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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinheit mit einer Kraftstoffförderpumpe und mit einem Steuergerät zur Ansteuerung der Kraftstoffförderpumpe, wobei von dem Steuergerät auf Grundlage einer Eingangsgröße ein Steuersignal an die Kraftstoffförderpumpe ausgebbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Kraftstofffördereinheit.
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Stand der Technik
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Verbrennungsmotorisch betriebene Kraftfahrzeuge weisen einen Kraftstofftank zur Bevorratung des Kraftstoffs auf. Aus diesem Kraftstofftank wird der Kraftstoff mittels einer Kraftstofffördereinrichtung zum Verbrennungsmotor gefördert. Die Kraftstofffördereinrichtung weist hierfür eine Kraftstoffförderpumpe auf, die im Inneren des Kraftstofftanks oder benachbart zu diesem angeordnet ist und den Kraftstoff hin zum Verbrennungsmotor fördert. Hierzu ist ein Steuergerät vorgesehen, welches die Kraftstoffförderpumpe entsprechend des Bedarfs des Verbrennungsmotors ansteuert, um die jeweils bedarfsgerechte Kraftstoffmenge zur Verfügung zu stellen.
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Hierzu wird der Bedarf des Verbrennungsmotors insbesondere über indirekte Messgrößen ermittelt und in Form einer Drehzahlvorgabe an die Kraftstoffförderpumpe weitergegeben. Indirekte Messgrößen sind beispielsweise der Druck in der Kraftstoffförderleitung, die Drehzahl des Verbrennungsmotors oder unterschiedliche Parameterkennfelder im Motorsteuergerät und/oder im Steuergerät der Kraftstoffförderpumpe.
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Der pumpenspezifische Zusammenhang zwischen der Drehzahl der Kraftstoffförderpumpe und der Förderleistung der Kraftstoffförderpumpe wird während der Entwicklung der Kraftstoffförderpumpe per Simulation und experimentell ermittelt. Dieser Zusammenhang wird dann in Kennfelder übertragen, die im Steuergerät der Kraftstoffförderpumpe dauerhaft abgelegt werden. Die Herstellung des Steuergerätes der Kraftstoffförderpumpe und die Herstellung der Kraftstoffförderpumpe selbst finden getrennt statt, und die Hochzeit zwischen Steuergerät und einer spezifischen Kraftstoffförderpumpe findet mitunter erst sehr spät statt, teilweise erst direkt vor dem Einbau in das Kraftfahrzeug.
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Die
DE 100 14 550 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer mit einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs in Wirkverbindung stehenden Kraftstoffpumpe. Es wird vorgeschlagen, ein von der Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs aus steuerbares elektronisches Steuergerät für die Kraftstoffpumpe vorzusehen, welches einen Flashspeicher haben kann.
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Die
DE 10 2007 051 310 A1 betrifft ein Steuergerät zur Identifikation einer Kombination aus einer Aufnahmevorrichtung und zumindest einem in einem Kraftfahrzeug anzuordnenden zugehörigen Modul. Insbesondere betrifft diese Offenbarung einen effektiven Diebstahlschutz eines Brennstoffzellenmoduls und eines Klimatisierungsmoduls, die als transportable Einheiten ausgelegt und einen erheblichen Wert darstellen können.
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Die
DE 10 2005 035 612 A1 betrifft eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine. Ein Kraftstoffdruckregler und eine Leistungsendstufe in einer Kraftstoffpumpenelektronik bilden eine Funktionsbaueinheit. Dadurch ist geringerer Softwareaufwand im Motorsteuergerät erforderlich in Verbindung mit einer Reduzierung der Steuergerätehardware, da der elektronische Kraftstoffdruckregler nicht mehr Bestandteil des Motorsteuergeräts ist sondern ausgelagert der Leistungsendstufe zugeordnet ist.
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Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass das Steuergerät keine Funktionalität aufweist, die eine Identifizierung der tatsächlich verbauten Kraftstoffförderpumpe ermöglicht. Eine definierte Anpassung der von der spezifischen Kraftstoffförderpumpe geförderten Kraftstoffmenge bei bestimmten Betriebsbedingungen kann bislang nur über eine eingebaute Regelung basierend auf Messgrößen realer Signale erfolgen. So wird beispielsweise die tatsächlich geförderte Kraftstoffmenge ermittelt und mit der vorgegebenen Kraftstofffördermenge abgeglichen. Alternativ kann beispielsweise auch der Druck in einer Kraftstoffleitung gemessen werden.
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Nachteilig an solchen Kompensationsmethoden unter Zuhilfenahme von real gemessenen Messgrößen ist, dass die verwendeten Sensoren zusätzlich Kosten erzeugen und eine Quelle für Funktionsstörungen darstellen.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstofffördereinheit zu schaffen, welche eine Anpassung des Steuergeräts und insbesondere der darauf abgelegten Kennfelder auf eine spezifische Kraftstoffförderpumpe ermöglicht. Dabei sollen insbesondere die über eine Baureihe von Kraftstoffförderpumpen entstehenden Streuungen ausgeglichen werden, die beispielsweise aufgrund von Bauteiltoleranzen oder anderen Schwankungen im Fertigungsprozess der Kraftstoffförderpumpen entstehen. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinheit zu schaffen.
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Die Aufgabe hinsichtlich der Kraftstofffördereinheit wird durch eine Kraftstofffördereinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinheit mit einer Kraftstoffförderpumpe und mit einem Steuergerät zur Ansteuerung der Kraftstoffförderpumpe, wobei von dem Steuergerät auf Grundlage einer Eingangsgröße ein Steuersignal an die Kraftstoffförderpumpe ausgebbar ist, wobei die Kraftstoffförderpumpe einen elektronischen Speicher aufweist, wobei der elektronische Speicher von dem Steuergerät auslesbar ist und in dem elektronischen Speicher ein Wert zur eindeutigen Identifizierung der Kraftstoffförderpumpe abgelegt ist.
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Der elektronische Speicher ist bevorzugt lediglich durch das Steuergerät auslesbar. Die abgelegten Werte sind nicht veränderbar, so dass sichergestellt ist, dass die einmalig abgelegten Werte dauerhaft erhalten bleiben. Das Steuergerät und die Kraftstoffförderpumpe werden getrennt voneinander produziert und erst in einem späten Schritt kurz vor der Endmontage miteinander verbunden. Über die im elektronischen Speicher abgelegten Werte kann das Steuergerät erkennen um welche Kraftstoffförderpumpe es sich handelt und gegebenenfalls aus den abgelegten Werten Rückschlüsse auf die spezifische Fördercharakteristik der jeweiligen Kraftstoffförderpumpe ziehen.
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Es ist zweckmäßig, dass in dem elektronischen Speicher ein Wert zur eindeutigen Identifizierung der Kraftstoffförderpumpe abgelegt ist. Ein solcher Wert ist vorteilhaft, um eindeutig identifizieren zu können, welche Kraftstoffförderpumpe verbaut wurde. Dabei können beispielsweise der Bautyp, die Produktionszeit, der Produktionsort oder anderer Informationen dieser Art abgelegt werden, um die Identifizierung zu ermöglichen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der elektronische Speicher untrennbar mit der Kraftstoffförderpumpe verbunden ist. Dies ist vorteilhaft, um sicherzustellen, dass die spezifischen Werte der jeweiligen Kraftstoffförderpumpe nicht durch andere Werte aus einem anderen elektronischen Speicher ersetzt werden. Die auf dem elektronischen Speicher abgelegten Werte sollen über den gesamten Lebenszyklus der Kraftstoffförderpumpe erhalten und der jeweiligen Kraftstoffförderpumpe zugeordnet bleiben.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der elektronische Speicher eine Isolation aufweist, wobei der elektronische Speicher durch die Isolation fluiddicht von dem die Kraftstoffförderpumpe umgebenden und/oder dem die Kraftstoffförderpumpe durchströmenden Medium abgetrennt ist. Um den elektronischen Speicher dauerhaft vor Beschädigung zu schützen, ist es notwendig, dass er insbesondere gegen die korrosiven Eigenschaften des Kraftstoffs geschützt ist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Speicher kabellos mit einer benötigen Betriebsspannung versorgbar ist. Dies ist nützlich, um keinen zusätzlichen Aufwand für die Stromversorgung zu erzeugen. Weiterhin sind kabelgebundene Lösungen störanfällig, und es wird zusätzlicher Bauraum beansprucht.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn der elektronische Speicher kabellos von dem Steuergerät auslesbar ist. Ebenso wie bei der Spannungsversorgung ist der Verzicht auf ein zusätzliches Kabel vorteilhaft für die Bauraumausnutzung. Zusätzlich kann auch auf zusätzliche Dichtmaßnahmen an einer Kabeldurchführung verzichtet werden.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der elektronische Speicher in das Kunststoffgehäuse der Kraftstoffförderpumpe eingegossen ist. Das Eingießen in das Gehäuse ist besonders vorteilhaft, weil dadurch insbesondere sichergestellt ist, dass der elektronische Speicher nicht zerstörungsfrei von der jeweiligen Kraftstoffförderpumpe getrennt werden kann.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der elektronische Speicher unter Verwendung der Near-Field-Communication (NFC) vom Steuergerät auslesbar ist und durch das Steuergerät mit einer Betriebsspannung versorgbar ist.
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Der Near-Field-Communication Standard ist vorteilhaft, da er eine sichere und verlässliche Kommunikation über kurze Wege darstellt. Zusätzlich kann auch die Spannungsversorgung durch die Nutzung diese Standards ermöglicht werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der elektronische Speicher durch die Anregerspule der Kraftstoffförderpumpe mit einer Betriebsspannung versorgbar ist. Der elektronische Speicher kann insbesondere durch das sogenannte Energy Harvesting besonders vorteilhaft mit einer notwendigen Betriebsspannung versorgt werden.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn in dem elektronischen Speicher die Fördercharakteristik der jeweiligen spezifischen Kraftstoffförderpumpe an zumindest einem vordefinierten Arbeitspunkt abgelegt ist.
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Die Fördercharakteristik beschreibt insbesondere die Fördermenge der Kraftstoffförderpumpe bei einer definierten Drehzahl beziehungsweise bei einem bekannten Gegendruck im Kraftstofffördersystem. Insbesondere Bauteiltoleranzen, Verarbeitungstoleranzen oder auch Verarbeitungsfehler können die geförderte Menge bei einem ansonsten konstanten Betriebspunkt beeinflussen.
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Zwei unterschiedliche Kraftstoffförderpumpen gleichen Bautyps werden aller Wahrscheinlichkeit nach bei exakt gleichen Betriebsbedingungen unterschiedliche Fördermengen fördern. Die Streuung hier kann marginal sein, kann jedoch auch so groß sein, dass eine nicht mehr bedarfsgerechte Förderung des Kraftstoffs entsteht. Die Fördercharakteristik kann bei Kraftstoffförderpumpen eines Bautyps beispielsweise innerhalb einer Produktionscharge schwanken. Auch verschiedene Chargen, die beispielsweise einem bestimmten Produktionstag oder einer bestimmten Produktionsschicht zugeordnet werden können, können unterschiedliche Fördercharakteristiken für Kraftstoffförderpumpen gleichen Bautyps aufweisen.
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Um zumindest eine begrenzte Aussage über jede einzelne Kraftstoffförderpumpe tätigen zu können, wird regelmäßig ein spezieller Arbeitspunkt für jede Kraftstoffförderpumpe angefahren und dabei die geförderte Menge bei einer bestimmten Drehzahl und einem bestimmten Gegendruck protokolliert. Eine Protokollierung über den gesamten Betriebsbereich einer einzelnen Kraftstoffförderpumpe kann in der Großserienproduktion aufgrund des immensen Aufwands nicht realisiert werden.
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Die in dem elektronischen Speicher abgelegte Fördercharakteristik für den zumindest einen Arbeitspunkt ermöglicht so einen Vergleich mit dem allgemeinen Kennfeld, welches im Steuergerät hinterlegt ist. Eine grundsätzliche Anpassung der Ansteuerung der Kraftstoffförderpumpe kann so realisiert werden. So kann beispielsweise die Ansteuerspannung reduziert werden, wenn beispielsweise durch die spezifische Kraftstoffförderpumpe ein höheres Volumen an einem Betriebspunkt gefördert wird, als im allgemeinen Kennfeld vorgesehen. Ebenso kann im umgekehrten Fall die Ansteuerspannung reduziert werden, wenn das geförderte Volumen an einem Betriebspunkt zu niedrig ist.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn in dem elektronischen Speicher die Fördercharakteristik von einer Mehrzahl von anderen Kraftstoffförderpumpen gleichen Bautyps abgelegt ist, wobei die Fördercharakteristik der anderen Kraftstoffförderpumpen gleichen Bautyps an einer Mehrzahl von vordefinierten Arbeitspunkten ermittelt ist.
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Dies ist vorteilhaft, um nicht nur einen Vergleich zwischen dem allgemeinen hinterlegten Kennfeld und der jeweiligen spezifischen Kraftstoffförderpumpe zu ermöglichen, sondern auch einen Vergleich mit einer größeren Vergleichsgruppe. Hintergrund dieses Ansatzes ist, dass innerhalb einer produzierten Charge, beispielsweise in einer Schicht, eine Mehrzahl von Kraftstoffförderpumpen intensiv vermessen wird und so die Fördercharakteristik an mehreren Arbeitspunkten oder sogar über den gesamten Betriebsbereich erfasst wird.
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Die Anpassung der Ansteuerung einer spezifischen Kraftstoffförderpumpe kann unter Einbeziehung der spezifischen Fördercharakteristik einer spezifischen Kraftstoffförderpumpe für einen einzelnen Arbeitspunkt und die Fördercharakteristik von einer Mehrzahl von Kraftstoffförderpumpen gleichen Bautyps entlang mehrere Arbeitspunkte genauer erfolgen.
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Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens zum Betrieb einer Kraftstofffördereinheit wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 12 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffförderpumpe, wobei das Steuergerät der Kraftstoffförderpumpe die in dem elektronischen Speicher abgelegte Fördercharakteristik an zumindest einem ersten vordefinierten Arbeitspunkt der spezifischen Kraftstoffförderpumpe ausliest und einen Abgleich mit dem im Steuergerät abgelegten Kennfeld zur Ansteuerung der Kraftstoffförderpumpe durchführt, wobei auf Grundlage der durch das Steuergerät ermittelten Differenz eine Anpassung der Ansteuerung der Kraftstoffförderpumpe vorgenommen wird.
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Ein solches Verfahren ist vorteilhaft, da ein Abweichen der Fördermenge der spezifischen Kraftstoffförderpumpe gegenüber dem allgemeinen im Steuergerät hinterlegten Kennfeld erkannt wird und gegebenenfalls eine Anpassung des Ansteuersignals vorgenommen werden kann. Somit wird verhindert, dass der Verbrennungsmotor nicht bedarfsgerecht mit Kraftstoff versorgt wird.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät der Kraftstoffförderpumpe die in dem elektronischen Speicher abgelegte Fördercharakteristik der andern Kraftstoffförderpumpen gleichen Bautyps ausliest und einen Abgleich mit dem im Steuergerät abgelegten Kennfeld zur Ansteuerung der Kraftstoffförderpumpe durchführt, wobei auf Grundlage der durch das Steuergerät ermittelten Differenz eine Anpassung der Ansteuerung der Kraftstoffförderpumpe vorgenommen wird.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Steuergerät die Fördercharakteristik der spezifischen Kraftstoffförderpumpe und die Fördercharakteristik der anderen Kraftstoffförderpumpen gleichen Bautyps ausliest und einen Abgleich mit dem im Steuergerät hinterlegten Kennfeld zur Ansteuerung der Kraftstoffförderpumpe durchführt, wobei auf Grundlage der durch das Steuergerät ermittelten Differenz eine Anpassung der Ansteuerung der Kraftstoffförderpumpe vorgenommen wird.
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Diese Verfahren sind vorteilhaft, um den Abgleich zwischen dem allgemeinen Kennfeld im Steuergerät nicht nur mit der jeweiligen spezifischen Kraftstoffförderpumpe bei einem einzelnen Arbeitspunkt durchzuführen, sondern auch die Daten von anderen Kraftstoffförderpumpen gleichen Bautyps mit einzubeziehen. Auf diese Weise kann die Güte der Anpassung wesentlich verbessert werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Schnittansicht durch eine Kraftstoffförderpumpe mit einem im Gehäuse der Kraftstoffförderpumpe integrierten elektronischen Speicher, und
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2 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt einen Schnitt durch eine Kraftstoffförderpumpe 1. In das Gehäuse 2 der Kraftstoffförderpumpe 1 ist ein elektronischer Speicher 3 integriert. Diese ist beispielsweise in das Gehäuse 2 eingegossen. Dies führt zu einer zerstörungsfrei nicht lösbaren Verbindung zwischen dem elektronischen Speicher 3 und der Kraftstoffförderpumpe 1.
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Durch die Ummantelung des elektronischen Speichers 3 mit dem Gehäuse 2 ist auch eine Isolation des elektronischen Speichers 3 gegenüber dem Kraftstoff sichergestellt, der die Kraftstoffförderpumpe 1 umspült und teilweise durchströmt.
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Der elektronische Speicher 3 ist direkt benachbart zu der Anregerspule 4 der Kraftstoffförderpumpe 1 angeordnet. Die Energieversorgung des elektronischen Speichers kann vorteilhaft durch Energie Harvesting an der Anregerspule 4 sichergestellt werden.
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Die Anregerspule 4 kann bevorzugt sowohl zur Erzeugung des Pumpendrehfeldes genutzt werden als auch für die Ermöglichung der Near-Field-Communication zwischen dem elektronischen Speicher 3 und dem nicht gezeigten Steuergerät der Kraftstoffförderpumpe 1. In einer alternativen Ausführungsform kann eine zusätzliche Spule zur Versorgung des elektronischen Speichers und zur Sicherstellung der Near-Field-Communication mit dem Steuergerät vorgesehen werden.
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2 zeigt ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei stellt Block 5 das Auslesen der im elektronischen Speicher abgelegten Werte zur jeweiligen spezifischen Kraftstoffförderpumpe dar. Alternativ können hier auch zusätzlich die Werte für die andren Kraftstoffförderpumpen des gleichen Bautyps aus der Vergleichsgruppe angezogen werden.
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In Block 6 findet ein Abgleich der durch das Steuergerät angezogenen Werte mit dem im Steuergerät hinterlegten Kennfeld statt.
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In Block 7 wird auf Grundlage des Wertes, der sich bei dem Vergleich in Block 6 ergeben hat, eine Anpassung des Ansteuersignals für die Kraftstoffförderpumpe durchgeführt.
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Das Ausführungsbeispiel der 1 weist insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dient der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftstoffförderpumpe
- 2
- Gehäuse
- 3
- elektronischer Speicher
- 4
- Anregerspule
- 5
- Block
- 6
- Block
- 7
- Block
