DE102015205586B3 - Hochdruckeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welchem Motorsegmentzeiten zugeordnet sind, mit einer Hochdruckpumpe, einem mit der Hochdruckpumpe über eine Kraftstoffhochdruckleitung verbundenen Rail, mindestens einem Injektor, einem mit dem Rail verbundenen digitalen Druckabbauventil, einer mit dem Druckabbauventil verbundenen Kraftstoffrückführleitung und einem Steuergerät, wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, das Druckabbauventil nur in vorgegebenen Motorsegmentzeiten in den durchlässigen Zustand zu schalten und diesen durchlässigen Zustand des Druckabbauventils für eine Zeitdauer aufrecht zu erhalten, die größer ist als die Dauer einer Motorsegmentzeit.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hochdruckeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eine Common-Rail-Einspritzvorrichtung, wobei dem Verbrennungsmotor Motorsegmentzeiten zugeordnet sind, mit einer Hochdruckpumpe, einem mit der Hochdruckpumpe über eine Kraftstoffhochdruckleitung verbundenen Rail, mindestens einem Injektor, einem mit dem Rail verbundenen digitalen Druckabbauventil, einer mit dem Druckabbauventil verbundenen Kraftstoffrückführleitung und einem Steuergerät.
  • Bei Common-Rail-Einspritzvorrichtungen handelt es sich um Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für Verbrennungsmotoren, bei welchen eine Hochdruckpumpe den Kraftstoff auf einen hohen Druck verdichtet und diesen auf einen hohen Druck verdichteten Kraftstoff über eine Hochdruckleitung in einen Kraftstoffhochdruckspeicher, der im allgemeinen als Rail bezeichnet wird, weiterleitet. Von diesem Rail aus werden Injektoren mit Kraftstoff versorgt, über welche der auf einen hohen Druck verdichtete Kraftstoff in die Brennräume des jeweiligen Verbrennungsmotors eingespritzt wird. Dabei wirken die Injektoren als elektromagnetisch oder piezoelektrisch angesteuerte Ventile, über welche der Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird.
  • Um eine möglichst dynamische und präzise Druckversorgung sicherzustellen weist eine Common-Rail-Einspritzvorrichtung eine Kraftstoffrückführung auf. Diese erfolgt über ein an das Rail angeschlossenes Druckabbauventil, über welches überschüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank des jeweiligen Fahrzeugs zurückbefördert werden kann.
  • Bei einer derartigen Hochdruckeinspritzvorrichtung wird der Kraftstoffdruck von einem Steuergerät stets auf einen gewünschten Solldruck geregelt. Dies erfolgt durch eine bedarfsgerechte Ansteuerung einer auf der Niederdruckseite angeordneten Zumesseinheit.
  • Handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Viertakt-Motor, dann sind die Zylinder des Motors so gegeneinander versetzt, dass nach zwei Kurbelwellenumdrehungen, d. h. nach 720 Grad, der erste Zylinder erneut mit dem Arbeitszyklus beginnen kann. Dieser Versatz ergibt einen mittleren Zündabstand. Die Dauer dazwischen wird auch als Segmentzeit des Verbrennungsmotors bezeichnet. Aus dem Kurbelwellensignal wird die Drehzahl und damit auch die Segmentzeit ermittelt. Im Takt der Segmentzeit werden die Zündungszeitpunkte und die Einspritzung neu berechnet. Die Drehzahl gibt die mittlere Kurbelwellendrehzahl in der Segmentzeit an und ist dem Kehrwert der Segmentzeit proportional.
  • Bei bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen erfolgt der über das Druckabbauventil erfolgende Druckabbau segmentsynchron zu einem Segment des Verbrennungsmotors innerhalb einer einzigen Motorsegmentzeit. Ein derartiger segmentsynchroner Druckabbau über das Druckabbauventil hat den Nachteil, dass die Druckabbauzeiten an die Motorsegmentzeiten gekoppelt und damit limitiert sind. Beispielsweise bestünde bei einem Verbrennungsmotor mit 4 Zylindern bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute eine Limitierung der Druckabbauzeit auf weniger als 30 ms. In dieser Zeitspanne muss das Druckabbauventil geöffnet werden und rechtzeitig vor dem Beginn der nächsten Motorsegmentzeit wieder geschlossen werden, um eine Energieübertragung von Puls zu Puls und damit einen Verlust an Regelperformance zu vermeiden. Folglich wird bei bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen innerhalb einer Motorsegmentzeit stets ein Sicherheitsabstand zum nächsten Puls eingehalten, welcher die Zeit, innerhalb derer der über das Druckabbauventil erfolgende Druckabbau erfolgen kann, weiter limitiert.
  • Aus der DE 10 2013 213 506 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, welche ein Kraftstofffilter, eine Hochdruckpumpe, ein Hochdruckvolumen, das mit einem Hochdruckausgang der Hochdruckpumpe verbunden ist, mindestens einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckvolumen in einen Brennraum, ein Druckabbauventil, das mit dem Hochdruckvolumen verbunden ist, eine Kraftstoffrückführeinrichtung, die zum Beheizen des Kraftstofffilters dazu ausgebildet ist, erwärmten Kraftstoff zurückzuführen und eine Steuerung aufweist. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, den Druck in dem Hochdruckvolumen durch Ansteuern der Hochdruckpumpe und/oder des Druckabbauventils so zu steuern, dass in dem Hochdruckvolumen vor einer Einspritzung ein erster Druck herrscht. Des Weiteren ist die Steuerung dazu ausgebildet, den Druck in dem Hochdruckvolumen auf einen zweiten Druck, der größer ist als der erste Druck, zu erhöhen, und von dem zweiten Druck auf den ersten Druck abzusenken, wobei das Erhöhen und Absenken des Drucks im selben Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine erfolgen wie die Einspritzung.
  • Aus der DE 10 2014 106 512 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bekannt, die ein Druckreduzierungsventil und ein Kraftstoffrückführventil aufweist. Das Druckreduzierungsventil lässt Kraftstoff in einer Common-Rail als rückgeführten Kraftstoff zu einer Kraftstoffrückführleitung aus. Das Kraftstoffrückführventil führt den rückgeführten Kraftstoff einem Kraftstofffilter zu, wenn der rückgeführte Kraftstoff eine niedrige Temperatur hat und zu einem Kraftstofftank, wenn der rückgeführte Kraftstoff eine hohe Temperatur hat.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hochdruckeinspritzvorrichtung anzugeben, bei welcher der Druckabbau verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Hochdruckeinspritzvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Hochdruckeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor geschaffen, welchem Motorsegmentzeiten zugeordnet sind, mit einem Kraftstofftank, einer Hochdruckpumpe, einem mit der Hochdruckpumpe über eine Kraftstoffhochdruckleitung verbundenen Rail, mindestens einem Injektor, einem mit dem Rail verbundenen digitalen Druckabbauventil, einer mit dem Druckabbauventil verbundenen Kraftstoffrückführleitung und einem Steuergerät, wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, das Druckabbauventil selektiv nur in vorgegebenen Motorsegmentzeiten in den durchlässigen Zustand zu schalten und diesen durchlässigen Zustand für eine Zeitdauer aufrecht zu erhalten, die größer ist als eine Motorsegmentzeit.
  • Vorzugsweise ist das Steuergerät dazu ausgebildet, die Motorsegmentzeiten, in welchen das Druckabbauventil in den durchlässigen Zustand geschaltet wird, in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors vorzugeben.
  • In vorteilhafter Weise ist das Steuergerät derart ausgebildet, dass es den Betriebszustand des Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung eines von einem Hochdrucksensor bereitgestellten Sensorsignals ermittelt. Dies hat den Vorteil, dass beim Vorliegen eines wesentlich erhöhten Druckwertes ein schneller Druckabbau dadurch erfolgen kann, dass das Druckabbauventil beispielsweise nur in jeder zweiten Motorsegmentzeit geöffnet wird, dafür aber eine Öffnungsdauer hat, die größer ist als eine Motorsegmentzeit. Dies ist deshalb der Fall, weil nicht innerhalb der Dauer jeder Motorsegmentzeit ein Sicherheitsabstand zum nächsten Puls eingehalten werden muss, sondern nur innerhalb der Dauer zweier Motosegmentzeiten. Dadurch wird die Öffnungsdauer des Druckabbauventils im Vergleich zu bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen, bei denen das Druckabbauventil motorsegmentsynchron während einer einzigen Motorsegmentzeit geöffnet und geschlossen wird, verlängert, so dass der Druckabbau beschleunigt erfolgen kann.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu ist das Steuergerät derart ausgebildet, das es den Betriebszustand des Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung eines von einem Drehzahlsensor bereitgestellten Sensorsignals ermittelt und die Motorsegmentzeiten, während derer das Druckabbauventil geöffnet wird und geöffnet bleibt, dann verändert, wenn ein ganzzahliges Vielfaches einer vorgegebenen Messdrehzahl vorliegt. Beispielsweise ist das Steuergerät derart ausgebildet, dass es beim Vorliegen des doppelten Wertes der Messdrehzahl das Druckabbauventil in jeder zweiten Motorsegmentzeit in den durchlässigen Zustand schaltet und jeweils für eine Zeitdauer geöffnet hält, die größer ist als die Zeitdauer einer Motorsegmentzeit. Weiterhin kann das Steuergerät derart ausgebildet sein, dass es beim Vorliegen des dreifachen Wertes der Messdrehzahl das Druckabbauventil nur in jeder dritten Motorsegmentzeit in den durchlässigen Zustand schaltet und jeweils für eine Zeitdauer geöffnet hält, die größer als die doppelte Zeitdauer einer Motorsegmentzeit ist, usw. Eine derartige Schaltreduzierung hat den Vorteil, dass trotz des Vorliegens einer geänderten Drehzahl die Regelperformance der Hochdruckeinspritzvorrichtung beibehalten wird.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird dann erzielt, wenn die Kraftstoffrückführleitung Kraftstoff in einen zwischen dem Kraftstofftank und der Hochdruckpumpe angeordneten Kraftstofffilter zurückführt, um insbesondere in der kalten Jahreszeit eine Filtervorheizfunktion zu realisieren. Dabei wird es durch die Erfindung ermöglicht, eine größere Menge an Kraftstoff zu komprimieren, aufzuheizen und in den Filterzulauf zurückzuführen. Dies erfolgt in vorteilhafter Weise auch bei niedrigen Drehzahlen. In diesem Falle ist das Steuergerät derart ausgebildet, dass es beim Vorliegen niedriger Temperaturen, die ihm von einem Temperatursensor signalisiert werden, und bei niedrigen Drehzahlen, die ihm vom Drehzahlsensor signalisiert werden, die oben beschriebene Schaltreduzierung des digitalen Druckabbauventils derart steuert, dass die Anzahl der Schließ- und Öffnungsvorgänge des Druckabbauventils reduziert ist und eine größere Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit über die Kraftstoffrückführleitung an das Kraftstofffilter zurückgeführt werden kann, um dieses vorzuheizen.
  • Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
  • 1 eine Blockdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Hochdruckeinspritzvorrichtung,
  • 2 eine Skizze zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für ein digitales Druckabbauventil,
  • 3 Zeitdiagramme zur Erläuterung des über das Druckabbauventil erfolgenden Druckabbaus während der Dauer einer Motorsegment zeit,
  • 4 Zeitdiagramme zur Erläuterung des Druckabbaus beim Vorliegen einer bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtung,
  • 5 Zeitdiagramme zur Erläuterung des Druckabbaus einer Hochdruckeinspritzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel für die Erfindung und
  • 6 Zeitdiagramme zur Veranschaulichung einer Filtervorheizfunktion bei einer bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtung und einer Hochdruckeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Hochdruckeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereit, welchem Motorsegmentzeiten zugeordnet sind. Diese Hochdruckeinspritzvorrichtung weist eine Hochdruckpumpe, ein mit der Hochdruckpumpe über eine Kraftstoffhochdruckleitung verbundenes Rail, mindestens einen Injektor, ein mit dem Rail verbundenes Druckabbauventil, eine mit dem Druckabbauventil verbundene Kraftstoffrückführleitung und ein Steuergerät auf, welches dazu ausgebildet ist, das Druckabbauventil nur in vorgegebenen Motorsegmentzeiten in den durchlässigen Zustand zu schalten und für eine Zeitdauer im durchlässigen Zustand zu halten, der größer ist als eine Motorsegmentzeit.
  • Die 1 zeigt eine Blockdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Hochdruckeinspritzvorrichtung 100. Diese weist einen Kraftstofftank 200 auf, aus welchem von einer Kraftstoffpumpe 300 über eine Kraftstoffleitung 210 Kraftstoff entnommen wird. In der Kraftstoffleitung 210 kann ein mit gestrichelten Linien gezeichnetes Kraftstofffilter angeordnet sein. Der von der Kraftstoffpumpe 300 aus dem Kraftstofftank 200 entnommene Kraftstoff wird über eine Kraftstoffleitung 310 an ein Einlassventil 400 geleitet. Dieses Einlassventil 400 regelt den Zustrom von Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 410 zu einer Hochdruckpumpe 500. Das Einlassventil 400 kann integraler Bestandteil der Hockdruckpumpe 500 sein. Der in der Hochdruckpumpe 500 auf einen hohen Druck verdichtete Kraftstoff wird über eine Kraftstoffhochdruckleitung 510 an ein Rail 600 weitergegeben. Von dort aus gelangt er über Hochdruckleitungen 610 zu Injektoren 700, über welche der auf einen hohen Druck verdichtete Kraftstoff in die Brennräume eines Verbrennungsmotors 800 eingespritzt wird. Das Rail 600 ist mit einem digitalen Druckabbauventil 630 verbunden, welches auch integraler Bestandteil des Rails sein kann. Das digitale Druckabbauventil 630 ist über eine Kraftstoffrückführleitung 620 mit dem Kraftstofftank 200 verbunden, um aus dem Rail 600 überschüssigen Kraftstoff durch das Druckabbauventil 630 in den Kraftstofftank 200 zurückzuführen. Alternativ dazu kann der über die Kraftstoffrückführleitung 620 zurückgeführte Kraftstoff auch an das Kraftstofffilter 210 zurückgeführt werden, wie es in der 1 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Zur Erfassung des im Rail 600 vorliegenden Kraftstoffdruckes ist ein Drucksensor 640 vorgesehen.
  • Des Weiteren weist die in der 1 gezeigte Hochdruckeinspritzvorrichtung 100 eine Steuereinheit 900 auf, die zur Steuerung der Einspritzvorgänge der Hochdruckeinspritzvorrichtung 100 ausgebildet ist. Die Steuereinheit 900 ist über Steuerleitungen 910 mit dem Einlassventil 400, der Hochdruckpumpe 500, den Injektoren 700 und dem Druckabbauventil 630 verbunden. Die Steuereinheit 900 steuert die Einspritzvorgänge der Hochdruckeinspritzvorrichtung in Abhängigkeit von deren momentanem Betriebszustand, den es unter Verwendung von Sensorsignalen ermittelt. Zu diesen Sensorsignalen gehören beispielsweise ein vom Drucksensor 640 ausgegebenes Sensorsignal s1, ein von einem Drehzahlsensor 810 ausgegebenes Sensorsignal s2 und/oder ein von einem Temperatursensor 820 ausgegebenes Sensorsignal s3.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Steuergerät 900 derart ausgebildet, dass es das Druckabbauventil 630 nicht während aller Motorsegmentzeiten in den durchlässigen Zustand schaltet, sondern nur in vorgegebenen Motorsegmentzeiten, den geöffneten Zustand des Druckabbauventils aber für eine Zeitdauer beibehält, die größer ist als eine Motorsegmentzeit. Beispielsweise schaltet das Steuergerät das Druckabbauventil nur in jeder zweiten Motorsegmentzeit in den durchlässigen Zustand, hält aber diesen durchlässigen Zustand für eine Zeitdauer aufrecht, die größer ist als eine Motorsegmentzeit. Lediglich am Ende jeder der jeweils zweiten Motorsegmentzeit folgenden Motorsegmentzeit ist ein Sicherheitsabstand notwendig, um eine Energieübertragung von Puls zu Puls und damit einen Verlust an Regeldynamik zu vermeiden. Durch diese Bereitstellung eines verlängerten Zeitraums für den durchlässigen Zustand des Druckabbauventils wird erreicht, dass pro Zeiteinheit eine größere Menge an Kraftstoff an die Kraftstoffrückführleitung 620 ausgegeben werden kann als bei bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen. Des Weiteren wird durch die Bereitstellung eines verlängerten Zeitraums für den durchlässigen Zustand des Druckabbauventils eine größere Flexibilität der Kraftstoffrückführung erreicht.
  • Die 2 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung eines digitalen Druckabbauventils, wie es bei der Erfindung verwendet werden kann. Dieses Druckabbauventil weist eine Feder auf, die im stromlosen Zustand mit ihrer Federkraft FFeder das Druckabbauventil im geschlossenen Zustand hält. Dabei wirkt diese Feder dem im Rail herrschenden Kraftstoffdruck, welcher die Kraft FHydraulisch ausübt, entgegen und hält das Druckabbauventil im geschlossenen Zustand. Soll das Druckabbauventil geöffnet werden, dann wird als Reaktion auf ein vom Steuergerät ausgegebenes Steuersignal ein im Druckabbauventil angeordneter Magnet derart angesteuert, dass er eine Kraft FMagnet ausübt, die mit der Kraft FHydraulisch zusammenwirkt, um das Druckabbauventil entgegen der Federkraft in den geöffneten, d. h. durchlässigen Zustand zu bringen.
  • Die 3 zeigt Zeitdiagramme zur Erläuterung des über das Druckabbauventil erfolgenden Druckabbaus während der Dauer einer Motorsegmentzeit, wie er bei bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen vorgenommen wird. Dabei ist im oberen Zeitdiagramm der Verlauf des im Rail herrschenden Druckes PEU über der Zeit t und im unteren Diagramm der Verlauf des vom Steuergerät ausgegebenen Ansteuerimpulses IPDV über der Zeit t aufgetragen.
  • Aus der 3 ist die von t8 bis t11 andauernde Zeitdauer t0 eines Motorsegments ersichtlich. Innerhalb dieser Motorsegmentzeit gibt das Steuergerät einen Puls ab, der im Zeitintervall von t8 bis t9 einen steil ansteigenden Verlauf, im Zeitintervall zwischen t9 und t10 einen gleichbleibenden Verlauf und zum Zeitpunkt t10 einen steil abfallenden Verlauf hat. Bei dem zwischen t10 und t11 liegenden Zeitintervall handelt es sich um den oben genannten Sicherheitsabstand zum nächsten Puls. Wie aus dem oberen Zeitdiagramm von 3 ersichtlich ist, erfolgt der Druckabbau im Rail im Zeitintervall zwischen t9 und t10, in welchem das Druckabbauventil geöffnet ist.
  • Die 4 zeigt Zeitdiagramme zur Erläuterung des Druckabbaus beim Vorliegen einer bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtung. Bei dieser bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtung erfolgt der Druckabbau motorsegmentsynchron, d. h. dass eine Druckabbauperiode auf die Zeitdauer eines Motorsegments beschränkt ist, wobei des Weiteren vor dem Ende der Motorsegmentzeitdauer ein Sicherheitsabstand zum darauffolgenden Ansteuerimpuls eingehalten werden muss und wobei das Öffnen und Schließen des Druckabbauventils während einer einzigen Motorsegmentzeit erfolgt.
  • Im oberen Zeitdiagramm von 4 ist der Verlauf des im Rail herrschenden Druckes PEU über der Zeit t und im unteren Zeitdiagramm von 4 der Verlauf der vom Steuergerät in aufeinanderfolgenden Motorsegmentzeiten ausgegebenen Ansteuerimpulse IPDV über der Zeit t dargestellt. Dabei sind im unteren Zeitdiagramm die Motorsegmentzeit t0 und einige der limitierten Pulszeiten t1, t2 bzw. t3 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Zeitdauer der vom Motorsteuergerät ausgegebenen Ansteuerimpulse jeweils auf eine Motorsegmentzeit beschränkt ist und wegen des oben genannten Sicherheitsabstandes sogar kleiner ist als die Dauer einer Motorsegmentzeit. Dem oberen Zeitdiagramm von 4 ist entnehmbar, dass der Druckabbau im Rail schrittweise erfolgt, wobei ein Schritt auf die Dauer einer Motorsegmentzeit limitiert ist. Diese Limitierung ist durch die gestrichelte Umrandung eines Teils des Verlaufs des Druckes PFUist nochmals hervorgehoben.
  • Die 5 zeigt im Unterschied dazu Zeitdiagramme zur Erläuterung des Druckabbaus bei einer Hochdruckeinspritzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Bei dieser Hochdruckeinspritzvorrichtung ist eine Druckabbauperiode nicht auf die Zeitdauer einer Motorsegmentzeit begrenzt, sondern auf die Zeitdauer zweier aufeinanderfolgender Motorsegmentzeitdauern vergrößert. Der dabei vom Motorsteuergerät zum Öffnen und Offenhalten des Druckabbauventils erzeugte Puls hat eine Zeitdauer, die größer ist als eine vollständige Motorsegmentzeitdauer. Im unteren Zeitdiagramm von 5 ist die Motorsegmentzeit wiederum mit t0 bezeichnet. Des Weiteren sind im unteren Zeitdiagramm von 5 einige der Pulszeiten dargestellt und mit t4 bzw. t5 bezeichnet. Es ist ersichtlich, dass die Dauer dieser Pulse jeweils größer ist als eine Motorsegmentzeit. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist während der beiden aufeinanderfolgenden Motorsegmentzeiten nur ein Sicherheitsabstand vorgesehen. Dieser befindet sich im Endbereich des zwei Motorsegmentzeiten umfassenden Gesamtzeitintervalles. Für das Durchführen eines Öffnungs- und Schließvorganges des Druckabbauventils stehen demnach die Zeitdauern zweier aufeinanderfolgender Motorsegmentzeitintervalle zur Verfügung.
  • Im oberen Zeitdiagramm von 5 ist der Verlauf des im Rail herrschenden Druckes PEU über der Zeit t dargestellt. Diesem Zeitdiagramm ist entnehmbar, dass auch hier der Druckabbau schrittweise erfolgt, wobei jedoch ein Schritt auf die Dauer zweier Motorsegmentzeiten erweitert ist. Dies ermöglicht – wie es bereits oben ausgeführt wurde – einen schnelleren Druckabbau im Rail und schafft des Weiteren Flexibilität beim Druckabbau.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, das Steuergerät derart auszubilden, dass es das vom Drehzahlsensor bereitgestellte Drehzahlsignal auswertet und bei der Ermittlung derjenigen Motorsegmentzeiten, in denen das Druckabbauventil in den durchlässigen Zustand geschaltet wird, berücksichtigt.
  • Dies kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden:
    Ausgehend davon, dass man die Öffnungszeiten des Druckabbauventils bei einer Messdrehzahl von beispielsweise 1000 Umdrehungen pro Minute gemessen hat und diese Messdrehzahl in einem Speicher 920 als Referenzwert hinterlegt hat, reduziert man die Schalthäufigkeit des Druckabbauventils derart, dass sie bei ganzzahligen Vielfachen dieser Messdrehzahl verändert wird. Beispielsweise generiert das Steuergerät beim Vorliegen der im Vergleich zur Messdrehzahl doppelten Drehzahl die Ansteuersignale für das Druckabbauventil derart, dass dieses nur in jedem zweiten Motorsegment in den durchlässigen Zustand geschaltet wird, aber für eine Zeitdauer im geöffneten Zustand gehalten wird, die größer ist als die Zeitdauer eines Motorsegmentzeitintervalles.
  • Des Weiteren generiert das Steuergerät beim Vorliegen der im Vergleich zur Messdrehzahl dreifachen Drehzahl die Ansteuersignale für das Druckabbauventil derart, dass dieses nur in jedem dritten Motorsegment in den durchlässigen Zustand geschaltet wird, aber für eine Zeitdauer im geöffneten Zustand gehalten wird, die größer ist als die Zeitdauer zweier Motorsegmentzeitintervalle.
  • Ferner generiert das Steuergerät beim Vorliegen der im Vergleich zur Messdrehzahl vierfachen Drehzahl die Ansteuersignale für das Druckabbauventil derart, dass dieses nur in jedem vierten Motorsegment in den durchlässigen Zustand geschaltet wird, aber für eine Zeitdauer im geöffneten Zustand gehalten wird, die größer ist als die Zeitdauer dreier Motorsegmentzeitintervalle.
  • Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass auch beim Vorliegen unterschiedlicher Drehzahlen die Regelperformance der Hochdruckeinspritzvorrichtung erhalten bleibt.
  • Zur Realisierung einer Filtervorheizfunktion unter Verwendung einer Hochdruckeinspritzvorrichtung wird in der Hochdruckpumpe komprimierter Kraftstoff, der bei dieser Kompression erwärmt wurde, in das Rail übertragen und dann durch das Druckabbauventil 630 und über die Kraftstoffrückführleitung 620 direkt zum Aufheizen des Kraftstofffilters 220 verwendet, wie es in der 1 durch die zum Kraftstofffilter geführte gestrichelte Linie angedeutet ist.
  • Bei bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen wurde für eine Kraftstofffiltervorheizfunktion die Hochdruckpumpe auf eine durch das Druckabbauventil maximal abbaubare Menge vorgesteuert betrieben und die Druckregelung durch das Druckabbauventil erreicht. Aufgrund der bei bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen bestehenden Limitierung des Druckauf- und -abbaus auf eine einzige Segmentzeit kann im Allgemeinen beispielsweise beim Vorliegen einer niedrigen Drehzahl oder beim Vorliegen einer höherer Drehzahl und einem niedrigen Druck die maximale Förderleistung der Pumpe nicht genutzt werden. Die Förderleistung der Pumpe musste folglich beispielsweise auf 50% limitiert werden.
  • Bei der Realisierung einer Kraftstofffiltervorheizfunktion unter Verwendung einer Hochdruckeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung kann im Unterschied dazu die Förderleistung der Pumpe auf 100% erhöht werden. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass durch ein nur in vorgegebenen Motorsegmentzeiten erfolgendes Schalten des Druckabbauventils in den durchlässigen Zustand und die verlängerte Öffnungszeit des Druckabbauventils ein höherer Druckabbau pro Zeiteinheit erfolgen kann als bei bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen. Dies wird nachfolgend anhand der 6 näher erläutert, welche Zeitdiagramme zur Veranschaulichung einer Filtervorheizfunktion bei einer bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtung und einer Hochdruckeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
  • Dabei sind links der senkrechten strichpunktierten Linie in 6 Zeitdiagramme dargestellt, anhand derer die Filtervorheizfunktion bei Verwendung einer herkömmlichen Hochdruckeinspritzvorrichtung erläutert wird und rechts der senkrechten strichpunktierten Linie in 6 Zeitdiagramme dargestellt, anhand derer die Filtervorheizfunktion einer Hochdruckeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung erläutert wird.
  • Links und rechts der gestrichelten Linie sind jeweils im unteren Zeitdiagramm die vom Steuergerät ausgegebenen Ansteuerimpulse über der Zeit aufgetragen. Es ist ersichtlich, dass bei bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen die Dauer der Ansteuerimpulse jeweils auf eine Motorsegmentzeit t0 beschränkt ist und dass im Endbereich jeder Motorsegmentzeit ein Sicherheitsabstand zum jeweils nächsten Impuls eingehalten wird. Des Weiteren ist ersichtlich, dass bei einer Hochdruckeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für die Dauer der Ansteuerimpulse jeweils zwei Motorsegmentzeiten zur Verfügung stehen und jeweils nur im Endbereich jeder zweiten Motorsegmentzeit ein Sicherheitsabstand zum jeweils nächsten Ansteuerimpuls eingehalten werden muss.
  • Im jeweils mittleren Zeitdiagramm links und rechts der gestrichelten Linie ist der im Rail herrschende Druck über der Zeit aufgetragen. Es ist ersichtlich, dass bei den bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen der Aufbau und der Abbau des Druckes im Rail jeweils innerhalb einer einzigen Motorsegmentzeit erfolgt, während bei einer Hochdruckeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung für den Aufbau und den Abbau des Druckes im Rail jeweils zwei Motorsegmentzeiten zur Verfügung stehen.
  • Aus den oberen Zeitdiagrammen in 6 ist ersichtlich, dass bei bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen die Förderleistung FL der Hochdruckpumpe auf 50% begrenzt ist, während die Förderleistung der Pumpe bei einer Hochdruckeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung 100% beträgt. Dabei ist in den oberen Zeitdiagrammen die Dauer einer Motorsegmentzeit mit t0, der Zeitpunkt der Aktivierung der Filtervorheizung bei der bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtung mit t6 und der Zeitpunkt der Aktivierung der Filtervorheizung bei einer Hochdruckeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung mit t7 bezeichnet.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen für die Erfindung wird jeweils im Vergleich zu bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen die Anzahl der Öffnungs- und Schließvorgänge des Druckabbauventils verringert und die dadurch eingesparte Zeit dazu verwendet, den durch das Druckabbauventil erfolgenden Druckabbau zu verbessern. Insbesondere wird erreicht, dass die über die Kraftstoffrückführleitung rückführbare Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit vergrößert ist. Dies hat den Vorteil, dass ein Abbau überschüssigen Drucks im Rail schneller erfolgen kann als bei bekannten Hochdruckeinspritzvorrichtungen. Des Weiteren kann eine Vorrichtung gemäß der Erfindung auch zu einer Verbesserung der Vorheizfunktion eines Kraftstofffilters verwendet werden.

Claims (10)

  1. Hochdruckeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welchem Motorsegmentzeiten zugeordnet sind, mit einer Hochdruckpumpe, einem mit der Hochdruckpumpe über eine Kraftstoffhochdruckleitung verbundenen Rail, mindestens einem Injektor, einem mit dem Rail verbundenen digitalen Druckabbauventil, einer mit dem Druckabbauventil verbundenen Kraftstoffrückführleitung und einem Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (900) dazu ausgebildet ist, das Druckabbauventil (630) nur in vorgegebenen Motorsegmentzeiten in den durchlässigen Zustand zu schalten und diesen durchlässigen Zustand des Druckabbauventils für eine Zeitdauer aufrecht zu erhalten, die größer ist als die Dauer einer Motorsegmentzeit.
  2. Hochdruckeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (900) dazu ausgebildet ist, das Druckabbauventil (630) in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors nur in den vorgegebenen Motorsegmentzeiten in den durchlässigen Zustand zu schalten.
  3. Hochdruckeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (900) dazu ausgebildet ist, den Betriebszustand des Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung eines von einem Drehzahlsensor (810) bereitgestellten Sensorsignals (s2) zu ermitteln.
  4. Hochdruckeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Speicher (920) aufweist, in welchem eine Messdrehzahl hinterlegt ist, und dass das Steuergerät (900) dazu ausgebildet ist, die vorgegebenen Segmentzeiten für das Druckabbauventil bei ganzzahligen Vielfachen der Messdrehzahl zu verändern.
  5. Hochdruckeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (900) dazu ausgebildet ist, das Druckabbauventil (630) nur für jede zweite Motorsegmentzeit in den durchlässigen Zustand zu schalten und jeweils für eine Zeitdauer geöffnet zu halten, die größer ist als die Zeitdauer (t0) einer Motorsegmentzeit, wenn die im Betrieb des Verbrennungsmotors gemessene Drehzahl dem doppelten Wert der Messdrehzahl entspricht.
  6. Hochdruckeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (900) dazu ausgebildet ist, das Druckabbauventil (630) nur in jeder dritten Motorsegmentzeit in den durchlässigen Zustand zu schalten und jeweils für eine Zeitdauer geöffnet zu halten, die größer ist als die doppelte Zeitdauer einer Motorsegmentzeit, wenn die im Betrieb des Verbrennungsmotors gemessene Drehzahl dem dreifachen Wert der Messdrehzahl entspricht.
  7. Hochdruckeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (900) dazu ausgebildet ist, das Druckabbauventil (630) nur in jeder vierten Motorsegmentzeit durchlässig zu schalten und jeweils für eine Zeitdauer geöffnet zu halten, die größer ist als die dreifache Zeitdauer einer Motorsegmentzeit, wenn die im Betrieb des Verbrennungsmotors gemessene Drehzahl dem vierfachen Wert der Messdrehzahl entspricht.
  8. Hochdruckeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (900) dazu ausgebildet ist, den Betriebszustand des Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung eines von einem Hochdrucksensor (640) bereitgestellten Sensorsignals (s1) zu ermitteln.
  9. Hochdruckeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffrückführleitung (620) mit einem Kraftstofftank (200) verbunden ist.
  10. Hochdruckeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffrückführleitung (620) mit einem Kraftstofffilter (220) verbunden ist.
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