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WO2001086139A1 - Verfahren zum betreiben eines kraftstoffzumesssystems einer direkteinspritzenden brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines kraftstoffzumesssystems einer direkteinspritzenden brennkraftmaschine Download PDF

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WO2001086139A1
WO2001086139A1 PCT/DE2001/001720 DE0101720W WO0186139A1 WO 2001086139 A1 WO2001086139 A1 WO 2001086139A1 DE 0101720 W DE0101720 W DE 0101720W WO 0186139 A1 WO0186139 A1 WO 0186139A1
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WO
WIPO (PCT)
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fuel
pressure
internal combustion
metering system
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2001/001720
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Steinbrenner
Klaus Joos
Thomas Frenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to JP2001582712A priority patent/JP4709466B2/ja
Priority to DE50112290T priority patent/DE50112290D1/de
Priority to US10/030,634 priority patent/US6823844B2/en
Publication of WO2001086139A1 publication Critical patent/WO2001086139A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/0275—Arrangement of common rails
    • F02M63/0285—Arrangement of common rails having more than one common rail
    • F02M63/0295—Arrangement of common rails having more than one common rail for V- or star- or boxer-engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • 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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a fuel metering system of a direct-injection internal combustion engine, with a fuel reservoir, at least one pre-pump for conveying fuel from the fuel reservoir into a low-pressure region of the
  • Fuel metering system a high-pressure pump arrangement with at least two high-pressure pumps for conveying fuel from the low-pressure region into at least one high-pressure accumulator, a control device for regulating an injection pressure prevailing in the high-pressure accumulator and with fuel injection valves for injecting fuel from the high-pressure accumulator into combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the invention also relates to a fuel metering system of a direct-injection internal combustion engine, with a fuel reservoir, at least one pre-pump for conveying fuel from the fuel reservoir into a low-pressure area of the fuel metering system, a high-pressure pump arrangement with at least two high-pressure pumps for conveying fuel from the low-pressure area into at least one High-pressure accumulator, a control device for regulating an injection pressure prevailing in the high-pressure accumulator and with fuel injection valves for injecting fuel from the high-pressure accumulator into combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the present invention relates to a direct-injection internal combustion engine with a fuel metering system, which has a fuel reservoir, at least one pre-pump for conveying fuel from the
  • Fuel reservoir in a low pressure area of the fuel metering system a high pressure pump arrangement with at least two high pressure pumps for delivering fuel from the low pressure area in at least one
  • High-pressure accumulator a control unit for regulating an injection pressure prevailing in the high-pressure accumulator and fuel injection valves for injecting fuel from the high-pressure accumulator into combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the invention also relates to a control device for such a direct-injection internal combustion engine.
  • Fuel metering systems are known from the prior art, for example in the form of internal combustion engines with gasoline direct injection (BDE).
  • BDE gasoline direct injection
  • the fuel metering system usually has a
  • Electric fuel pump trained pre-pump that delivers fuel from a fuel tank in ' a low pressure area of the fuel metering system.
  • a high-pressure pump arrangement of the fuel metering system delivers fuel from the low-pressure area at high pressure into a high-pressure accumulator.
  • the high pressure accumulator is e.g. as the manifold of a common rail (CR) fuel metering system.
  • Injection valves open from the high-pressure accumulator and can be used to inject fuel from the high-pressure accumulator into combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the injection valves are controlled by a control unit of the internal combustion engine.
  • the control unit also has the task of regulating an injection pressure prevailing in the high-pressure accumulator via a pressure control circuit.
  • An increase in the injection pressure can be achieved by suitably controlling the high-pressure pump arrangement, that is to say by increasing the fuel supply to the high-pressure accumulator.
  • a reduction in the injection pressure can be achieved by suitably controlling a control valve branching off the high-pressure accumulator, that is to say by increasing the fuel flow from the high-pressure accumulator, or by reducing the delivery capacity of the HDP.
  • the control valve is designed, for example, as a quantity control valve (in the case of 1-cylinder piston high-pressure pumps) or as a pressure control valve (in the case of 3-cylinder radial piston high-pressure pumps).
  • the high-pressure pump arrangement In internal combustion engines with four or fewer cylinders or in internal combustion engines with a relatively small displacement, the high-pressure pump arrangement generally comprises only one high-pressure pump. This can be designed, for example, as a 1-cylinder piston pump or as a 3-cylinder radial piston pump. With one high-pressure pump, a reliable supply of the combustion chambers with the required amount of fuel can be ensured in internal combustion engines with four or fewer cylinders or in internal combustion engines with a relatively small displacement in all operating states of the internal combustion engine.
  • Fuel metering system of the type described in the introduction with a pre-pump and a high-pressure pump are known.
  • a high pressure pump for a fuel metering system is known.
  • the high-pressure pump described can be designed as a radial piston pump with three pump pistons arranged in a star shape or as an axial piston pump with two pump pistons arranged parallel to one another.
  • the invention proposes, starting from the method of the type mentioned at the outset, that the fuel metering system has a fuel circuit for metering fuel into all combustion chambers of the internal combustion engine, all high-pressure pumps being arranged in the fuel circuit, and that all high-pressure pumps via a common pressure control circuit can be controlled independently.
  • the fuel metering system is therefore not subdivided into several fuel circuits, rather only one fuel circuit is provided for metering fuel into all combustion chambers of the internal combustion engine. All high-pressure pumps of the high-pressure pump arrangement are arranged in this fuel circuit.
  • the fuel metering system according to the invention preferably has two high-pressure pumps.
  • the high-pressure pumps used can be designed as standard pumps, for example as 1-cylinder piston pumps or as 3-cylinder radial piston pumps, as are known per se from the prior art.
  • the control unit of the fuel metering system controls all high pressure pumps independently of one another via a common pressure control circuit. Only a high-pressure accumulator is arranged in the fuel circuit, the injection pressure of which can be regulated by only one pressure control circuit.
  • the method according to the invention can be implemented in a particularly simple and inexpensive manner.
  • the combustion chambers can be reliably supplied with fuel, in particular in internal combustion engines with a relatively large displacement or in internal combustion engines with four or
  • the invention proposes that the control device controls the high-pressure pumps in parallel with one another. Alternatively, it is proposed that the control device control one or more first high-pressure pumps in the opposite direction to one or more second high-pressure pumps.
  • the control unit advantageously controls the high-pressure pumps with the same activation time.
  • the internal combustion engine have at least six cylinders.
  • the fuel metering system has two high-pressure storage areas which are connected to one another via a pressure compensation line.
  • the pressure equalization line combines the two high-pressure storage areas into a common high-pressure store.
  • the fuel metering system has a fuel circuit for metering fuel into all combustion chambers of the internal combustion engine, all high-pressure pumps being arranged in the fuel circuit, and that Control unit controls all high-pressure pumps independently of one another via a common pressure control circuit.
  • Figure 1 is a schematic block diagram of a
  • Figure 2 is a schematic block diagram of a first embodiment of a fuel metering system according to the invention.
  • Figure 3 is a diagram illustrating a
  • Figure 4 is a schematic block diagram of a second embodiment of a fuel metering system according to the invention in detail
  • FIG. 5 shows a diagram to illustrate a second exemplary embodiment of a method according to the invention for operating the fuel metering system from FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a diagram to illustrate a third exemplary embodiment of a method according to the invention for operating the fuel metering system from FIG. 4.
  • FIG. 1 shows a direct-injection internal combustion engine 1 of a motor vehicle, in which a piston 2 can be moved back and forth in a cylinder 3.
  • the cylinder 3 is provided with a combustion chamber 4, which includes the piston 2, an inlet valve 5 and an outlet valve 6 in o in o in o in
  • the high-pressure accumulator 16 is designed as a storage strip of a common rail (CR) fuel metering system.
  • a pressure sensor is arranged on the high-pressure accumulator 16, which detects the injection pressure prevailing in the high-pressure accumulator 16 and generates a corresponding output signal p_r.
  • Several - in the present case four - injection valves 9 open out of the high-pressure accumulator 16, via which fuel is injected into the combustion chambers 4 of the cylinders 3 of the internal combustion engine 1. To inject fuel, the injection valves 9 are driven with a corresponding control signal ES.
  • the spark plug 10 is controlled by a control signal ZW.
  • a low pressure regulator 20 is arranged in the low pressure area ND, via which fuel from the low pressure area ND back into the
  • Fuel reservoir 12 can flow if the pressure in the low-pressure region ND exceeds a predeterminable pressure value.
  • a filter 21 is arranged between the preliminary pump 13 and the high-pressure pumps 14, 15.
  • a control unit 22 is acted upon by input signals 23, which represent operating variables of the internal combustion engine 1 measured by means of sensors.
  • input signals 23 represent operating variables of the internal combustion engine 1 measured by means of sensors.
  • the control unit 22 with an air mass sensor, a lambda sensor, a speed sensor or a pressure sensor 24 and the like arranged in the high pressure area HD, preferably in the high pressure accumulator 16. connected.
  • Control unit 22 generates output signals 25 with which over 10 tO t F> in o in o in o in
  • Both high-pressure pumps 14, 15 are arranged in this one fuel circuit. Both high-pressure pumps 14, 15 are controlled independently of one another by the control unit 22 via a common pressure control circuit. For a resource-saving operation of the fuel metering system 11, both high-pressure pumps 14, 15 are activated with the same activation time T. The activation time T is therefore calculated only once for the two high-pressure pumps 14, 15 in the control unit 22.
  • FIG. 1 shows the fuel metering system 11 according to the invention for an internal combustion engine 1 with four cylinders 3.
  • the fuel metering system 11 according to the invention also ensures a reliable fuel supply to the combustion chambers 4
  • FIG. 2 shows a fuel metering system 11 according to the invention using the example of an 8-cylinder internal combustion engine 1.
  • the high-pressure accumulator 16 comprises a left bank 16 'and a right bank 16' '.
  • the two banks 16 ', 16' ' are connected to one another via a pressure compensation line 26, so that the same injection pressure prevails in both banks 16', 16 '' and the banks 16 ', 16' 'can be regarded as a common high-pressure accumulator 16.
  • Four injection valves 9 branch off from each bank 16 ′, 16 ′′, via which fuel can be injected into the combustion chambers 4 of the internal combustion engine 1. Any bank
  • 16 ', 16' ' is from its own high pressure pump 14; 15 supplied with fuel from the low pressure range ND.
  • Each high pressure pump 14; 15 is its own power amplifier 27; 28 assigned.
  • the control unit 22 determines the activation time T only once for both high-pressure pumps 14, 15.
  • the control signal T is distributed to the output stages 27, 28 of the two high-pressure pumps 14, 15 via a switch 29.
  • the switch 29 is switched every 180 ° according to a synchro grid for the 8-cylinder internal combustion engine 1 the crankshaft KW switched.
  • the synchro grid is to be derived accordingly based on the adjustable camshaft.
  • FIG. 3 shows a control of the high-pressure pumps 14, 15 of the fuel metering system 1 from FIG. 2 according to a preferred embodiment.
  • the stroke h_l of the high pressure pump 14 is shown in the upper half of FIG. 3 and the stroke h_2 of the high pressure pump 15 is shown in the lower part.
  • the two high-pressure pumps 14, 15 are actuated in opposite directions to one another.
  • FIG. 3 shows when the pump pistons of the high-pressure pumps 14, 15 carry out a suction stroke or when they deliver fuel into the high-pressure accumulator 16 in one delivery stroke.
  • FIG. 4 shows a fuel metering system according to the invention 11 for an internal combustion engine with six cylinders 3 shown in the detail.
  • six injection valves 9 open from the high-pressure accumulator 16, via which fuel can be injected into the combustion chambers 4 of the individual cylinders 3.
  • Fuel metering system 11 from FIG. 1 is also conveyed here by two high-pressure pumps 14, 15 of fuel from the low-pressure region ND of the fuel metering system 11 into the high-pressure accumulator 16.
  • the fuel metering system 11 shown in FIG. 4 also has only one fuel circuit for metering fuel into all combustion chambers 4 of the internal combustion engine 1.
  • Both high-pressure pumps 14, 15 are arranged in this one fuel circuit.
  • Both high-pressure pumps 14, 15 are controlled independently of one another via a common pressure control circuit (cf. FIG. 2).
  • FIGS. 5 and 6 show two different possibilities for controlling the high-pressure pumps 14, 15 of the fuel metering system 11 from FIG. 4.
  • the high-pressure pumps 14, 15 are activated in parallel with one another.
  • the high-pressure pumps 14, 15 are actuated in opposite directions to one another, similar to the exemplary embodiment from FIG.
  • the suction stroke and conveying stroke are shown in FIGS. 5 and 6.

Landscapes

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffzumesssystems (11) einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine (1), mit einem Kraftstoffvorratsbehälter (12), mindestens einer Vorförderpumpe (13), einer Hochdruckpumpenanordnung mit mindestens zwei dem Niederdruckbereich (ND) in mindestens einen Hochdruckspeicher (16; 16', 16''), einem Steuergerät (22) zur Regelung eines in dem Hochdruckspeicher (16; 16', 16'') herrschenden Einspritzdrucks (p_r) und mit Kraftstoffeinspritzventilen (9) zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher (16; 16', 16'') in Brennräume (4) der Brennkraftmaschine (1). Es wird vorgeschlagen, dass das Kraftstoffzumesssystem (11) einen Kraftstoffkreislauf zum Zumessen von Kraftstoff in sämtliche Brennräume (4) der Brennkraftmaschine (1) aufweist, wobei sämtliche Hochdruckpumpen (14, 15) in dem Kraftstoffkreislauf angeordnet werden, und dass sämtliche Hochdruckpumpen (14, 15) über einen gemeinsamen Druckregelkreis unabhängig voneinander angesteuert werden.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffzumesssystems einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstof zumesssystems einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffvorratsbehälter, mindestens einer Vorforderpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter in einen Niederdruckbereich des
Kraftstoffzumesssystems, einer Hochdruckpumpenanordnung mit mindestens zwei Hochdruckpumpen zum Fördern von Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in mindestens einen Hochdruckspeicher, einem Steuergerät zur Regelung eines in dem Hochdruckspeicher herrschenden Einspritzdrucks und mit Kraftstoffeinspritzventilen zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in Brennräume der Brennkraftmaschine .
Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftstoffzumesssystem einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffvorratsbehälter, mindestens einer Vorforderpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter in einen Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems, einer Hochdruckpumpenanordnung mit mindestens zwei Hochdruckpumpen zum Fördern von Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in mindestens einen Hochdruckspeicher, einem Steuergerät zur Regelung eines in dem Hochdruckspeicher herrschenden Einspritzdrucks und mit Kraftstoffeinspritzventilen zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in Brennräume der Brennkraftmaschine.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffzumesssystem, das einen Kraftstoffvorratsbehälter, mindestens eine Vorforderpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus dem
Kraftstoffvorratsbehälter in einen Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems, eine Hochdruckpumpenanordnung mit mindestens zwei Hochdruckpumpen zum Fördern von Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in mindestens einen
Hochdruckspeicher, ein Steuergerät zur Regelung eines in dem Hochdruckspeicher herrschenden Einspritzdrucks und Kraftstoffeinspritzventile zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in Brennräume der Brennkraftmaschine umfasst.
Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Steuergerät für eine solche direkteinspritzende Brennkraftmaschine.
Direkteinspritzende Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art mit eingangs erwähnten
Kraftstoffzumesssystemen sind aus dem Stand der Technik bspw. in Form von Brennkraftmaschinen mit Benzin- Direkteinspritzung (BDE) bekannt. Das Kraftstoffzumesssystem weist eine üblicherweise als
ElektrokraftStoffpumpe ausgebildete Vorforderpumpe auf, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter in' einen Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems fördert . Eine Hochdruckpumpenanordnung des Kraftstoffzumesssystems fördert Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich mit Hochdruck in einen Hochdruckspeicher. Der Hochdruckspeicher ist bspw. als die Verteilerleiste eines Common-Rail (CR) - Kraftstoffzumesssystems ausgebildet. Von dem Hochdruckspeicher münden Einspritzventile ab, über die Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Die Einspritzventile werden von einem Steuergerät der Brennkraftmaschine angesteuert. Das Steuergerät hat des Weiteren die Aufgabe über einen Druckregelkreis einen in dem Hochdruckspeicher herrschenden Einspritzdruck zu regeln. Eine Erhöhung des Einspritzdrucks kann durch geeignetes Ansteuern der Hochdruckpumpenanordnung, also durch Erhöhung der Kraftstoffzufuhr in den Hochdruckspeicher, erzielt werden. Eine Reduzierung des Einspritzdrucks kann durch geeignetes Ansteuern eines aus dem Hochdruckspeicher abzweigenden Steuerventils, also durch Erhöhung des Kraftstoffablaufs aus dem Hochdruckspeicher, oder durch Reduktion der Förderleistung der HDP erzielt werden. Das Steuerventil ist bspw. als ein Mengensteuerventil (bei 1-Zylinder-Kolben-Hochdruckpumpen) oder als ein Drucksteuerventil (bei 3 -Zylinder- Radialkolben-Hochdruckpumpen) ausgebildet .
Bei Brennkraftmaschinen mit vier oder weniger Zylindern oder bei Brennkraftmaschinen mit einem relativ geringen Hubraum umfasst die Hochdruckpumpenanordnung in der Regel nur eine Hochdruckpumpe. Diese kann bspw. als eine 1- Zylinder-Kolbenpumpe oder als eine 3-Zylinder- Radialkolbenpumpe ausgebildet sein. Mit der einen Hochdruckpumpe kann bei Brennkraftmaschinen mit vier oder weniger Zylindern bzw. bei Brennkraftmaschinen mit einem relativ geringen Hubraum in sämtlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eine zuverlässige Versorgung der Brennräume mit der erforderlichen Kraftstoffmenge sichergestellt werden.
Es hat sich j edoch gezeigt , dass bei Brennkraftmaschinen mit einem relativ großen Hubraum bzw. bei Brennkraftmaschinen mit sechs und mehr Zylindern eine zuverlässige Kraftstoffversorgung mit nur einer Hochdruckpumpe nicht mehr sichergestellt werden kann. Deshalb ist es aus dem Stand der Technik bekannt, das
Kraftstoffzumesssystem auf zwei voneinander unabhängige Kraftstoffkreisläufe aufzuteilen. Die Unabhängigkeit der Kraftstoffkreisläufe setzt voraus, dass zwei Hochdruckspeicher und zwei Druckregelkreise vorhanden sind, die von dem Steuergerät angesteuert und vor allem koordiniert werden müssen. Jeder der Kraftstoffkreisläufe weist eine eigene Hochdruckpumpe auf, die über einen eigenen Druckregelkreis angesteuert wird. Eine solche Unterteilung des Kraftstoffzumesssystems auf zwei Kraftstoffkreisläufe ist aus dem Stand der Technik für 6- Zylinder-Brennkraftmaschinen, wobei dann jeder Kraftstoffkreislauf für die Versorgung der Brennräume von drei Zylindern zuständig ist, und für 8-Zylinder- Brennkraftmaschinen bekannt, wobei dann jeder Kraftstoffkreislauf für die Versorgung der Brennräume von vier Zylindern zuständig ist. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsansätzen zur Sicherstellung einer zuverlässigen Kraf stoffversorgung bei Brennkraftmaschinen mit einem relativ großen Hubraum bzw. bei 6- oder Mehr- Zylinder-Brennkraftmaschinen handelt es sich um relativ aufwendige und kostspielige Systemlösungen.
Aus der DE 198 23 639 AI ist ein Common-Rail (CR) -
Kraftstoffzumesssystem der eingangs beschriebenen Art mit einer Vorforderpumpe und einer Hochdruckpumpe bekannt. Aus der DE 195 23 283 AI ist eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffzumesssystem bekannt. Die beschriebene Hochdruckpumpe kann als Radialkolbenpumpe mit drei sternförmig angeordneten Pumpenkolben oder als eine Axialkolbenpumpe mit zwei parallel zueinander angeordneten Pumpenkolben ausgebildet sein. Bei der bekannten
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass das Kraftstoffzumesssystem einen Kraftstoffkreislauf zum Zumessen von Kraftstoff in sämtliche Brennräume der Brennkraftmaschine aufweist, wobei sämtliche Hochdruckpumpen in dem Kraftstoffkreislauf angeordnet werden, und dass sämtliche Hochdruckpumpen über einen gemeinsamen Druckregelkreis unabhängig voneinander angesteuert werden.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird das Kraftstoffzumesssystem also nicht in mehrere Kraftstoffkreisläufe unterteilt, vielmehr ist nur ein Kraftstoffkreislauf zum Zumessen von Kraftstoff in sämtliche Brennräume der Brennkraftmaschine vorgesehen. Sämtliche Hochdruckpumpen der Hochdruckpumpenanordnung sind in diesem Kraftstoffkreislauf angeordnet. Das erfindungsgemäße Kraftstoffzumesssystem weist vorzugsweise zwei Hochdruckpumpen auf. Die eingesetzten Hochdruckpumpen können als Standardpumpen, bspw. als 1-Zylinder- Kolbenpumpen oder als 3-Zylinder-Radialkolbenpumpen, ausgebildet sein, wie sie an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind. Das Steuergerät des Kraftstoffzumesssystems steuert sämtliche Hochdruckpumpen über einen gemeinsamen Druckregelkreis unabhängig voneinander an. In dem Kraftstoffkreislauf ist lediglich ein Hochdruckspeicher angeordnet, dessen Einspritzdruck von nur einem Druckregelkreis geregelt werden kann. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren auf besonders einfache und kostengünstige Weise realisiert werden.
Des weiteren kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zuverlässige Versorgung der Brennräume mit Kraftstoff, insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit einem relativ großen Hubraum bzw. bei Brennkraftmaschinen mit vier oder
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Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Steuergerät die Hochdruckpumpen parallel zueinander ansteuert. Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Steuergerät eine oder mehrere erste Hochdruckpumpen entgegengesetzt zu einer oder mehreren zweiten Hochdruckpumpen ansteuert .
Vorteilhafterweise steuert das Steuergerät die Hochdruckpumpen mit derselben Ansteuerzeit an.
Ausgehend von der direkteinspritzenden Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung des weiteren vorgeschlagen, dass das Kraftstoffzumesssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9 ausgebildet ist .
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine mindestens sechs Zylinder aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist das Kraftstoffzumesssystem zwei Hochdruckspeicherbereiche auf, die miteinander über eine Druckausgleichsleitung in Verbindung stehen. Durch die Druckausgleichsleitung werden die beiden Hochdruckspeicherbereiche zu einem gemeinsamen Hochdruckspeicher zusammengefasst .
Schließlich wird ausgehend von dem Steuergerät der eingangs genannten Art als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass das Kraftstoffzumesssystem einen Kraftstoffkreislauf zum Zumessen von Kraftstoff in sämtliche Brennräume der Brennkraftmaschine aufweist, wobei sämtliche Hochdruckpumpen in dem Kraftstoffkreislauf angeordnet sind, und dass das Steuergerät sämtliche Hochdruckpumpen über einen gemeinsamen Druckregelkreis unabhängig voneinander ansteuert . in o in σ in o in
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zeigen:
Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ;
Figur 2 ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstoffzumesssystems ;
Figur 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Betreiben des
Kraftstoffzumesssystems aus Figur 2;
Figur 4 ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstoffzumesssystems im Ausschnitt;
Figur 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Kraftstoffzumesssystems aus Figur 4; und
Figur 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Kraftstoffzumesssystems aus Figur 4.
In Figur 1 ist eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, der u.a. durch den Kolben 2, ein Einlassventil 5 und ein Auslassventil 6 in o in o in o in
Figure imgf000014_0001
Standard-Hochdruckpumpen und keine aufwendigen und teuren Sonderanfertigungen als Hochdruckpumpen 14, 15 eingesetzt werden.
Der Hochdruckspeicher 16 ist als eine Speicherleiste eines Common-Rail (CR) -Kraftstoffzumesssystems ausgebildet. An dem Hochdruckspeicher 16 ist ein Drucksensor angeordnet, der den in dem Hochdruckspeicher 16 herrschenden Einspritzdruck erfasst und ein entsprechendes Ausgangssignal p_r erzeugt. Aus dem Hochdruckspeicher 16 münden mehrere - im vorliegenden Fall vier - Einspritzventile 9, über die Kraftstoff in die Brennräume 4 der Zylinder 3 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt wird. Zum Einspritzen von Kraftstoff werden die Einspritzventile 9 mit einem entsprechenden Ansteuersignal ES angesteuert. Die Zündkerze 10 wird durch ein Ansteuersignal ZW angesteuert .
Um den Druck in dem Niederdruckbereich ND des Kraftstoffzumesssystems 11 auf einem vorgebbaren Wert zu halten, ist in dem Niederdruckbereich ND ein Niederdruckregler 20 angeordnet, über den Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich ND zurück in den
Kraftstoffvorratsbehälter 12 fließen kann, falls der Druck in dem Niederdruckbereich ND einen vorgebbaren Druckwert übersteigt . Zwischen der Vorforderpumpe 13 und den Hochdruckpumpen 14, 15 ist ein Filter 21 angeordnet.
Ein Steuergerät 22 ist von Eingangssignalen 23 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Bspw. ist das Steuergerät 22 mit einem Luftmassensensor, einem Lambda-Sensor, einem Drehzahlsensor oder einem in dem Hochdruckbereich HD, vorzugsweise in dem Hochdruckspeicher 16, angeordneten Drucksensor 24 u.dgl. verbunden. Das
Steuergerät 22 erzeugt Ausgangssignale 25, mit denen über 10 tO t F> in o in o in o in
Figure imgf000016_0001
In diesem einen Kraftstoffkreislauf sind beide Hochdruckpumpen 14, 15 angeordnet. Beide Hochdruckpumpen 14, 15 werden über einen gemeinsamen Druckregelkreis unabghängig voneinander durch das Steuergerät 22 angesteuert. Für einen resourcenschonenden Betrieb des Kraftstoffzumesssystems 11 werden beide Hochdruckpumpen 14, 15 mit derselben Ansteuerzeit T angesteuert. Die Ansteuerzeit T wird also für beide Hochdruckpumpen 14, 15 in dem Steuergerät 22 nur einmal berechnet.
In Figur 1 ist das erfindungsgemäße Kraftstoffzumessystem 11 für eine Brennkraftmaschine 1 mit vier Zylindern 3 dargestellt. Durch das erfindungsgemäße Kraftstoffzumessystem 11 wird eine zuverlässige Kraftstoffversorgung der Brennräume 4 auch von
Brennkraftmaschinen 1 mit mehr als vier Zylindern 3 und/oder einem großen Hubraum sichergestellt.
In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffzumesssystem 11 am Beispiel einer 8-Zylinder-Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Bei der 8-Zylinder-Brennkraftmaschine 1 umfasst der Hochdruckspeicher 16 eine linke Bank 16' und eine rechte Bank 16''. Die beiden Bänke 16', 16'' stehen über eine Druckausgleichsleitung 26 miteinander in Verbindung, so dass in beiden Bänken 16', 16'' derselbe Einspritzdruck herrscht und die Bänke 16', 16'' als ein gemeinsamer Hochdruckspeicher 16 betrachtet werden können. Von jeder Bank 16', 16'' zweigen vier Einspritzventile 9 ab, über die Kraftstoff in die Brennräume 4 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt werden kann. Jede Bank
16', 16'' wird von einer eigenen Hochdruckpumpe 14; 15 mit Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich ND versorgt . Jeder Hochdruckpumpe 14; 15 ist eine eigene Endstufe 27; 28 zugeordnet .
Das Steuergerät 22 ermittelt die Ansteuerzeit T nur einmal für beide Hochdruckpumpen 14, 15. Die Verteilung des Steuersignals T auf die Endstufen 27, 28 der beiden Hochdruckpumpen 14, 15 erfolgt über einen Schalter 29. Der Schalter 29 wird nach einem Synchro-Raster für die 8 -Zylinder-Brennkraftmaschine 1 alle 180° der Kurbelwelle KW umgeschaltet. Bei einer verstellbaren Nockenwelle als Antrieb für die Hochdruckpumpen 14, 15 ist das Synchro- Raster basierend auf der verstellbaren Nockenwelle entsprechend abzuleiten.
Aufgrund der begrenzten Steilheit der Nocken zum Antrieb der Hochdruckpumpen 14, 15 kann bei 1-Zylinder- Hochdruckpumpen bei einer Brennkraftmaschine 1 mit acht Zylindern keine Nockenwelle mit vier Nocken pro Umdrehung eingesetzt werden. Gleichzeitig können die Kraftstoffkreisläufe bei einer 8-Zylinder- Brennkraftmaschine 1 nicht entsprechend der mechanischen Anordnung (linke Bank 16', rechte Bank 16 ' ' ) angeordnet werden, da die Zündfolge bzw. die Einspritzfolge nicht symmetrisch ist, d.h. sie springt nicht abwechselnd von der linken Bank 16' zu der rechten Bank 16'' . Hier schafft das erfindungsgemäße Kraftstoffzumesssystem Abhilfe.
In Figur 3 ist eine Ansteuerung der Hochdruckpumpen 14, 15 des Kraftstoffzumesssystems 1 aus Figur 2 gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform dargestellt. In der oberen Hälfte von Figur 3 ist der Hub h_l der Hochdruckpumpe 14 und in dem unteren Teil der Hub h_2 der Hochdruckpumpe 15 dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die beiden Hochdruckpumpen 14, 15 entgegengesetzt zueinander angesteuert werden. Des Weiteren kann Figur 3 entnommen werden, wann- die Pumpenkolben der Hochdruckpumpen 14, 15 einen Saughub ausführen bzw. wann sie in einem Förderhub Kraftstoff in den Hochdruckspeicher 16 fördern.
In Figur 4 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoff zumesssystem 11 für eine Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern 3 im Ausschnitt dargestellt. Gemäß diesem Aus ührungsbeispiel münden aus dem Hochdruckspeicher 16 sechs Einspritzventile 9, über die Kraftstoff in die Brennräume 4 der einzelnen Zylinder 3 eingespritzt werden kann. Wie bei dem
Kraftstoffzumesssystem 11 aus Figur 1 wird auch hier durch zwei Hochdruckpumpen 14, 15 Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich ND des Kraftstof zumesssystems 11 in den Hochdruckspeicher 16 gefördert. Auch das in Figur 4 dargestellte Kraftstoffzumesssystem 11 weist lediglich einen Kraftstoffkreislauf zum Zumessen von Kraftstoff in sämtliche Brennräume 4 der Brennkraftmaschine 1 auf. Beide Hochdruckpumpen 14, 15 sind in diesem einen Kraftstoffkreislauf angeordnet. Beide Hochdruckpumpen 14, 15 werden über einen gemeinsamen Druckregelkreis unabhängig voneinander angesteuert (vgl. Figur 2 ) .
In den Figuren 5 und 6 sind zwei verschiedene Möglichkeiten zum Ansteuern der Hochdruckpumpen 14, 15 des Kraftstoffzumesssystems 11 aus Figur 4 dargestellt. Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Hochdruckpumpen 14, 15 parallel zueinander angesteuert. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 werden die Hochdruckpumpen 14, 15 dagegen - ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel aus Figur 3 - entgegengesetzt zueinander angesteuert. In Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel aus Figur 3 sind in den Figuren 5 und 6 Saughub und Förderhub eingezeichnet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffzumesssystems (11) einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine (1) , mit einem Kraftstoffvorratsbehäl er (12) , mindestens einer Vorforderpumpe (13) zum Fördern von Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter (12) in einen Niederdruckbereich (ND) des Kraftstoffzumesssystems (11) , einer Hochdruckpumpenanordnung mit mindestens zwei
Hochdruckpumpen (14, 15) zum Fördern von Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich (ND) in mindestens einen Hochdruckspeicher (16; 16', 16''), einem Steuergerät (22) zur Regelung eines in dem Hochdruckspeicher (16; 16', 16'') herrschenden Einspritzdrucks (p_r) und mit Kraftstoffeinspritzventilen (9) zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher (16; 16', 16'') in Brennräume (4) der Brennkraftmaschine (1), dadurch. gekennzeichnet, dass das Kraftstoffzumesssystem (11) einen Kraftstoffkreislauf zum Zumessen von Kraftstoff in sämtliche Brennräume (4) der Brennkraftmaschine (1) aufweist, wobei sämtliche Hochdruckpumpen (14, 15) in dem Kraftstoffkreislauf angeordnet werden, und dass sämtliche Hochdruckpumpen (14, 15) über einen gemeinsamen
Druckregelkreis unabhängig voneinander angesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpen (14, 15) parallel zueinander angesteuert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere erste Hochdruckpumpen (14) entgegengesetzt zu einer oder mehreren zweiten Hochdruckpumpen (15) angesteuert werden.
. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpen (14, 15) mit derselben Ansteuerzeit (T) angesteuert werden.
5. Kraftstoffzumesssystem (11) einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine (1) , mit einem Kraftstoffvorratsbehälter (12) , mindestens einer Vorforderpumpe (13) zum Fördern von Kraftstoff aus dem KraftstoffVorratsbehälter (12) in einen Niederdruckbereich (ND) des Kraftstoffzumesssystems (11) , einer Hochdruckpumpenanordnung mit mindestens zwei
Hochdruckpumpen (14, 15) zum Fördern von Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich (ND) in mindestens einen Hochdruckspeicher (16; 16', 16''), einem Steuergerät (22) zur Regelung eines in dem Hochdruckspeicher (16; 16', 16'') herrschenden Einspritzdrucks (p_r) und mit
Kraftstoffeinspritzventilen (9) zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher (16; 16', 16'') in Brennräume (4) der Brennkraftmaschine (1) , dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffzumesssystem (11) einen Kraftstoffkreislauf zum Zumessen von Kraftstoff in sämtliche Brennräume (4) der Brennkraftmaschine (1) aufweist, wobei sämtliche Hochdruckpumpen (14, 15) in dem Kraftstoffkreislauf angeordnet sind, und dass das Steuergerät (22) einen Druckregelkreis für sämtliche Hochdruckpumpen (14, 15) umfasst, wobei die Hochdruckpumpen (14, 15) unabhängig voneinander über den Druckregelkreis ansteuerbar sind.
6. Kraftstoffzumesssystem (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpenanordnung zwei Hochdruckpumpen (14, 15) aufweist.
7. Kraftstoffzumesssystem (11) , nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) die Hochdruckpumpen (14, 15) parallel zueinander ansteuert.
8. Kraftstoffzumesssystem (11) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) eine oder' mehrere erste Hochdruckpumpen (14) entgegengesetzt zu einer oder mehreren zweiten Hochdruckpumpen (15) ansteuert.
9. Kraftstoffzumesssystem (11) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) die Hochdruckpumpen (14, 15) mit derselben Ansteuerzeit (T) ansteuert .
10. Direkteinspritzende Brennkraftmaschine (1) mit einem Kraftstoffzumesssystem (11) , das einen Kraftstoffvorratsbehälter (12) , mindestens eine Vorforderpumpe (13) zum Fördern von Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter (12) in einen Niederdruckbereich (ND) des Kraftstoffzumesssystems (11) , eine Hochdruckpumpenanordnung mit mindestens zwei
Hochdruckpumpen (14, 15) zum Fördern von Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich (ND) in mindestens einen Hochdruckspeicher (16; 16', 16''), ein Steuergerät (22) zur Regelung eines in dem Hochdruckspeicher (16; 16', 16'') herrschenden Einspritzdrucks (p_r) und Kraftstoffeinspritzventile (9) zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher (16; 16', 16'') in Brennräume (4) der Brennkraftmaschine (1) umfasst, dadurch , gekennzeichnet, dass das Kraftstof zumesssystem (11) nach einem der Ansprüche 5 bis 9 ausgebildet ist .
11. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) mindestens sechs Zylinder (3) aufweist.
12. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffzumesssystem (11) zwei Hochdruckspeicherbereiche (16', 16'') aufweist, die miteinander über eine Druckausgleichsleitung (26) in Verbindung stehen.
13. Steuergerät (22) für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine (1) mit einem Kraftstoffzumesssystem
(11) , das einen Kraftstoffvorratsbehälter (12) , mindestens eine Vorforderpumpe (13) zum Fördern von Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter (12) in einen Niederdruckbereich (ND) des Kraftstoffzumesssystems (11) , eine Hochdruckpumpenanordnung mit mindestens zwei Hochdruckpumpen (14, 15) zum Fördern von Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich (ND) in mindestens einen
Hochdruckspeicher (16; 16', 16''), das Steuergerät (22) zur Regelung eines in dem Hochdruckspeicher (16; 16', 16'') herrschenden Einspritzdrucks .(p_r) und Kraftstoffeinspritzventile (9) zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher (16; 16', 16'') in
Brennräume (4) der Brennkraftmaschine (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffzumesssystem (11) einen Kraftstoffkreislauf zum Zumessen von Kraftstoff in sämtliche Brennräume (4) der Brennkraftmaschine (1) aufweist, wobei sämtliche Hochdruckpumpen (14, 15) in dem Kraftstoffkreislauf angeordnet sind, und dass das Steuergerät (22) sämtliche Hochdruckpumpen (14, 15) über einen gemeinsamen Druckregelkreis unabhängig voneinander ansteuert .
14. Steuergerät (22) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) die Hochdruckpumpen (14, 15) parallel zueinander ansteuert.
15. Steuergerät (22) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) eine oder mehrere erste Hochdruckpumpen (14) entgegengesetzt zu einer oder mehreren zweiten Hochdruckpumpen (15) ansteuert.
16. Steuergerät (22) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) die
Hochdruckpumpen (14, 15) mit derselben Ansteuerzeit (T) ansteuert.
17. Steuerelement, insbesondere Read-Only-Memory (ROM) oder Flash-Memory, für ein Steuergerät (22) einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine (1) , auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 geeignet ist.
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