DE102009029596A1

DE102009029596A1 - Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009029596A1
Application number: DE102009029596A
Authority: DE
Inventors: Helmar Gruhl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-19
Also published as: DE102009029596B4

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Anordnung (30) zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben. Bei dem Verfahren wird mit einer Pumpe (40) Kraftstoff über einen Zulauf (52) in einen Speicher (32) gefördert, wobei der Druck in dem Speicher (32) mit einem Druckregelventil (36) geregelt wird, das über einen Vorlauf (58) mit der Pumpe (40) in Verbindung steht, wobei die Temperatur des Kraftstoffs in dem Vorlauf (58) gemessen wird und anhand dieser gemessenen Temperatur die Pumpe (40) gedrosselt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-System.
Stand der Technik
Der Begriff Common Rail bezeichnet eine gemeinsame Schiene und beschreibt die Verwendung eines gemeinsamen Kraftstoff-Hochdruckspeichers mit entsprechenden Abgängen zur Versorgung der Zylinder mit Kraftstoff. Bei der Common-Rail-Einspritzung, die auch „Speichereinspritzung” genannt wird, handelt es sich um Einspritzsysteme für Verbrennungsmotoren, bei denen eine Hochdruckpumpe den Kraftstoff auf ein hohes Druckniveau bringt. Der unter Druck stehende Kraftstoff füllt ein Rohrleitungssystem, das bei Motorbetrieb ständig unter Druck steht.
Aus der Druckschrift DE 199 16 100 A1 sind bspw. ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-System, bekannt. Bei dem Verfahren fördert wenigstens eine Pumpe Kraftstoff in einen Speicher. Der Druck in dem Speicher wird erfasst, wobei ausgehend von wenigstens einem Drehzahlsignal und/oder einem Lastsignal zwischen mindestens einem ersten und einem zweiten Betriebszustand unterschieden wird. Dabei wird zur Einstellung des Drucks in dem ersten Betriebszustand wenigstens ein erstes Druckregelmittel und in dem zweiten Betriebszustand wenigstens ein zweites Druckregelmittel verwendet.
In modernen Common-Rail-Systemen wird nur die benötigte Kraftstoffmenge auf Hochdruck komprimiert und ins Rail gefördert, was durch eine Saugdrosselung der Pumpe bzw. Hochdruckpumpe erreicht wird. Die Druckregelung im Rail wird in den meisten Betriebszuständen durch diese Mengenbilanz umgesetzt. Die geförderte Kraftstoffmenge entspricht dabei der benötigten Menge. Dadurch wird auch nur die tatsächlich benötigte Energie durch die Hochdruckpumpe aufgenommen.
Bei Betriebszuständen mit niedrigen Kraftstoffzulauftemperaturen (< 5–15°C) wird jedoch die Pumpe ungedrosselt betrieben und die Druckregelung mit einem Hochdruckregelventil umgesetzt. Dies bedeutet, dass die Pumpe die maximal mögliche Energie aufnimmt und einen maximalen Volumenstrom bei hohem Druck fördert. Dieser Mengenüberschuss wird durch das Druckregelventil (DRV) abgesteuert. Durch das Absteuern des DRV wird die potentielle Energie, nämlich der Druck des Verlustvolumenstroms, in thermische Energie gewandelt. Die aufgeheizte Kraftstoffmenge wird dann bei modernen Niederdruckkraftstoffsystemen direkt in den Vorlauf des Kraftstofffilters eingeleitet.
Durch dieses Prinzip wird der Kraftstoff im Filter aufgeheizt, was bei Dieselkraftstoff notwendig ist, da dieser bei niedrigen Temperaturen schlechte Fließeigenschaften hat und durch Ausscheidung einer festen Phase den Filter verstopfen kann. Dies führt dazu, dass der Motor bzw. das Fahrzeug stehen bleibt. Da der Kraftstoff im Zulauf der Hochdruckpumpe dadurch sehr schnell die für diesen Betriebszustand (DRV-Regelung) höchstmögliche Temperatur überschreitet, wird in den Saugdrosselmodus (ZME) zurückgeschaltet. In diesem Fall sinkt die Zulauftemperatur des Filters und der Hochdruckpumpe schnell wieder ab, da nur kalter Kraftstoff aus dem Tank des Fahrzeugs gefördert wird. Wird dann die untere Temperaturgrenze für den Saugdrosselmodus unterschritten, wird wieder in den DRV-Modus zurückgeschaltet. Dies führt dazu, dass bei kalten Temperaturen häufig zwischen beiden Regelmodi gewechselt wird. Um das häufige Wechseln bzw. Umschalten zu vermeiden, kann die Verwendung eines Timer gesteuerten DRV-Modus vorgenommen werden.
Das vorstehend beschriebene häufige Umschalten zwischen den Regelmodi führt zu einer erhöhten Bauteilbelastung an dem Druckregelventil und der Zumesseinheit. Die Verwendung eines Timers für den DRV-Modus kann zu einem stärkeren Aufheizen des gesamten Kraftstoffs in dem Tank über die aufgeheizte Kraftstoffmenge, die durch die Hochdruckpumpe in den Tank gefördert wird, führen. Ein Aufheizen des gesamten Tankvolumens ist jedoch meist weder notwendig noch erwünscht, da diese Energie ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird.
Offenbarung der Erfindung
Es werden ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 und ein Anordnung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der Speicher ist dabei das Rail des Common-Rail-Systems und steht über Kraftstoffleitungen mit verschiedenen Injektoren in Verbindung.
Um dem häufigen Umschalten zwischen den Regelmodi und/oder der erhöhten Wärmeerzeugung durch Verwendung eines Timers zu entgegnen, wird somit im DRV-Modus die Wärmemenge im DRV-Rücklauf, was dem Filter- und Pumpenvorlauf entspricht, durch gezieltes Drosseln der Hochdruckpumpe auf ein benötigtes Niveau begrenzt.
Dieses Verhalten wird im vorliegenden Fall durch eine Zulauftemperaturregelung erreicht. Die Messgröße als Eingang für den Regler ist die Temperatur des Kraftstofftemperatursensors bzw. -fühlers im Vorlauf der Pumpe bzw. Hochdruckpumpe. Dieser misst in einer Ausgestaltung die Mischtemperatur zwischen der Vorlaufmenge aus dem Tank und der Vorlaufmenge aus dem Rücklauf des Druckregelventils. Die Stellgröße für den Regler ist typischerweise die Drosselung der Pumpe. Zu beachten ist, dass der Stellbereich durch die maximale Förderung der Pumpe (maximaler Mengenüberschuss bedeutet starkes Heizen) und die benötigte Systemmenge für die gewünschte Einspritzung (geringes bzw. kein Heizen) begrenzt ist.
Es soll nur die notwendige Energie zum Heizen des Kraftstoffs bei kalten Betriebszuständen aufgebraucht werden. Außerdem soll ein häufiges Umschalten zwischen den Druckregelmodi vermieden werden, um Bauteilbelastungen zu verringern bzw. nicht zu erhöhen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in einem Diagramm den Stellbereich für eine Zulauftemperaturregelung durch Saugdrosselung einer Pumpe.
2 zeigt eine Ausführung der Anordnung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
In 1 ist in einer Prinzipskizze anhand eines Diagramms der Stellbereich für eine Zulauftemperaturregelung durch Saugdrosselung einer Pumpe dargestellt. Dabei sind an einer Abszisse Betriebspunkte der Pumpe aufgetragen. An einer Ordinate 12 ist der Volumenstrom der Pumpe bzw. Hochdruckpumpe aufgetragen. Die maximale Pumpenfördermenge ist mit einer Linie 14 verdeutlicht.
Eine Kurve 16 trennt zwei Bereiche, nämlich einen ersten Bereich 18, in dem Systembedarf besteht, und einen zweiten Bereich 20 oberhalb der Kurve 16, der den Stellbereich der Saugdrosselung anzeigt.
In 2 ist eine Ausführung der vorgestellten Anordnung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insgesamt mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet, wiedergegeben.
Die Darstellung zeigt einen Speicher 32 bzw. das Rail, der bzw. das über eine Anzahl an Kraftstoffleitungen 34 verfügt, die zu Injektoren führen. Weiterhin sind ein Druckregelventil 36, ein Steuergerät 38, eine Pumpe 40 bzw. Hochdruckpumpe, ein Tank 42, in dem sich eine weitere Pumpe 44 befindet, ein Filter 46, eine Drossel 48, die der Pumpe 40 zugeordnet ist, und ein Temperatursensor 50 gezeigt.
Über einen Zulauf 52 wird von der Pumpe 40 Kraftstoff dem Speicher 32 zugeführt. Der Druck im Speicher 32 wird über das Druckregelventil 36 geregelt. Dieses ist mit einem Rücklauf 54 verbunden, in dem Kraftstoff aus dem Speicher 32 rückgeführt wird zu einem Verzweigungspunkt 56, an dem der Kraftstoff über einen Vorlauf 58 wieder der Pumpe 40 und damit dem Speicher 32 zugeführt wird. Dabei wird der Kraftstoff in dem Vorlauf 58 mit dem Filter 46 gefiltert bzw. gereinigt. An dem Verzweigungspunkt wird Kraftstoff aus dem Rücklauf 54 und einem weiteren Zulauf 55 miteinander vermischt.
In dem Vorlauf 58 ist der Temperatursensor 50 vorgesehen, mit dem die Temperatur des Kraftstoffs, der durch den Vorlauf 58 gefördert wird, gemessen wird. Mit dem Temperatursensor 50 kann eine Mischung der Kraftstoffmenge aus dem Rücklauf 54 und dem weiteren Zulauf 55 von dem Tank 42 zu der Pumpe 40 gemessen und damit die Temperatur des Kraftstoffs in dem Vorlauf 58 bestimmt werden. Über einen weiteren Rücklauf 60 kann Kraftstoff in den Tank rückgeführt werden.
Das Steuergerät 38 erfasst diese gemessene Temperatur und regelt die Drossel 48 der Pumpe 40 sowie das Druckregelventil 36. Hierzu dienen Signalleitungen 62.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19916100 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei dem mit einer Pumpe (40) Kraftstoff über einen Zulauf (52) in einen Speicher (32) gefördert wird, wobei der Druck in dem Speicher (32) mit einem Druckregelventil (36) geregelt wird, das über einen Vorlauf (58) mit der Pumpe (40) in Verbindung steht, wobei die Temperatur des Kraftstoffs in dem Vorlauf (58) gemessen wird und anhand dieser gemessenen Temperatur die Pumpe (40) gedrosselt bzw. geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem Zulauf (52) Kraftstoff aus einem Tank (42) und Kraftstoff aus einem Rücklauf (54) des Druckregelventils (36) gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Temperatur einer Mischung der Kraftstoffmenge aus dem Tank (42) und der Kraftstoffmenge aus dem Rücklauf (54) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Kraftstoff im Vorlauf (58) gefiltert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Steuergerät (38) zur Regelung der Pumpe (40) eingesetzt wird.
Anordnung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Pumpe (40), mit der Kraftstoff über einen Zulauf (52) in einen Speicher (32) gefördert wird, und mit einem Druckregelventil (36), mit dem der Druck in dem Speicher (32) geregelt wird und das über einen Vorlauf (58) mit der Pumpe (40) in Verbindung steht, wobei ein Temperatursensor (50) zur Messung der Temperatur des Kraftstoffs im Vorlauf (58) und eine Drosseleinrichtung (48) zur Drosselung der Pumpe (40) in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 6, bei der in dem Zulauf (52) Kraftstoff aus einem Tank (42) und Kraftstoff aus einem Rücklauf (54) des Druckregelventils (36) gefördert ist.
Anordnung nach Anspruch 7, bei der der Temperatursensor (50) derart angeordnet und ausgebildet ist. dass mit diesem die Temperatur einer Mischung der Kraftstoffmenge aus dem Tank (42) und der Kraftstoffmenge aus dem Rücklauf (54) zu messen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der ein Filter (46) in dem Vorlauf (58) zur Pumpe (40) vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem ein Steuergerät (38) Drosselung bzw. zur Regelung der Pumpe (40) vorgesehen ist.