DE102011088108A1 - Method for operating a piston pump - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckkolbenpumpe einer Kraftstofffördereinrichtung einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Kolben, ein in einem Niederdruckzulauf angeordnetes Einlassventil und ein in einem Hochdruckauslass angeordnetes Rückschlagventil, wobei der Kolben zwischen einem Unteren Totpunkt und einem Oberen Totpunktes oszilliert, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil im Nullförderbetrieb kurzzeitig geschlossen und wieder geöffnet wird, und dass der Schließimpuls des Einlassventils ein kurzzeitiges Öffnen des Rückschlagventils bedingt, welches mit einer Schließverzögerung Δt behaftet ist.Method for operating a high-pressure piston pump of a fuel delivery device of an internal combustion engine, comprising a piston, an inlet valve arranged in a low-pressure inlet and a check valve arranged in a high-pressure outlet, the piston oscillating between a bottom dead center and a top dead center, characterized in that the inlet valve in the zero-delivery operation briefly is closed and reopened, and that the closing pulse of the inlet valve causes a brief opening of the check valve, which is associated with a closing delay .DELTA.t.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kolbenpumpe, ein Computerprogramm, ein Speichermedium und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung.The invention relates to a method for operating a piston pump according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a piston pump, a computer program, a storage medium and a control and / or regulating device.

Es sind Kraftstoffeinspritzsysteme für Brennkraftmaschinen bekannt, die Kolbenpumpen mit einem als Mengensteuerventil ausgeführten Einlassventil und einem als Rückschlagventil ausgeführten Auslassventil umfassen. Diese Kolbenpumpen werden häufig von einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine angetrieben. Die Kolbenpumpe fördert den von einem Niederdrucksystem zur Verfügung gestellten Kraftstoff in ein Rail, der auch als Common Rail bezeichnet wird, und erhöht dabei den Druck des Kraftstoffs.There are known fuel injection systems for internal combustion engines, comprising piston pumps with an inlet valve designed as a quantity control valve and an outlet valve designed as a check valve. These piston pumps are often driven by a camshaft of an internal combustion engine. The piston pump delivers the fuel provided by a low-pressure system into a rail, which is also referred to as a common rail, thereby increasing the pressure of the fuel.

Das Rail gehört zum Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems und versorgt die Einspritzventile der Brennkraftmaschine mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff. Ein Drucksensor erfasst den im Rail herrschenden Druck und übermittelt ihn an ein elektronisches Steuer- und/oder Regelgerät. Das Steuer- und/oder Regelgerät steuert unter anderem in Abhängigkeit der Fahrpedalstellung und des Drucks im Rail die Fördermenge der Kolbenpumpe. Dies geschieht durch eine geeignete Ansteuerung des Einlassventils, das dadurch geöffnet beziehungsweise geschlossen wird. Durch das Öffnen und Schließen des Einlassventils wird die von der Kolbenpumpe geförderte Kraftstoffmenge gesteuert.The rail belongs to the high-pressure region of the fuel injection system and supplies the injection valves of the internal combustion engine with high-pressure fuel. A pressure sensor detects the pressure prevailing in the rail and transmits it to an electronic control and / or regulating device. The control and / or regulating device controls, inter alia, depending on the accelerator pedal position and the pressure in the rail, the flow rate of the piston pump. This is done by a suitable control of the inlet valve, which is thereby opened or closed. By opening and closing the inlet valve, the amount of fuel delivered by the piston pump is controlled.

Wenn die Kraftstoffförderung zum Beispiel durch das Abstellen der Brennkraftmaschine oder eine Schubabschaltung unterbrochen wird, bleibt ein zuletzt eingestellter Druck im Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems erhalten. If the fuel delivery is interrupted, for example, by the shutdown of the internal combustion engine or a fuel cut, a last set pressure in the high pressure region of the fuel injection system is maintained.

Bei der sogenannten Schubabschaltung bleiben die Einspritzventile geschlossen und die Brennkraftmaschine dreht sich. Wenn die Schubabschaltung beendet und die Brennkraftmaschine wieder in den Normalbetrieb übergeht, dann erfolgt dies in der Regel mit kleinen Einspritzmengen und niedrigem Einspritzdruck, um eine geringe Geräuschentwicklung und einen sanften Übergang zwischen den Betriebszuständen zu erreichen. Bei leckagefreien Systemen steht, wenn nichts dagegen unternommen wird, am Ende der Schubabschaltung noch ein hoher Druck im Rail an und es kommt zu einer unerwünschten erhöhten Geräuschentwicklung bei den ersten Kraftstoffeinspritzungen.In the so-called fuel cut, the injectors remain closed and the engine rotates. When the fuel cut is completed and the engine returns to normal operation, this is typically done with small injection quantities and low injection pressure to achieve low noise and smooth transition between operating conditions. In leak-free systems, if nothing is done, there is still a high pressure in the rail at the end of the fuel cut and there is an undesirable increased noise in the first fuel injections.

Das Abstellen der Brennkraftmaschine und deren anschließender Wiederanlauf mit hohem Druck im Rail, d. h. ohne zuvor erfolgten Druckabbau, kann Schäden an der Kraftstoffhochdruckpumpe verursachen oder erfordert teure Abhilfemaßnahmen. The shutdown of the internal combustion engine and its subsequent restart with high pressure in the rail, d. H. without prior depressurization, can cause damage to the high-pressure fuel pump or requires expensive remedial action.

Durch den hohen Druck im Rail beim Abstellen der Brennkraftmaschine können außerdem durch die OBD-Gesetzgebung (OBD = On Board Diagnose) vorgeschriebene Tests nicht durchgeführt werden.Due to the high pressure in the rail when switching off the internal combustion engine can also be performed by the OBD legislation (OBD = on-board diagnostics) prescribed tests not.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Kolbenpumpe, ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.The problem underlying the invention is solved by a method according to claim 1 and by a piston pump, a computer program and a control and / or regulating device, according to the independent claims. Advantageous developments are specified in subclaims. Features which are important for the invention can also be found in the following description and in the drawings, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention, without being explicitly referred to again.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass eine kostengünstige Möglichkeit zum Druckabbau im Rail über die Kolbenpumpe im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine geschaffen wird. Dadurch werden kostspielige Druckregelventile oder blankshotfähige Einspritzventile überflüssig. Als „blankshotfähig“ wird ein Einspritzventil bezeichnet, wenn bei einer kurzen Ansteuerung nur eine Steuermenge an Kraftstoff in den Kraftstoffrücklauf entweicht und dabei keine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum erfolgt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Einlassventil im Schubbetrieb dauernd geöffnete Einlassventil in der Förderphase, d. h. wenn sich der Kolben vom Unteren Totpunkt (UT) zum Oberen Totpunkt (OT) bewegt, kurz vor OT geschlossen, um einen aktiv gesteuerten Druckabbau im Rail zu erreichen. An advantage of the method according to the invention is that a cost-effective possibility for pressure reduction in the rail via the piston pump in overrun operation of the internal combustion engine is provided. As a result, expensive pressure control valves or blankshotfähige injectors are unnecessary. As "blankshotfähig" an injection valve is referred to, when escapes only a control amount of fuel in the fuel return in a short drive and there is no injection of fuel into the combustion chamber. In the method according to the invention, the intake valve in the overrun mode continuously open inlet valve in the delivery phase, d. H. When the piston moves from bottom dead center (UT) to top dead center (TDC), it closes just before TDC to achieve actively controlled pressure reduction in the rail.

Wenn, wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, das Einlassventil im Schubbetrieb auf dem Weg des Pumpenkolbens vom Unteren Totpunkt UT zum Oberen Totpunkt (OT) kurzzeitig geschlossen wird, dann komprimiert der Kolben den im Pumpenraum befindlichen Kraftstoff, so dass eine dynamische Druckerhöhung eintritt, die groß genug ist um das Rückschlagventil, das den Hochdruckauslass der Kolbenpumpe gegen ein Rail verschließt, wenigstens teilweise zu öffnen. Andererseits soll das Rückschlagventil nur kurz geöffnet werden, um zu verhindern, dass Kraftstoff aus dem Pumpenraum in das Rail gefördert wird. Das Einlassventil kann nur nach OT öffnen, wenn der Druck im Pumpenraum durch die Bewegung des Kolbens in Richtung UT abgenommen hat. Sobald das Einlassventil wieder öffnet, fällt der Druck im Pumpenraum stark ab. If, as provided in the inventive method, the intake valve in overrun on the way of the pump piston from bottom dead center UT to top dead center (TDC) is briefly closed, then the piston compresses the fuel located in the pump chamber, so that a dynamic pressure increase occurs is large enough to at least partially open the check valve, which closes the high-pressure outlet of the piston pump against a rail. On the other hand, the check valve should only be opened briefly to prevent fuel from being pumped from the pump chamber into the rail. The inlet valve can only open after TDC when the pressure in the pump room is due to the movement of the piston in direction UT has decreased. As soon as the inlet valve opens again, the pressure in the pump chamber drops sharply.

Weil das Rückschlagventil aufgrund seiner Massenträgheit dem Druckabfall nur mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung folgt, gibt es einen kurzen Moment in dem das Rückschlagventil noch geöffnet ist und der Druck im Pumpenraum niedriger ist als der Druck im Rail. Durch diese Druckdifferenz fließt eine kleine Menge Kraftstoff aus dem Rail in den Pumpenraum. In Folge dessen wird der Druck im Rail abgebaut und das Rail wird wirkungsvoll druckentlastet.Because the check valve follows the pressure drop due to its inertia only with a certain time delay, there is a brief moment in which the check valve is still open and the pressure in the pump chamber is lower than the pressure in the rail. Due to this pressure difference, a small amount of fuel flows from the rail into the pump chamber. As a result, the pressure in the rail is reduced and the rail is effectively depressurized.

Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt daher ein bevorzugt elektrisch gesteuertes Einlassventil an der Kolbenpumpe.The method according to the invention therefore requires a preferably electrically controlled inlet valve on the piston pump.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Zeitraum, während dem das Einlassventil geschlossen ist, so kurz ist, dass wenig oder kein Kraftstoff gefördert wird. Der Zweck des Schließens des Einlassventils ist nicht die Förderung von Kraftstoff in das Hochdrucksystem beziehungsweise das Rail der Brennkraftmaschine, sondern es soll damit die Möglichkeit geschaffen werden, dass sich kurzzeitig ein Druck im Pumpenraum der Kolbenpumpe aufbaut, der das Rückschlagventil öffnet.According to the invention, it is provided that a period during which the inlet valve is closed is so short that little or no fuel is delivered. The purpose of closing the inlet valve is not the promotion of fuel in the high pressure system or the rail of the engine, but it should thus be created the possibility that briefly builds up a pressure in the pump chamber of the piston pump, which opens the check valve.

Ergänzend wird vorgeschlagen, dass eine Schließverzögerung des Rückschlagventils so gewählt ist, dass eine zurückfließende Kraftstoffmenge groß, gegenüber einer geförderten Kraftstoffmenge, ist. Aufgrund seiner Trägheit benötigt das Rückschlagventil eine gewisse Zeit, um sich zu schließen. Während dieser Schließverzögerung, gelangt Kraftstoff aus dem Rail in den Pumpenraum. Wird die Schließverzögerung so gewählt, dass die aus dem Rail in den Pumpenraum zurückfließende Kraftstoffmenge größer ist als die während des geschlossenen Einlassventils geförderte Kraftstoffmenge, wird der Druck im Rail vorteilhaft abgebaut. Selbstverständlich ist bei der Auslegung der Schließverzögerung des Rückschlagventils darauf zu achten, dass die normale Funktionsweise der Kolbenpumpe, nämlich die Förderung von Kraftstoff in das Rail davon nicht beeinträchtigt wird.In addition, it is proposed that a closing delay of the check valve is selected so that a returning amount of fuel is large compared to a supported amount of fuel. Due to its inertia, the check valve takes some time to close. During this closing delay, fuel passes from the rail into the pump room. If the closing delay is selected such that the amount of fuel flowing back from the rail into the pump chamber is greater than the quantity of fuel delivered during the closed intake valve, the pressure in the rail is advantageously reduced. Of course, when designing the closing delay of the check valve to ensure that the normal operation of the piston pump, namely the promotion of fuel in the rail is not affected.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine Schließverzögerung des Rückschlagventils erhöht wird. Dadurch erhöht sich eine Kraftstoffmenge, die während des Schließens des Rückschlagventils in den Pumpenraum zurückströmt. Somit wird vorteilhafterweise mehr Druck im Rail abgebaut.An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that a closing delay of the check valve is increased. This increases an amount of fuel that flows back into the pump chamber during the closing of the check valve. Thus, advantageously more pressure in the rail is reduced.

Ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Einlassventil ohne Ansteuerung geschlossen ist. Das Einlassventil wird folglich im stromlosen Zustand durch Federkraft geschlossen. Für die Erfindung sind auch Einlassventiltypen, die im stromlosen Zustand durch Federkraft geöffnet werden, verwendbar. Dadurch wird das erfindungsgemäße Verfahren auf verschieden Kolbenpumpen anwendbar.In addition, it is proposed that the inlet valve is closed without activation. The inlet valve is thus closed in the de-energized state by spring force. Also suitable for the invention are inlet valve types which are opened by spring force when de-energized. As a result, the method according to the invention is applicable to different piston pumps.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass bei dem Rückschlagventil eine Schließverzögerung konstruktiv erhöht wird. Durch eine Erhöhung der Schließverzögerung wird die Kraftstoffmenge, die aus dem Rail in den Pumpenraum zurückfließt erhöht und folglich der Druckabbau im Rail vergrößert. Durch konstruktive Maßnahmen wird die Schließzeit des Rückschlagventils wirksam verzögert oder gar in Grenzen einstellbar dargestellt. Somit wird es möglich, die Schließverzögerung so zu wählen, dass eine maximale Kraftstoffmenge aus dem Rail in den Pumpenraum zurückströmen kann, ohne dass die normale Funktionsweise der Kolbenpumpe durch eine verzögerte Schließzeit beeinträchtigt wird.A further embodiment consists in that a closing delay is constructively increased in the check valve. Increasing the closing delay increases the amount of fuel that flows back from the rail into the pump chamber and consequently increases the pressure reduction in the rail. By constructive measures, the closing time of the check valve is effectively delayed or even displayed adjustable within limits. Thus, it becomes possible to choose the closing delay so that a maximum amount of fuel from the rail can flow back into the pump chamber, without the normal operation of the piston pump is affected by a delayed closing time.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems, 1 a schematic representation of a fuel injection system,

2 eine schematische Darstellung eines Pumpenelements und 2 a schematic representation of a pump element and

3 den zeitlichen Ablauf der erfindungsgemäßen Ansteuerung des Einlassventils zum Druckabbau im Rail. 3 the timing of the inventive control of the intake valve for pressure reduction in the rail.

In 1 ist ein Kraftstoffsystem dargestellt. Eine Kraftstofffördereinrichtung 10 umfasst eine als Hochdruckkolbenpumpe 12 ausgebildete Kraftstoffpumpe, ein saugseitig angeordnetes Einlassventil 14 und ein druckseitig angeordnetes Rückschlagventil 16. Die Hochdruckkolbenpumpe 12 wird in einer in der Figur nicht dargestellten Art und Weise von einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine angetrieben. Stromabwärts schließt ein Hochdrucksystem 18 an das Rückschlagventil 16 an. Das Hochdrucksystem 18 umfasst ein Common Rail 20 und, daran angeordnet, mehrere Einspritzventile 22 sowie einen Drucksensor 24. In 1 is a fuel system shown. A fuel conveyor 10 includes one as a high pressure piston pump 12 trained fuel pump, a suction side arranged inlet valve 14 and a check valve disposed on the pressure side 16 , The high pressure piston pump 12 is driven in a manner not shown in the figure by a camshaft of an internal combustion engine. Downstream closes a high pressure system 18 to the check valve 16 at. The high pressure system 18 includes a common rail 20 and, arranged thereon, a plurality of injectors 22 and a pressure sensor 24 ,

Das als Mengensteuerventil ausgebildete Einlassventil 14 wird elektrisch betätigt Stromaufwärts des Einlassventils 14 ist ein Niederdrucksystem 26, welches einen Kraftstofftank 28 und eine Kraftstoffpumpe 30 umfasst, angeschlossen. Ein elektronisches Steuer- und/oder Regelgerät trägt das Bezugszeichen 32.The formed as a quantity control valve inlet valve 14 is electrically operated upstream of the inlet valve 14 is a low pressure system 26 which is a fuel tank 28 and a fuel pump 30 includes, connected. An electronic control and / or regulating device bears the reference numeral 32 ,

Die vorangehend beschriebene Kraftstofffördereinrichtung 10 arbeitet folgendermaßen: Der Drucksensor 24 erfasst den im Common Rail 20 herrschenden Druck und übermittelt ihn an das elektronische Steuergerät 32. Wenn das Einlassventil 14 nicht vom Steuergerät 32 angesteuert wird, ist das Einlassventil 14 offen. Dann findet keine Förderung von Kraftstoff in das Hochdrucksystem statt, sondern es wird nur Kraftstoff im Niederdrucksystem 26 hin- und her geschoben. Durch das geöffnete Einlassventil 14 strömt Kraftstoff aus dem Niederdrucksystem 26 in einen Pumpenraum 34 der Hochdruckkolbenpumpe 12, solange das Einlassventil 14 geöffnet ist und sich ein Kolben 36 der Hochdruckkolbenpumpe 12 im Saughub befindet. The fuel delivery device described above 10 works as follows: The pressure sensor 24 recorded in the common rail 20 prevailing pressure and transmits it to the electronic control unit 32 , When the inlet valve 14 not from the control unit 32 is controlled, is the inlet valve 14 open. Then there is no promotion of fuel in the high pressure system, but it is only fuel in the low pressure system 26 pushed back and forth. Through the opened inlet valve 14 fuel flows from the low-pressure system 26 in a pump room 34 the high pressure piston pump 12 as long as the inlet valve 14 is open and a piston 36 the high pressure piston pump 12 located in the suction stroke.

Wenn sich der Kolben 36 im Förderhub befindet, dann strömt Kraftstoff aus dem Pumpenraum 34 in das Niederdrucksystem 26 zurück, solange das Einlassventil 14 geöffnet ist. When the piston 36 is in the delivery stroke, then fuel flows out of the pump room 34 in the low pressure system 26 back as long as the inlet valve 14 is open.

Abhängig von dem Druck im Common Rail 20 und weiterer Eingangsgrößen bewirkt das Steuergerät 32 ein Schließen des Einlassventils 14, vorzugsweise während des Förderhubs. Damit beginnt die Förderphase, weil der Kolben 36 den Druck des eingeströmten Kraftstoffs erhöht und ihn zum Hochdrucksystem 20 fördert.Depending on the pressure in the common rail 20 and further input variables causes the control unit 32 a closing of the inlet valve 14 , preferably during the delivery stroke. This starts the funding phase, because the piston 36 increases the pressure of the inflowing fuel and it to the high pressure system 20 promotes.

In 2 ist ein Pumpenelement der Hochdruckkolbenpumpe 12 im Schnitt dargestellt. In einem (Pumpen-)Gehäuse 38 angeordnet sind der Kolben 36, der den Pumpenraum 34 begrenzt, ein Niederdruckzulauf 40 und ein hochdruckseitiger Auslass 42. Der Kolben 36 oszilliert zwischen einem Unteren Totpunkt (UT) und einem Oberen Totpunkt (OT). Der Kolben 36 kann zum Beispiel mittels einer (Nocken-)Welle direkt von der Brennkraftmaschine oder auf andere Art und Weise, beispielsweise einem Elektromotor angetrieben werden.In 2 is a pump element of the high pressure piston pump 12 shown in section. In a (pump) housing 38 arranged are the piston 36 who has the pump room 34 limited, a low pressure inlet 40 and a high pressure side outlet 42 , The piston 36 oscillates between a bottom dead center (UT) and a top dead center (OT). The piston 36 For example, by means of a (cam) shaft, it can be driven directly by the internal combustion engine or by some other means, such as an electric motor.

Das Einlassventil 14 verschließt den Pumpenraum 34 gegenüber dem Niederdruckzulauf 40 mit Hilfe eines Ventilglieds 44. Das Ventilglied 44 des Einlassventils 14 wird elektrisch betätigt und kann somit vom Steuergerät 32 der Brennkraftmaschine je nach Bedarf geöffnet und/oder geschlossen werden.The inlet valve 14 closes the pump room 34 opposite the low pressure inlet 40 with the help of a valve member 44 , The valve member 44 of the inlet valve 14 is electrically operated and can thus from the control unit 32 the internal combustion engine can be opened and / or closed as needed.

Die Elektrokraftstoffpumpe 30 fördert Kraftstoff zum Niederdruckzulauf 40 des Pumpenelements. In der Saugphase, d. h. wenn sich der Kolben 36 vom OT in Richtung UT bewegt, ist das Einlassventil 14 geöffnet und der Kraftstoff strömt in den Pumpenraum 34. Wenn der Kolben 36 den UT erreicht hat, ändert er seine Bewegungsrichtung und er bewegt sich in Richtung OT und der Pumpenkolben beginnt zu fördern. Solange das Einlassventil 14 geöffnet ist, fördert der Kolben 36 den Kraftstoff zurück in den Niederdruckzulauf 40. The electric fuel pump 30 promotes fuel to low pressure intake 40 of the pump element. In the suction phase, ie when the piston 36 moved from the TDC toward UT, is the inlet valve 14 opened and the fuel flows into the pump room 34 , When the piston 36 When it reaches the UT, it changes direction and moves towards TDC and the pump piston starts to move. As long as the inlet valve 14 open, the piston promotes 36 return the fuel to the low pressure inlet 40 ,

Sobald das Einlassventil 14 geschlossen wird, fördert der Kolben 36 den Kraftstoff in den hochdruckseitigen Auslass 42. Die Position des Kolbens 36 zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils 14 bestimmt das Restvolumen des Pumpenraums 34 und damit die Fördermenge der Kolbenpumpe.Once the inlet valve 14 closed, the piston promotes 36 the fuel in the high pressure side outlet 42 , The position of the piston 36 at the time of closing the intake valve 14 determines the residual volume of the pump chamber 34 and thus the flow rate of the piston pump.

Den hochdruckseitigen Auslass 42 verschließt das als Rückschlagventil ausgebildete Rückschlagventil 16. Das Rückschlagventil 16 umfasst ein Ventilglied 46, das im dargestellten Beispiel als Kugel ausgebildet ist und eine Schließfeder 48. Die Massenträgheit des Ventilglieds 46 und die Federkraft der Schließfeder 48 haben maßgeblichen Einfluss auf das dynamische Verhalten des Rückschlagventils 16. So kann man beispielsweise eine Schließverzögerung Δt des Rückschlagventils 16 verlängern, indem man die Massen des Ventilglieds 46 erhöht und/oder und die Federkraft der Schließfeder 48 reduziert.The high pressure side outlet 42 closes the check valve designed as a check valve 16 , The check valve 16 includes a valve member 46 , which is formed in the example shown as a ball and a closing spring 48 , The inertia of the valve member 46 and the spring force of the closing spring 48 have a significant influence on the dynamic behavior of the check valve 16 , So you can, for example, a closing delay .DELTA.t the check valve 16 extend by taking the masses of the valve member 46 increases and / or and the spring force of the closing spring 48 reduced.

Wenn sich der Kolben 36 bei geschlossenem Einlassventil 14 in Richtung OT bewegt, steigt der Druck im Pumpenraum 34, bis das Rückschlagventil 16 den hochdruckseitigen Auslass 42 freigibt und dadurch Kraftstoff in Richtung eines in der 2 nicht dargestellten Rails 20 fördert.When the piston 36 with closed inlet valve 14 moved in the direction of TDC, the pressure in the pump room increases 34 until the check valve 16 the high pressure side outlet 42 releases and thereby fuel in the direction of one in the 2 Rails not shown 20 promotes.

Wenn kein Kraftstoff gefördert werden soll, beispielsweise bei einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (Nullförderung), bleibt das Einlassventil 14 geöffnet und der Kraftstoff im Pumpenraum 34 wird durch den Kolben 36 in den Niederdruckzulauf 40 zurückgeschoben.If no fuel is to be delivered, for example, during a coasting operation of the internal combustion engine (zero delivery), the inlet valve remains 14 opened and the fuel in the pump room 34 is through the piston 36 in the low pressure inlet 40 pushed back.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Einlassventil 14 im stromlosen Zustand durch Federkraft geschlossen und wird bei Ansteuerung geöffnet. Für die Erfindung ist auch ein umgekehrter Wirksinn möglich. Das bedeutet, dass das Einlassventil 14 ist im stromlosen Zustand durch Federkraft geöffnet wird und geschlossen wird, wenn ein auf das Einlassventil 14 wirkender Elektromagnet bestromt wird. Die Ansteuerung des Einlassventils 14 erfolgt in beiden Fällen durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 32 der Brennkraftmaschine.In the illustrated embodiment, the inlet valve 14 closed in the de-energized state by spring force and is opened when actuated. For the invention, a reverse direction of action is possible. That means the inlet valve 14 is in the de-energized state by spring force is opened and closed when one on the inlet valve 14 energized electromagnet is energized. The activation of the inlet valve 14 takes place in both cases by a control and / or regulating device 32 the internal combustion engine.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, wie bereits erwähnt, im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine das Einlassventil 14 bevor der Kolben 36 den oberen Totpunkt erreicht kurz geschlossen und öffnet nach OT wieder(Schließimpuls). Der Schließimpuls ist so kurz gewählt, dass keine nennenswerte Kraftstoffmenge aus dem Pumpenraum 34 in das Rail 20 gefördert wird. Es wird lediglich ein Druckanstieg im Pumpenraum 34 erzwungen, der das Rückschlagventil 16 kurz öffnet. Aufgrund der Trägheit des Rückschlagventils 16 schließt es gegenüber dem Öffnen des Einlassventils 14 verzögert und eine kleine Menge Kraftstoff fließt über den Hochdruckauslass 42 aus dem Rail 20 in den Pumpenraum 34 zurück. Es findet also ein Rückströmen von Kraftstoff aus dem Rail 20 in den Pumpenraum 34 statt. Dadurch kommt es zu einem schrittweisen Druckabbau im Rail 20. Erfindungsgemäß wird diese Ansteuerung des Einlassventils 14 gezielt zu einem Druckabbau im Rail 20 genutzt. Zusätzliche Hardware ist nicht erforderlich; es muss lediglich des Einlassventil 14 in der erfindungsgemäßen Weise vom Steuergerät angesteuert werden.In the method according to the invention, as already mentioned, in the overrun mode of the internal combustion engine, the inlet valve 14 before the piston 36 the top dead center reached briefly closed and opens after TDC again (closing pulse). The closing pulse is chosen so short that no significant amount of fuel from the pump room 34 in the rail 20 is encouraged. It will only increase the pressure in the pump room 34 enforced, the check valve 16 opens shortly. Due to the inertia of the check valve 16 it closes against the opening of the inlet valve 14 Delayed and a small amount of fuel flows through the high pressure outlet 42 from the rail 20 in the pump room 34 back. So there is a return flow of fuel from the rail 20 in the pump room 34 instead of. This leads to a gradual pressure reduction in the rail 20 , According to the invention, this control of the intake valve 14 targeted to a pressure reduction in the rail 20 used. Additional hardware is not required; it just has to be the inlet valve 14 be controlled by the controller in the manner according to the invention.

Wichtig ist dabei, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 14 so auf die dynamischen Eigenschaften (Trägheit, Dämpfung) des Rückschlagventils 16, abzustimmen, dass durch die Schließverzögerung Δt des Rückschlagventils 16 mehr Kraftstoff aus dem Rail 20 zurückfließt als während des kurzzeitigen Schließens des Einlassventils 14 in das Rail 20 gefördert wird.It is important that the opening and closing times of the inlet valve 14 so on the dynamic properties (inertia, damping) of the check valve 16 to tune that by the closing delay .DELTA.t of the check valve 16 more fuel from the rail 20 flows back as during the brief closing of the intake valve 14 in the rail 20 is encouraged.

3 zeigt in einem Diagramm einen zeitlichen Ablauf der Erfindung. Auf einer Abszissenachse ist die Zeit t aufgetragen. Eine erste Kurve 50 im obersten Bereich des Diagramms zeigt den Hub des Kolbens 36. 3 shows in a diagram a timing of the invention. The time t is plotted on an abscissa axis. A first turn 50 at the top of the diagram shows the stroke of the piston 36 ,

Darunter angeordnet ist eine zweite Kurve 52, die eine Stellung des Einlassventils 14 zeigt. Auf einer Ordinatenachse sind eine Offenstellung des Einlassventils 14 mit „1“ und eine Geschlossenstellung mit „0“ gekennzeichnet. Arranged below is a second curve 52 representing a position of the inlet valve 14 shows. On an ordinate axis are an open position of the intake valve 14 marked with "1" and a closed position with "0".

Unterhalb der zweiten Kurve 52 ist eine dritte Kurve 54 dargestellt. Die dritte Kurve 54 gibt einen Druckverlauf im Pumpenraum 34 wieder. Ein Druck, bei dem das Rückschlagventil 16 öffnet, ist auf der Ordinatenachse durch prail gekennzeichnet. Below the second bend 52 is a third turn 54 shown. The third turn 54 gives a pressure curve in the pump room 34 again. A pressure at which the check valve 16 opens, is marked on the ordinate axis by p rail .

Direkt oberhalb der Abszissenachse ist eine vierte Kurve 56 angeordnet, die die geförderte Kraftstoffmenge wiedergibt.Directly above the abscissa axis is a fourth curve 56 arranged, which represents the amount of fuel delivered.

In der zeitlichen Abfolge des Diagramms ist zunächst ein normaler Förderhub des Pumpenelements dargestellt. Zu einem Zeitpunkt t1 wird das Einlassventil 14 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung eines ersten oberen Totpunktes OT1 dadurch steigt der Druck im Pumpenraum 34 an, bis zu einem Zeitpunkt t2 in dem das Rückschlagventil 16 öffnet. Der Kolben 36 schiebt den Kraftstoff aus dem Pumpenraum 34 über den hochdruckseitigen Auslass 42 in das Rail 20. Am oberen Totpunkt OT1 öffnet das Einlassventil 14. Der Druck im Pumpenraum 34 fällt ab und das Rückschlagventil 16 schließt mit einer kleinen Verzögerung Δt. Dadurch strömt eine kleine Menge Kraftstoff zurück in den Pumpenraum 34. wegen dieser Rückströmung nimmt die Fördermenge hinter dem ersten oberen Totpunkt OT1 etwas ab, wie in Kurve 56 dargestellt. In the chronological sequence of the diagram, initially a normal delivery stroke of the pump element is shown. At a time t 1 , the inlet valve 14 closed. The piston 36 moves in the direction of a first top dead center OT 1 thereby increasing the pressure in the pump room 34 at, until a time t 2 in which the check valve 16 opens. The piston 36 pushes the fuel out of the pump room 34 over the high pressure side outlet 42 in the rail 20 , At top dead center OT 1 opens the inlet valve 14 , The pressure in the pump room 34 drops off and the check valve 16 closes with a small delay Δt. As a result, a small amount of fuel flows back into the pump room 34 , because of this backflow, the flow rate decreases slightly behind the first top dead center OT 1 , as in the curve 56 shown.

Der Kolben 36 bewegt sich nach Durchlaufen des ersten oberen Totpunkts OT1 in Richtung eines unteren Totpunkts UT und ein neuer Zyklus beginnt.The piston 36 moves after passing through the first top dead center OT 1 toward a bottom dead center UT and a new cycle begins.

Der neue Zyklus soll zur Erläuterung der Erfindung als Nullförderung ausgeführt werden; so dass das Einlassventil 14 zunächst geöffnet bleibt. Der Kraftstoff im Pumpenraum 34 wird durch den sich in Richtung eines zweiten oberen Totpunktes OT2 bewegenden Kolben 36, über das Einlassventil 14 ausgeschoben. Der Druck im Pumpenraum 34 bleibt konstant und niedriger als der Druck im Rail. Dadurch bleibt das Rückschlagventil 16 geschlossen und es wird kein Kraftstoff in das Rail 20 gefördert, folglich erhöht sich die Fördermenge (siehe die Kurve 56 zwischen UT und t3) nicht. The new cycle should be carried out to illustrate the invention as a zero promotion; so that the inlet valve 14 initially remains open. The fuel in the pump room 34 is moved by the moving in the direction of a second top dead center OT 2 piston 36 , via the inlet valve 14 ejected. The pressure in the pump room 34 remains constant and lower than the pressure in the rail. This leaves the check valve 16 closed and there is no fuel in the rail 20 promoted, thus increases the flow rate (see the curve 56 between UT and t 3 ) not.

Zu einem Zeitpunkt t3, kurz bevor der Kolben 36 den zweiten oberen Totpunkt OT2 erreicht, wird das Einlassventil 14 geschlossen und öffnet gleich anschließend wieder (Schließimpuls 58). Dadurch wird ein dynamischer Druckanstieg 60 im Pumpenraum 34 erzeugt (Kurve 54), so dass sich das Rückschlagventil 16 kurz öffnet. Weil der Schließimpuls 58 klein gegenüber einer durch die Trägheit des Ventilelements 46 und die Federkraft der Schließfeder 48 bedingte Schließverzögerung Δt des Rückschlagventils 16 ist, ist die, während des Schließimpulses 58 in das Rail geförderte Kraftstoffmenge 62, kleiner als die, während der Schließverzögerung Δt aus dem Rail 20 in den Pumpenraum 34 zurückfließenden Kraftstoffmenge 64. Folglich wird der Druck im Rail 20 abgebaut.At a time t 3 , just before the piston 36 reaches the second top dead center OT 2 , the inlet valve 14 closed and then opens again immediately (closing pulse 58 ). This will cause a dynamic pressure increase 60 in the pump room 34 generated (curve 54 ), so that the check valve 16 opens shortly. Because the closing momentum 58 small compared to one by the inertia of the valve element 46 and the spring force of the closing spring 48 conditional closing delay Δt of the check valve 16 is, that is, during the closing pulse 58 in the rail promoted amount of fuel 62 , smaller than that, during the closing delay Δt from the rail 20 in the pump room 34 returning fuel quantity 64 , Consequently, the pressure in the rail 20 reduced.

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckkolbenpumpe (12) einer Kraftstofffördereinrichtung (10) einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Kolben (36), ein in einem Niederdruckzulauf (40) angeordnetes Einlassventil (14) und ein in einem Hochdruckauslass (42) angeordnetes Rückschlagventil (16), wobei der Kolben (36) zwischen einem Unteren Totpunkt (UT) und einem Oberen Totpunktes (OT) oszilliert, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (14) im Nullförderbetrieb mit einem Schließimpuls (58) angesteuert wird, und dass der Schließimpuls (58) des Einlassventils (14) ein Öffnen des mit einer Schließverzögerung Δt behaften Rückschlagventils (16) bedingt.Method for operating a high-pressure piston pump ( 12 ) a fuel delivery device ( 10 ) of an internal combustion engine, comprising a piston ( 36 ), one in a low pressure feed ( 40 ) inlet valve ( 14 ) and one in a high-pressure outlet ( 42 ) arranged check valve ( 16 ), the piston ( 36 ) between a bottom dead center (UT) and a top dead center (OT) oscillates, characterized in that the inlet valve ( 14 ) in zero-feed operation with a closing pulse ( 58 ), and that the closing pulse ( 58 ) of the inlet valve ( 14 ) opening the non-return valve having a closing delay Δt ( 16 ) conditionally. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließimpuls (58), während dem das Einlassventil (14) geschlossen ist, so kurz ist, dass wenig oder kein Kraftstoff von einem Pumpenraum (34) in den Hochdruckauslass (42) gefördert wird.Method according to claim 1, characterized in that the closing pulse ( 58 ), during which the inlet valve ( 14 ) is closed, so short is that little or no fuel from one Pump room ( 34 ) in the high pressure outlet ( 42 ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schließverzögerung (Δt) des Rückschlagventils (16) so gewählt ist, dass eine von dem Hochdruckauslass (42) in den Pumpenraum (34) zurückfließende Kraftstoffmenge (64) größer ist als eine während der Schließimpuls (58) des Einlassventils (14) vom Pumpenraum (34) in den Hochdruckauslass (42) geförderte Kraftstoffmenge (62).Method according to one of the preceding claims, characterized in that a closing delay (Δt) of the check valve ( 16 ) is selected so that one of the high pressure outlet ( 42 ) in the pump room ( 34 ) flowing back fuel quantity ( 64 ) is greater than one during the closing pulse ( 58 ) of the inlet valve ( 14 ) from the pump room ( 34 ) in the high pressure outlet ( 42 ) amount of fuel delivered ( 62 ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schließverzögerung (Δt) des Rückschlagventils (16) erhöht wird, insbesondere durch eine erhöhte Massenträgheit eines Ventilglieds (46) des Rückschlagventils (16) und/oder eine reduzierte Schließkraft einer Schließfeder (48) des Rückschlagventils (16). Method according to one of the preceding claims, characterized in that a closing delay (Δt) of the check valve ( 16 ) is increased, in particular by an increased inertia of a valve member ( 46 ) of the check valve ( 16 ) and / or a reduced closing force of a closing spring ( 48 ) of the check valve ( 16 ). Kolbenpumpe(12) zur Durchführung des Verfahrens nach vorangehenden Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (14) ohne Ansteuerung geschlossen ist.Piston pump ( 12 ) for carrying out the method according to the preceding claims 1 to 4, characterized in that the inlet valve ( 14 ) is closed without activation. Kolbenpumpe (12) nach vorangehendem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (14) ohne Ansteuerung offen ist.Piston pump ( 12 ) according to the preceding claim 5, characterized in that the inlet valve ( 14 ) is open without control. Kolbenpumpe (12) nach vorangehenden Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Rückschlagventil (16) die Schließverzögerung (Δt) konstruktiv erhöht wird.Piston pump ( 12 ) according to the preceding claims 5 and 6, characterized in that in the check valve ( 16 ) the closing delay (.DELTA.t) is increased constructively. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 programmiert ist.Computer program, characterized in that it is programmed for use in a method according to one of the preceding claims 1 to 4. Elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (32) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 4 abgespeichert ist.Electrical storage medium for a control and / or regulating device ( 32 ) of an internal combustion engine, characterized in that a computer program for use in a method of claims 1 to 4 is stored on it. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (32) für eine Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 programmiert ist.Control and / or regulating device ( 32 ) for an internal combustion engine, characterized in that it is programmed for use in a method according to one of claims 1 to 4.
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