigate the fluctuations in the driving force F A by predefined activation of at least one valve 11 or 12, which is hydraulically connected to the pumping unit 10. A hydraulic connection can be understood to mean that the valves 11 and 12 are arranged in the circulation of the pumping unit 10 and can be flowed through by the same conveying medium which flows through the pumping unit 10. A controller 30 can process the information representing the drive force of the pump unit 10 and at least control the valve 11 and / or 12 in response to the information. As pumping unit 10, various pumps, such as positive displacement pumps or flow pumps can be used. Alternatively, the control of the described high-pressure fuel pump can also be used in blowers and compressors. Positive displacement pumps can be, for example, piston pumps, in particular reciprocating pumps,
Membranpumpen oder Balgpumpen sein. Eine Kraftstoffhoch- druckpumpe kann beispielsweise Diesel oder Benzin, bei einem Druck zwischen 1500 bar und 3000 bar (bei Diesel) und zwischen 150 bar und 500 bar (bei Benzin) fördern. Diese Druckbereiche können in Verbindung mit einer Kraftstoffpumpe als Hochdrücke bezeichnet werden. Be diaphragm pumps or bellows pumps. For example, a high-pressure fuel pump can deliver diesel or gasoline at a pressure between 1500 bar and 3000 bar (diesel) and between 150 bar and 500 bar (gasoline). These pressure ranges may be referred to as high pressures in connection with a fuel pump.
Beispielsweise kann die Antriebskraft FA einer Pumpeinheit 10, wie in Figur 3 dargestellt in regelmäßigen Abständen ein Maximum 61 der Antriebskraft FA aufweisen. Entsprechend kann eine Steuerung 30 zumindest das Ventil 11 und/oder das Ventil 12 ansteuern und dessen Durchfluss auf geeignete Weise anpassen. Beispielsweise kann die Durchflussmenge des Ventils 11 und/oder des Ventils 12 erhöht werden, um den Widerstand in der Pumpeinheit 10, der durch das Ventil 11 oder das Ventil 12 entstehen kann, zu verringern. In der Folge kann das Maximum 61 in der Antriebskraft FA der Pumpeinheit 10 abgemildert werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann auch die Öffnungszeit des Ventils 11 und/oder des Ventils 12 angepasst werden. Die Öffnungszeit kann beispielsweise verkürzt, verlängert und/oder der Zeitpunkt des Schließens und/oder des Öffnens des Ventils 11 und/oder des Ventils 12 variiert werden. Dadurch können ebenfalls Schwankungen in der Antriebskraft FA verringert werden. Entsprechendes kann auch für ein Minimum 62 der Antriebskraft FA gelten. Auch in diesem Fall kann das Ventil 11 und/oder das Ventil 12 von der Steuerung 30 auf geeignete Weise geöffnet oder geschlossen werden. Die Durchflussmenge kann beispielsweise durch einen variablen Hub an dem Ventil 11 und/oder dem Ventil 12 gesteuert werden. Darüber hinaus kann die Steuerung 30 dazu ausgebildet sein, weitere Ventile auf geeignete Weise einzeln oder in Kombination mit den Ventilen 11 und/oder 12 anzusteuern. Als Ventile können beliebige Arten von Ventilen eingesetzt werden, wie zum Beispiel Rückschlagventile, Sperrventile, Druckventile, Überdruckventile, Drosselventile oder Wegeventile. Die Ventile können auch steuerbare Ventile, wie beispielsweise Magnetventile sein. Es können auch verschiedenartige Ventile miteinander kombiniert werden. Die Steuerung 30 kann die die Antriebskraft FA repräsentierenden Informationen nach vordefinierten Algorithmen verarbeiten. Die die Antriebskraft FA repräsentierenden Informationen werden in der nachfolgenden Beschreibung lediglich als Informationen oder Informationen über die Antriebskraft FA bezeichnet. Hierbei ist es unerheblich auf welche Art und Weise die Informationen über die Antriebskraft FA ermittelt werden. Die Antriebskraft FA kann aus einem Kennfeld der Pumpeinheit 10 ermittelt werden. Bei- spielsweise kann die Steuerung 30 derart aufgebaut sein, dass sie in der Lage ist, die Information über die Antriebskraft FA aus einem zuvor abgespeicherten Kennfeld der Pumpeinheit 10 zu ermitteln. Alternativ dazu kann die Antriebskraft FA auch indirekt oder direkt über eine Messung ermittelt werden. Hierfür kann beispielsweise eine erste Sensoreinheit 20 eingesetzt werden, die die Antriebskraft FA während des Betriebes ermittelt und an die Steuerung 30 weiterleitet. Die erste Sensoreinheit 20 kann die Antriebskraft FA auf verschiedene Weise ermitteln. Es können dabei beispielsweise kapazitative, induktive oder auch optische Messverfahren zum Einsatz kommen. Darüberhinaus können auch beliebige Kombinationen aus den zuvor genannten Verfahren eingesetzt werden. Zum Beispiel ist es außerdem möglich, dass die Steuerung 30 mehrere Ventile, welche hydraulisch mit der Pumpeinheit 10 in Verbindung stehen, ansteuert und auf diese Weise die Antriebskraft FA annähernd konstant hält. Die An- steuerung der Ventile 11 und/oder 12 kann beispielsweise hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch erfolgen. Außerdem ist eine mechanische Ansteuerung möglich. Eine Kombination aus verschiedenen Ansteuerungsmethoden ist ebenfalls denkbar. For example, the drive force F A of a pump unit 10, as shown in Figure 3 at regular intervals have a maximum 61 of the driving force F A. Accordingly, a controller 30 can control at least the valve 11 and / or the valve 12 and adjust its flow in a suitable manner. For example, the flow rate of the valve 11 and / or the valve 12 can be increased to reduce the resistance in the pumping unit 10, which may arise through the valve 11 or the valve 12. As a result, the maximum 61 in the driving force F A of the pumping unit 10 can be alleviated. Alternatively or additionally, the opening time of the valve 11 and / or the valve 12 can be adjusted. For example, the opening time may be shortened, lengthened, and / or the timing of closing and / or opening the valve 11 and / or the valve 12 may be varied. As a result, fluctuations in the driving force F A can also be reduced. The same can also apply to a minimum 62 of the driving force F A. Also in this case, the valve 11 and / or the valve 12 can be opened or closed by the controller 30 in a suitable manner. The flow rate can be controlled, for example, by a variable lift on the valve 11 and / or the valve 12. In addition, the controller 30 may be configured to control other valves in a suitable manner individually or in combination with the valves 11 and / or 12. As valves any type of valves can be used, such as check valves, check valves, pressure valves, pressure relief valves, throttle valves or directional control valves. The valves may also be controllable valves, such as solenoid valves. It can also be combined with different valves. The controller 30 may process the information representing the driving force F A according to predefined algorithms. The information representing the driving force F A will be described in the following description merely as information or Information about the driving force F A denotes. It is irrelevant in what way the information about the driving force F A are determined. The driving force F A can be determined from a characteristic diagram of the pump unit 10. For example, the controller 30 may be constructed such that it is capable of determining the information about the driving force F A from a previously stored map of the pumping unit 10. Alternatively, the driving force F A can also be determined indirectly or directly via a measurement. For this purpose, for example, a first sensor unit 20 can be used which determines the driving force F A during operation and forwards it to the controller 30. The first sensor unit 20 can determine the driving force F A in various ways. It can be used, for example, capacitive, inductive or optical measuring method. In addition, any combinations of the aforementioned methods can be used. For example, it is also possible that the controller 30 activates a plurality of valves which are hydraulically connected to the pumping unit 10 and thus keeps the driving force F A approximately constant. The control of the valves 11 and / or 12 can be effected, for example, hydraulically, electrically or pneumatically. In addition, a mechanical control is possible. A combination of different control methods is also conceivable.
Ein weiteres Beispiel einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist in Figur 2 dargestellt. Die Antriebseinheit 51 wird zum Antrieb der Pumpeinheit 10 eingesetzt und kann verschiedenartig ausgestaltet sein. Der Antrieb der Pumpeinheit 10 kann linear (beispielsweise mittels eines Linearantriebs) oder über eine DrehbewegungAnother example of a high-pressure fuel pump is shown in FIG. The drive unit 51 is used to drive the pump unit 10 and can be configured in various ways. The drive of the pumping unit 10 can be linear (for example by means of a linear drive) or via a rotary movement
(beispielsweise über eine Nockenwelle) in Verbindung mit einem Rotationsmotor erfolgen. Im dargestellten Beispiel können die Informationen über die Antriebskraft FA der Pumpeinheit 10 über eine erste Sensoreinheit 20, die hier an der Antriebseinheit 51 angeordnet ist, ermittelt werden. Die Antriebseinheit 51 kann die Antriebskraft FA für die Pumpeinheit 10 zur Verfügung stellen. Die Antriebseinheit 51 kann direkt oder indirekt (über ein Getriebe) mit der Pumpeinheit 10 verbunden sein. In Figur 3 ist ein Beispiel einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer über eine Drehbewegung wirkenden Antriebseinheit 51 dargestellt. In diesem Beispiel ist die Pumpeinheit 10 eine Kolbenpumpe. Durch einen sich zwischen zwei Totpunkten linear bewegenden Kolben 15 kann ein Fördermedium durch die Pumpeinheit 10 und in der Folge an einen Bestimmungsort für das Fördermedium befördert werden. Ein Pumpenzyklus kann beispielsweise aus einem ersten und einem zweiten Pumpentakt bestehen. Im ersten Pumpentakt kann das Fördermedium über einen Kanal 52, in dem sich ein Ventil 11 befinden kann, in den Arbeitsraum 16 der Pumpeinheit 10 eingesaugt werden. Anschließend kann das Fördermedium im darauffolgenden zweiten Pumpentakt über einen Kanal 53, in dem sich ein Ventil 12 befinden kann, gefördert werden. Dieser Vorgang kann zyklisch ablaufen und somit einen kontinuierlichen Förderstrom gewährleisten. Als Fördermedien können alle Arten von Fluiden wie Gase und Flüssigkeiten, beispielsweise (For example, via a camshaft) take place in conjunction with a rotary motor. In the example shown, the information about the driving force F A of the pumping unit 10 can be determined via a first sensor unit 20, which is arranged here on the drive unit 51. The drive unit 51 can provide the driving force F A for the pumping unit 10. The drive unit 51 can be connected directly or indirectly (via a transmission) to the pumping unit 10. FIG. 3 shows an example of a high-pressure fuel pump with a drive unit 51 acting via a rotational movement. In this example, the pump unit 10 is a piston pump. By means of a piston 15 moving linearly between two dead centers, a pumped medium can be conveyed through the pump unit 10 and subsequently to a destination for the pumped medium. A pump cycle may for example consist of a first and a second pump cycle. In the first pump cycle, the pumped medium can be sucked into the working space 16 of the pump unit 10 via a channel 52 in which a valve 11 can be located. Subsequently, the medium to be conveyed in the subsequent second pump cycle via a channel 53 in which a valve 12 may be located, promoted. This process can run cyclically and thus ensure a continuous flow. As conveying media, all types of fluids such as gases and liquids, for example
Kraftstoff oder Öl für eine Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden. Im dargestellten Beispiel wird der Kolben der Kolbenpumpe über einen federbelasteten Stößel 17 gegen einen Nocken 14 gedrückt. Der Stößel 17 ist auf einer ersten Seite mit einem Kolben 15 verbunden und auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite rollend auf dem Nocken 14 gelagert. Der Nocken 14 ist wiederum fest mit der Welle 13 verbunden. Die Welle 13 ist in einem Gehäuse gelagert und kann zumindest einseitig aus dem Gehäuse heraus ragen. An dem Ende der Welle 13, das aus dem Gehäuse der Pumpeinheit 10 herausragt, kann beispielsweise eine Riemenscheibe oder eine Zahnrad angebracht werden. Fuel or oil can be used for an internal combustion engine. In the example shown, the piston of the piston pump is pressed by a spring-loaded plunger 17 against a cam 14. The plunger 17 is connected on a first side with a piston 15 and mounted on the second side opposite the first side rolling on the cam 14. The cam 14 is in turn fixedly connected to the shaft 13. The shaft 13 is mounted in a housing and can protrude out of the housing at least on one side. At the end of the shaft 13, which protrudes from the housing of the pump unit 10, for example, a pulley or a gear can be attached.
In der Kraftstoffhochdruckpumpe nach Figur 3 ist die erste Sensoreinheit 20 berührungslos arbeitend. Die erste Sensor¬ einheit 20 kann beispielsweise eine kapazitive, eine induktive oder eine optische Sensoreinheit sein. Die erste Sensoreinheit 20 kann sich in diesem Beispiel aus einer Sendereinheit 21 und einer Empfängereinheit 22 zusammensetzen. Sowohl die Sender- einheit 21, als auch die Empfängereinheit 22 können ein aktives und/oder ein passives Bauelement sein. Die durch die erste Sensoreinheit 20 ermittelte Antriebskraft FA der Pumpeinheit 10 kann in diesem Fall auch aus einem Drehmoment abgeleitet werden, welches an der Welle 13 anliegen kann. Das Drehmoment kommt dadurch zustande, dass der Kolben der Pumpeinheit 10 nicht linear, sondern über eine Drehbewegung der Welle 13 bewegt werden kann. Im Falle eines Linearantriebes, der die Pumpeinheit 10 direkt antreibt (wie weiter oben kurz beschrieben) , kann eine Kraft anstatt eines Drehmomentes ermittelt werden. Je nach Art und Anordnung der Antriebseinheit 51 kann unter der Antriebskraft FA neben einer Kraft oder einem Drehmoment auch jeder andere für die Ermittlung der Antriebskraft FA geeignete Parameter ver- standen werden. In the high-pressure fuel pump according to FIG. 3, the first sensor unit 20 operates without contact. The first sensor ¬ unit 20 may be, for example, a capacitive, an inductive or an optical sensor unit. The first sensor unit 20 can in this example be composed of a transmitter unit 21 and a receiver unit 22. Both the transmitter unit 21 and the receiver unit 22 can be an active and / or a passive component. The driving force F A of the pump unit 10 determined by the first sensor unit 20 can in this case also be derived from a torque, which can rest against the shaft 13. The torque is due to the fact that the piston of the pump unit 10 can not be moved linearly but via a rotational movement of the shaft 13. In the case of a linear drive, which drives the pump unit 10 directly (as briefly described above), a force instead of a torque can be determined. Depending on the type and arrangement of the drive unit 51, under the drive force F A, in addition to a force or a torque, any other parameter suitable for determining the drive force F A can also be understood.
Die Ermittlung der Antriebskraft FA soll im Folgenden anhand einer induktiv arbeitenden ersten Sensoreinheit 20 erläutert werden. Die Sendereinheit 21, die wiederum aus mehreren einzelnen Sendern bestehen kann, kann radial auf der Welle 13 angeordnet sein und während des Betriebes mit der Welle 13 umlaufen. Die Empfängereinheit 22 kann im Gehäuse unter Einhaltung eines vordefinierten Abstandes zu der Sendereinheit 21 angeordnet sein. Sobald ein Sender der Sendereinheit 21, beispielsweise ein Magnet im Betrieb an einer Empfängereinheit 22 vorbei läuft, wird ein Spannungsimpuls in die Empfängereinheit 22 induziert. Dieser Spannungsimpuls kann von der Steuerung 30 interpretiert und weiter verarbeitet werden. In Abhängigkeit der Anzahl der Sender in der Sendereinheit 21 und Empfängern in der der Empfänger- einheit 22 kann die Auflösungsgenauigkeit der benötigten An¬ triebskraft FA eingestellt werden. Dabei gilt, dass eine Erhöhung der Anzahl an Sendern in der Sendereinheit 21 und Empfängern in der Empfängereinheit 22 zu einer höheren Auflösungsgenauigkeit führen kann. Es ist auch möglich die Empfängereinheit 22 auf der Welle 13 anzuordnen und im Gegenzug dazu, die Sendereinheit 21 im Gehäuse anzuordnen. Es ist außerdem möglich, das die The determination of the driving force F A will be explained below with reference to an inductively operating first sensor unit 20. The transmitter unit 21, which in turn may consist of several individual transmitters, may be arranged radially on the shaft 13 and rotate during operation with the shaft 13. The receiver unit 22 may be arranged in the housing while maintaining a predefined distance to the transmitter unit 21. As soon as a transmitter of the transmitter unit 21, for example a magnet, runs past a receiver unit 22 during operation, a voltage pulse is induced in the receiver unit 22. This voltage pulse can be interpreted by the controller 30 and further processed. Unit in dependence on the number of transmitters in the transmitter unit 21 and the receivers in the receiver 22, the resolution accuracy of the required driving force F at ¬ A can be adjusted. In this case, an increase in the number of transmitters in the transmitter unit 21 and receivers in the receiver unit 22 can lead to a higher resolution accuracy. It is also possible to arrange the receiver unit 22 on the shaft 13 and, in turn, to arrange the transmitter unit 21 in the housing. It is also possible that the
Kraftstoffhochdruckpumpe weitere Sensoreinheiten umfasst, die ebenfalls dazu ausgebildet sind, zumindest teilweise Infor¬ mationen über die Antriebskraft FA zu ermitteln. High-pressure fuel pump further comprises sensor units, which are also adapted to at least partially ¬ infor mation on the driving force F A to be determined.
In einem weiteren Beispiel einer Kraftstoffhochdruckpumpe, dargestellt in Figur 4, weist die Kraftstoffhochdruckpumpe eine zweite Sensoreinheit 23 auf, die hydraulisch mit dem Arbeitsraum der Pumpeinheit 10 verbunden sein kann. Die zweite Sensoreinheit 23 kann in diesem Beispiel ein Drucksensor sein und zusätzlich oder anstatt der ersten Sensoreinheit 20 angebracht sein. Die zweite Sensoreinheit 23 kann, wie bereits im Zusammenhang mit der ersten Sensoreinheit 20 beschrieben, eine nach verschiedenen Verfahren arbeitende Sensoreinheit sein und eine oder mehrere Empfänger und Sender umfassen. Der Drucksensor leitet Signale über die momentan vorherrschenden Druckverhältnisse im Arbeitsraum 16 der Pumpeinheit 10 an die Steuerung 30. Der Druck kann in vordefinierten Zeitabschnitten gemessen werden. Insbesondere können die Messintervalle an die Antriebskraft FA und die Drehzahl der Pumpeinheit 10 angepasst werden. In einem Pumpenzyklus (ein Ansaug- und ein Ausstoßtakt) kann der Druck beispielsweise dreißig Mal, insbesondere zwanzig Mal gemessen werden. In Figur 4 ist außerdem dargestellt, dass die Steuerung 30 in einer Motorsteuerung (ECU=Electronic Control Unit) , beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, integriert sein kann. In another example of a high-pressure fuel pump, shown in FIG. 4, the high-pressure fuel pump has a second sensor unit 23, which is hydraulically connected to the working space the pump unit 10 may be connected. The second sensor unit 23 may in this example be a pressure sensor and be mounted in addition to or instead of the first sensor unit 20. As already described in connection with the first sensor unit 20, the second sensor unit 23 may be a sensor unit operating according to various methods and may comprise one or more receivers and transmitters. The pressure sensor passes signals on the currently prevailing pressure conditions in the working chamber 16 of the pump unit 10 to the controller 30. The pressure can be measured in predefined time intervals. In particular, the measurement intervals can be adapted to the drive force F A and the rotational speed of the pump unit 10. In a pump cycle (a suction and an exhaust stroke), the pressure may be measured, for example, thirty times, in particular twenty times. FIG. 4 also shows that the controller 30 may be integrated in an engine control unit (ECU = Electronic Control Unit), for example for a motor vehicle.
In der Steuerung 30 kann die ermittelte Antriebskraft FA mit vordefinierten Schwellwerten 41 und/oder 42 verglichen werden. Die Steuerung 30 kann derart konfiguriert werden, dass eine Ansteuerung des Ventils 11 und/oder des Ventils 12 erst bei Unter- und/oder Überschreiten eines vordefinierten Schwellwertes 41 und/oder eines vordefinierten Schwellwertes 42 stattfindet. Die Steuerimpulse können auf diese Weise auf ein notwendiges Maß reduziert werden, wobei die Schwellwerte 41 und 42 an die Belastungsfähigkeit der umliegenden Teile in der Antriebseinheit 51 angepasst werden können. Bei korrekter Auslegung der In the controller 30, the determined driving force F A can be compared with predefined threshold values 41 and / or 42. The controller 30 may be configured such that activation of the valve 11 and / or of the valve 12 takes place only when a predefined threshold value 41 and / or a predefined threshold value 42 are exceeded and / or exceeded. The control pulses can be reduced in this way to a necessary degree, wherein the threshold values 41 and 42 can be adapted to the load capacity of the surrounding parts in the drive unit 51. With correct interpretation of the
Schwellwerte 41 und 42 ist eine Überlastung der Bauteile der Antriebseinheit 51 nicht zu erwarten. Figur 5 zeigt eine Funktion 43 der Antriebskraft FA über der Zeit mit den Schwellwerten 41 und 42. Der Figur 5 ist zu entnehmen, dass die Funktion 43 der Antriebskraft FA den Schwellwert 41 in diesem Beispiel zu bestimmten Zeiten geringfügig überschreitet. Entsprechendes gilt für das Unterschreiten des Schwellwertes 42. Thresholds 41 and 42, an overload of the components of the drive unit 51 is not expected. FIG. 5 shows a function 43 of the drive force F A over the time with the threshold values 41 and 42. FIG. 5 shows that the function 43 of the drive force F A slightly exceeds the threshold value 41 in this example at specific times. The same applies to the falling below the threshold 42.
In Figur 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Reduzierung von Ungleichförmigkeiten der Antriebskraft FA der Pumpeinheit 10 dargestellt. Das beispielhafte Ablaufdiagramm umfasst das Ermitteln (101) von Informationen zur Antriebskraft FA der Pumpeinheit 10. Darunter können alle denkbaren Wege verstanden werde, die dazu führen, dass die Steuerung 30 In- formationen über die Antriebskraft FA an der Pumpeinheit 10 erhält. Beispielsweise kann die Information über die An¬ triebskraft FA aus einem Kennfeld der Pumpeinheit 10 entnommen werden. Alternativ dazu kann die Information aus jeder geeigneten Funktion und jeder geeigneten Messeinrichtung bezogen werden. Die Informationen zur Antriebskraft FA der Pumpeinheit 10 können dann weiterverarbeitet werden (102). Unter Weiterverarbeiten wird in diesem Zusammenhang eine Interpretation der Informationen der Antriebskraft FA, sowie die Ausgabe der Steuersignale für die Ventile 11 und/oder 12 verstanden. Eine derartige Interpretation kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die erhaltenen Informationen über die Antriebskraft FA der Pumpeinheit 10 mit weiteren Eingaben, beispielsweise Benutzer¬ eingaben, oder anderen geeigneten Parametern in Kontext gesetzt werden. Ein geeigneter Parameter kann beispielsweise ein Temperatursignal sein, welches über den aktuellen Betriebs¬ zustand der Pumpeinheit 10 Aufschluss gibt. Eine zu hohe Pumpentemperatur kann so von der Steuerung 30 erfasst und verarbeitet werden und die Ventile 11 und/oder 12 auf geeignete Weise angesteuert werden (103) . In der Folge kann zum Beispiel die Antriebskraft FA der Pumpeinheit 10 reduziert werden, um einer Überhitzung der Pumpeinheit 10 und einer damit einhergehenden Zerstörung der Pumpeinheit 10 zu begegnen. Die gezeigte Abfolge der Verfahrensschritte ist nicht zwingend. Die Ver¬ fahrensschritte können in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden oder aber auch parallel zueinander verlaufen . FIG. 6 is a flow chart of a method for reducing non-uniformities of the driving force F A of FIG Pump unit 10 shown. The exemplary flowchart comprises the determination (101) of information about the drive force F A of the pumping unit 10. This can be understood to mean all conceivable ways which result in the controller 30 receiving information about the drive force F A at the pumping unit 10. For example, the information about the at ¬ driving force F A can be taken from a characteristic field 10 of the pumping unit. Alternatively, the information may be obtained from any suitable function and measuring device. The information on the driving force F A of the pump unit 10 can then be further processed (102). Further processing in this context means an interpretation of the information of the driving force F A , as well as the output of the control signals for the valves 11 and / or 12. Such interpretation can for example take place in that the information obtained about the driving force F A of the pumping unit are set with further inputs, such as user inputs ¬, or other suitable parameters in the context of the tenth A suitable parameter may be, for example, a temperature signal, which are 10 information on the current operation ¬ state of the pumping unit. Too high a pump temperature can thus be detected and processed by the controller 30 and the valves 11 and / or 12 are controlled in a suitable manner (103). As a result, for example, the driving force F A of the pump unit 10 can be reduced in order to counteract overheating of the pump unit 10 and a concomitant destruction of the pump unit 10. The sequence of process steps shown is not mandatory. The Ver ¬ method steps may be performed in a different order, or also parallel to one another.
Durch die oben beschriebene Kraftstoffhochdruckpumpe und das zugehörige Verfahren kann der funktionale Freiheitsgrad von bereits vorhandenen aktiven Ventilen 11 und/oder 12 durch die Verarbeitung einer Antriebskraft FA an der Pumpeinheit 10 erweitert werden. Dadurch können in bestimmten kritischen Betriebsbereichen die Widerstände in der Pumpeinheit 10 derart angepasst werden, dass resultierende Ungleichförmigkeiten oder Schwankungen in der Antriebskraft FA und/oder beispielsweise in Antriebsriemen oder Antriebsketten verändert oder auf ein zulässiges Maß reduziert werden können. By virtue of the above-described high-pressure fuel pump and the associated method, the functional degree of freedom of existing active valves 11 and / or 12 can be expanded by processing a driving force F A on the pump unit 10. As a result, in certain critical operating ranges, the resistances in the pump unit 10 can be such be adapted that the resulting irregularities or fluctuations in the driving force F A and / or for example in drive belts or drive chains can be changed or reduced to an acceptable level.
Mit der Erfindung können kritische Betriebszustände erkannt werden und in der Folge geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Ungleichförmigkeiten der Antriebskraft werden nach Möglichkeit an deren Entstehungsbereich detektiert, damit keine aufwändigen Signalverstärker oder Signalfilter notwendig werden. Durch das Ansteuern von zumindest dem Ventil 11 kann die hydraulische Last der Pumpeinheit 10 derart angepasst werden, dass die Ungleichförmigkeiten der Antriebskraft FA ohne zu¬ sätzliche Bauteile abgemildert werden können. Unter einer hydraulischen Last wird in diesem Zusammenhang die hydraulische Last der Pumpeinheit 10 verstanden, die durch das Fördermedium und dessen Förderung erzeugt wird und während des Betriebes an der Pumpeinheit 10 anliegt. Diese hydraulische Last kann durch Ansteuern des Ventils 11 und/oder weiteren Ventilen gezielt beeinflusst werden. With the invention, critical operating conditions can be detected and appropriate countermeasures can be initiated as a result. Nonuniformities of the driving force are detected as far as possible at the area of origin, so that no complex signal amplifier or signal filters are necessary. By controlling at least the valve 11, the hydraulic load of the pump unit 10 can be adjusted so that the nonuniformities of the driving force F A without zu ¬ additional components can be mitigated. In this context, a hydraulic load is understood to mean the hydraulic load of the pump unit 10, which is generated by the pumped medium and its delivery and rests against the pump unit 10 during operation. This hydraulic load can be selectively influenced by controlling the valve 11 and / or other valves.
Darüber hinaus werden auch die aus den Ungleichförmigkeiten resultierenden dynamischen Schwingungen in den umliegenden Bauteilen, wie beispielsweise Antriebsriemen oder Antriebs- ketten, erkannt. Durch eine Phasenverschiebung der hydraulischen Last kann die Anregung der Schwingung gezielt beeinflusst werden und ein Entstehen einer Resonanzschwingung verhindert werden. In addition, the resulting from the nonuniform dynamic vibrations in the surrounding components, such as drive belts or drive chains, recognized. By a phase shift of the hydraulic load, the excitation of the vibration can be selectively influenced and a generation of a resonant vibration can be prevented.
Ferner kann auch ein Mittelwert der Antriebskraft FA ermittelt und überwacht werden. Liegt dieser Mittelwert über einem vordefinierten Grenzwert, kann auf vorliegende Schäden, falsche Betriebsmittel oder Verunreinigungen in der Pumpeinheit 10 geschlossen werden. Durch das Ansteuern von zumindest einem Ventil 11 können, ohne den Einsatz von zusätzlichen Komponenten, Schäden an der Pumpeinheit 10 vermieden oder zumindest eingegrenzt werden. Die hydraulische Last kann im Schadensfall auf ein Minimum reduziert werden und die Pumpeinheit 10 auf diese Weise vor einer totalen Zerstörung geschützt werden. Ein erhöhter Mittelwert der Antriebskraft FA kann beispielsweise auch auf den Einsatz eines nicht spezifizierten Fördermediums hinweisen. Furthermore, an average value of the drive force F A can also be determined and monitored. If this mean value is above a predefined limit value, it is possible to conclude that damage has been caused, incorrect equipment or impurities in the pumping unit 10. By controlling at least one valve 11, without the use of additional components, damage to the pump unit 10 can be avoided or at least limited. The hydraulic load can be reduced to a minimum in the event of damage and the pump unit 10 are protected in this way from total destruction. An elevated one Average value of the driving force F A can also indicate, for example, the use of an unspecified pumped medium.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraftstoffhochdruckpumpe mit: 1. High-pressure fuel pump with:
einer Pumpeinheit (10);  a pumping unit (10);
einer Antriebseinheit (51), die die Pumpeinheit (10) über eine Antriebskraft (FA) antreibt; a drive unit (51) which drives the pump unit (10) via a driving force (F A );
einem Ventil (11, 12) mit einstellbarem Durchfluss, welches mit der Pumpeinheit (10) hydraulisch gekoppelt ist, und einer Steuereinheit (30) zum Bestimmen der Antriebskraft (FA) und zum Steuern des Durchflusses des Ventils (11, 12) in Abhängigkeit von der Antriebskraft (FA) . an adjustable flow valve (11, 12) hydraulically coupled to the pumping unit (10) and a control unit (30) for determining the driving force (F A ) and controlling the flow rate of the valve (11, 12) in response from the driving force (F A ).
2. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1, bei der die Antriebskraft (FA) aus einer momentan benötigten Antriebskraft der Pumpeinheit (10) ermittelt wird. 2. High-pressure fuel pump according to claim 1, wherein the driving force (F A ) from a momentarily required driving force of the pump unit (10) is determined.
3. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die Steuereinheit (30) zum Ermitteln der Antriebskraft (FA) aus einem Kennfeld der Pumpeinheit (10) ausgebildet ist. 3. High-pressure fuel pump according to one of claims 1 or 2, wherein the control unit (30) for determining the driving force (F A ) from a characteristic field of the pump unit (10) is formed.
4. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer ersten Sensoreinheit (20) zum Ermitteln der Antriebskraft (FA) . 4. High-pressure fuel pump according to one of the preceding claims, with a first sensor unit (20) for determining the driving force (F A ).
5. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorangehenden5. high-pressure fuel pump according to one of the preceding
Ansprüche, bei der die Pumpeinheit (10) über eine Welle (13) mit zumindest einem Nocken (14) von der Antriebseinheit (51) an¬ getrieben wird und die erste Sensoreinheit (20) die Antriebskraft (FA) direkt oder indirekt an der Welle (13) ermittelt. Claims in which the pump unit (10) via a shaft (13) with at least one cam (14) of the drive unit (51) is driven ¬ and the first sensor unit (20) the driving force (F A ) directly or indirectly on the Shaft (13) determined.
6. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Ermittlung der Antriebskraft (FA) mit einer zweiten Sensoreinheit (23) . 6. High-pressure fuel pump according to one of the preceding claims, for determining the driving force (F A ) with a second sensor unit (23).
7. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die zweite Sensoreinheit (23) in einem Arbeitsraum (16) der Pumpeinheit (10) angeordnet ist oder mit dem Arbeitsraum (16) hydraulisch in Verbindung steht. 7. High-pressure fuel pump according to one of the preceding claims, wherein the second sensor unit (23) in a working space (16) of the pump unit (10) is arranged or with the working space (16) is hydraulically in communication.
8. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 7, bei dem die zweite Sensoreinheit (23) ein Drucksensor ist. 8. High-pressure fuel pump according to claim 7, wherein the second sensor unit (23) is a pressure sensor.
9. Verfahren zum Reduzieren von Ungleichförmigkeiten einer Antriebskraft (FA) einer Kraftstoffhochdruckpumpe, wobei die9. A method for reducing non-uniformities of a driving force (F A ) of a high-pressure fuel pump, wherein the
Kraftstoffhochdruckpumpe ein Ventil (11, 12) aufweist, das mit einer Pumpeinheit (10) hydraulisch gekoppelt ist, umfassend: High-pressure fuel pump having a valve (11, 12) which is hydraulically coupled to a pump unit (10), comprising:
Ermitteln (101) von Informationen zur Antriebskraft (FA) der Pumpeinheit (10), Determining (101) information about the driving force (F A ) of the pump unit (10),
Verarbeiten (102) der ermittelten Informationen zur Processing (102) the information obtained for
Antriebskraft (FA) , und Driving force (F A ), and
Ansteuern (103) von zumindest einem Ventil (11, 12) in Abhängigkeit der ermittelten Informationen zur Antriebskraft (FA) · Actuation (103) of at least one valve (11, 12) as a function of the ascertained information about the driving force (F A )
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Informationen zur Antriebskraft (FA) zumindest teilweise aus einem Kennfeld oder durch Messung ermittelt werden. 10. The method of claim 9, wherein the information about the driving force (F A ) are determined at least partially from a map or by measurement.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die bereitgestellten Informationen zur Antriebskraft (FA) mit vordefinierten Schwellwerten (41, 42) verglichen werden. 11. The method according to any one of claims 9 or 10, wherein the information provided about the driving force (F A ) with predefined threshold values (41, 42) are compared.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Ansteuern von zumindest einem Ventil (11, 12) erst bei Überschreiten oder Unterschreiten eines vordefinierten Schwellwertes (41, 42) durchgeführt wird. 12. The method of claim 11, wherein the driving of at least one valve (11, 12) only when exceeding or falling below a predefined threshold value (41, 42) is performed.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem die Antriebskraft (FA) aus einer momentan benötigten Antriebskraft der Pumpeinheit (10) ermittelt wird. 13. The method according to any one of claims 9 to 12, wherein the driving force (F A ) is determined from a momentarily required driving force of the pump unit (10).
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