WO2018046147A1 - Verfahren zum betreiben einer kraftstoffhochdruckpumpe, sowie kraftstoffhochdruckpumpe - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer kraftstoffhochdruckpumpe, sowie kraftstoffhochdruckpumpe Download PDF

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WO2018046147A1
WO2018046147A1 PCT/EP2017/054921 EP2017054921W WO2018046147A1 WO 2018046147 A1 WO2018046147 A1 WO 2018046147A1 EP 2017054921 W EP2017054921 W EP 2017054921W WO 2018046147 A1 WO2018046147 A1 WO 2018046147A1
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dead center
fuel
time
stroke
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PCT/EP2017/054921
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Reinhard FRUTH
Uwe Nigrin
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Aumovio Germany GmbH
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a high- pressure fuel pump according to the preamble of patent ⁇ claim 1, and such a high- pressure fuel pump according to the preamble of claim.
  • the high-pressure fuel pump is part of a fuel injection system of a Verbrennungskraftma ⁇ machine, which has at least one example designed as a cylinder combustion chamber.
  • a fuel especially a liquid fuel are injected for operating the internal combustion engine into the combustion chamber.
  • the high-pressure fuel pump comprises a piston chamber and a piston which is arranged to be translationally movable in the piston chamber.
  • the piston which is also referred to as the pump piston, performs at least two equal, successive strokes, in which the piston moves from its bottom dead center to its top dead center and from its top dead center back to its bottom dead center ,
  • a drive device which comprises, for example, a plunger and a spring device.
  • the plunger for example, the piston is moved from its bottom dead center to its top dead center.
  • the spring device the piston is moved, for example, from its top dead center to its bottom dead center.
  • the strokes of the piston are caused to supply fuel to the piston chamber via the inlet valve and at least a portion of the piston chamber and supplied thereby compressing fuel introduced into the piston chamber by means of the piston and thereby promote.
  • the inlet valve is opened at least once per stroke and then closed at least once at a closing time ge ⁇ to set a means of the piston to be compressed amount of the fuel.
  • the inlet valve includes the fuel ⁇ high-pressure pump, an electronic Rechenein ⁇ direction, which is also referred to as a control unit.
  • the electronic computing device is adapted to the
  • the inlet valve is designed, for example, as an electrically actuatable inlet valve, in particular as a solenoid valve.
  • Object of the present invention is to develop a method and a high-pressure fuel pump of the type mentioned in such a way that acting on the high-pressure fuel pump loads can be kept very low.
  • High-pressure fuel pump loads can be kept particularly low in a particularly simple and cost-effective manner, it is inventively provided that the respective closing time from a time at which the piston has its maximum speed occurring during the respective stroke differs.
  • the inlet valve in particular by means of an electronic ⁇ nischen computing device of the high-pressure fuel pump, so controlled that the respective closing time of the time at which the piston has its maximum speed occurring during the respective stroke differs.
  • the aforementioned time is also referred to below as the speed instant.
  • the closing time does not correspond to the speed instant or vice versa.
  • the invention is based in particular on the finding that the piston of the high-pressure fuel pump constructed as a piston pump has a certain speed profile between top dead center and bottom dead center.
  • the piston chamber is completely filled.
  • the inlet valve is closed in the direction of its top dead center during the movement of the piston, so that, for example, a first part of the
  • Piston chamber supplied and thus introduced into the piston chamber fuel via the inlet valve by means of moving in the direction of top dead center piston is pushed out of the piston chamber and a second part of the piston chamber supplied and thus introduced into the piston chamber fuel in the piston chamber remains and when closed Inlet valve compressed by means of the in the direction of top dead center or in the top dead center BE ⁇ dorfden piston and thereby promoted, for example, in particular promoted ⁇ away from the high-pressure fuel pump, is.
  • the second part is thus an amount of the fuel, that is, an amount of fuel which is compressed and conveyed by means of the piston.
  • the method according to the invention thus provides a control strategy by means of which a closing of the inlet valve in the region of the maximum piston speed and thus excessively high mechanical loads on the high-pressure fuel pump can be avoided by high force and torque gradients.
  • This embodiment is based on the idea to design the control strategy described above as a single-ended or asym ⁇ metric control strategy to realize different flow rates of the fuel per stroke of the piston.
  • the occurring within the work cycle different flow rates result in total on the strokes a requested volume flow and thus a requested amount of fuel, so that a supply of the internal combustion engine can be ensured ⁇ reaching amount of fuel, at the same time the mechanical load of the high-pressure fuel pump, in particular their components , can be kept very low.
  • Amount of fuel in one of the strokes greater and lower in the other stroke the fuel amounts in sum, a sufficient total amount of fuel with which the Verbrennungskraftma ⁇ machine can be supplied, give.
  • Another embodiment is characterized in that the respective closing time is before the respective time at which the piston reaches its maximum speed. As a result, the loads acting on the high-pressure fuel pump can be kept particularly low.
  • the closing time is at least one of the strokes before top dead center of the piston.
  • the closing time at we ⁇ least one of the strokes closer to the bottom dead center than is at the top dead center of the piston. It has been found to be particularly advantageous if the closing time at one of the strokes is closer to the bottom dead center than at the top dead center of the piston, wherein the
  • Closing time at the other of the strokes is closer to the top dead center than at the bottom dead center of the piston. This allows the set to be especially precise by means of the high-pressure fuel pump to be compressed or to be delivered quantity of fuel at the same time the loads acting on the force ⁇ high pressure fuel pump can be kept particularly low.
  • the closing time in one of the strokes temporally before the time at which the piston reaches its maximum speed occurring during the one stroke is and a first distance, in particular a first time interval, at the time, to which the piston reaches its maximum speed occurring during one stroke.
  • the closing time point for the other of strokes after the timing at which the piston changes its occurring during the other stroke procurementge ⁇ speed achieved is time and a second distance, in particular a second time interval to the time at which the piston reaches its maximum speed occurring during the other stroke has.
  • a first time period that is between the closing time and the speed time of the one stroke is equal to a second time period that is between the closing time and the speed time of the other stroke.
  • Closing time and the respective speed instant are for example in a reciprocating engine, which has a crankshaft as an output shaft, to respective rotational ⁇ settings and thus crank angle or crank angle degrees be ⁇ attracted.
  • a reciprocating engine which has a crankshaft as an output shaft, to respective rotational ⁇ settings and thus crank angle or crank angle degrees be ⁇ attracted.
  • the closing time is then X2 degrees crank angle or X2 crank angle after the closing time.
  • XI and X2 equal in terms of amount or have the same amount or the same value.
  • the electronic computing device is adapted to the To control intake valve such that the respective closing time from a time at which the piston has its maximum speed occurring during the respective stroke differs.
  • Advantageous embodiments of the inventive method are to be regarded as advantageous Starting ⁇ refinements of the high pressure fuel pump of the invention and vice versa.
  • the control of the intake valve is varied such that - based on the respective stroke - the closing time coincides with different positions of the piston, the respective closing time not coincides with the respective speed ⁇ time.
  • the loads acting on the power ⁇ fabric high-pressure pump can be kept particularly low.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • High-pressure fuel pump for compacting and conveying from fuel to operating a
  • Fig. 2 is a diagram illustrating a method for
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a generally designated 10 fuel injection system for a not shown in the figures internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the power ⁇ vehicle is driven by means of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has at least one combustion chamber, which is designed, for example, as a cylinder.
  • the internal combustion engine is designed, for example, as a reciprocating piston internal combustion engine.
  • the internal combustion engine for example, four combustion chambers, which in each case an injection element 12 of the Kraftstoffein ⁇ injection system 10 is assigned.
  • a fuel for operating the internal combustion engine in the respective injection unit 12 associated combustion chamber is introduced, in particular injected directly.
  • the fuel is a liquid fuel, which may be a gasoline or a diesel fuel.
  • the fuel injection system 10 comprises a fuel distribution element 14 common to the injection elements 12, which is also referred to as a rail. Furthermore, the fuel injection system 10 includes a high-pressure fuel pump 16, which is designed as a piston pump. By means of the force ⁇ high pressure fuel pump 16, the liquid fuel is compressed and conveyed to the, and in particular in the fuel distribution member fourteenth The to and in particular in the fuel ⁇ distribution element 14 pumped fuel, in the
  • Fuel distribution element 14 is received and by means of Fuel distribution element 14 are distributed to the injection elements 12, so that the injection elements 12 can be supplied by means of the injection elements 12 common fuel distribution element 14 with fuel.
  • the fuel can be brought by means of the high-pressure fuel pump 16 to a pressure at which the fuel in the fuel distribution element 14 at least temporarily ge ⁇ stores can be.
  • the injection elements 12 can be supplied via the fuel distribution element 14 with the fuel having the pressure, so that the fuel can be introduced by means of the injection elements 12 with the high pressure in the combustion chambers, in particular directly injected, can be.
  • the fuel distribution element 14 is associated with a shutoff valve 18, by means of which, for example, a disc recorded in force ⁇ material distribution element 14 amount of fuel is adjustable. Excess fuel may be returned via the shut-off valve 18 from the fuel distribution element 14 into a tank 20 for receiving the fuel. Furthermore, excess fuel can for example be conducted from the respective injection element 12 into the tank 20 via a return line 22. By means of the high- pressure fuel pump 16, the fuel is conveyed for example from the tank to the Kraftstoffver ⁇ distribution element 14.
  • the aforementioned pressure, to which the fuel can be brought by means of the high-pressure fuel pump 16, so that the fuel can be injected, for example, with said pressure in the respective combustion chamber, lies in particular when the fuel is a diesel fuel or diesel in one Range from 1500 bar up to and including 3000 bar.
  • This pressure is thus for example an injection pressure with which the fuel, in particular directly, is injected into the respective combustion chamber.
  • the fuel is gasoline
  • the pressure (injection pressure) is, for example, in a range of 150 bar up to and including 500 bar.
  • injection pressure is, for example, in a range of 150 bar up to and including 500 bar.
  • the trained as gasoline fuel is injected for example at a pressure in a range of 150 bar to 500 bar.
  • the high-pressure fuel pump 16 in this case has a piston chamber 24, which is also referred to as a pump chamber, pump chamber or piston chamber. Further, the high-pressure fuel pump 16 includes a piston 26, which is also referred to as a pump piston. The piston 26 is arranged translationally movable in the piston chamber 24 and can be reciprocated between a top dead center and a bottom dead center in the piston chamber 24.
  • the piston chamber 24 is for example at least partially bounded or formed by a housing 28 of the high-pressure fuel pump 16, so that the piston 26 is accommodated in the housing 28 and is trans ⁇ latorisch movable relative to the housing 28.
  • the piston 26 is movable by means of a drive device not shown in the figures from the top dead center to the bottom dead center and again from the bottom dead center to the top dead center.
  • the pitch provided a drivable by a drive cam follower at ⁇ by which rotary movements of the arrival triebsnockens 26 are converted from the bottom dead center to the top dead center in a translational movement of the piston.
  • the piston 26 is movable via the plunger by means of the drive cam from the bottom dead center to the top dead center.
  • fuel received in the piston chamber 24 can be altogether compressed by means of the piston 26 and thus by means of the high-pressure fuel pump 16 and thereby conveyed to the fuel distribution element 14.
  • the movement of the piston 26 from top dead center to bottom dead center is achieved, for example, by means of at least one spring derelement comprehensive spring means of the drive device causes.
  • the spring device for example, at the top dead center of the piston 26 is stretched more than in the bottom dead center, so that the spring means provides a force acting on the piston 26 spring force.
  • the piston 26 can be moved from the top dead center to the bottom dead center.
  • the plunger is held by means of the spring force in, in particular durable, contact with the drive cam.
  • High-pressure fuel pump 16 an outlet valve 32, via which the fuel from the piston chamber 24 can be promoted by means of the piston 26 to the fuel distribution element 14.
  • the high-pressure fuel pump 16 includes an elekt ⁇ ronic computing device 34, which is also referred to as a control unit.
  • the electronic calculator 34 is configured to control the intake valve 30 and the exhaust valve 32 to thereby open and close the intake valve 30 and the exhaust valve 32.
  • the inlet valve 30 and the outlet valve 32 are collectively referred to as valves or valve elements.
  • the respective valve is designed in particular as an electrically operable valve, in particular as a solenoid valve.
  • the inlet valve 30 is designed as a digital valve, that is, as a di ⁇ digital inlet valve.
  • FIG. 2 shows a diagram with abscissa 36 and ordinate 38 and 40.
  • a piston in particular translationally, is movably received in the aforementioned combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine comprises at least one, for example, designed as a crankshaft output shaft, wherein the piston via a connecting rod articulated with the Output shaft is coupled.
  • the introduced into the respective combustion chamber fuel forms together with air a fuel ⁇ air-air mixture, which is burned.
  • the piston is driven, so that the piston moves in the combustion chamber, in particular translationally.
  • the translational movements in the cylinder are converted into a rotational movement of the output shaft, which is rotatable, for example, about an axis of rotation relative to a housing element, by which the cylinder is formed or limited.
  • the output shaft is thus movable in different rotational positions, wherein the respective rotational position is also referred to as a crank angle (KW) or as a degree crank angle (° CA).
  • the aforementioned drive cam can be driven at least indirectly by the output shaft so that respective positions which the piston 26 can assume during its movements in the piston chamber 24 can be related to the rotational position or to the crank angle of the output shaft.
  • a stroke of the piston 26 is plotted in the piston chamber 24, wherein on the ordinate 40, a speed is applied, with which the piston 26 moves at its strokes in the piston chamber 24.
  • the internal combustion engine is for example as
  • the bottom dead center of the piston 26 is designated in FIG. 2 with UT, wherein the top dead center of the piston 26 is designated by TDC.
  • fuel is supplied.
  • liquid fuel can be introduced into the piston chamber 24.
  • the course of the movement of the piston 26 from the bottom dead center UT to the top dead center OT at least a portion of the piston chamber 24 supplied and thus introduced into the piston chamber 24 fuel is compressed by means of the piston 26 and thereby, in particular via the outlet valve 32 to the or conveyed into the fuel distribution element 14.
  • the intake valve 30 is opened at least once per stroke 44 or 46 and then closed at least once at a closing time in order to adjust a volume of the fuel to be compressed by means of the piston 26 and to be conveyed to the fuel distribution element 14.
  • the inlet valve ⁇ 30 is opened, so that the inlet valve 30 is open at least during a portion of the movement of the piston 26 from the top dead center OT in the bottom dead center UT.
  • fuel can flow into the piston chamber 24 via the open inlet valve 30.
  • the piston chamber 24 is completely or completely filled with fuel.
  • the inlet valve 30 can be closed, for example, at such a closing time that the complete, the piston chamber 24 supplied and thus introduced into the piston chamber 24 fuel is compressed by the piston 26 in its movement to the top dead center TDC.
  • the inlet valve 30 is closed at such a closing time that, for example, in the course of the movement of the piston 26 from the bottom dead center UT to the top dead center TDC, a first part of the piston chamber 24 supplied and initially received in the piston chamber 24 Fuel is pushed out of the piston chamber 24 by means of the piston 26 via the initially open inlet valve 30 and a second, different from the first part of the fuel chamber in the manner described the piston chamber 24 remains in the piston chamber 24 or - with now closed inlet valve 30th - Compressed by means of the piston 26 and is conveyed via the particular open exhaust valve 32 of the high- pressure fuel pump 16 away to the fuel ⁇ distribution element 14.
  • a plot 48 plotted in the plot shown in FIG. 2 illustrates the velocity of the plunger 26 at the strokes 44 and 46 performed by the plunger 26 within exactly one cycle of operation.
  • the closing timing of the intake valve 30 associated with the lift 44 is designated by Sl
  • the closing timing of the intake valve 30 designated as the stroke 46 is denoted by S2.
  • the respective closing time Sl or S2 from a respective time Hl or H2, to which the piston 26 its during the respective hubs 44 and 46 comprises occurring interferencege ⁇ speed differs.
  • the respective time Hl or H2 is also referred to as the time of the velocity.
  • the closing time S1 is earlier than the time H1 by a crank angle XI, the closing time S2 being later than the time H2 by a crank angle X2.
  • first the intake valve 30 is closed at the stroke 44 by the crank angle XI earlier than the time Hl or before the time Hl.
  • the intake valve 30 is closed at the closing time S2 after the time H2 at a stroke 46 which adjoins the stroke 44 in terms of time.
  • inlet valve 30 is closed at stroke 44 before time H 1 and at stroke 46 after time H 2.
  • the inlet valve 30 at the hub 44 to a first state or a first operating state, wherein the inlet valve 30 at the hub 46 has a second state and a second operating state.
  • the second operating state for example, follows the first operating state again, so that the alternate operating states at ⁇ play, in successive working cycles of the internal combustion engine.
  • the respective crank angle XI and X2 results, for example, from the lifting profile of
  • crank angle XI and X2 are thus respective distances between the respective closing ⁇ time Sl or S2 and the respective associated speed time, the respective distances, the crank angle XI and X2 are selected so that the range of maximum speed for closing the intake valve 30 is avoided.
  • lines 50 and 52 illustrate the closing timing of the intake valve 30 in a conventional method and in a conventional fuel injection system, respectively.
  • the closing time Sl of the stroke 44 is earlier and the closing time S2 of the stroke 46 is later, so that it increases compared to the conventional method at the hub 44 and thus by the first operating state, by the piston 26 subsidized or compressed fuel quantity comes.
  • the second operating state is set.
  • the compressed amount of fuel is lower at the second stroke 46.
  • the distances or the crank angle XI and X2 are the same. It can be seen in particular from FIG. 2 that the first operating state is initially set within the work cycle and then the second operating state is subsequently set thereon. This sequence of operating states can be exchanged. Alternatively or additionally, different combinations of the operating states can be realized, wherein it is preferably provided that such a combination of the operating states ensures a balanced mass balance.
  • the closing time Sl before the time Hl and the closing time S2 after the time H2 are at the strokes 44 and 46 different volume flows of the fuel by means of the piston 26 compressed or to the Kraftstoffver ⁇ distribution element 14th promoted.
  • These different volume flows Volu ⁇ give a total fuel amount corresponding to the total amount of fuel, the conven- tional in which, in sum, illustrated by lines 50 and 52 process is promoted.
  • loads acting on the high-pressure fuel pump 16 can be reduced in comparison to the conventional or conventional method. so that the high-pressure fuel pump 16 or its drive components weight, space and cost can be used or designed.
  • the closing of the inlet ⁇ valve 30 can be started at a respective start time, said closing ends at the respective closing time Sl or S2 such that the respective
  • Closing time Sl or S2 does not coincide with the respective speed time (time Hl or H2).
  • the illustrated with reference to FIGS method and illustrated with reference to FIGS injection system is in particular based on the recognition that there is particularly high, acting on the high-pressure fuel pump 16 loads when the closing timing of the intake valve 30 coincides with the Ge ⁇ schwindtechnikszeittician. This occurs in particular ⁇ sondere so because each peak forces particularly act on the high-pressure fuel pump 16 when the on ⁇ closed inlet valve 30th Such high force peaks can now be avoided by means of the described method or in the fuel injection system 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer eine Kolbenkammer (24) und einen translatorisch bewegbar in der Kolbenkammer (24) angeordneten Kolben (26) umfassenden Kraftstoffhochdruckpumpe (16) eines Kraftstoffeinspritzsystems (10) für eine Verbrennungskraftmaschine, bei welchem der Kolben (26) innerhalb eines Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine wenigstens zwei gleiche, zeitlich aufeinanderfolgende Hübe (44, 46), bei denen der Kolben (26) jeweils von seinem unteren Totpunkt (UT) in seinen oberen Totpunkt (OT) und von seinem oberen Totpunkt (OT) zurück in seinen unteren Totpunkt (UT) bewegt wird, ausführt, um der Kolbenkammer (24) Kraftstoff über ein Einlassventil (30) zuzuführen und zumindest einen Teil des der Kolbenkammer (24) zugeführten Kraftstoffes zu verdichten, wobei das Einlassventil (30) je Hub (44, 46) mindestens einmal geöffnet und danach mindestens einmal zu einem Schließzeitpunkt (S1, S2) geschlossen wird, um eine mittels des Kolbens (24) zu verdichtende Menge des Kraftstoffes einzustellen, wobei sich der jeweilige Schließzeitpunkt (S1, S2) von einem jeweiligen Zeitpunkt (H1, H2), zu welchem der Kolben (26) seine während des jeweiligen Hubs (44, 46) auftretende Höchstgeschwindigkeit aufweist, unterscheidet.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe, sowie Kraftstoffhochdruckpumpe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe gemäß dem Oberbegriff von Patentan¬ spruch 1, sowie eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9.
Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe sowie eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe sind beispielsweise bereits der WO 2015/055326 AI als bekannt zu entnehmen. Die Kraftstoffhochdruckpumpe ist dabei Bestandteil eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Verbrennungskraftma¬ schine, welche wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum aufweist. Mittels des Kraftstoffein¬ spritzsystems kann ein Kraftstoff, insbesondere ein flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine in den Brennraum eingespritzt werden.
Dabei umfasst die Kraftstoffhochdruckpumpe eine Kolbenkammer und einen Kolben, welcher translatorisch bewegbar in der Kolbenkammer angeordnet ist. Innerhalb eines Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine führt der Kolben, welcher auch als Pumpenkolben bezeichnet wird, wenigstens zwei gleiche, zeitlich aufeinanderfolgende Hübe aus, bei denen sich der Kolben jeweils von seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt und von seinem oberen Totpunkt zurück in seinen unteren Totpunkt bewegt. Diese Bewegungen des Kolbens werden beispielsweise mittels einer Antriebseinrichtung bewirkt, welche beispielsweise einen Stößel und eine Federeinrichtung umfasst. Mittels des Stößels wird der Kolben beispielsweise aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt. Mittels der Federeinrichtung wird der Kolben beispielsweise aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt. Die Hübe des Kolbens werden bewirkt, um der Kolbenkammer Kraftstoff über das Einlassventil zuzuführen und zumindest einen Teil des der Kolbenkammer zugeführten und dadurch in die Kolbenkammer eingeleiteten Kraftstoffes mittels des Kolbens zu verdichten und dadurch zu fördern.
Dabei wird das Einlassventil je Hub mindestens einmal geöffnet und danach mindestens einmal zu einem Schließzeitpunkt ge¬ schlossen, um eine mittels des Kolbens zu verdichtende Menge des Kraftstoffes einzustellen. Hierzu umfasst die Kraftstoff¬ hochdruckpumpe beispielsweise eine elektronische Rechenein¬ richtung, welche auch als Steuergerät bezeichnet wird. Die elektronische Recheneinrichtung ist dazu ausgebildet, das
Einlassventil anzusteuern, um dadurch das Einlassventil je Hub mindestens einmal zu öffnen und mindestens einmal zu schließen. Dabei ist das Einlassventil beispielsweise als elektrisch betätigbares Einlassventil, insbesondere als Magnetventil, ausgebildet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Kraftstoffhochdruckpumpe der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass auf die Kraftstoffhochdruckpumpe wirkende Belastungen besonders gering gehalten werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Kraftstoff¬ hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf die
Kraftstoffhochdruckpumpe wirkende Belastungen auf besonders einfache und kostengünstige Weise besonders gering gehalten werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich der jeweilige Schließzeitpunkt von einem Zeitpunkt, zu welchem der Kolben seine während des jeweiligen Hubs auftretende Höchst- geschwindigkeit aufweist, unterscheidet. Mit anderen Worten , wird das Einlassventil, insbesondere mittels einer elektro¬ nischen Recheneinrichtung der Kraftstoffhochdruckpumpe, derart angesteuert, dass sich der jeweilige Schließzeitpunkt von dem jeweiligen Zeitpunkt, zu welchem der Kolben seine während des jeweiligen Hubs auftretende Höchstgeschwindigkeit aufweist, unterscheidet. Zur besseren begrifflichen Unterscheidung des Schließzeitpunkts von dem Zeitpunkt, zu welchem der Kolben seine während des jeweiligen Hubs auftretende Höchstgeschwindigkeit aufweist, wird der zuvor genannte Zeitpunkt im Folgenden auch als Geschwindigkeitszeitpunkt bezeichnet. So ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der Schließzeitpunkt nicht dem Geschwindigkeitszeitpunkt entspricht be- ziehungsweise umgekehrt.
Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass der Kolben der als Kolbenpumpe ausgebildeten Kraftstoffhochdruckpumpe einen gewissen Geschwindigkeitsverlauf zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt aufweist. Bei Kraftstoffhochdruckpumpen mit digitalem Einlassventil wird die Kolbenkammer beispielsweise komplett gefüllt. Dabei wird je nach angeforderter Kraftstoffmenge das Einlassventil bei der Bewegung des Kolbens in Richtung seines oberen Totpunkts ge- schlössen, sodass beispielsweise ein erster Teil des der
Kolbenkammer zugeführten und somit in die Kolbenkammer eingeleiteten Kraftstoffes über das Einlassventil mittels des sich in Richtung des oberen Totpunkts bewegenden Kolbens wieder aus der Kolbenkammer ausgeschoben wird und ein zweiter Teil des der Kolbenkammer zugeführten und somit in die Kolbenkammer eingeleiteten Kraftstoffes in der Kolbenkammer verbleibt und bei geschlossenem Einlassventil mittels des sich in Richtung des oberen Totpunkts beziehungsweise in den oberen Totpunkt be¬ wegenden Kolbens verdichtet und dadurch beispielsweise ge- fördert, insbesondere von der Kraftstoffhochdruckpumpe weg¬ gefördert, wird. Der zweite Teil ist somit eine Menge des Kraftstoffes, das heißt eine Kraftstoffmenge, welche mittels des Kolbens verdichtet und gefördert wird.
Somit wird beispielsweise in dem jeweiligen Hub des Kolbens und somit der Kraftstoffhochdruckpumpe eine jeweils entsprechend angeforderte Kraftstoffmenge durch den Schließzeitpunkt, welcher auch als Ventilschließzeitpunkt bezeichnet wird, de¬ finiert beziehungsweise eingestellt. Dadurch kann es bei herkömmlichen Kraftstoffhochdruckpumpen zu Betriebszuständen kommen, in denen ein durch den Kolben, insbesondere durch dessen Bewegung in den oberen Totpunkt, bewirkter Druckaufbau im Bereich der Höchstgeschwindigkeit des Kolbens beginnt. Die Höchstge- schwindigkeit des Kolbens wird auch als maximale Kolbenge¬ schwindigkeit bezeichnet, welche beispielsweise durch eine entsprechende Hubkurve des Kolbens definiert wird. Dies hat zur Folge, dass es zu einem sehr schnellen Druckaufbau in der Kolbenkammer, welche auch als Kolbenraum bezeichnet wird, kommt, wobei der sehr schnelle Druckaufbau aus der hohen Geschwindigkeit des Kolbens resultiert.
Dies führt zu einer sehr schnellen Änderung einer auf den Kolben wirkenden Kraft und zu hohen Drehmomentgradienten, insbesondere eines Antriebs der Kraftstoffpumpe. Solche schnellen Kraf¬ tänderungen und Drehmomentgradienten bewirken üblicherweise hohe Belastungen der Kraftstoffhochdruckpumpe . Diese Probleme und Nachteile können nun mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden, da das Einlassventil gezielt derart angesteuert wird, dass sich der Schließzeitpunkt von dem Ge¬ schwindigkeitszeitpunkt unterscheidet. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit eine Ansteuerstrategie bereit, mittels welcher ein Schließen des Einlassventils im Bereich der maximalen Kolbengeschwindigkeit und damit übermäßig hohe mechanische Belastungen der Kraftstoffhochdruckpumpe durch hohe Kraft- und Drehmomentengradienten vermieden werden können.
Um dabei eine hinreichende beziehungsweise gewünschte Kraft¬ stoffmenge mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe verdichten und beispielsweise fördern zu können, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der jeweilige Schließzeitpunkt mit unter¬ schiedlichen Stellungen des Kolbens zusammenfällt. Dies be¬ deutet, dass beispielsweise bei einem der Hübe der Schlie߬ zeitpunkt mit einer ersten Stellung des Kolbens zusammenfällt, wobei der Schließzeitpunkt bei dem anderen der Hübe mit einer von der ersten Stellung unterschiedlichen, zweiten Stellung des Kolbens in der Kolbenkammer zusammenfällt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass im Zuge des jeweiligen Hubs un- terschiedliche Kraftstoffmengen verdichtet und gefördert werden können, sodass diese unterschiedlichen Kraftstoffmengen eine gewünschte Gesamt-Kraftstoffmenge ergeben, welche - insbe¬ sondere durch entsprechendes Ansteuern des Einlassventils - bedarfsgerecht und präzise eingestellt werden kann.
Dieser Ausführungsform liegt die Idee zugrunde, die zuvor beschriebene Ansteuerstrategie als unsymmetrische oder asym¬ metrische Ansteuerstrategie auszugestalten, um unterschiedliche Volumenströme des Kraftstoffes je Hub des Kolbens zu realisieren. Die innerhalb des Arbeitsspiels auftretenden unterschiedlichen Volumenströme ergeben in Summe über die Hübe einen angeforderten Volumenstrom und somit eine angeforderte Kraftstoffmenge, sodass eine Versorgung der Verbrennungskraftmaschine mit einer hin¬ reichenden Menge an Kraftstoff sichergestellt werden kann, wobei gleichzeitig die mechanische Belastung der Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere deren Bauteile, besonders gering gehalten werden kann. In der Folge ist es möglich, Bauteile der Kraftstoffhochdruckpumpe und deren Antriebskomponenten ge- wichts- und bauraumgünstig zu dimensionieren sowie eine vor¬ teilhafte Haltbarkeit beziehungsweise Robustheit darzustellen.
Um die auf die Kraftstoffhochdruckpumpe wirkenden Belastungen besonders gering halten zu können und dabei eine vorteilhafte KraftstoffVersorgung gewährleisten zu können, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Schließzeitpunkt bezogen auf den jeweiligen Hub bei einem ersten der Hübe früher oder später als bei dem zeitlich auf den ersten Hub folgenden, zweiten Hub ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffhochdruckpumpen ist somit beispielsweise die mittels des Kolbens verdichtete
Kraftstoffmenge bei einem der Hübe größer und bei dem anderen Hub geringer, wobei die Kraftstoffmengen in Summe eine hinreichende Gesamt-Kraftstoffmenge, mit welcher die Verbrennungskraftma¬ schine versorgt werden kann, ergeben.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der jeweilige Schließzeitpunkt vor dem jeweiligen Zeitpunkt, zu welchem der Kolben seine Höchstgeschwindigkeit erreicht, liegt. Dadurch können die auf die Kraftstoffhochdruckpumpe wirkenden Belastungen besonders gering gehalten werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schließzeitpunkt bei wenigstens einem der Hübe vor dem oberen Totpunkt des Kolbens liegt. Hierdurch können die auf die Kraftstoffhochdruckpumpe wirkenden Belas¬ tungen besonders gering gehalten werden, sodass die Kraftstoffhochdruckpumpe und deren Antriebskomponente besonders gewichts- und bauraumgünstig ausgestaltet werden können.
Um dabei eine mittels des Kolbens beziehungsweise mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe zu verdichtende beziehungsweise zu fördernde Kraftstoffmenge besonders bedarfsgerecht und präzise einstellen zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Schließzeitpunkt bei we¬ nigstens einem der Hübe näher an dem unteren Totpunkt als an dem oberen Totpunkt des Kolbens liegt. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Schließzeitpunkt bei einem der Hübe näher an dem unteren Totpunkt als an dem oberen Totpunkt des Kolbens liegt, wobei der
Schließzeitpunkt bei dem anderen der Hübe näher an dem oberen Totpunkt als an demunteren Totpunkt des Kolbens liegt. Hierdurch kann die mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe zu verdichtende beziehungsweise zu fördernde Kraftstoffmenge besonders präzise eingestellt werden, wobei gleichzeitig die auf die Kraft¬ stoffhochdruckpumpe wirkenden Belastungen besonders gering gehalten werden können.
Um die Belastungen besonders gering halten und eine hinreichende Kraftstoffmenge fördern beziehungsweise verdichten zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Schließzeitpunkt bei einem der Hübe zeitlich vor dem Zeitpunkt, zu welchem der Kolben seine während des einen Hubs auftretende Höchstgeschwindigkeit erreicht, liegt und einen ersten Abstand, insbesondere einen ersten zeitlichen Abstand, zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Kolben seine während des einen Hubs auftretende Höchstgeschwindigkeit erreicht, aufweist.
Ferner ist es vorgesehen, dass der Schließzeitpunkt bei dem anderen der Hübe zeitlich nach dem Zeitpunkt, zu welchem der Kolben seine während des anderen Hubs auftretende Höchstge¬ schwindigkeit erreicht, liegt und einen zweiten Abstand, insbesondere einen zweiten zeitlichen Abstand, zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Kolben seine während des anderen Hubs auftretende Höchstgeschwindigkeit erreicht, aufweist. Dabei sind die Ab¬ stände betragsmäßig gleich sind.
Mit anderen Worten ist beispielsweise eine erste Zeitspanne, die zwischen dem Schließzeitpunkt und dem Geschwindigkeits Zeitpunkt des einen Hubs liegt, gleich einer zweiten Zeitspanne, die zwischen dem Schließzeitpunkt und dem Geschwindigkeits Zeitpunkt des anderen Hubs liegt. Die Stellungen des Kolbens, der
Schließzeitpunkt und der jeweilige Geschwindigkeitszeitpunkt werden beispielsweise bei einer Hubkolbenmaschine, welche eine Kurbelwelle als Abtriebswelle aufweist, auf jeweilige Dreh¬ stellungen und somit Kurbelwinkel oder Grad Kurbelwinkel be¬ zogen. Somit liegt beispielsweise bei dem einen Hub der
Schließzeitpunkt um XI Grad Kurbelwinkel oder um XI Kurbelwinkel früher als der Geschwindigkeitszeitpunkt. Bei dem anderen Hub liegt der Schließzeitpunkt dann um X2 Grad Kurbelwinkel oder um X2 Kurbelwinkel nach dem Schließzeitpunkt. Dabei sind XI und X2 betragsmäßig gleich beziehungsweise weisen den gleichen Betrag oder den gleichen Wert auf. Somit ist XI beziehungsweise X2 der jeweilige, insbesondere zeitliche, Abstand zwischen dem je- weiligen Schließzeitpunkt und dem jeweiligen Geschwindig¬ keitszeitpunkt des jeweiligen Hubs.
Um eine Kraftstoffhochdruckpumpe der im Oberbegriff des Pa¬ tentanspruchs 9 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf die Kraftstoffhochdruckpumpe wirkende Belastungen auf besonders einfache und kostengünstige Weise besonders gering gehalten werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, das Einlassventil derart anzusteuern, dass sich der jeweilige Schließzeitpunkt von einem Zeitpunkt, zu welchem der Kolben seine während des jeweiligen Hubs auftretende Höchstgeschwindigkeit aufweist, unterscheidet. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausge¬ staltungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe anzusehen und umgekehrt.
Insbesondere ist es im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass beispielsweise bezogen auf zwei zeitlich aufeinanderfolgende Arbeitsspiele der Verbrennungskraftmaschine die Ansteuerung des Einlassventils derart variiert wird, dass - bezogen auf den jeweiligen Hub - der Schließzeitpunkt mit unterschiedlichen Stellungen des Kolbens zusammenfällt, wobei der jeweilige Schließzeitpunkt nicht mit dem jeweiligen Geschwindigkeits¬ zeitpunkt zusammenfällt. Dadurch können die auf die Kraft¬ stoffhochdruckpumpe wirkenden Belastungen besonders gering gehalten werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der
Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Kraftstoffeinspritzsystems für eine
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines
Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer
Kraftstoffhochdruckpumpe zum Verdichten und Fördern von Kraftstoff zum Betreiben einer
Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs; und
Fig. 2 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum
Betreiben der Kraftstoffhochdruckpumpe .
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Kraftstoffeinspritzsystem für eine in den Figuren nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Das Kraft¬ fahrzeug ist mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Brennraum auf, welcher beispielsweise als Zylinder ausgebildet ist. Dabei ist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise als Hubkol- ben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Vorliegend weist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise vier Brennräume auf, welchen jeweils ein Einspritzelement 12 des Kraftstoffein¬ spritzsystems 10 zugeordnet ist. Mittels des jeweiligen Ein¬ spritzelements 12, welches auch als Injektor bezeichnet wird, ist ein Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine in den dem jeweiligen Einspritzelement 12 zugeordneten Brennraum einbringbar, insbesondere direkt einspritzbar. Vorzugsweise ist der Kraftstoff ein flüssiger Kraftstoff, wobei es sich um einen Ottokraftstoff oder um einen Dieselkraftstoff handeln kann.
Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 umfasst ein den Einspritze- lementen 12 gemeinsames Kraftstoffverteilungselement 14, welches auch als Rail bezeichnet wird. Ferner umfasst das Kraftstoffeinspritzsystem 10 eine Kraftstoffhochdruckpumpe 16, welche als Kolbenpumpe ausgebildet ist. Mittels der Kraft¬ stoffhochdruckpumpe 16 wird der flüssige Kraftstoff verdichtet und zu dem und insbesondere in das Kraftstoffverteilungselement 14 gefördert. Der zu dem und insbesondere in das Kraftstoff¬ verteilungselement 14 geförderte Kraftstoff kann in dem
Kraftstoffverteilungselement 14 aufgenommen und mittels des Kraftstoff erteilungselements 14 auf die Einspritzelemente 12 verteilt werden, sodass die Einspritzelemente 12 mittels des den Einspritzelementen 12 gemeinsamen Kraftstoffverteilungselementes 14 mit Kraftstoff versorgt werden können. Insbesondere kann der Kraftstoff mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 auf einen Druck gebracht werden, mit welchem der Kraftstoff in dem Kraftstoffverteilungselement 14 zumindest vorübergehend ge¬ speichert werden kann. Dadurch können die Einspritzelemente 12 über das Kraftstoffverteilungselement 14 mit dem den Druck aufweisenden Kraftstoff versorgt werden, sodass der Kraftstoff mittels der Einspritzelemente 12 mit dem hohen Druck in die Brennräume eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, werden kann.
Dem Kraftstoffverteilungselement 14 ist ein Absteuerventil 18 zugeordnet, mittels welchem beispielsweise eine im Kraft¬ stoffverteilungselement 14 aufgenommene Menge des Kraftstoffs einstellbar ist. Überschüssiger Kraftstoff kann über das Absteuerventil 18 aus dem Kraftstoffverteilungselement 14 in einen Tank 20 zum Aufnehmen des Kraftstoffes rückgeführt werden. Ferner kann beispielsweise über eine Rücklaufleitung 22 überschüssiger Kraftstoff von dem jeweiligen Einspritzelement 12 in den Tank 20 geführt werden. Mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 wird der Kraftstoff beispielsweise aus dem Tank zu dem Kraftstoffver¬ teilungselement 14 gefördert.
Der zuvor genannte Druck, auf welchen der Kraftstoff mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 gebracht werden kann, sodass der Kraftstoff beispielsweise mit dem genannten Druck in den je- weiligen Brennraum eingespritzt werden kann, liegt insbesondere dann, wenn der Kraftstoff ein Dieselkraftstoff beziehungsweise Diesel ist, in einem Bereich von einschließlich 1500 bar bis einschließlich 3000 bar. Dieser Druck ist somit beispielsweise ein Einspritzdruck, mit welchem der Kraftstoff, insbesondere direkt, in den jeweiligen Brennraum eingespritzt wird. Ist der Kraftstoff Benzin, so liegt der Druck (Einspritzdruck) beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 150 bar bis einschließlich 500 bar. Dies bedeutet, dass der als Diesel ausgebildete Kraftstoff beispielsweise mit einem Druck in einem Bereich von 1500 bar bis 3000 bar eingespritzt wird. Der als Benzin ausgebildete Kraftstoff wird beispielsweise mit einem Druck in einem Bereich von 150 bar bis 500 bar eingespritzt.
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 weist dabei eine Kolbenkammer 24 auf, welche auch als Pumpenkammer, Pumpenraum oder Kolbenraum bezeichnet wird. Ferner umfasst die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 einen Kolben 26, welcher auch als Pumpenkolben bezeichnet wird. Der Kolben 26 ist translatorisch bewegbar in der Kolbenkammer 24 angeordnet und kann zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt in der Kolbenkammer 24 hin- und herbewegt werden. Die Kolbenkammer 24 ist beispielsweise zumindest teilweise durch ein Gehäuse 28 der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 begrenzt beziehungsweise gebildet, sodass der Kolben 26 in dem Gehäuse 28 aufgenommen und relativ zu dem Gehäuse 28 trans¬ latorisch bewegbar ist.
Beispielsweise ist der Kolben 26 mittels einer in den Figuren nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung von dem oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt und wieder von dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt bewegbar. Hierzu ist bei¬ spielsweise ein von einem Antriebsnocken antreibbarer Stößel vorgesehen, mittels welchem rotatorische Bewegungen des An- triebsnockens in eine translatorische Bewegung des Kolbens 26 aus dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt umgewandelt werden.
Somit ist beispielsweise der Kolben 26 über den Stößel mittels des Antriebsnockens aus dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt bewegbar. Durch eine solche Bewegung des Kolbens 26 aus dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt kann in der Kolbenkammer 24 aufgenommener Kraftstoff mittels des Kolbens 26 und somit mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 insgesamt ver¬ dichtet und dabei zu dem Kraftstoffverteilungselement 14 ge- fördert werden.
Die Bewegung des Kolbens 26 aus dem oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt wird beispielsweise mittels einer zumindest ein Fe- derelement umfassenden Federeinrichtung der Antriebseinrichtung bewirkt. Die Federeinrichtung ist beispielsweise im oberen Totpunkt des Kolbens 26 stärker als in dem unteren Totpunkt gespannt, sodass die Federeinrichtung eine auf den Kolben 26 wirkende Federkraft bereitstellt. Mittels dieser Federkraft kann der Kolben 26 aus dem oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt bewegt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass der Stößel mittels der Federkraft in, insbesondere dauerhaftem, Kontakt mit dem Antriebsnocken gehalten wird.
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 umfasst ferner ein Einlassventil 30, welches geöffnet und geschlossen werden kann, um dadurch eine mittels des Kolbens 26 in der Kolbenkammer 24 zu verdichtende Menge des Kraftstoffes einzustellen. Über das Einlassventil 30 kann der Kolbenkammer 24 Kraftstoff zugeführt und somit in die Kolbenkammer 24 eingeleitet werden. Ferner umfasst die
Kraftstoffhochdruckpumpe 16 ein Auslassventil 32, über welches der Kraftstoff aus der Kolbenkammer 24 mittels des Kolbens 26 zu dem Kraftstoffverteilungselement 14 gefördert werden kann. Außerdem umfasst die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 eine elekt¬ ronische Recheneinrichtung 34, welche auch als Steuergerät bezeichnet wird. Die elektronische Recheneinrichtung 34 ist dazu ausgebildet, das Einlassventil 30 und das Auslassventil 32 anzusteuern, um dadurch das Einlassventil 30 und das Aus- lassventil 32 zu öffnen und zu schließen. Das Einlassventil 30 und das Auslassventil 32 werden zusammenfassend auch als Ventile oder Ventilelemente bezeichnet. Das jeweilige Ventil ist insbesondere als elektrisch betätigbares Ventil, insbesondere als Magnetventil, ausgebildet. Insbesondere ist es denkbar, dass das Einlassventil 30 als digitales Ventil, das heißt als di¬ gitales Einlassventil ausgebildet ist.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit Abszissen 36 und Ordinaten 38 und 40. In dem zuvor genannten Brennraum der Verbrennungskraft- maschine ist ein Kolben, insbesondere translatorisch, bewegbar aufgenommen. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine wenigstens eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle, wobei der Kolben über ein Pleuel gelenkig mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Der in den jeweiligen Brennraum eingebrachte Kraftstoff bildet zusammen mit Luft ein Kraft¬ stoff-Luft-Gemisch, welches verbrannt wird. Hierdurch wird der Kolben angetrieben, sodass sich der Kolben in dem Brennraum, insbesondere translatorisch, bewegt.
Durch die beschriebene gelenkige Kopplung des Kolbens mit der Abtriebswelle werden die translatorischen Bewegungen in dem Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Abtriebswelle um- gewandelt, welche beispielsweise um eine Drehachse relativ zu einem Gehäuseelement drehbar ist, durch welches der Zylinder gebildet beziehungsweise begrenzt ist. Die Abtriebswelle ist somit in unterschiedliche Drehstellungen bewegbar, wobei die jeweilige Drehstellung auch als Kurbelwinkel (KW) oder aber als Grad Kurbelwinkel (°KW) bezeichnet wird.
Dabei ist der zuvor genannte Antriebsnocken zumindest mittelbar von der Abtriebswelle antreibbar, sodass jeweilige Stellungen, die der Kolben 26 bei seinen Bewegungen in der Kolbenkammer 24 einnehmen kann, auf die Drehstellung beziehungsweise auf den Kurbelwinkel der Abtriebswelle bezogen werden können. Auf der Ordinate 38 ist ein Hub des Kolbens 26 in der Kolbenkammer 24 aufgetragen, wobei auf der Ordinate 40 eine Geschwindigkeit aufgetragen ist, mit welcher sich der Kolben 26 bei seinen Hüben in der Kolbenkammer 24 bewegt.
Im Folgenden wird anhand von Fig. 1 und 2 ein Verfahren zum Betreiben der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 beschrieben. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als
Vier-Takt-Verbrennungsmotor ausgebildet, sodass genau ein
Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine genau zwei voll¬ ständige Umdrehungen der Abtriebswelle, das heißt 720 Grad Kurbelwinkel umfasst. Anhand eines in das in Fig. 2 gezeigte Diagramm eingetragenen Verlaufs 42 ist erkennbar, dass der Kolben 26 innerhalb genau eines Arbeitsspiels der Verbrennungs¬ kraftmaschine wenigstens zwei gleiche, zeitlich aufeinander¬ folgende Hübe 44 und 46 ausführt, bei denen der Kolben 26, insbesondere mittels der Antriebseinrichtung, jeweils von seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt und von seinem oberen Totpunkt zurück in seinen unteren Totpunkt bewegt wird.
Dabei ist in Fig. 2 der untere Totpunkt des Kolbens 26 mit UT bezeichnet, wobei der obere Totpunkt des Kolbens 26 mit OT bezeichnet ist. Im Zuge der Bewegung des Kolbens 26 aus dem oberen Totpunkt OT in den unteren Totpunkt UT wird der Kolbenkammer 24 Kraftstoff zugeführt. Mit anderen Worten kann im Zuge der Bewegung des Kolbens 26 aus dem oberen Totpunkt OT in den unteren Totpunkt UT flüssiger Kraftstoff in die Kolbenkammer 24 eingeleitet werden. Im Zuge der Bewegung des Kolbens 26 aus dem unteren Totpunkt UT in den oberen Totpunkt OT wird zumindest ein Teil des der Kolbenkammer 24 zugeführten und somit in die Kolbenkammer 24 eingeleiteten Kraftstoffes mittels des Kolbens 26 verdichtet und dabei, insbesondere über das Auslassventil 32, zu dem beziehungsweise in das Kraftstoffverteilungselement 14 gefördert .
Dabei wird das Einlassventil 30 je Hub 44 beziehungsweise 46 mindestens einmal geöffnet und danach mindestens einmal zu einem Schließzeitpunkt geschlossen, um eine mittels des Kolbens 26 zu verdichtende und zu dem Kraftstoffverteilungselement 14 zu fördernde Menge des Kraftstoffes einzustellen. Mit anderen Worten wird beispielsweise zunächst das Einlass¬ ventil 30 geöffnet, sodass das Einlassventil 30 zumindest während eines Teils der Bewegung des Kolbens 26 aus dem oberen Totpunkt OT in den unteren Totpunkt UT geöffnet ist. Dadurch kann Kraftstoff über das geöffnete Einlassventil 30 in die Kol- benkammer 24 einströmen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kolbenkammer 24 komplett beziehungsweise vollständig mit Kraftstoff gefüllt wird. Nach dem Öffnen des Einlassventils 30 kann das Einlassventil 30 beispielsweise zu einem solchen Schließzeitpunkt geschlossen werden, dass der komplette, der Kolbenkammer 24 zugeführte und somit in die Kolbenkammer 24 eingeleitete Kraftstoff mittels des Kolbens 26 bei dessen Bewegung in den oberen Totpunkt OT verdichtet wird. Alternativ ist es denkbar, dass das Einlassventil 30 zu einem solchen Schließzeitpunkt geschlossen wird, dass beispielsweise im Zuge der Bewegung des Kolbens 26 aus dem unteren Totpunkt UT in den oberen Totpunkt OT ein erster Teil des der Kolbenkammer 24 zugeführten und zunächst in der Kolbenkammer 24 aufgenommenen Kraftstoffs mittels des Kolbens 26 über das zunächst geöffnete Einlassventil 30 wieder aus der Kolbenkammer 24 ausgeschoben wird und ein von dem ersten Teil unterschiedlicher, zweiter Teil des auf die beschriebene Weise der Kolbenkammer 24 zugeführten Kraftstoffes in der Kolbenkammer 24 verbleibt beziehungsweise - bei nun geschlossenem Einlassventil 30 - mittels des Kolbens 26 verdichtet und über das insbesondere geöffnete Auslassventil 32 von der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 weg zu dem Kraftstoff¬ verteilungselement 14 gefördert wird. Dies wird beispielsweise derart realisiert, dass das Einlassventil 30 während eines ersten Teils der Bewegung des Kolbens 26 aus dem unteren Totpunkt UT in den oberen Totpunkt OT noch geöffnet und während eines sich an den ersten Teil der Bewegung anschließenden zweiten Teils der Bewegung des Kolbens 26 aus dem unteren Totpunkt UT in den oberen Totpunkt OT geschlossen ist. Durch dieses bedarfsgerechte Öffnen und Schließen des Einlassventils 30 kann somit eine mittels des Kolbens zu verdichtende Menge des Kraftstoffes eingestellt werden . Ferner veranschaulicht ein in das in Fig. 2 gezeigte Diagramm eingetragener Verlauf 48 die Geschwindigkeit des Kolbens 26 bei den Hüben 44 und 46, die von dem Kolben 26 innerhalb genau eines Arbeitsspiels ausgeführt werden. Ferner ist in Fig. 2 der zu dem Hub 44 gehörende Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 mit Sl bezeichnet, wobei der zu dem Hub 46 bezeichnete Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 mit S2 bezeichnet ist.
Um nun auf die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 wirkende Belastungen auf einfache Weise besonders gering halten zu können, ist es im Rahmen des Verfahrens beziehungsweise bei dem Kraftstoffein- spritzsystem 10 vorgesehen, dass sich der jeweilige Schließzeitpunkt Sl beziehungsweise S2 von einem jeweiligen Zeitpunkt Hl beziehungsweise H2, zu welchem der Kolben 26 seine während des jeweiligen Hubs 44 beziehungsweise 46 auftretende Höchstge¬ schwindigkeit aufweist, unterscheidet. Der jeweilige Zeitpunkt Hl beziehungsweise H2 wird auch als Geschwindigkeitszeitpunkt bezeichnet .
Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass der Schließzeitpunkt Sl um einen Kurbelwinkel XI früher als der Zeitpunkt Hl liegt, wobei der Schließzeitpunkt S2 um einen Kurbelwinkel X2 später als der Zeitpunkt H2 liegt. Mit anderen Worten wird beispielsweise zunächst das Einlassventil 30 bei dem Hub 44 um den Kurbelwinkel XI früher als der Zeitpunkt Hl beziehungsweise vor dem Zeitpunkt Hl geschlossen. Dadurch wird eine erste Kraftstoffmenge ein¬ gestellt, welche im Zuge des Hubs 44 mittels des Kolbens 26 verdichtet und gefördert wird. Um eine übermäßig hohe Gesamtmenge des Kraftstoffes zu vermeiden, wird bei einem sich zeitlich an den Hub 44 anschließenden Hub 46 das Einlassventil 30 zu dem Schließzeitpunkt S2 nach dem Zeitpunkt H2 geschlossen. Insgesamt ist aus Fig. 2 erkennbar, dass das Einlassventil 30 bei dem Hub 44 vor dem Zeitpunkt Hl und bei dem Hub 46 nach dem Zeitpunkt H2 geschlossen wird. Somit weist beispielsweise das Einlassventil 30 bei dem Hub 44 einen ersten Zustand oder einen ersten Betriebszustand auf, wobei das Einlassventil 30 bei dem Hub 46 einen zweiten Zustand beziehungsweise einen zweiten Betriebszustand aufweist .
Auf den zweiten Betriebszustand folgt beispielsweise wieder der erste Betriebszustand, sodass sich die Betriebszustände bei¬ spielsweise bei aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen der Verbrennungskraftmaschine abwechseln. Der jeweilige Kurbelwinkel XI und X2 ergibt sich beispielsweise aus dem Hubprofil der
Kraftstoffhochdruckpumpe 16. Die Kurbelwinkel XI und X2 sind somit jeweilige Abstände zwischen dem jeweiligen Schlie߬ zeitpunkt Sl beziehungsweise S2 und dem jeweils zugehörigen Geschwindigkeitszeitpunkt, wobei die jeweiligen Abstände die Kurbelwinkel XI und X2 so gewählt werden, dass der Bereich der Höchstgeschwindigkeit für das Schließen des Einlassventils 30 gemieden wird. In Fig. 2 veranschaulichen Linien 50 und 52 den Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 bei einem konventionellen Verfahren beziehungsweise bei einem konventionellen Kraftstoffein- spritzsystem. Im Vergleich zu einem solchen konventionellen Verfahren ist der Schließzeitpunkt Sl des Hubs 44 früher und der Schließzeitpunkt S2 des Hubs 46 später, sodass es im Vergleich zu dem konventionellen Verfahren bei dem Hub 44 und somit durch den ersten Betriebszustand zu einer erhöhten, durch den Kolben 26 geförderten beziehungsweise verdichteten Kraftstoffmenge kommt. Um diese erhöhte Kraftstoffmenge beziehungsweise einen durch den ersten Betriebszustand bewirkten Mengenüberschuss auszugleichen, wird der zweite Betriebszustand eingestellt. Im Vergleich zu dem konventionellen Verfahren ist die verdichtete Kraftstoffmenge bei dem zweiten Hub 46 geringer.
Somit sind bei einem symmetrischen Hubprofil und einer gleichmäßigen Befüllung der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 die Abstände beziehungsweise die Kurbelwinkel XI und X2 gleich. Aus Fig. 2 ist insbesondere erkennbar, dass innerhalb des Ar- beitsspiels zunächst der erste Betriebszustand und zeitlich daran anschließend der zweite Betriebszustand eingestellt wird. Diese Reihenfolge der Betriebszustände kann getauscht werden. Alternativ oder zusätzlich sind unterschiedliche Kombinationen der Betriebszustände realisierbar, wobei vorzugsweise vorge- sehen ist, dass eine solche Kombination der Betriebszustände eine ausgeglichene Mengenbilanz gewährleistet. Dadurch, dass bei dem in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Schließzeitpunkt Sl vor dem Zeitpunkt Hl und der Schließzeitpunkt S2 nach dem Zeitpunkt H2 liegt, werden bei den Hüben 44 und 46 unterschiedlichen Volumenströme des Kraftstoffes mittels des Kolbens 26 verdichtet beziehungsweise zu dem Kraftstoffver¬ teilungselement 14 gefördert. Diese unterschiedlichen Volu¬ menströme ergeben in Summe eine Gesamt-Kraftstoffmenge, welche der Gesamt-Kraftstoffmenge entspricht, die bei dem konventi- onellen, durch die Linien 50 und 52 veranschaulichten Verfahren gefördert wird. Jedoch lassen sich im Vergleich zu dem herkömmlichen beziehungsweise konventionellen Verfahren auf die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 wirkende Belastungen reduzieren, sodass die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 beziehungsweise deren Antriebskomponenten gewichts-, bauraum- und kostengünstig genutzt beziehungsweise ausgestaltet werden können. Insbesondere sei angemerkt, dass das Schließen des Einlass¬ ventils 30 zu einem jeweiligen Beginnzeitpunkt gestartet werden kann, wobei dieses Schließen zu dem jeweiligen Schließzeitpunkt Sl beziehungsweise S2 derart endet, dass der jeweilige
Schließzeitpunkt Sl beziehungsweise S2 nicht mit dem jeweiligen Geschwindigkeitszeitpunkt (Zeitpunkt Hl beziehungsweise H2) zusammenfällt .
Dem anhand der Figuren veranschaulichten Verfahren und dem anhand der Figuren veranschaulichten Einspritzsystem liegt insbe- sondere die Erkenntnis zugrunde, dass es zu besonders hohen, auf die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 wirkenden Belastungen kommt, wenn der Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 mit dem Ge¬ schwindigkeitszeitpunkt zusammenfällt. Dazu kommt es insbe¬ sondere deswegen, da jeweilige Kraftspitzen insbesondere dann auf die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 wirken, wenn das Ein¬ lassventil 30 geschlossen ist. Derartig hohe Kraftspitzen können nun mittels des beschriebenen Verfahrens beziehungsweise bei dem Kraftstoffeinspritzsystem 10 vermieden werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer eine Kolbenkammer (24) und einen translatorisch bewegbar in der Kolbenkammer (24) angeordneten Kolben (26) umfassenden Kraftstoffhochdruckpumpe (16) eines Kraftstoffeinspritzsystems (10) für eine Verbrennungskraft¬ maschine, bei welchem der Kolben (26) innerhalb eines Ar¬ beitsspiels der Verbrennungskraftmaschine wenigstens zwei gleiche, zeitlich aufeinanderfolgende Hübe (44, 46), bei denen der Kolben (26) j eweils von seinem unteren Totpunkt (UT) in seinen oberen Totpunkt (OT) und von seinem oberen Totpunkt (OT) zurück in seinen unteren Totpunkt (UT) bewegt wird, ausführt, um der Kolbenkammer (24) Kraftstoff über ein Einlassventil (30) zu¬ zuführen und zumindest einen Teil des der Kolbenkammer (24) zugeführten Kraftstoffes zu verdichten, wobei das Einlassventil (30) je Hub (44, 46) mindestens einmal geöffnet und danach mindestens einmal zu einem Schließzeitpunkt (Sl, S2) geschlossen wird, um eine mittels des Kolbens (24) zu verdichtende Menge des Kraftstoffes einzustellen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
sich der j eweilige Schließzeitpunkt (Sl, S2) von einem j eweiligen Zeitpunkt (Hl, H2), zu welchem der Kolben (26) seine während des jeweiligen Hubs (44, 46) auftretende Höchstgeschwindigkeit aufweist, unterscheidet.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der jeweilige Schließzeitpunkt (Sl, S2) mit unterschiedlichen Stellungen des Kolbens (26) in der Kolbenkammer (24) zusam- menfällt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Schließzeitpunkt (Sl, S2) bezogen auf den jeweiligen Hub (44, 46) bei einem ersten der Hübe (44, 46) früher oder später als bei dem zeitlich auf den ersten Hub (44) folgenden, zweiten Hub (46) ist .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der jeweilige Schließzeitpunkt (Sl, S2) vor dem jeweiligen Zeitpunkt (Hl, H2), zu welchem der Kolben (26) seine Höchst- geschwindigkeit erreicht, liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Schließzeitpunkt (Sl, S2) bei wenigstens einem der Hübe (44, 46) vor dem oberen Totpunkt (OT) des Kolbens (26) liegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Schließzeitpunkt (Sl, S2) bei wenigstens einem der Hübe (44, 46) näher an dem unteren Totpunkt (UT) als an dem oberen Totpunkt (OT) des Kolbens (26) liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Schließzeitpunkt (Sl, S2) bei einem der Hübe (44, 46) näher an dem unteren Totpunkt (UT) als an dem oberen Totpunkt (OT) des Kolbens (26) liegt, wobei der Schließzeitpunkt (Sl, S2) bei dem anderen der Hübe (44, 46) näher an dem oberen Totpunkt (OT) als an dem unteren Totpunkt (UT) des Kolbens (26) liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Schließzeitpunkt (Sl, S2) bei einem der Hübe (44, 46) zeitlich vor dem Zeitpunkt (Hl, H2), zu welchem der Kolben (26) seine während des einen Hubs (44) auftretende Höchstgeschwindigkeit erreicht, liegt und einen ersten Abstand (XI) zu dem Zeitpunkt (Hl, H2) , zu welchem der Kolben (26) seine während des einen Hubs (44) auftretende Höchstgeschwindigkeit erreicht, aufweist, wobei der Schließzeitpunkt (Sl, S2) bei dem anderen der Hübe (44, 46) zeitlich nach dem Zeitpunkt (Hl, H2), zu welchem der Kolben (26) seine während des anderen Hubs (46) auftretende Höchst¬ geschwindigkeit erreicht, liegt und einen zweiten Abstand (X2) zu dem Zeitpunkt (Hl, H2), zu welchem der Kolben (26) seine während des anderen Hubs (44) auftretende Höchstgeschwindigkeit erreicht, aufweist, und wobei die Abstände (XI, X2) betragsmäßig gleich sind.
9. Kraftstoffhochdruckpumpe (16) für ein Kraftstoffein- spritzsystem (10) einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Kolbenkammer (24), mit einem Einlassventil (30), mit einem in der Kolbenkammer (24) translatorisch bewegbar angeordneten Kolben (26), welcher innerhalb eines Arbeitsspiels der Verbren- nungskraftmaschine wenigstens zwei gleiche, zeitlich aufei¬ nanderfolgende Hübe (44, 46), bei denen sich der Kolben (26) jeweils von seinem unteren Totpunkt (UT) in seinen oberen Totpunkt (OT) und von seinem oberen Totpunkt (OT) zurück in seinen unteren Totpunkt (UT) bewegt, ausführt, um der Kolbenkammer (24) Kraftstoff über das Einlassventil (30) zuzuführen und zumindest einen Teil des der Kolbenkammer (24) zugeführten Kraftstoffes zu verdichten, und mit einer elektronischen Recheneinrichtung (34), welche das Einlassventil (30) ansteuert, um das das Einlassventil (30) je Hub (44, 46) mindestens einmal zu öffnen und danach mindestens einmal zu einem Schließzeitpunkt (Sl, S2) zu schließen, um dadurch eine mittels des Kolbens (26) zu ver¬ dichtende Menge des Kraftstoffes einzustellen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die elektronische Recheneinrichtung (34) dazu ausgebildet ist, das Einlassventil (30) derart anzusteuern, dass sich der je¬ weilige Schließzeitpunkt (Sl, S2) von einem j eweiligen Zeitpunkt (Hl, H2) , zu welchem der Kolben (26) seine während des jeweiligen Hubs (44, 46) auftretende Höchstgeschwindigkeit aufweist, unterscheidet .
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