[go: up one dir, main page]

WO2018188869A1 - Kraftstoffeinspritzung mit verminderter rücklaufmenge - Google Patents

Kraftstoffeinspritzung mit verminderter rücklaufmenge Download PDF

Info

Publication number
WO2018188869A1
WO2018188869A1 PCT/EP2018/056195 EP2018056195W WO2018188869A1 WO 2018188869 A1 WO2018188869 A1 WO 2018188869A1 EP 2018056195 W EP2018056195 W EP 2018056195W WO 2018188869 A1 WO2018188869 A1 WO 2018188869A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
fuel
load
reservoir
internal combustion
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/EP2018/056195
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anton Siemens
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
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to CN201880024314.1A priority Critical patent/CN110520617B/zh
Publication of WO2018188869A1 publication Critical patent/WO2018188869A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • 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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0215—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with elements of the transmission
    • F02D41/022—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with elements of the transmission in relation with the clutch status
    • 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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0215—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with elements of the transmission
    • F02D41/0225—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with elements of the transmission in relation with the gear ratio or shift lever position
    • 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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409—Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2422—Selective use of one or more tables
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0606—Fuel temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
    • F02D2200/501—Vehicle speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/70—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle exterior
    • 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
    • F02D2250/31—Control of the fuel pressure
    • 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
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a
  • Fuel injection system in which the fuel is stored in a high-pressure reservoir with variable pressure.
  • the fuel for example diesel fuel or liquefied natural gas (LNG)
  • LNG liquefied natural gas
  • This high-pressure reservoir usually feeds a plurality of injectors, which inject the fuel into the combustion chambers of the individual cylinders of the internal combustion engine.
  • injectors are known for example from US 6,024,064 A.
  • the required injection quantity q per injection cycle depends on the
  • Load request L of the internal combustion engine If the load request L decreases, less fuel is needed. With a sharp decline in the load request L of the internal combustion engine
  • the amount of fuel can not be reduced only by shortening the injection duration, but it must be additionally reduced the pressure p in the high-pressure reservoir. Regardless, the combustion characteristics for one and the same amount of fuel also depend on the pressure p at which the fuel is supplied to the injectors.
  • the Energy which was spent for its compression to the high pressure level, stored in the form of heat.
  • the temperature of the compressed fuel is determined by the heat exchange with its immediate environment (eg, rail body, pipes, engine compartment).
  • Fuel temperature depends, and suggests to reduce the temperature of the recycled fuel by increasing the flow rate.
  • the energy initially used for the compression of the fuel and converted into heat during the return is generally not usable for the propulsion of the vehicle, thus effectively lost.
  • the injection system developed for an internal combustion engine.
  • the injection system includes a high pressure reservoir for one or more fuels.
  • the desired pressure ps in the high pressure reservoir is tracked according to at least one characteristic map of the load request L of the internal combustion engine. To reduce the actual pressure p in the high pressure reservoir excess fuel from the
  • the fuel can for example be returned to a reservoir, optionally between the high-pressure reservoir and the
  • Reservoir still an intermediate container as a buffer, for controlling the temperature of the fuel before the return feed or as a collection point for
  • At least a subset of the fuel can also be fed, for example, to an intermediate pressure level between a prefeed pump and the high-pressure reservoir
  • the map may indicate the required injection quantity q per injection cycle for each load request L.
  • the required setpoint pressure ps can be determined, or at least limited.
  • the minimum injection duration is limited by the minimum pulse duration with which the injectors can be controlled.
  • the maximum injection duration is limited depending on the speed of the internal combustion engine characterized in that the injection in one
  • the maps can in particular to the lowest possible
  • the setpoint pressure ps in the high-pressure reservoir is increased relative to the value ⁇ provided according to the characteristic diagram for this point of operation, at least for a temporary drop in the load requirement L to an operating point with a lower load.
  • a temporary drop in the load requirement L is understood in particular to be a drop which is very likely to be compensated in whole or in part as soon as an increase in the load requirement L occurs.
  • the reduced heat input into the reservoir has especially at
  • LNG liquefied natural gas
  • Ambient temperature liquid Ambient temperature liquid.
  • a heat input into the reservoir can therefore lead to evaporation and displacement of the boiling point. This can lead to an overpressure in the reservoir and in the final analysis to the safety-related discharge of the gas into the environment. This can create an explosive atmosphere in enclosed spaces such as parking garages.
  • the main component of unburned natural gas is unburned natural gas
  • Methane which is much more greenhouse-active than CO2. For this reason, LNG reservoirs are required to be at least as well insulated as to allow for a predetermined hold time between two runs without draining gas.
  • the reduction of additional heat input by the return of fuel has the consequence that this requirement can be achieved with a less strong insulation of the LNG reservoir, and / or that a longer dwell time between two trips is possible.
  • Fuel cutoff no fuel is injected.
  • An example of a temporary decrease in the load request L are shifts of vehicle transmissions. Any such switching operation requires interrupting power transmission from the engine for about 0.5-1 second. Especially when upshifting during a
  • the advantageous effects of the invention are in principle also not bound to which fuel is used concretely for the operation of the internal combustion engine. Basically, regardless of where in the fuel supply system, the fuel from the high-pressure reservoir is expanded and which fuel is in the
  • Fuel supply system as a whole added additional heat. This follows from the principle of energy conservation. The fuel type only affects how large this heat input is and how much heat input can be tolerated during operation of the vehicle.
  • the invention can equally be used on monovalent internal combustion engines which are operated, for example, with diesel fuel or liquefied natural gas (LNG), as well as on bivalent (dual-fuel) internal combustion engines, which can be operated selectively with one of these fuels.
  • LNG liquefied natural gas
  • bivalent internal combustion engines promises special advantages, especially in the conversion from monovalent operation with diesel fuel to bivalent operation with diesel fuel or LNG.
  • the advantages of operating with LNG available only at the price that LNG is particularly sensitive to heating by recirculated fuel.
  • the invention significantly reduces this price.
  • the desired pressure Ps is maintained at least at a predetermined base level PB, which is higher than that according to the map for the idling of the internal combustion engine
  • High pressure reservoir, and / or the return plate to reduce this pressure p be designed so that it is given a time rate of change dp / dt for the pressure p as a manipulated variable.
  • the actuator internally opens a valve just enough to set the predefined rate of change dp / dt.
  • the temporal rate of change dp / dt can then be limited by the relevant, the controller supplied control variable is limited.
  • the optimum setpoint ⁇ for the pressure in the high-pressure reservoir also changes over time according to the characteristic map.
  • the final desired pressure ps can be formed, for example, by time damping, smoothing, filtering and / or asymptotic weighting.
  • the desired pressure ps can also be calculated from substitute value maps. Also, for example, a falling edge of ⁇ ( ⁇ ) delayed by a delay element to strike the desired pressure ps.
  • Load request L scored Just a disengagement is basically a temporary state, regardless of whether this is done by pressing a clutch pedal or automated.
  • the request for a switching operation by an automated transmission as a temporary drop in the load requirement L is evaluated.
  • automated transmission encompasses any transmission in which the shifting process is automated to such an extent that a clutch pedal in the vehicle is dispensable, ie both fully automatic transmissions and automated transmissions
  • the engine control unit then knows in advance that the following brief interruption of the
  • a drop in the load requirement L is considered to be temporary if its magnitude change rate dL / dt exceeds a predetermined threshold AL.
  • dL / dt exceeds a predetermined threshold AL.
  • Waste of the load requirement L initially rated as temporary The waste is not considered to be temporary until the load request L has remained below a threshold value Ls for a predetermined period of time, when the target injection quantity q falls below a predetermined threshold value qs, and / or when a driver request f is at the lower operating point Load corresponds.
  • a temporary drop in the load requirement L occurs much more frequently than a change in the driver's request f.
  • the time-cumulative behavior of the internal combustion engine is particularly important with regard to the emission behavior.
  • Time unit or per route is consumed as at higher load, so that an increase in emissions at low load at least partially relative.
  • Load request L for example, the evaluation and logical combination of a driver's request f (corresponds to the accelerator pedal position), the load request L by the vehicle after a gear engagement, and / or statistical data from the immediate operating point history are used. Furthermore, parameters of the current operating point, such as the speed of the internal combustion engine and the vehicle speed v, can be used.
  • the extent to which the desired pressure ps is changed from the characteristic ⁇ provided in the map can advantageously be made dependent on how annoying a return of heated fuel would currently have on the fuel system.
  • this extent for example, of a state variable xi of the reservoir (such as level, pressure and / or temperature), of a state quantity X2 of the by the
  • the said extent can manifest itself, for example, in a print offset, in a maximum pressure drop rate and / or in a filter time constant.
  • This or another quantity which is a quantitative measure for the departure from the pressure values ⁇ proposed by the characteristic map, can be calculated, for example, to the original desired pressure ps, to the load request L, to the requested injection quantity q, to information of the gas pedal, of the transmission or the clutch, to the vehicle speed v, or else to rates of change and / or derivatives of these signals.
  • the rate limitation ie the limitation of the maximum and / or minimum rate of change dps / dt of the desired pressure ps, the restriction of the maximum and / or minimum rate of change dp / dt of the actual pressure p, and / or the limitation of the maximum rates of change relevant control values or control signals, as a dependent of the target injection quantity q characteristic are stored in the control unit.
  • the trade-off between minimizing the amount of recirculated fuel by prolonging the modified desired pressure ps on the one hand and the approach to normal operation by faster decompression on the other hand can then be set.
  • a temporal Control of the measure for example via a temporally ramped filter time constant, may also be useful.
  • the switching on and off of the interventions in the desired pressure ps, or in the course of time, for example, can be continuous (without jumps).
  • the interventions can be done, for example, with timed or
  • the method can be implemented in particular on an engine control unit.
  • the control unit itself nor the associated sensors or actuators of the internal combustion engine must be changed.
  • the method may be in a pure update of the software for the
  • Engine control unit to be embodied, which is an independently salable product also for the aftermarket. Therefore, the invention also relates to a computer program product with machine-readable instructions which, when executed by a computer and / or a controller, cause the computer and / or the controller to perform a method according to the invention.
  • Figure 1 Exemplary realization of the method 100 on a
  • Injection system 1 for an internal combustion engine 2
  • FIG. 1 Time course of the pressure p in the high-pressure reservoir 11, the target injection quantity q and the vehicle speed v in an exemplary acceleration process.
  • the injection system 1 comprises a high-pressure reservoir 11, which is supplied with fuel 3 via a high-pressure pump 12 from a reservoir 13. A pre-feed pump required for the operation of many high-pressure pumps 12 is not shown for clarity.
  • Via a feed plate 14, the pressure p of the fuel 3 in the high-pressure reservoir 11 is increased to the desired pressure Ps. If the setpoint pressure ps decreases, an excess quantity 31 of fuel 3 from the high-pressure reservoir 11 is diverted via a return plate 15 and expanded in step 99 of the method 100 by being returned to the reservoir 13.
  • the fuel 3 is supplied to an injector 17 and injected from this injector 17 into a cylinder 22 of the internal combustion engine 2.
  • the combustion of the fuel 3 in the cylinder 22 drives a piston 21, which is connected via a connecting rod 23 and a crank pin 24 with a crankshaft 25 and the crankshaft 25 in a rotational movement.
  • the crankshaft 25 is connected via a clutch 26 to an automatic transmission 27. The generated by the internal combustion engine 2
  • Torque m counteracts the mechanical load request L and drives the vehicle.
  • High-pressure reservoir 11 to be set pressure at which the combustion of the fuel 3 is most efficient and in which the emission of
  • This value ⁇ is modified in step 110 of the method 100 to the desired pressure ps, which is finally communicated to the injection system 1, when the load request L to a
  • Operating point 29 drops with low load or such a waste is imminent.
  • decoupling 26a is interpreted as a signal that the drop in the load request L has a temporary character.
  • a shift request 27a of the automatic transmission 27 is also evaluated as such a signal.
  • a drop in the load request L is considered to be temporary when its absolute change rate dL / dt exceeds a predetermined threshold value AL.
  • substep 116 by comparing the time lapse L (t) of the load request with a threshold value
  • Figure 2 shows the course of the vehicle speed v, the requested target injection quantity q, which is a measure of the load request L, and the pressure p in the high-pressure reservoir 11 as a function of time t based on an exemplary ride.
  • This journey is subdivided into a first acceleration phase I, a stationary phase II and a second acceleration phase III.
  • Regarding the Pressure p are entered for comparison of the proposed by map 16 target pressure ⁇ and two examples ps, i and ps, 2 for a modified setpoint pressure ps in the same diagram.
  • the first acceleration phase I is briefly interrupted by two switching phases a and b. Since the transmission of power to the transmission 27 has to be interrupted for a short time, in each case the load requirement, and thus the set injection quantity q, drops to zero. Accordingly, according to the proposal ⁇ of the map 16 of the target pressure in about the except for
  • the modified desired pressure ps according to both examples ps, i and ps, 2 is in each case significantly higher.
  • the example ps, i sets primarily on a limitation of the rate of change dps / dt of the setpoint pressure ps, while the example ps, 2 limits especially the rate of degradation dp / dt of the actual pressure p.
  • the target pressure pS is additionally maintained at least at a base pressure PB, that is, the idle pressure pu_ is de facto raised to the level PB.
  • the second acceleration phase III contains a further switching phase c, in which the load request L drops for a short time and accordingly the modified desired pressure control is rightly reactivated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Verfahren (100) zum Betreiben eines Einspritzsystems (1) für eine Brennkraftmaschine (2), wobei das Einspritzsystem (1) ein Hochdruckreservoir (11) für einen oder mehrere Kraftstoffe (3) umfasst und der Soll-Druck ps im Hochdruckreservoir (11) gemäß mindestens einem Kennfeld (16) der Lastanforderung L der Brennkraftmaschine (2) nachgeführt wird, wobei zur Absenkung des Ist-Drucks p im Hochdruckreservoir (11) überschüssiger Kraftstoff (3, 31) aus dem Hochdruckreservoir (11) entspannt wird (99), wobei mindestens bei einem vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L auf einen Betriebspunkt (29) mit niedrigerer Last der Soll-Druck ps im Hochdruckreservoir (11) gegenüber dem gemäß Kennfeld (16) für diesen Betriebspunkt (29) vorgesehenen Wert ρκ erhöht wird (110, 110a-110c). Zugehöriges Computerprogrammprodukt.

Description

Beschreibung Titel:
Kraftstoffeinspritzung mit verminderter Rücklaufmenge
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines
Kraftstoffeinspritzsystems, in dem der Kraftstoff in einem Hochdruckreservoir mit variablem Druck vorgehalten wird.
Stand der Technik
In einem Common- Rail-Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff oder verflüssigtes Erdgas (LNG), mit einer Hochdruckpumpe auf ein Hochdruckniveau komprimiert und in einem Hochdruckreservoir (Rail) vorgehalten. Dieses Hochdruckreservoir speist in der Regel mehrere Injektoren, die den Kraftstoff in die Brennräume der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzen. Derartige Einspritzsysteme sind beispielsweise aus der US 6,024,064 A bekannt.
Die benötigte Einspritzmenge q pro Einspritzzyklus hängt von der
Lastanforderung L der Brennkraftmaschine ab. Nimmt die Lastanforderung L ab, wird weniger Kraftstoff benötigt. Bei einem starken Rückgang der
Lastanforderung L kann die Kraftstoffmenge nicht allein durch eine Verkürzung der Einspritzdauer verringert werden, sondern es muss zusätzlich der Druck p im Hochdruckreservoir vermindert werden. Unabhängig hiervon hängen die Verbrennungseigenschaften für ein und dieselbe Menge an Kraftstoff ebenfalls vom Druck p ab, mit dem der Kraftstoff den Injektoren zugeführt wird.
Wenn ein Bedarf besteht, den Druck p im Hochdruckreservoir zu vermindern, wird überschüssiger Kraftstoff aus dem Hochdruckreservoir in einen
Vorratsbehälter (Tank) zurückgeführt. In diesem rückgeführten Kraftstoff ist die Energie, die für seine Komprimierung auf das Hochdruckniveau aufgewendet wurde, in Form von Wärme gespeichert. Darüber hinaus wird die Temperatur des komprimierten Kraftstoffs durch den Wärmeaustausch mit seiner unmittelbaren Umgebung (z.B. Railkörper, Leitungen, Motorraum) mitbestimmt.
Wenngleich diese Wärme beispielsweise gemäß EP 1 319 821 Bl genutzt werden kann, um bei kalter Außentemperatur Dieselkraftstoff vorzuwärmen und ein Versulzen des Kraftstofffilters zu verhindern, ist die Erwärmung des
Kraftstoffvorrats in den meisten Betriebssituationen ein eher nachteiliger Effekt. So offenbart die US 6,647,968 Bl, dass die Verbrauchseffizienz von der
Kraftstofftemperatur abhängt, und schlägt vor, die Temperatur des rückgeführten Kraftstoffs durch Erhöhung der Flussrate zu verringern. Darüber hinaus ist generell die zunächst für die Komprimierung des Kraftstoffs aufgewendete und bei der Rückführung in Wärme umgesetzte Energie nicht für den Vortrieb des Fahrzeugs nutzbar, also effektiv verloren.
Offenbarung der Erfindung
Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zum Betreiben eines
Einspritzsystems für eine Brennkraftmaschine entwickelt. Das Einspritzsystem umfasst ein Hochdruckreservoir für einen oder mehrere Kraftstoffe. Der Soll- Druck ps im Hochdruckreservoir wird gemäß mindestens einem Kennfeld der Lastanforderung L der Brennkraftmaschine nachgeführt. Zur Absenkung des Ist- Drucks p im Hochdruckreservoir wird überschüssiger Kraftstoff aus dem
Hochdruckreservoir entspannt.
Der Kraftstoff kann beispielsweise in einen Vorratsbehälter zurückgeführt werden, wobei optional zwischen dem Hochdruckreservoir und dem
Vorratsbehälter noch ein Zwischenbehälter als Puffer, zur Temperierung des Kraftstoffs vor der Rückspeisung oder auch als Abnahmestelle für
Zusatzverbraucher vorgesehen sein kann. Zumindest eine Teilmenge des Kraftstoffs kann aber auch beispielsweise auf ein Zwischendruckniveau zwischen einer Vorförderpumpe und der das Hochdruckreservoir speisenden
Hochdruckpumpe entspannt werden. Dann wird zumindest ein Teil der Energie, der für die Komprimierung des Kraftstoffs aufgewendet wurde, weitergenutzt. Das Kennfeld kann beispielsweise zu jeder Lastanforderung L die benötigte Einspritzmenge q pro Einspritzzyklus angeben. In Verbindung mit den
Randbedingungen für die Einspritzdauer kann der benötigte Soll-Druck ps bestimmt, oder zumindest eingegrenzt, werden. Die minimale Einspritzdauer ist durch die minimale Pulsdauer, mit der die Injektoren angesteuert werden können, begrenzt. Die maximale Einspritzdauer ist abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine dadurch begrenzt, dass die Einspritzung in einem
winkelmäßig festgelegten Teilbereich der Umdrehung der Kurbelwelle erfolgten muss.
Darüber hinaus kann das gleiche Kennfeld, oder auch ein anderes Kennfeld, den benötigten Soll-Druck ps unmittelbar oder auch in Verbindung mit weiteren Größen an die Lastanforderung L koppeln.
Die Kennfelder können insbesondere auf einen möglichst geringen
Kraftstoffverbrauch oder auch auf möglichst geringe Schadstoff- oder
Geräuschemission optimiert sein. Bei vielen Brennkraftmaschinen ist die
Verwendung derartiger Kennfelder der Schlüssel zur Erreichung normativer Vorgaben für die Verbrauchs- und Umwelteigenschaften.
Erfindungsgemäß wird mindestens bei einem vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L auf einen Betriebspunkt mit niedrigerer Last der Soll-Druck ps im Hochdruckreservoir gegenüber dem gemäß Kennfeld für diesen Betriebspunkt vorgesehenen Wert ρκ erhöht.
Unter einem vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L wird insbesondere ein Abfall verstanden, der mit hoher Wahrscheinlichkeit alsbald ganz oder teilweise durch einen Anstieg der Lastanforderung L kompensiert wird.
Die Erhöhung des Soll-Drucks ps hat die Wirkung, dass die Rückführung von Kraftstoff aus dem Hochdruckreservoir in den Vorratsbehälter bei dem
vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L deutlich vermindert oder sogar komplett unterbunden wird. Dadurch wird der Wärmeeintrag in den
Vorratsbehälter deutlich vermindert. Dies bewirkt in zweierlei Hinsicht eine deutliche Energieersparnis: Zum einen geht weniger Energie, die in die
Kompression von Kraftstoff investiert wurde, in Form von nicht weiter nutzbarer Wärme verloren. Zum anderen wird weniger Energie verbraucht, um derartige unerwünschte Wärme mit einem Kraftstoffkühler aus dem Kraftstoffvorrat abzuführen.
Der verminderte Wärmeeintrag in den Vorratsbehälter hat speziell bei
Verwendung von verflüssigtem Erdgas (LNG) als Kraftstoff weitere wesentliche Vorteile. Erdgas ist nur bei Temperaturen weit unterhalb der
Umgebungstemperatur flüssig. Ein Wärmeeintrag in den Vorratsbehälter kann daher zur Verdampfung und Verschiebung des Siedepunktes führen. Dadurch kann es zu einem Überdruck im Vorratsbehälter und in letzter Konsequenz zum sicherheitsbedingten Ablassen des Gases in die Umgebung kommen. Dies kann in geschlossenen Räumen wie Parkhäusern eine explosionsfähige Atmosphäre schaffen. Darüber hinaus ist der Hauptbestandteil von unverbranntem Erdgas
Methan, das wesentlich treibhauswirksamer ist als CO2. Aus diesem Grund ist vorgeschrieben, dass Vorratsbehälter für LNG mindestens so gut isoliert sind, dass eine vorgegebene Haltezeit zwischen zwei Fahrten ohne Ablassen von Gas ermöglicht wird. Die Verminderung eines zusätzlichen Wärmeeintrags durch die Rückführung von Kraftstoff hat zur Folge, dass diese Vorgabe mit einer weniger starken Isolierung des LNG-Vorratsbehälters erreicht werden kann, und/oder dass eine längere Haltezeit zwischen zwei Fahrten ermöglicht wird.
Die beschriebenen Vorteile werden damit erkauft, dass durch die Erhöhung des Soll-Drucks ps gegenüber dem eigentlich für den Betriebspunkt mit niedrigerer
Last vorgesehenen Wert ρκ gemäß Kennfeld von dem im Kennfeld
festgeschriebenen Optimum hinsichtlich der Einspritzung abgewichen wird. Dies kann zur Folge haben, dass in diesem Betriebspunkt die Einspritzgenauigkeit verschlechtert wird, so dass die Verbrauchseffizienz sowie die Schadstoff- und Geräuschemission möglicherweise momentan verschlechtert werden.
Es wurde jedoch erkannt, dass bei der Betrachtung des gesamten Betriebes der Brennkraftmaschine diese vorübergehende Verschlechterung nicht ins Gewicht fällt. Somit ist der Preis, der für die besagten Vorteile zu zahlen ist, kleiner als dies zunächst scheint. So machen beispielsweise vorübergehende (transiente) Betriebsphasen mit drastisch abgesenkter Lastanforderung L nur einen sehr geringen Anteil der Betriebsdauer der Brennkraftmaschine aus. Daher wird eine vorübergehende Erhöhung von Verbrauch und Emissionen durch die Ersparnis an Energie und Kraftstoff, die durch die verminderte Rückführung bewirkt wird, letzten Endes überkompensiert.
Wenn absehbar ist, dass auf die Absenkung der Lastanforderung L kurzzeitig eine Erhöhung folgen wird, so ist für diesen kurzen Zeitraum insbesondere das Leerlauf-Geräuschniveau, das durch eine Abweichung vom Kennfeld erhöht wird, nicht relevant. Weiterhin ist die Abbaurate für den Ist- Druck p im
Hochdruckreservoir von vornherein technisch begrenzt, so dass der Ist-Druck p möglicherweise gar nicht bis auf einen drastisch erniedrigten Soll-Druck ps abgesenkt werden kann, bevor die Lastanforderung L, und damit der Soll-Druck Ps, wieder erhöht wird. Möglicherweise ist das Verbrauchs- und
Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine bei dem Betriebspunkt mit der niedrigeren Last sogar überhaupt nicht relevant, weil sich das Fahrzeug an diesem Betriebspunkt im Schubbetrieb befindet und auf Grund der
Schubabschaltung kein Kraftstoff eingespritzt wird.
Es wurde erkannt, dass es aus diesen Gründen bei einem nur vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L nicht sinnvoll ist, den Soll-Druck ps gemäß dem Kennfeld vollständig diesem Abfall nachzuführen und dementsprechend den Ist- Druck p im Hochdruckreservoir rasch abzusenken.
Ein Beispiel für einen vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L sind Schaltvorgänge von Fahrzeuggetrieben. Jeder solche Schaltvorgang erfordert es, die Kraftübertragung von der Brennkraftmaschine für etwa 0,5-1 Sekunde zu unterbrechen. Insbesondere beim Hochschalten während eines
Beschleunigungsvorgangs wird auf diese kurze Phase mit verminderter
Lastanforderung L alsbald eine Phase mit noch höherer Lastanforderung L folgen. Indem während des Schaltvorgangs die Verminderung des Solldrucks ps unterdrückt wird, wird also nicht nur Energie eingespart, sondern auch das Beschleunigungsverhalten leicht verbessert. Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung sind nach dem zuvor Gesagten nicht daran gebunden, dass die Erhöhung des Soll-Drucks ps gegenüber der Vorgabe PK aus dem Kennfeld ausschließlich dann erfolgt, wenn eine vorübergehende Verminderung der Lastanforderung L erkannt wird oder bevorsteht. Auch Maßnahmen, die unabhängig vom tatsächlichen Vorliegen einer
vorübergehenden Verminderung der Lastanforderung L permanent oder betriebspunktabhängig angewendet werden, können per Saldo die
beschriebenen Vorteile erzielen. Es kommt einzig und allein auf die Bilanz der durch die verminderte Rückführung von Kraftstoff erzielten Vorteile gegen den Mehrverbrauch und die Mehremission auf Grund der Abweichung vom Kennfeld im zeitlichen Mittel über den Fahrzeugbetrieb an, also beispielsweise auf kumulierte Abgaswerte.
Weiterhin sind die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung prinzipiell auch nicht daran gebunden, welcher Kraftstoff konkret zum Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet wird. Grundsätzlich wird unabhängig davon, an welche Stelle im Kraftstoffversorgungssystem der Kraftstoff aus dem Hochdruckreservoir entspannt wird und um welchen Kraftstoff es sich handelt, in das
Kraftstoffversorgungssystem als Ganzes zusätzliche Wärme eingetragen. Dies folgt aus dem Grundsatz der Energieerhaltung. Die Kraftstoffart wirkt sich lediglich darauf aus, wie groß dieser Wärmeeintrag ist und wieviel Wärmeeintrag im Betrieb des Fahrzeugs toleriert werden kann. Die Erfindung kann also gleichermaßen an monovalenten Brennkraftmaschinen, die beispielsweise mit Dieselkraftstoff oder verflüssigtem Erdgas (LNG) betrieben werden, wie auch an bivalenten (Dual- Fuel) Brennkraftmaschinen, die wahlweise mit einem dieser Kraftstoffe betrieben werden können, zum Einsatz kommen. Besondere Vorteile verspricht der Einsatz an bivalenten Brennkraftmaschinen, und hier speziell bei der Umrüstung von monovalentem Betrieb mit Dieselkraftstoff auf bivalenten Betrieb mit Dieselkraftstoff oder LNG. Hier sind die Vorteile des Betriebes mit LNG nur um den Preis erhältlich, dass LNG gegen eine Erwärmung durch rückgeführten Kraftstoff besonders empfindlich ist. Durch die Erfindung wird dieser Preis deutlich vermindert. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Soll-Druck Ps mindestens auf einem vorgegebenen Basisniveau PB gehalten, welches höher ist als der gemäß Kennfeld für den Leerlauf der Brennkraftmaschine
vorgesehene Wert ρκ. Solange die Lastanforderung L so hoch ist, dass der zugehörige Soll-Druck ρκ gemäß Kennfeld größer ist als PB, wirkt sich diese
Maßnahme de facto nicht aus. Erst wenn die Lastanforderung L so weit vermindert wird, dass ρκ unter PB absinkt, wird tatsächlich vom Kennfeld abgewichen. Bei geeigneter Wahl des Basisniveaus PB kann somit per Saldo auch dann eine wesentliche Verbesserung erzielt werden, wenn gar nicht weiter überwacht wird, ob ein vorübergehender Abfall der Lastanforderung L vorliegt oder bevorsteht.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die maximale und/oder minimale zeitliche Änderungsrate dps/dt des Soll-Drucks ps, und/oder die maximale und/oder minimale zeitliche Änderungsrate dp/dt des Ist-
Drucks p, bei sinkender Lastanforderung L stärker begrenzt als bei steigender Lastanforderung L. Hierunter ist insbesondere auch der Fall zu verstehen, dass bei sinkender Lastanforderung L die zeitliche Änderungsrate begrenzt wird, bei steigender Lastanforderung L jedoch keine solche Grenze gesetzt wird.
Beispielsweise kann der Zulaufsteller zur Erhöhung des Drucks p im
Hochdruckreservoir, und/oder der Rückführsteller zur Senkung dieses Drucks p, so ausgebildet sein, dass ihm eine zeitliche Änderungsrate dp/dt für den Druck p als Stellgröße vorgegeben wird. Der Steller öffnet intern ein Ventil jeweils genau so weit, dass sich die vorgegebene zeitliche Änderungsrate dp/dt einstellt. Die zeitliche Änderungsrate dp/dt kann dann also begrenzt werden, indem die diesbezügliche, dem Steller zugeführte Stellgröße begrenzt wird.
Sofern eine sinkende Lastanforderung L von Dauer ist, wird der Soll-Druck ps letztendlich doch auf den Wert ρκ abgesenkt, den das Kennfeld für den
Betriebspunkt mit der niedrigeren Last vorgibt. Dies geschieht jedoch mit einer solchen zeitlichen Verzögerung, dass bei einer nur vorübergehend (transient) sinkenden Lastanforderung L das Absinken des Soll-Drucks ps deutlich vermindert bzw. sogar unterbunden wird. Bei steigender Lastanforderung L ist es hingegen weniger vorteilhaft, die Geschwindigkeit zu begrenzen, mit der der Soll- Druck ps ansteigt. Eine solche Begrenzung würde die Brennkraftmaschine weniger dynamisch ansprechen lassen.
Wenn sich der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, und hier insbesondere die Lastanforderung L, zeitlich verändert, verändert sich auch der gemäß Kennfeld optimale Sollwert ρκ für den Druck im Hochdruckreservoir mit der Zeit. Aus dem zeitabhängigen Sollwert ρκ(ί) gemäß Kennfeld kann beispielsweise durch zeitliche Dämpfung, Glättung, Filterung und/oder asymptotische Gewichtung der letztendliche Soll-Druck ps gebildet werden. Der Soll-Druck ps kann auch aus Ersatzwert- Kennfeldern berechnet werden. Auch kann beispielsweise eine fallende Flanke von ρκ(ί) durch ein Verzögerungsglied verzögert auf den Soll- Druck ps durchschlagen.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Auskuppeln der Brennkraftmaschine als vorübergehender Abfall der
Lastanforderung L gewertet. Gerade ein Auskuppeln ist grundsätzlich ein vorübergehender Zustand, unabhängig davon, ob dies durch Betätigung eines Kupplungspedals oder automatisiert erfolgt.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Anforderung eines Schaltvorgangs durch ein automatisiertes Getriebe als vorübergehender Abfall der Lastanforderung L gewertet. Dabei umfasst der Begriff„automatisiertes Getriebe" jedes Getriebe, bei dem der Schaltvorgang so weit automatisiert ist, dass ein Kupplungspedal im Fahrzeug entbehrlich ist, also sowohl Vollautomatikgetriebe als auch automatisierte Schaltgetriebe. Es kann dann insbesondere das Getriebesteuergerät gegenüber dem Motorsteuergerät ankündigen, dass ein Schaltvorgang bevorsteht. Das Motorsteuergerät weiß dann bereits im Voraus, dass die folgende kurze Unterbrechung der
Kraftübertragung, die mit einem Abfall der Lastanforderung L einhergeht, von vorübergehender Natur sein wird. Dementsprechend kann das sonst gebotene Absenken des Soll-Drucks ps abgemildert oder unterbunden werden, d.h., der Soll-Druck ps kann über den vom Kennfeld vorgegebenen Wert ρκ erhöht werden. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Abfall der Lastanforderung L als vorübergehend gewertet, wenn seine betragsmäßige Änderungsrate dL/dt einen vorgegebenen Schwellwert AL überschreitet. Im Allgemeinen ändern sich weder die Straßenverhältnisse noch der Fahrerwunsch f in Bezug auf die Geschwindigkeit abrupt. Hingegen wird die
Unterbrechung der Kraftübertragung beim Auskuppeln gerade möglichst abrupt gestaltet, damit die Kupplung nur für einen möglichst geringen Anteil der Zeit im schleifenden und somit verschleißintensiven Zustand ist. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein
Abfall der Lastanforderung L zunächst als vorübergehend gewertet. Der Abfall wird erst dann als nicht vorübergehend gewertet wird, wenn die Lastanforderung L für eine vorbestimmte Zeitspanne unterhalb eines Schwellwerts Ls geblieben ist, wenn die Soll- Einspritzmenge q einen vorgegebenen Schwellwert qs unterschreitet, und/oder wenn ein Fahrerwunsch f dem Betriebspunkt mit der niedrigeren Last entspricht. Hierhinter steckt der Gedanke, dass bei einer typischen Fahrt ein vorübergehender Abfall der Lastanforderung L deutlich häufiger vorkommt als eine Änderung des Fahrerwunsches f. Wenn also ein Abfall der Lastanforderung L auftritt, ist es überwiegend wahrscheinlich, dass dieser Abfall vorübergehend ist. In einigen Fällen wird sich herausstellen, dass der Abfall in Wahrheit von Dauer ist. Wie zuvor erläutert, kommt es jedoch insbesondere in Bezug auf das Emissionsverhalten auf das zeitlich kumulierte Verhalten der Brennkraftmaschine an. In dieser Summe werden die Vorteile, die durch die verminderte Rückführung erwärmten Kraftstoffs erzielt werden, die Nachteile der wenigen Phasen mit geringer Last, in denen die
Einspritzgenauigkeit nicht optimal war, überwiegen. Dies gilt im Besonderen vor dem Hintergrund, dass bei geringer Last deutlich weniger Kraftstoff pro
Zeiteinheit bzw. pro Strecke verbraucht wird als bei höherer Last, so dass sich ein Mehr an Emissionen bei geringer Last zumindest teilweise relativiert.
Allgemein kann zur Erkennung eines vorübergehenden Abfalls der
Lastanforderung L beispielsweise die Auswertung und logische Verknüpfung eines Fahrerwunsches f (entspricht der Gaspedalstellung), der Lastanforderung L durch das Fahrzeug nach einem Getriebeeingriff, und/oder von statistischen Daten aus der unmittelbaren Betriebspunkt-Historie herangezogen werden. Weiterhin können auch Kenngrößen des aktuellen Betriebspunkts, wie etwa die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Fahrzeuggeschwindigkeit v, herangezogen werden.
Das Ausmaß, in dem der Soll-Druck ps gegenüber dem gemäß Kennfeld vorgesehenen Wert ρκ abgeändert wird, kann vorteilhaft davon abhängig gemacht werden, wie störend sich eine Rückführung erwärmten Kraftstoffs aktuell auf das Kraftstoffsystem auswirken würde. Hierfür kann dieses Ausmaß beispielsweise von einer Zustandsgröße xi des Vorratsbehälters (etwa Füllstand, Druck und/oder Temperatur), von einer Zustandsgröße X2 des durch die
Entspannung des Kraftstoffs, bzw. durch die Absenkung des Ist-Drucks p, beeinflussten Teils des Kraftstoffversorgungssystems, von einer Zustandsgröße X3 des zu entspannenden Kraftstoffs (etwa Gastemperatur und/oder
Energiemenge) und/oder von Umgebungsbedingungen x4 (etwa
Umgebungstemperatur) abhängig gemacht werden.
Das besagte Ausmaß kann sich beispielsweise in einem Druckoffset, in einer maximalen Druckabfallrate und/oder in einer Filter-Zeitkonstante manifestieren. Diese oder eine andere Größe, die ein quantitatives Maß für die Abkehr von den durch das Kennfeld vorgeschlagenen Druckwerten ρκ ist, kann beispielsweise rechnerisch an den ursprünglichen Soll-Druck ps, an die Lastanforderung L, an die angeforderte Einspritzmenge q, an Informationen des Gaspedals, des Getriebes oder der Kupplung, an die Fahrzeuggeschwindigkeit v, oder auch an Änderungsraten und/oder Ableitungen dieser Signale, gekoppelt sein.
Beispielsweise kann die Ratenbegrenzung, d.h. die Einschränkung der maximalen und/oder minimalen Änderungsrate dps/dt des Soll-Drucks ps, die Einschränkung der maximalen und/oder minimalen Änderungsrate dp/dt des Ist- Drucks p, und/oder die Einschränkung der maximalen Änderungsraten diesbezüglicher Stellwerte oder Steuersignale, als eine von der Soll- Einspritzmenge q abhängige Kennlinie im Steuergerät hinterlegt werden. Über diesen Zusammenhang kann dann der Kompromiss zwischen der Minimierung der Menge an rückgeführtem Kraftstoff durch längeres Halten des modifizierten Soll-Drucks ps einerseits und der Annäherung an den Normalbetrieb durch schnelleren Druckabbau andererseits eingestellt werden. Eine zeitliche Steuerung der Maßnahme, beispielsweise über eine zeitlich gerampte Filter- Zeitkonstante, kann ebenfalls sinnvoll sein.
Das Einschalten und Abschalten der Eingriffe in den Soll-Druck ps, bzw. in dessen Zeitverlauf, kann beispielsweise stetig (ohne Sprünge) erfolgen. Hierzu können die Eingriffe beispielsweise mit zeitlich gesteuerten oder
betriebspunktabhängigen Rampen verrechnet werden (Fade-In/Out, Crossfade, gerampte Filter- Konstanten, asymptotische/hyperbolische Funktionen).
Das Verfahren kann insbesondere auf einem Motorsteuergerät implementiert werden. Dazu muss vorteilhaft weder das Steuergerät selbst noch die zugehörig Sensorik oder Aktorik der Brennkraftmaschine verändert werden. Insbesondere kann das Verfahren in einer reinen Aktualisierung der Software für das
Motorsteuergerät verkörpert sein, die insoweit ein eigenständig verkaufbares Produkt auch für den Nachrüstmarkt darstellt. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Computerprogrammprodukt mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie von einem Computer, und/oder einem Steuergerät ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Ausführungsbeispiele
Es zeigt:
Figur 1 Beispielhafte Realisierung des Verfahrens 100 an einem
Einspritzsystem 1 für eine Brennkraftmaschine 2;
Figur 2 Zeitlicher Verlauf des Drucks p im Hochdruckreservoir 11, der Soll- Einspritzmenge q und der Fahrzeuggeschwindigkeit v bei einem beispielhaften Beschleunigungsvorgang. Nach Figur 1 umfasst das Einspritzsystem 1 ein Hochdruckreservoir 11, das über eine Hochdruckpumpe 12 aus einem Vorratsbehälter 13 mit Kraftstoff 3 gespeist wird. Eine für den Betrieb vieler Hochdruckpumpen 12 benötigte Vorförderpumpe ist der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. Über einen Zulaufsteller 14 wird der Druck p des Kraftstoffs 3 im Hochdruckreservoir 11 auf den Soll-Druck Ps erhöht. Sinkt der Soll-Druck ps, so wird über einen Rückführsteller 15 eine überschüssige Menge 31 an Kraftstoff 3 aus dem Hochdruckreservoir 11 abgesteuert und in Schritt 99 des Verfahrens 100 entspannt, indem er in den Vorratsbehälter 13 zurückgeführt wird.
Aus dem Hochdruckreservoir 11 wird der Kraftstoff 3 einem Injektor 17 zugeführt und von diesem Injektor 17 in einen Zylinder 22 der Brennkraftmaschine 2 eingespritzt. Die Verbrennung des Kraftstoffs 3 im Zylinder 22 treibt einen Kolben 21 an, der über eine Pleuelstange 23 und einen Kurbelzapfen 24 mit einer Kurbelwelle 25 verbunden ist und die Kurbelwelle 25 in eine Drehbewegung versetzt. Die Kurbelwelle 25 ist über eine Kupplung 26 mit einem automatischen Getriebe 27 verbunden. Das von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte
Drehmoment m wirkt der mechanischen Lastanforderung L entgegen und treibt das Fahrzeug an.
Da der Bedarf an Kraftstoff 3 von der Lastanforderung L abhängt, liefert ein Kennfeld 16 zu jeder Lastanforderung L denjenigen Wert ρκ für den im
Hochdruckreservoir 11 einzustellenden Druck, bei dem die Verbrennung des Kraftstoffs 3 am effizientesten verläuft und bei dem die Emission von
Schadstoffen und Geräuschen minimal ist. Dieser Wert ρκ wird in Schritt 110 des Verfahrens 100 zu dem Soll-Druck ps, der schließlich an das Einspritzsystem 1 kommuniziert wird, modifiziert, wenn die Lastanforderung L auf einen
Betriebspunkt 29 mit niedriger Last abfällt oder ein solcher Abfall bevorsteht.
In Block 110a wird in Teilschritt 111 sichergestellt, dass der Solldruck ps nicht unter das vorgegebene Basisniveau PB fällt. In Teilschritt 112 wird die
Druckabfallrate begrenzt. Zum einen wird die Abfallrate dps/dt des Soll-Drucks ps begrenzt, was in die Modifikation des Soll-Drucks ps eingeht. Zum anderen wird die Abfallrate dp/dt des Ist-Drucks p begrenzt, was durch unmittelbare
Einwirkung auf den Rücklaufsteller 15 realisiert wird.
In Teilschritt 113 wird ein Auskuppeln 26a als Signal dafür gewertet, dass der Abfall der Lastanforderung L vorübergehenden Charakter hat. In Teilschritt 114 wird eine Schaltanforderung 27a des automatischen Getriebes 27 ebenfalls als solches Signal gewertet. In Teilschritt 115 wird ein Abfall der Lastanforderung L dann als vorübergehend gewertet, wenn seine betragsmäßige Änderungsrate dL/dt einen vorgegebenen Schwellwert AL überschreitet. In Teilschritt 116 wird durch Vergleich des Zeitverlaufs L(t) der Lastanforderung mit einem Schwellwert
Ls, durch Vergleich der Soll- Einspritzmenge q mit einem Schwellwert qs sowie durch die Analyse des Fahrerwunsches f gegebenenfalls festgestellt, dass ein ursprünglich als vorübergehend gewerteter Abfall der Lastanforderung L nicht vorübergehend, sondern von Dauer ist.
Wenn in den Teilschritten 113 bis 116 festgestellt wird, dass kein
vorübergehender Abfall der Lastanforderung L vorliegt, dann werden die
Einflüsse der Teilschritte 111 und 112 auf den Soll-Druck ps, sowie auf den Ist- Druck p, neutralisiert, d.h., die modifizierte Solldruckführung wird deaktiviert.
Insoweit der Soll-Druck ps gegenüber dem vom Kennfeld 16 vorgeschlagenen Wert ρκ modifiziert ist, wird die Stärke dieser Modifikation in den Blöcken 110b und 110c feinabgestimmt. In Block 110b wird das Ausmaß der Modifikation von der Fahrzeuggeschwindigkeit v und vom zuletzt eingelegten Gang 27b des Getriebes 27 abhängig gemacht. In Block 110c werden zusätzlich noch eine
Zustandsgröße xi des Vorratsbehälters 13, eine Zustandsgröße X2 des durch die Rückführung des Kraftstoffs 31 beeinflussten Teils des
Kraftstoffversorgungssystems, eine Zustandsgröße X3 des rückzuführenden Kraftstoffs 31 sowie Umgebungsbedingungen x4 berücksichtigt.
Figur 2 zeigt den Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit v, der angeforderten Soll- Einspritzmenge q, die ein Maß für die Lastanforderung L ist, sowie des Drucks p im Hochdruckreservoir 11 in Abhängigkeit der Zeit t anhand einer beispielhaften Fahrt. Diese Fahrt ist unterteilt in eine erste Beschleunigungsphase I, eine stationäre Phase II sowie eine zweite Beschleunigungsphase III. Bezüglich des Drucks p sind zum Vergleich der vom Kennfeld 16 vorgeschlagene Soll-Druck ρκ sowie zwei Beispiele ps,i und ps,2 für einen modifizierten Soll-Druck ps ins gleiche Diagramm eingetragen.
Die erste Beschleunigungsphase I ist kurzzeitig unterbrochen durch zwei Schaltphasen a und b. Da die Kraftübertragung zum Getriebe 27 hierbei kurzzeitig unterbrochen werden muss, fällt jeweils die Lastanforderung, und damit die Soll- Einspritzmenge q, auf Null ab. Dementsprechend würde gemäß Vorschlag ρκ des Kennfeldes 16 der Soll-Druck in etwa bis auf die
Leerlaufdrehzahl pu_ reduziert. Der modifizierte Soll-Druck ps gemäß beiden Beispielen ps,i und ps,2 liegt jeweils deutlich höher. Das Beispiel ps,i setzt vor allem auf eine Begrenzung der Änderungsrate dps/dt des Solldrucks ps, während das Beispiel ps,2 vor allem die Abbaurate dp/dt des Ist-Drucks p begrenzt.
Jeder abrupte Abfall der Lastanforderung L wird zunächst als vorübergehender Abfall gewertet. Für die beiden Schaltphasen a und b innerhalb der
Beschleunigungsphase I trifft dies auch zu.
In der stationären Phase II jedoch ist der Abfall der Lastanforderung L längerfristig, weil das Fahrzeug nun in der Ebene mit fast gleichbleibender Geschwindigkeit fährt. Es wird also zunächst im Schubbetrieb eine
Einspritzmenge q nahe Null angefordert, bevor anschließend wieder eine etwas größere Einspritzmenge q benötigt wird. Nachdem zum Zeitpunkt ti zunächst die modifizierte Solldruckführung aktiviert worden war, wird diese zum Zeitpunkt t2, nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls At ohne erneuten Anstieg der Lastanforderung L, wieder deaktiviert.
In der stationären Phase II zeigt sich noch ein weiterer Unterschied zwischen den Beispielen ps,i und ps,2. Im Beispiel ps,i wird der Soll-Druck pS zusätzlich mindestens auf einem Basisdruck PB gehalten, d.h., der Leerlaufdruck pu_ ist de facto auf das Niveau PB angehoben.
Die zweite Beschleunigungsphase III enthält eine weitere Schaltphase c, in der die Lastanforderung L kurzzeitig abfällt und dementsprechend die modifizierte Solldruckführung zu Recht wieder aktiviert wird.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (100) zum Betreiben eines Einspritzsystems (1) für eine Brennkraftmaschine (2), wobei das Einspritzsystem (1) ein Hochdruckreservoir
(II) für einen oder mehrere Kraftstoffe (3) umfasst und der Soll-Druck ps im Hochdruckreservoir (11) gemäß mindestens einem Kennfeld (16) der
Lastanforderung L der Brennkraftmaschine (2) nachgeführt wird, wobei zur Absenkung des Ist-Drucks p im Hochdruckreservoir (11) überschüssiger Kraftstoff (3, 31) aus dem Hochdruckreservoir (11) entspannt wird (99), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens bei einem vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L auf einen Betriebspunkt (29) mit niedrigerer Last der Soll- Druck ps im Hochdruckreservoir (11) gegenüber dem gemäß Kennfeld (16) für diesen Betriebspunkt (29) vorgesehenen Wert ρκ erhöht wird (110, 110a-110c).
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Soll-Druck ps mindestens auf einem vorgegebenen Basisniveau PB gehalten wird
(III) , welches höher ist als der gemäß Kennfeld für den Leerlauf der
Brennkraftmaschine vorgesehene Wert ρκ.
3. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale und/oder minimale zeitliche Änderungsrate dps/dt des Soll-Drucks ps, und/oder die maximale und/oder minimale zeitliche Änderungsrate dp/dt des Ist-Drucks p, bei sinkender Lastanforderung L stärker begrenzt wird (112) als bei steigender Lastanforderung L.
4. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auskuppeln (26a) der Brennkraftmaschine (2) als vorübergehender Abfall der Lastanforderung L gewertet wird (113).
5. Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Anforderung (27a) eines Schaltvorgangs durch ein automatisiertes Getriebe (27) als vorübergehender Abfall der Lastanforderung L gewertet wird (114).
6. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das Ausmaß, in dem der Soll-Druck ps gegenüber dem gemäß Kennfeld (16) vorgesehenen Wert ρκ abgeändert wird, von der
Fahrzeuggeschwindigkeit v, und/oder vom zuletzt eingelegten Gang (27b) eines manuellen oder automatisierten Getriebes (27), abhängig gemacht wird (110b).
7. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Abfall der Lastanforderung L als vorübergehend gewertet wird (115), wenn seine betragsmäßige Änderungsrate dL/dt einen vorgegebenen Schwellwert AL überschreitet.
8. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Abfall der Lastanforderung L zunächst als
vorübergehend gewertet und erst dann als nicht vorübergehend gewertet wird (116), wenn die Lastanforderung L für eine vorbestimmte Zeitspanne unterhalb eines Schwellwerts Ls geblieben ist, wenn die Soll- Einspritzmenge q einen vorgegebenen Schwellwert qs unterschreitet, und/oder wenn ein Fahrerwunsch f dem Betriebspunkt (29) mit der niedrigeren Last entspricht.
9. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass das Ausmaß, in dem der Soll-Druck ps gegenüber dem gemäß Kennfeld (16) vorgesehenen Wert ρκ abgeändert wird, von einer
Zustandsgröße xi des Vorratsbehälters (13), von einer Zustandsgröße X2 des durch die Entspannung des Kraftstoffs (31), bzw. durch die Absenkung des Ist- Drucks p, beeinflussten Teils des Kraftstoffversorgungssystems, von einer Zustandsgröße X3 des zu entspannenden Kraftstoffs (31) und/oder von
Umgebungsbedingungen x4 abhängig gemacht wird (110c).
10. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass verflüssigtes Erdgas (LNG) als Kraftstoff verwendet wird.
11. Computerprogrammprodukt, enthaltend maschinenlesbare
Anweisungen, die, wenn sie von einem Computer, und/oder einem Steuergerät ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
PCT/EP2018/056195 2017-04-10 2018-03-13 Kraftstoffeinspritzung mit verminderter rücklaufmenge Ceased WO2018188869A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880024314.1A CN110520617B (zh) 2017-04-10 2018-03-13 具有减小的回流量的燃料喷射

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017206084.0 2017-04-10
DE102017206084.0A DE102017206084A1 (de) 2017-04-10 2017-04-10 Kraftstoffeinspritzung mit verminderter Rücklaufmenge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018188869A1 true WO2018188869A1 (de) 2018-10-18

Family

ID=61691466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/056195 Ceased WO2018188869A1 (de) 2017-04-10 2018-03-13 Kraftstoffeinspritzung mit verminderter rücklaufmenge

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN110520617B (de)
DE (1) DE102017206084A1 (de)
WO (1) WO2018188869A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020111451A1 (de) 2020-04-27 2021-10-28 Daimler Ag Tankeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6024064A (en) 1996-08-09 2000-02-15 Denso Corporation High pressure fuel injection system for internal combustion engine
WO2003031791A1 (de) * 2001-10-05 2003-04-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren, computerprogramm und steuer- und/oder regelgerät zum betreiben einer brennkraftmaschine mit direkteinspritzung
EP1319821A2 (de) 2001-12-11 2003-06-18 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Struktur zur Kraftstoffrückführung
US6647968B1 (en) 2000-10-25 2003-11-18 James Dwayne Hankins Back pressure valve for fuel injection system
DE102006045923A1 (de) * 2006-08-18 2008-02-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung eines Raildruck-Sollwertes
DE102010028910A1 (de) * 2010-05-12 2011-11-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bereitstellen eines für ein Wiederanlassen einer Common-Rail-Brennkraftmaschine ausreichenden Raildrucks

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB443069A (en) * 1934-07-21 1936-02-20 Sulzer Ag Improvements in or relating to engine driven vehicles
JP2528995B2 (ja) * 1990-03-19 1996-08-28 株式会社日立製作所 車載発電機の制御システム
EP0930426B1 (de) * 1998-01-13 2003-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Vorgabe des Einspritzdruck-Sollwertes bei Speichereinspritzsystemen
CN100416078C (zh) * 2002-12-26 2008-09-03 株式会社博世汽车系统 用于柴油机的液化气燃料供给系统
JP4196870B2 (ja) * 2004-03-31 2008-12-17 三菱ふそうトラック・バス株式会社 燃料噴射装置
CN101037087A (zh) * 2006-03-14 2007-09-19 朱荣辉 一种机动车无级变速混合动力节能装置
JP4951380B2 (ja) * 2007-03-26 2012-06-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 高圧燃料系の制御装置
JP4692522B2 (ja) * 2007-07-02 2011-06-01 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御システム
DE102007035824A1 (de) * 2007-07-31 2009-02-05 Robert Bosch Gmbh Druckhaltefunktion bei Vollhybridantrieb
DE102008058720A1 (de) * 2008-11-24 2010-05-27 Mtu Friedrichshafen Gmbh Steuerungs- und Regelungsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem
DE102010013602B4 (de) * 2010-03-31 2015-09-17 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Erkennung eines Fehlverhaltens eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors
KR101277991B1 (ko) * 2012-11-08 2013-06-27 현대중공업 주식회사 Lng 연료 공급 시스템
DE102013201997A1 (de) * 2013-02-07 2014-08-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung insbesondere eines Kraftfahrzeuges
DE102013214831A1 (de) * 2013-07-30 2015-02-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Vorbereiten eines Startens einer Brennkraftmaschine
US8958972B1 (en) * 2013-08-23 2015-02-17 General Electric Company Method and systems for storing fuel for reduced usage
JP6235455B2 (ja) * 2014-12-24 2017-11-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射装置
US10184436B2 (en) * 2015-07-17 2019-01-22 Caterpillar Inc. Fluid injector supply system and method for operating same
CN105422296B (zh) * 2015-12-24 2019-01-08 苏州达菲特过滤技术股份有限公司 一种高压共轨喷油压力控制方法和系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6024064A (en) 1996-08-09 2000-02-15 Denso Corporation High pressure fuel injection system for internal combustion engine
US6647968B1 (en) 2000-10-25 2003-11-18 James Dwayne Hankins Back pressure valve for fuel injection system
WO2003031791A1 (de) * 2001-10-05 2003-04-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren, computerprogramm und steuer- und/oder regelgerät zum betreiben einer brennkraftmaschine mit direkteinspritzung
EP1319821A2 (de) 2001-12-11 2003-06-18 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Struktur zur Kraftstoffrückführung
DE102006045923A1 (de) * 2006-08-18 2008-02-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung eines Raildruck-Sollwertes
DE102010028910A1 (de) * 2010-05-12 2011-11-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bereitstellen eines für ein Wiederanlassen einer Common-Rail-Brennkraftmaschine ausreichenden Raildrucks

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017206084A1 (de) 2018-10-11
CN110520617A (zh) 2019-11-29
CN110520617B (zh) 2022-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3023619B1 (de) Anpassung der fluidmenge des systems zur zusatzeinspritzung eines verbrennungsmotors an das signal der klopfregelung
EP1716330B1 (de) Verfahren zur gleichstellung der einspritzmengenunterschiede zwischen den zylindern einer brennkraftmaschine
EP0940571B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung
WO2007065573A1 (de) Verfahren zur regelung einer brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden brennkraftmaschine
EP2297444A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur druckwellenkompensation bei zeitlich aufeinander folgenden einspritzungen in einem einspritzsystem einer brennkraftmaschine
DE112008000359T5 (de) Steuervorrichtung für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor
DE10332231A1 (de) Anordnung und Verfahren zur leistungsbasierten Leerlaufdrehzahlregelung
DE19726757A1 (de) Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer mit mehreren Brennräumen versehenen Brennkraftmaschine
EP2876275B1 (de) Hubkolben-Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE19908408B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102011056159B4 (de) Brennstoffeinspritzsteuerung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102012020706B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
DE102008005183A1 (de) Automatische Kraftstofferkennung
EP1352164B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eine brennkraftmaschine
WO2018188869A1 (de) Kraftstoffeinspritzung mit verminderter rücklaufmenge
DE10302058A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE19958465C2 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE69415140T2 (de) STEUERSYSTEM FüR EIN HOCHDRUCK-KRAFTSTOFFEINSPRITZSYSTEM FüR EINE BRENNKRAFTMASCHINE
EP1099051B1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
WO2008142078A2 (de) Verfahren und vorrichtung für ein ölkreislaufmanagement in einer verbrennungskraftmaschine
DE10051974A1 (de) Verfahren zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine und entsprechende Vorrichtung
EP0923669A1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs
DE10042842B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Motorstart bei mit Benzindirekteinspritzung betriebenen Verbrennungsmotoren, insbesondere mit mehreren Zylinderbänken
WO1999067524A2 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
DE102023202731A1 (de) Verfahren zum Betätigen eines Injektors, Computerprogramm, Steuergerät, Verbrennungskraftmaschine und Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18711878

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18711878

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1