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WO2016058733A1 - Verfahren zum betreiben eines kraftstoffversorgungssystems für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines kraftstoffversorgungssystems für eine brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
WO2016058733A1
WO2016058733A1 PCT/EP2015/068833 EP2015068833W WO2016058733A1 WO 2016058733 A1 WO2016058733 A1 WO 2016058733A1 EP 2015068833 W EP2015068833 W EP 2015068833W WO 2016058733 A1 WO2016058733 A1 WO 2016058733A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
supply system
pressure pump
valve
bar
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/EP2015/068833
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Klesse
Thomas Riedel
Hans Riepl
Tobias Ritsch
Michael Wirkowski
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.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to CN201580006673.0A priority Critical patent/CN106414967B/zh
Priority to KR1020167023269A priority patent/KR20160113241A/ko
Priority to US15/119,211 priority patent/US10309335B2/en
Priority to JP2016553881A priority patent/JP2017510743A/ja
Publication of WO2016058733A1 publication Critical patent/WO2016058733A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/042—Introducing corrections for particular operating conditions for stopping the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3863—Controlling the fuel pressure by controlling the flow out of the common rail, e.g. using pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/02—Fuel evaporation in fuel rails, e.g. in common rails
    • 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 of operating a fuel supply system for an internal combustion engine and to a corresponding device.
  • Internal combustion engines are often designed to produce high torques requiring large injection quantities.
  • legal regulations regarding the permissible pollutant emissions of internal combustion engines require various measures to be taken by which the pollutant emissions are reduced.
  • One approach to reducing internal engine pollutant emissions is to increase the injection pressure of the required fuel.
  • a higher injection pressure also causes a higher total pressure at least within the high pressure range of the system.
  • high-pressure components of the system must be adapted to the higher total pressure.
  • the object of the invention is to provide a method and a corresponding device, or which contributes to enable the efficient operation of a fuel supply system for an internal combustion engine and its kos ⁇ -effective manufacture.
  • the invention is characterized by a method for operating a fuel supply system for an internal combustion engine.
  • the fuel supply system has a high pressure pump, a pressure relief valve and a fluid high pressure accumulator.
  • the high-pressure pump is fluidly coupled on the outlet side with the Druckbegren ⁇ tion valve. Furthermore, the high pressure pump outlet side fluidly with the
  • Fluid high-pressure accumulator coupled.
  • the high pressure pump is so ⁇ controls that the outlet side of the high pressure pump, a pressure is increased such that the pressure relief valve is opened.
  • fuel leakage of the fuel supply system ⁇ is dependent on the discharge-side pressure of the high pressure pump.
  • a request to a closure ⁇ density of injectors of the fuel supply system can also be kept low.
  • pressure relief valve By using the mandatory for safety reasons pressure relief valve, a need to obstruct an additional Druckab ⁇ construction valve, so that a particularly cost-effective production of the fuel supply system is contributed.
  • the pressure limiting valve in particular by ⁇ below a predetermined ⁇ réellesschwellwerts by a pressure limiting valve with respect to the inlet side to outlet side pressure difference opened. In case the pressure relief valve is opened, the pressure is released. dismantled on the side of the high-pressure pump via the pressure relief valve.
  • the pressure relief valve has in this context as examples play a particularly large hysteresis in which a given VerInstitutschwellwert the pressure relief valve is much lower than the preset opening ⁇ threshold.
  • Condition is terminated in particular a further metering of fuel.
  • the high-pressure pump continues to operate after the end of the further metering of fuel to increase the pressure on the outlet side.
  • the high-pressure pump has an inlet valve.
  • a control of the high-pressure pump, in particular ⁇ with regard to a pumping action of the high-pressure pump, by controlling the intake valve allows.
  • a fluidic coupling of the high pressure pump with the pressure relief valve and the fluid high pressure accumulator is in particular a hydraulic coupling.
  • An area on the outlet side of the high-pressure pump can also be referred to as a high-pressure area.
  • the pressure relief valve is designed as a direct-acting safety ⁇ valve.
  • the pressure relief valve is formed for example as federbe ⁇ overloaded safety valve.
  • the pressure relief valve may in particular be a check valve.
  • the pressure relief valve on the outlet side is coupled strö ⁇ mung technically with a low pressure region of the fuel supply system on the inlet side of the high pressure pump.
  • the outlet-side fluidic coupling of Druckbe ⁇ limit valve with the low pressure region contributes in the event that a pumping action of the high pressure pump can not be limited, for example, due to a faulty inlet valve of the high pressure pump, that a maximum pressure on the output side of the high pressure pump is limited.
  • the Maxi ⁇ maldruck in this case is lower than in a fluidic coupling of the pressure relief valve with a displacement of the high-pressure pump.
  • the pressure relief valve on the outlet side is coupled strö ⁇ mung technically with a displacement of the high pressure pump.
  • the reduction of the pressure via the pressure limiting valve by recirculation of fuel in the displacement helps to minimize fuel leakage through the injectors of the KraftstoffVer ⁇ medical supply system.
  • a fluidic coupling of the pressure limiting valve with the displacement further contributes to the fact that the predetermined opening threshold value of the pressure relief valve can be kept low ge ⁇ .
  • the maximum pressure output side of the high-pressure pump so low in the regular operation of the fuel supply system than in a strö ⁇ mung technical coupling of the pressure limiting valve to the low pressure area.
  • the pressure limiting valve is designed to open, in the event that the pressure difference between the pressure on the outlet side of the high pressure pump and a pressure in the displacement of the high pressure pump exceeds the predetermined opening threshold.
  • the predetermined opening threshold value of the pressure limiting valve is, for example, of a lower dimension than in the case of a fluidic coupling of the pressure limiting valve with the low pressure area.
  • Such an opening threshold contributes to the maximum pressure being limited, so that a requirement for pressure resistance of one or more components on the outlet side of the high-pressure pump can be kept low.
  • the predetermined opening threshold value is dimensioned such that the pressure relief valve only at an extreme exceeding the predetermined nominal pressure opens, so that the pressure limiting valve can be produced inexpensively due to the limited number of openings.
  • the predetermined opening threshold is in the case of a fluidic coupling of the pressure relief valve with the displacement of the high-pressure pump between 50 bar and 70 bar.
  • the predetermined opening threshold in the case of a fluidic coupling of the pressure relief valve with the low pressure range between 70 bar and 90 bar.
  • the predetermined nominal pressure of the fuel supply system on the output side of the high-pressure pump is between 200 bar and 350 bar.
  • a predetermined VerInstitutschwellwert of the pressure limiting valve ⁇ between 50 bar and 150 bar, in particular 100 bar.
  • Such a closure threshold contributes to the fact that the reduction of the pressure on the outlet side of the high pressure pump is limited, so that the pressure is sufficient in particular
  • the predetermined closure threshold value is substantially lower than the predetermined opening threshold value, so that a reduction of the pressure is made possible.
  • the fuel supply system comprises a high-pressure sensor whose measurement signal is representative of the pressure on the outlet side of the high-pressure pump. Depending on the measuring signal of the high-pressure sensor, activation of the high-pressure pump is ended.
  • the invention features an apparatus for operating a fuel supply system ⁇ which is adapted to perform a method according to the first aspect. Embodiments of the invention are explained below with reference to the schematic drawings.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a fuel supply system for an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a fuel ⁇ supply system for the internal combustion engine
  • FIG. 3 shows a flow chart for operating a fuel supply system according to FIG. 1 and FIG. 2
  • FIG. 3 shows a flow chart for operating a fuel supply system according to FIG. 1 and FIG. 2
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of a pressure-limiting valve of a fuel supply system according to FIG. 1 and FIG. 4
  • a fuel supply system 1 (FIG. 1) for an internal combustion engine has a high-pressure pump 3 and a
  • the high pressure pump 3 is the outlet side fluidly coupled to the pressure relief valve 5 and the fluid high pressure accumulator 7.
  • the fuel supply system 1 further has a fluid reservoir 9, which provides a fluid, in particular a fuel for a combustion process of the internal combustion engine. In particular, it is gasoline.
  • the fluid reservoir 9 is fluidically coupled on the inlet side with the high-pressure pump 3.
  • a fluid filter 11 is arranged between the fluid reservoir 9 and the high-pressure pump 3.
  • Fuel supply system 1 is arranged for example in a motor vehicle.
  • the high-pressure pump 3 is designed to increase a pressure of the fluid on the outlet side of the high-pressure pump 3.
  • the pressure on the outlet side of the high-pressure pump 3 increases to a given before ⁇ nominal pressure of the fuel supply system 1, with which for example, an injection.
  • the predetermined nominal pressure of the fuel supply system 1 is in particular between 200 bar and 350 bar.
  • the high-pressure pump 3 comprises, for example, an inlet valve 13.
  • the high-pressure pump 3 further comprises a piston pump 15 and an outlet valve 17.
  • the high-pressure pump 3 is designed, for example, as a pendulum-slider machine.
  • the high pressure pump 3 is in particular controllable to increase the pressure on the outlet side of the high ⁇ pressure pump 3.
  • the inlet valve 13 is designed to be controllable in this context.
  • Inlet valve 13 for example, designed as a digital inlet valve.
  • One cycle of the high-pressure pump 3 is described, for example, by a suction phase and a delivery phase.
  • the high pressure pump 3 is controlled to suck in particular in the suction phase of the high-pressure pump 3 fluid from the fluid reservoir 9 in a displacement of the high pressure pump 3, to provide it for the delivery phase embzu ⁇ .
  • the fuel supply system 1 further includes, for example, a damper 19.
  • this is a low-pressure damper.
  • the high pressure pump 3, the damper 19 and the pressure relief valve 5 are formed in a single unit 21.
  • the damper 19 is for example on the inlet side of the high-pressure pump 3 fluid ⁇ technically coupled with this.
  • the fluid reservoir 9, the fluid filter 11 and the damper 19 are in a low-pressure region 23 of the force Substance supply system 1 arranged.
  • the damper 19 is designed to provide a volume in the low-pressure region 23 to compensate for pressure fluctuations.
  • the fluid high-pressure accumulator 7 has at least one injection valve 25. In the delivery phase of the high-pressure pump 3, the fluid high-pressure accumulator 7 and the at least one injection valve 25 are supplied with sucked-in fluid from the fluid reservoir 9.
  • the fluid high-pressure accumulator 7 is for this purpose, for example, via a supply line 27 outlet side of the high-pressure pump 3 flow ⁇ technically coupled with this.
  • the high pressure pump 3, the pressure control valve 5, the supply line 27 and the fluid ⁇ high-pressure accumulator 7 with the at least one injection valve 25 are for example arranged in a high pressure region 29 of the fuel supply system. 1
  • a high-pressure sensor 31 which detects the pressure on the outlet side of the high-pressure pump 3 is additionally arranged in the high-pressure region 29.
  • the pressure limiting valve 5 is opened in particular by exceeding a predetermined opening threshold value by means of an inlet side pressure difference with respect to the pressure limiting valve 5.
  • the pressure relief valve 5 transmits to the fact that a maximum pressure is limited in ⁇ nerrenz the high pressure area 29 so that a request to a pressure resistance of one or more
  • Components in the high pressure area can be kept low.
  • the pressure limiting valve 5 is closed in particular by falling below a predetermined closing threshold value by the inlet side pressure difference with respect to the pressure limiting valve 5.
  • the pressure control valve 5 is the outlet fluidly coupled to the low pressure region 23 of the power-supply system ⁇ . 1 in the The case that the pressure-limiting valve 5 opens, the pressure within the high pressure area 29 via the Druckbegren ⁇ relief valve 5 is reduced in the low pressure region 23rd
  • the predetermined opening threshold value is between 70 bar and 90 bar above the specified nominal pressure.
  • the control device 32 may also be referred to as a device for operating the fuel supply system 1.
  • the second embodiment differs from the first embodiment of Figure 1 in the flow ⁇ technical coupling outlet side of the pressure relief valve 5.
  • the predetermined opening threshold value is between 50 bar and 70 bar above the specified nominal pressure.
  • the pressure in the high-pressure region 29 typically corresponds to the predetermined nominal pressure of the fuel supply system 1.
  • the outlet valve 3 As well as the at least one injection valve 25, a reduction of the pressure takes place after putting the internal combustion engine in the off state via a Fuel leakage of the respective component.
  • the fuel ⁇ leakage of the respective component is dependent on the pressure in the high-pressure region 29.
  • a program is stored, which is explained in more detail below with reference to the flowchart of Figure 3.
  • the program is started in a step S1, for example, when the internal combustion engine is set in the off state.
  • a further metering of fuel is terminated.
  • an actuating signal is generated for closing the at least one injection valve 25.
  • the pressure in the high pressure region 29, for example, the predetermined nominal pressure of the fuel supply system 1 corresponds.
  • the high-pressure pump 3 is controlled in such a way that the pressure in the high-pressure region 29 is increased.
  • the inlet valve 13 is driven to open in the suction phase of the high-pressure pump 3.
  • the inlet valve 13 is actuated, for example, to close in the Lie ⁇ ferphase the high-pressure pump 3.
  • the predetermined opening threshold value of the pressure-limiting valve 5 is exceeded by the pressure difference with respect to the pressure-limiting valve 5.
  • the pressure limiting valve 5 opens and the pressure in the high-pressure region 29 is reduced until the predetermined closure threshold value is reduced by the pressure difference with respect to the pressure-limiting valve 5.
  • the pressure relief valve includes a hysteresis in which the predetermined ⁇ réellesschwellwert suitable higher, in particular much higher than the pre- ⁇ added VerInstitutschwellwert so that a pressure level in the high pressure region 29 after release of the pressure, for example ge ⁇ is less than the given nominal pressure.
  • the predetermined VerBankschwellwert is in particular between 50 bar and 150 bar, a displacement of the internal combustion engine in the on-state to be able to reliably he ⁇ possible.
  • the predetermined closure threshold value is 100 bar.
  • the high-pressure pump 3 is mechanically coupled to the internal combustion engine. In this case, the high-pressure pump 3 converts only a remaining through the
  • Internal combustion engine provided rotational energy in lifting to, so that a pumping action of the high-pressure pump 3 is limited in time.
  • the program is continued after a predetermined period of time, for example, after falling below a designedpump Koch the high-pressure pump 3, in a step S7.
  • step S5 it is checked in a step S5 whether the predetermined opening threshold value is exceeded. If the predetermined opening threshold value is exceeded, the program is continued in step S7. Otherwise, step S5 is repeatedly performed.
  • step S7 the driving of the high-pressure pump 3 is ended in the sense of a further pressure build-up.
  • the inlet valve 13 is controlled such that at least no forwarding of the sucked fluid takes place. Afterwards the program is terminated.
  • the pressure relief valve 5 is formed for example as a directly acting ⁇ safety valve ( Figure 4). In front of ⁇ in some manner, the pressure relief valve 5 can be manufactured particularly cost-effective.
  • the pressure limiting valve 5 has, for example, a spring 33, which presses a ball 35 against an inlet-side pressure with respect to the pressure limiting valve 5 into a valve seat 37 in order to close the pressure limiting valve 5.
  • the pressure control valve 5 has a function 33 the predetermined ⁇ Maschinensschwellwert and the pre ⁇ VerInstitutschwellwert passed on by a spring force of the spring so that the Druckbegren ⁇ relief valve 5 depending on the inlet side of the pressure and a discharge-side pressure is opened or closed.

Landscapes

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines KraftstoffVersorgungssystems (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei das KraftstoffVersorgungssystem (1) eine Hochdruckpumpe (3), ein Druckbegrenzungsventil (5), und einen Fluidhochdruckspeicher (13) aufweist, wobei die Hochdruckpumpe (3) auslassseitig strömungstechnisch mit dem Druckbegrenzungsventil (5) und dem Fluidhochdruckspeicher (13) gekoppelt ist, und im Falle, dass die Brennkraftmaschine in einen ausgeschalteten Zustand versetzt wird, die Hochdruckpumpe (3) derart angesteuert wird, dass auslassseitig der Hochdruckpumpe (3) ein Druck derart erhöht wird, dass das Druckbegrenzungsventil (5) geöffnet wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoff ersorgungssystems für eine Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines KraftstoffVersorgungssystems für eine Brennkraftmaschine sowie eine korrespondierende Vorrichtung. Brennkraftmaschinen sind häufig dazu ausgelegt, hohe Drehmomente zu erzeugen, welche große Einspritzmengen erfordern. Andererseits erfordern gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch die die Schadstoffemissionen gesenkt werden. Ein Ansatz zur Reduktion von innermotorischen Schadstoffemissionen ist die Erhöhung des Einspritzdruckes des benötigten Kraftstoffes . Ein höherer Einspritzdruck bedingt aber auch einen höheren Gesamtdruck zumindest innerhalb des Hochdruckbereichs des Systems. Infolgedessen müssen hochdruck- führende Komponenten des Systems an den höheren Gesamtdruck angepasst werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine korrespondierende Vorrichtung zu schaffen, das beziehungsweise die beiträgt, einen effizienten Betrieb eines KraftstoffVersorgungssystems für eine Brennkraftmaschine sowie dessen kos¬ tengünstige Herstellung zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einem ersten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren zum Betreiben eines KraftstoffVersorgungssystems für eine Brennkraftmaschine. Das Kraftstoff ersorgungssystem weist eine Hochdruckpumpe, ein Druckbegrenzungsventil und einen Fluidhochdruckspeicher auf. Die Hochdruckpumpe ist auslassseitig mit dem Druckbegren¬ zungsventil strömungstechnisch gekoppelt. Ferner ist die Hochdruckpumpe auslassseitig strömungstechnisch mit dem
Fluidhochdruckspeicher gekoppelt . Im Falle, dass die Brennkraftmaschine in einen ausgeschalteten Zustand versetzt wird, wird die Hochdruckpumpe derart ange¬ steuert, dass auslassseitig der Hochdruckpumpe ein Druck derart erhöht wird, dass das Druckbegrenzungsventil geöffnet wird. Im Falle, dass sich die Brennkraftmaschine in dem ausgeschalteten Zustand befindet, ist eine Kraftstoffleckage des Kraftstoff¬ versorgungssystems abhängig von dem auslassseitigen Druck der Hochdruckpumpe. Eine Reduktion des Drucks über das Druckbe¬ grenzungsventil, beispielsweise durch Rückführung von Kraft- Stoff, trägt so zu einem emissionsarmen Betrieb des Kraft¬ stoffVersorgungssystems bei.
Beispielsweise kann ferner eine Anforderung an eine Verschluss¬ dichte von Einspritzventilen des KraftstoffVersorgungssystems gering gehalten werden. Durch Verwendung des aus Sicherheitsgründen zwingend erforderlichen Druckbegrenzungsventils wird eine Notwendigkeit vermieden, ein zusätzliches Druckab¬ bauventil zu verbauen, sodass zu einer besonders kostengünstigen Herstellung des KraftstoffVersorgungssystems beigetragen wird. Das Druckbegrenzungsventil wird insbesondere durch Über¬ schreiten eines vorgegebenen Öffnungsschwellwerts durch eine bezüglich des Druckbegrenzungsventils einlassseitigen zu auslassseitigen Druckdifferenz geöffnet. Im Falle, dass das Druckbegrenzungsventil geöffnet ist, wird der Druck auslass- seitig der Hochdruckpumpe über das Druckbegrenzungsventil abgebaut .
Das Druckbegrenzungsventil weist in diesem Zusammenhang bei- spielsweise eine besonders große Hysterese auf, bei der ein vorgegebener Verschlussschwellwert des Druckbegrenzungsventils wesentlich niedriger ist als der vorgegebene Öffnungs¬ schwellwert . Bei Versetzen der Brennkraftmaschine in den ausgeschalteten
Zustand wird insbesondere eine weitere Zumessung von Kraftstoff beendet. Die Hochdruckpumpe wird nach Beenden der weiteren Zumessung von Kraftstoff weiter betrieben den Druck auslass- seitig zu erhöhen.
Beispielsweise weist die Hochdruckpumpe ein Einlassventil auf. Insbesondere wird eine Ansteuerung der Hochdruckpumpe, ins¬ besondere im Hinblick auf eine Pumpwirkung der Hochdruckpumpe, durch Ansteuerung des Einlassventils ermöglicht.
Eine strömungstechnische Kopplung der Hochdruckpumpe mit dem Druckbegrenzungsventil und dem Fluidhochdruckspeicher ist insbesondere eine hydraulische Kopplung. Ein Bereich aus- lassseitig der Hochdruckpumpe kann auch als Hochdruckbereich bezeichnet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist das Druckbegrenzungsventil als direktwirkendes Sicherheits¬ ventil ausgebildet.
Dies trägt zu einer besonders kostengünstigen Herstellung des KraftstoffVersorgungssystems bei, insbesondere im Hinblick auf ein in Dieselversorgungssystemen eingesetztes Druckregelventil. Das Druckbegrenzungsventil ist beispielsweise als federbe¬ lastetes Sicherheitsventil ausgebildet.
Das Druckbegrenzungsventil kann insbesondere ein Rückschlag- ventil sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist das Druckbegrenzungsventil auslassseitig strö¬ mungstechnisch mit einem Niederdruckbereich des Kraftstoff- Versorgungssystems einlassseitig der Hochdruckpumpe gekoppelt.
Die Reduktion des Drucks über das Druckbegrenzungsventil durch Rückführung von Kraftstoff in den Niederdruckbereich trägt dazu bei, eine Kraftstoffleckage durch Einspritzventile des
KraftstoffVersorgungssystems gering zu halten.
Die auslassseitige strömungstechnische Kopplung des Druckbe¬ grenzungsventils mit dem Niederdruckbereich trägt im Falle, dass eine Pumpwirkung der Hochdruckpumpe nicht begrenzt werden kann, beispielsweise aufgrund eines fehlerhaften Einlassventils der Hochdruckpumpe, dazu bei, dass ein Maximaldruck ausgangsseitig der Hochdruckpumpe begrenzt ist. Insbesondere ist der Maxi¬ maldruck in diesem Fall niedriger als bei einer strömungstechnischen Kopplung des Druckbegrenzungsventils mit einem Hubraum der Hochdruckpumpe.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist das Druckbegrenzungsventil auslassseitig strö¬ mungstechnisch mit einem Hubraum der Hochdruckpumpe gekoppelt.
Die Reduktion des Drucks über das Druckbegrenzungsventil durch Rückführung von Kraftstoff in den Hubraum trägt dazu bei, eine Kraftstoffleckage durch Einspritzventile des KraftstoffVer¬ sorgungssystems gering zu halten. Eine strömungstechnische Kopplung des Druckbegrenzungsventils mit dem Hubraum trägt ferner dazu bei, dass der vorgegebene Öffnungsschwellwert des Druckbegrenzungsventils niedrig ge¬ halten werden kann. Insbesondere ist der Maximaldruck aus- gangsseitig der Hochdruckpumpe so im regulären Betrieb des KraftstoffVersorgungssystems niedriger als bei einer strö¬ mungstechnischen Kopplung des Druckbegrenzungsventils mit dem Niederdruckbereich . Das Druckbegrenzungsventil ist dazu ausgebildet, sich zu öffnen, im Falle, dass die Druckdifferenz zwischen dem Druck aus- lassseitig der Hochdruckpumpe und einem Druck in dem Hubraum der Hochdruckpumpe den vorgegebenen Öffnungsschwellwert übersteigt. Dies ist beispielsweise lediglich in einer Saugphase der Hochdruckpumpe der Fall, sodass ein Zeitraum, in dem sich das Druckbegrenzungsventil öffnen kann, geringer ist als bei einer strömungstechnischen Kopplung des Druckbegrenzungsventils mit dem Niederdruckbereich. Infolgedessen ist der vorgegebene Öffnungsschwellwert des Druckbegrenzungsventils beispielsweise niedriger dimensioniert als bei einer strömungstechnischen Kopplung des Druckbegrenzungsventils mit dem Niederdruckbe¬ reich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist der vorgegebene Öffnungsschwellwert des Druckbe¬ grenzungsventils zwischen 50 bar bis 90 bar über einem vorgegebenen Nominaldruck des KraftstoffVersorgungssystems .
Ein derartiger Öffnungsschwellwert trägt dazu bei, dass der Maximaldruck begrenzt ist, sodass eine Anforderung an eine Druckbeständigkeit einer oder mehrerer Komponenten auslass- seitig der Hochdruckpumpe gering gehalten werden kann. Insbesondere ist der vorgegebene Öffnungsschwellwert dabei derart dimensioniert, dass das Druckbegrenzungsventil lediglich bei einer extremen Überschreitung des vorgegebenen Nominaldrucks öffnet, sodass das Druckbegrenzungsventil aufgrund der dadurch begrenzten Anzahl an Öffnungen kostengünstig hergestellt werden kann .
Insbesondere ist der vorgegebene Öffnungsschwellwert im Falle einer strömungstechnischen Kopplung des Druckbegrenzungsventils mit dem Hubraum der Hochdruckpumpe zwischen 50 bar und 70 bar. Insbesondere ist der vorgegebene Öffnungsschwellwert im Falle einer strömungstechnischen Kopplung des Druckbegrenzungsventils mit dem Niederdruckbereich zwischen 70 bar und 90 bar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist der vorgegebene Nominaldruck des Kraftstoffver- sorgungssystems ausgangsseitig der Hochdruckpumpe zwischen 200 bar und 350 bar.
Dies trägt zu einem emissionsarmen Betrieb der Brennkraftma¬ schine bei.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist ein vorgegebener Verschlussschwellwert des Druck¬ begrenzungsventils zwischen 50 bar und 150 bar, insbesondere 100 bar .
Ein derartiger Verschlussschwellwert trägt dazu bei, dass die Reduktion des Drucks auslassseitig der Hochdruckpumpe begrenzt ist, sodass der Druck insbesondere ausreichend ist, die
Brennkraftmaschine in Betrieb zu setzen. Insbesondere ist der vorgegebene Verschlussschwellwert wesentlich niedriger als der vorgegebene Öffnungsschwellwert, sodass ein Abbau des Drucks ermöglicht wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst das KraftstoffVersorgungssystem einen Hochdrucksensor, dessen Messsignal repräsentativ ist für den Druck auslassseitig der Hochdruckpumpe. Abhängig von dem Messsignal des Hochdrucksensors wird ein Ansteuern der Hochdruckpumpe beendet .
Dies erlaubt ein frühzeitiges Beenden einer Pumpwirkung der Hochdruckpumpe. In vorteilhafter Weise wird so dazu beigetragen, den Druck schnell abzubauen sowie die Kraftstoffleckage be¬ sonders gering zu halten. Ferner wird dadurch ein unnötiges Ansteuern der Hochdruckpumpe vermieden, sodass zu einem effizienten Betrieb des KraftstoffVersorgungssystems beigetragen wird .
Das Ansteuern der Hochdruckpumpe wird insbesondere beendet im Falle, dass das Messsignal repräsentativ ist für ein Über¬ schreiten des vorgegebenen Öffnungsschwellwerts. Gemäß einem zweiten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Vorrichtung zum Betreiben eines KraftstoffVersorgungs¬ systems, die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
Es zeigen: Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kraftstoff¬ versorgungssystems für eine Brennkraftmaschine,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kraftstoff¬ versorgungssystems für die Brennkraftmaschine, Figur 3 ein Ablaufdiagramm zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems gemäß Figur 1 und Figur 2, und
Figur 4 einen Längsschnitt eines Druckbegrenzungsventils eines KraftstoffVersorgungssystems gemäß Figur 1 und
Figur 2.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein KraftstoffVersorgungssystem 1 (Figur 1) für eine Brennkraftmaschine weist eine Hochdruckpumpe 3 auf sowie ein
Druckbegrenzungsventil 5 und einen Fluidhochdruckspeicher 7. Die Hochdruckpumpe 3 ist auslassseitig strömungstechnisch mit dem Druckbegrenzungsventil 5 sowie dem Fluidhochdruckspeicher 7 gekoppelt .
Das KraftstoffVersorgungssystem 1 weist ferner ein Fluidre- servoir 9 auf, das ein Fluid, insbesondere einen Kraftstoff für einen Verbrennungsprozess der Brennkraftmaschine, bereitstellt. Insbesondere handelt es sich dabei um Benzin. Das Fluidreservoir 9 ist strömungstechnisch einlassseitig mit der Hochdruckpumpe 3 gekoppelt. Zwischen dem Fluidreservoir 9 und der Hochdruckpumpe 3 ist beispielsweise ein Fluidfilter 11 angeordnet. Das
KraftstoffVersorgungssystem 1 ist beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet.
Die Hochdruckpumpe 3 ist dazu ausgebildet, einen Druck des Fluids auslassseitig der Hochdruckpumpe 3 zu erhöhen. Insbesondere wird der Druck auslassseitig der Hochdruckpumpe 3 auf einen vor¬ gegebenen Nominaldruck des KraftstoffVersorgungssystems 1 erhöht, mit dem beispielsweise eine Einspritzung erfolgt. Der vorgegebene Nominaldruck des KraftstoffVersorgungssystems 1 ist insbesondere zwischen 200 bar und 350 bar. Die Hochdruckpumpe 3 umfasst beispielsweise ein Einlassventil 13. Beispielsweise umfasst die Hochdruckpumpe 3 ferner eine Kolbenpumpe 15 sowie ein Auslassventil 17. In anderen Aus¬ führungsbeispielen ist die Hochdruckpumpe 3 beispielsweise als Pendelschiebermaschine ausgebildet. Die Hochdruckpumpe 3 ist insbesondere steuerbar den Druck auslassseitig der Hoch¬ druckpumpe 3 zu erhöhen.
Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang das Einlassventil 13 steuerbar ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel ist das
Einlassventil 13 beispielhaft dazu als digitales Einlassventil ausgebildet .
Ein Zyklus der Hochdruckpumpe 3 wird beispielsweise durch eine Saugphase und eine Lieferphase beschrieben. Die Hochdruckpumpe 3 ist steuerbar, insbesondere in der Saugphase der Hochdruckpumpe 3 Fluid aus dem Fluidreservoir 9 in einen Hubraum der Hochdruckpumpe 3 anzusaugen, um es für die Lieferphase bereitzu¬ stellen. In dem Ausführungsbeispiel wird in der Saugphase der Hochdruckpumpe 3 Fluid durch die Kolbenpumpe 15 in einen
Kolbenraum der Kolbenpumpe 15 angesaugt. Im Zusammenwirken der Kolbenpumpe 15 mit dem Einlassventil 13 erfolgt die Weiterleitung des angesaugten Fluids. Das KraftstoffVersorgungssystem 1 weist beispielsweise ferner einen Dämpfer 19 auf. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Niederdruckdämpfer. Beispielsweise sind die Hochdruckpumpe 3, der Dämpfer 19 sowie das Druckbegrenzungsventil 5 in einer einzigen Baueinheit 21 ausgebildet. Der Dämpfer 19 ist beispielsweise einlassseitig der Hochdruckpumpe 3 strömungs¬ technisch mit dieser gekoppelt.
Insbesondere sind das Fluidreservoir 9, der Fluidfilter 11 sowie der Dämpfer 19 in einem Niederdruckbereich 23 des Kraft- Stoff ersorgungssystems 1 angeordnet. Der Dämpfer 19 ist ausgebildet ein Volumen in dem Niederdruckbereich 23 bereitzustellen zum Ausgleich von Druckschwankungen. Der Fluidhochdruckspeicher 7 weist mindestens ein Einspritzventil 25 auf. In der Lieferphase der Hochdruckpumpe 3 werden der Fluidhochdruckspeicher 7 und das mindestens eine Einspritzventil 25 mit angesaugtem Fluid aus dem Fluidreservoir 9 beliefert. Der Fluidhochdruckspeicher 7 ist dazu beispielsweise über eine Zuleitung 27 auslassseitig der Hochdruckpumpe 3 strömungs¬ technisch mit dieser gekoppelt. Die Hochdruckpumpe 3, das Druckbegrenzungsventil 5, die Zuleitung 27 sowie der Fluid¬ hochdruckspeicher 7 mit dem mindestens einen Einspritzventil 25 sind beispielsweise in einem Hochdruckbereich 29 des Kraft- stoffVersorgungssystems 1 angeordnet. Beispielsweise ist in dem Hochdruckbereich 29 zusätzlich ein Hochdrucksensor 31 angeordnet, der den Druck auslassseitig der Hochdruckpumpe 3 erfasst.
Das Druckbegrenzungsventil 5 wird insbesondere durch Über- schreiten eines vorgegebenen Öffnungsschwellwerts durch eine bezüglich des Druckbegrenzungsventils 5 einlassseitige zu auslassseitige Druckdifferenz geöffnet. Insbesondere trägt das Druckbegrenzungsventil 5 dazu bei, dass ein Maximaldruck in¬ nerhalb des Hochdruckbereichs 29 begrenzt ist, sodass eine Anforderung an eine Druckbeständigkeit einer oder mehrerer
Komponenten in dem Hochdruckbereich gering gehalten werden kann. Insbesondere durch Unterschreiten eines vorgegebenen Ver- schlussschwellwerts durch die bezüglich des Druckbegrenzungsventils 5 einlassseitige zu auslassseitige Druckdifferenz wird das Druckbegrenzungsventil 5 geschlossen.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Druckbegrenzungsventil 5 auslassseitig mit dem Niederdruckbereich 23 des Kraft¬ stoffVersorgungssystems 1 strömungstechnisch gekoppelt. Im Falle, dass das Druckbegrenzungsventil 5 öffnet, wird der Druck innerhalb des Hochdruckbereichs 29 über das Druckbegren¬ zungsventil 5 in den Niederdruckbereich 23 abgebaut. Der vorgegebene Öffnungsschwellwert ist dabei zwischen 70 bar und 90 bar über dem vorgegebenen Nominaldruck.
Dem KraftstoffVersorgungssystem 1 ist beispielsweise ferner eine Steuervorrichtung 32 zum Betreiben des KraftstoffVersorgungssystems 1 zugeordnet, welche insbesondere einen Daten- und Programmspeicher umfasst. Die Steuervorrichtung 32 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben des KraftstoffVersorgungssystems 1 bezeichnet werden.
Das zweite Ausführungsbeispiel (Figur 2) unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel der Figur 1 in der strömungs¬ technischen Kopplung auslassseitig des Druckbegrenzungsventils 5. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Druckbegren¬ zungsventil 5 auslassseitig mit dem Hubraum der Hochdruckpumpe 3 strömungstechnisch gekoppelt, insbesondere mit dem Kolbenraum der Kolbenpumpe 15. Im Falle, dass das Druckbegrenzungsventil 5 öffnet, wird der Druck innerhalb des Hochdruckbereichs 29 über das Druckbegrenzungsventil 5 in den Hubraum abgebaut. Der vorgegebene Öffnungsschwellwert ist dabei zwischen 50 bar und 70 bar über dem vorgegebenen Nominaldruck.
Zu einem Zeitpunkt, an dem die Brennkraftmaschine in einen ausgeschalteten Zustand versetzt wird, entspricht der Druck in dem Hochdruckbereich 29 typischerweise dem vorgegebenen Nominaldruck des KraftstoffVersorgungssystems 1. Abhängig von einer Verschlussdichte von in dem Hochdruckbereich 29 angeordneten Komponenten, insbesondere dem Druckbegrenzungsventil 5, dem Auslassventil 3 sowie dem mindestens einen Einspritzventil 25, erfolgt ein Abbau des Drucks nach Versetzen der Brennkraftmaschine in den ausgeschalteten Zustand über eine Kraftstoffleckage der jeweiligen Komponente. Die Kraftstoff¬ leckage der jeweiligen Komponente ist dabei abhängig von dem Druck in dem Hochdruckbereich 29. Insbesondere in dem Daten- und Programmspeicher der Steuervorrichtung 32 ist ein Programm gespeichert, das im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms der Figur 3 näher erläutert wird.
Das Programm wird in einem Schritt Sl gestartet, beispielsweise wenn die Brennkraftmaschine in den ausgeschalteten Zustand versetzt wird. Dabei wird zunächst insbesondere eine weitere Zumessung von Kraftstoff beendet. Beispielsweise wird in diesem Zusammenhang ein Stellsignal erzeugt zum Verschließen des mindestens einen Einspritzventils 25.
Zu dem Zeitpunkt, an dem die Brennkraftmaschine in den aus¬ geschalteten Zustand versetzt wird, entspricht der Druck in dem Hochdruckbereich 29 beispielsweise dem vorgegebenen Nominaldruck des KraftstoffVersorgungssystems 1.
In einem Schritt S3 wird die Hochdruckpumpe 3 derart angesteuert, dass der Druck in dem Hochdruckbereich 29 erhöht wird. Beispielsweise wird dazu das Einlassventil 13 angesteuert sich in der Saugphase der Hochdruckpumpe 3 zu öffnen. Ferner wird das Einlassventil 13 beispielsweise angesteuert sich in der Lie¬ ferphase der Hochdruckpumpe 3 zu schließen.
Durch Erhöhen des Drucks in dem Hochdruckbereich 29 wird der vorgegebene Öffnungsschwellwert des Druckbegrenzungsventils 5 durch die Druckdifferenz bezüglich des Druckbegrenzungsventils 5 überschritten. In Folge dessen öffnet sich das Druckbegrenzungsventil 5 und der Druck in dem Hochdruckbereich 29 wird abgebaut, bis der vorgegebene Verschlussschwellwert durch die Druckdifferenz bezüglich des Druckbegrenzungsventils 5 un- terschritten wird und sich das Druckbegrenzungsventil 5 wieder schließt .
In vorteilhafter Weise weist das Druckbegrenzungsventil 5 eine Hysterese auf, bei der der vorgegebenen Öffnungsschwellwert geeignet höher, insbesondere wesentlich höher als der vorge¬ gebene Verschlussschwellwert ist, so dass ein Druckniveau in dem Hochdruckbereich 29 nach Abbau des Drucks beispielsweise ge¬ eignet geringer ist als der vorgegebene Nominaldruck. Der vorgegebene Verschlussschwellwert ist dabei insbesondere zwischen 50 bar und 150 bar, um ein Versetzen der Brennkraftmaschine in den eingeschalteten Zustand zuverlässig er¬ möglichen zu können. Insbesondere ist der vorgegebene Ver¬ schlussschwellwert 100 bar.
Beispielsweise ist die Hochdruckpumpe 3 mechanisch mit der Brennkraftmaschine gekoppelt. In diesem Fall wandelt die Hochdruckpumpe 3 lediglich eine verbleibende durch die
Brennkraftmaschine bereitgestellte Rotationsenergie in Hub- arbeit um, so dass eine Pumpwirkung der Hochdruckpumpe 3 zeitlich begrenzt ist. Beispielsweise wird das Programm nach einer vorgegebenen Zeitdauer, beispielsweise nach Unterschreiten einer Mindestpumpwirkung der Hochdruckpumpe 3, in einem Schritt S7 fortgesetzt.
Im Falle, dass das KraftstoffVersorgungssystem 1 den Hochdrucksensor 31 aufweist, wird in einem Schritt S5 überprüft, ob der vorgegebene Öffnungsschwellwert überschritten wird. Wird der vorgegebene Öffnungsschwellwert überschritten, wird das Pro- gramm in dem Schritt S7 fortgesetzt. Anderenfalls wird der Schritt S5 wiederholt durchgeführt.
In dem Schritt S7 wird das Ansteuern der Hochdruckpumpe 3 im Sinne eines weiteren Druckaufbaus beendet. Beispielsweise wird in diesem Zusammenhang das Einlassventil 13 derart angesteuert, dass zumindest keine Weiterleitung des angesaugten Fluids erfolgt. Anschließend wird das Programm beendet.
Das Druckbegrenzungsventil 5 ist beispielsweise als direkt¬ wirkendes Sicherheitsventil ausgebildet (Figur 4). In vor¬ teilhafter Weise kann das Druckbegrenzungsventil 5 so besonders kostengünstig hergestellt werden.
Das Druckbegrenzungsventil 5 weist beispielsweise eine Feder 33 auf, die eine Kugel 35 entgegen einem einlassseitigen Druck bezüglich des Druckbegrenzungsventils 5 in einen Ventilsitz 37 presst, um das Druckbegrenzungsventil 5 zu schließen. Das Druckbegrenzungsventil 5 weist abhängig von einer Federkraft der Feder 33 den vorgegebenen Öffnungsschwellwert und den vorge¬ gebenen Verschlussschwellwert auf, so dass das Druckbegren¬ zungsventil 5 abhängig von dem einlassseitigen Druck und einem auslassseitigen Druck geöffnet beziehungsweise geschlossen wird .

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoff ersorgungssystems (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoff¬ versorgungssystem (1) aufweist:
- eine Hochdruckpumpe (3) ,
- ein Druckbegrenzungsventil (5) , und
- einen Fluidhochdruckspeicher (13), wobei
- die Hochdruckpumpe (3) auslassseitig strömungstechnisch mit dem Druckbegrenzungsventil (5) und dem Fluidhoch¬ druckspeicher (7) gekoppelt ist,
- im Falle, dass die Brennkraftmaschine in einen ausge¬ schalteten Zustand versetzt wird, die Hochdruckpumpe (3) derart angesteuert wird, dass auslassseitig der Hoch¬ druckpumpe (3) ein Druck derart erhöht wird, dass das Druckbegrenzungsventil (5) geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Druckbegrenzungsventil (5) als direktwirkendes Sicherheitsventil ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, bei dem das Druckbegrenzungsventil (5) auslassseitig strömungstechnisch mit einem Niederdruckbereich des KraftstoffVersorgungssystems (1) einlassseitig der
Hochdruckpumpe (3) gekoppelt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Druckbegrenzungsventil (5) auslassseitig strö¬ mungstechnisch mit einem Hubraum der Hochdruckpumpe (3) gekoppelt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein vorgegebener Öffnungsschwellwert des Druckbe¬ grenzungsventils (5) zwischen 50 bar und 90 bar über einem vorgegebenen Nominaldruck des KraftstoffVersorgungssys¬ tems (1) ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der vorgegebene Nominaldruck des KraftstoffVersorgungssystems (1) aus- gangsseitig der Hochdruckpumpe (3) zwischen 200 bar und 350 bar ist.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein vorgegebener Verschlussschwellwert des Druckbe¬ grenzungsventils (5) zwischen 50 bar und 150 bar ist, insbesondere 100 bar ist.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei das KraftstoffVersorgungssystem (1) einen Hochdrucksensor (27) aufweist, dessen Messsignal repräsentativ ist für den Druck auslassseitig der Hochdruckpumpe (3) , wobei , ein Ansteuern der Hochdruckpumpe (3) abhängig von dem Messsignal des Hochdrucksensors (27) beendet wird.
9. Vorrichtung zum Betreiben eines KraftstoffVersorgungs¬ system (1) , die ausgebildet ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
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