DE102022204791A1 - Component of a fuel supply system for an internal combustion engine and associated operating method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von jeweils eine Komponente (10) umfassenden Kraftstoff-Zuführsystemen (1) für Brennkraftmaschinen, wobei auf Basis einer exemplarindividuellen Markierung (87) auf jedem Exemplar der Komponenten (10) eine funktionelle Eigenschaft des Exemplars der Komponenten (10) ermittelt wird und das jeweilige Kraftstoff-Zuführsystem (1) nachfolgend in Abhängigkeit von der ermittelten Eigenschaft des Exemplars der Komponenten (10) angesteuert wird.The invention relates to a method for operating a plurality of fuel supply systems (1), each comprising a component (10), for internal combustion engines, wherein a functional property of the example of the components is determined on the basis of an example-specific marking (87) on each example of the components (10). (10) is determined and the respective fuel supply system (1) is subsequently controlled depending on the determined property of the example of the components (10).
Description
Stand der TechnikState of the art
Komponenten eines Kraftstoff-Zuführsystems für eine Brennkraftmaschine, beispielsweise Kraftstoff-Hochdruckpumpen, und zugehörige Verfahren zu ihrem Betrieb sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.Components of a fuel supply system for an internal combustion engine, for example high-pressure fuel pumps, and associated methods for their operation are fundamentally known from the prior art.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Wunsch des Erfinders, diese Komponenten und die zugehörigen Kraftstoff-Zuführsysteme effizienter zu betreiben.The present invention is based on the inventor's desire to operate these components and associated fuel delivery systems more efficiently.
Dadurch, dass die Komponente eine exemplarindividuelle Markierung aufweist, wird jedes Exemplar gemäß einer ersten Variante von anderen Exemplaren unterscheidbar, sodass ihm eine an anderer Stelle elektronisch gespeicherte Eigenschaft der Komponente zugeordnet werden kann.Due to the fact that the component has an example-specific marking, each example can be distinguished from other examples according to a first variant, so that a property of the component stored electronically elsewhere can be assigned to it.
Alternativ oder zusätzlich kann die exemplarindividuelle Markierung einen Wert der Eigenschaft auch unmittelbar codieren. Dieser Wert kann dann vor Ort, beispielsweise durch Bilderkennung, gelesen und verwendet werden, insbesondere, indem das Kraftstoff-Zuführsystem und/oder die Komponente nachfolgend in Abhängigkeit von der ermittelten Eigenschaft der Komponente angesteuert wird.Alternatively or additionally, the example-specific marking can also directly encode a value of the property. This value can then be read and used on site, for example by image recognition, in particular by subsequently controlling the fuel supply system and/or the component depending on the determined property of the component.
Bei der Komponente kann es sich grundsätzlich um eine beliebige Vorrichtung eines Kraftstoff-Zuführsystems für eine Brennkraftmaschine handeln, beispielsweise um einen Injektor oder um ein Einspritzventil.The component can in principle be any device of a fuel supply system for an internal combustion engine, for example an injector or an injection valve.
Andererseits kann es sich um eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe handeln, beispielsweise um eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe, deren Betrieb bauartbedingt eine Saugphase und eine Förderphase aufweist, die ein zu einem Förderraum der Kraftstoff-Hochdruckpumpe hin öffnendes Einlassventil aufweist, das durch elektrische Ansteuerung zwangsweise offengehalten werden kann, wodurch eine von der Kraftstoff-Hochdruckpumpe geförderte Kraftstoffmenge steuerbar wird. Es handelt sich insofern um ein als Mengensteuerventil ausgebildetes Einlassventil der Kraftstoff-Hochdruckpumpe. Bei dem Kraftstoff handelt es sich beispielsweise um einen Kraftstoff wie Benzin.On the other hand, it can be a high-pressure fuel pump, for example a high-pressure fuel pump, the operation of which, due to its design, has a suction phase and a delivery phase, which has an inlet valve that opens towards a delivery chamber of the high-pressure fuel pump and which can be kept open by electrical control , whereby the amount of fuel delivered by the high-pressure fuel pump can be controlled. In this respect, it is an inlet valve of the high-pressure fuel pump designed as a quantity control valve. The fuel is, for example, a fuel such as gasoline.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung exemplarisch erläutert. Darin zeigt:
-
1 ein Kraftstoff-Zuführsystem für eine Brennkraftmaschine, -
2 eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe und -
3 ein Flussdiagramm eines Ausführbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a fuel supply system for an internal combustion engine, -
2 a high pressure fuel pump and -
3 a flowchart of an exemplary embodiment of the method according to the invention.
Ein Pumpenkolben 18 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 kann mittels eines vorliegend als Nockenscheibe ausgeführten Antriebs 36 entlang einer in Längsrichtung LA verlaufenden Längsachse, zu der der Pumpenkolben 18 axial symmetrisch ist, auf und ab bewegt werden, was in der
Über ein Druckbegrenzungsventil 22, das bei Überschreiten eines Grenzdrucks im Hochdruckbereich 29 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 bzw. in dem mit diesem kommunizierenden Hochdruckspeicher 45 öffnet, sind der Hochdruckbereich 29 und der Niederdruckbereich 28 unmittelbar miteinander verbunden. Das Druckbegrenzungsventil 22 ist als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet und kann zum Niederdruckbereich 28 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 hin öffnen. Auf diese Weise ist der durch die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 im Hochdruckspeicher 45 erzeugbare Druck limitiert.The high-
Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 weist einen als Einlassstutzen 20 ausgebildeten Einlass 11 auf. Ohne Zwischenschaltung von Ventilen kommuniziert der Einlass 11 mit dem gesamten Niederdruckbereich 28 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10.The high-
Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 weist einen als Auslassstutzen 35 ausgebildeten Auslass 34 auf. Ohne Zwischenschaltung von Ventilen kommuniziert der Auslass 34 mit dem gesamten Hochdruckbereich 29 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10.The high-
Der Auslassstutzen 35 und der Einlassstutzen 20 sind an einem Pumpengehäuse 12 fixiert, in dem auch ein Förderraum 16 angeordnet ist, der von einem längs einer Längsrichtung LA verschiebbaren Pumpenkolben 18 begrenzt wird.The
Der Niederdruckbereich 28 umfasst einen Dämpferraum 28a, der über eine in diesem Querschnitt nicht sichtbare fluidische Verbindung mit dem Einlass 11 verbundenen ist und der zwischen einem Pumpenkörper 12a des Pumpengehäuses 12 und einem Pumpendeckel 12b des Pumpengehäuses 12 ausgebildet ist. In dem Dämpfungsraum 28a ist ein Membrandämpfer 55 angeordnet, der die Gestalt einer durch zwei Metallmembranen gebildeten flachen und komprimierbaren Dose haben kann.The low-
Die nicht sichtbare fluidische Verbindung zwischen dem Einlass 11 und dem Dämpferraum 28a kann beispielsweise eine Filterbohrung umfassen, in der ein Filterelement angeordnet ist, das einen die Filterbohrung durchströmenden Kraftstoff von mitgeführten festen Partikeln oberhalb einer Mindestgröße befreit.The invisible fluidic connection between the inlet 11 and the damper chamber 28a can, for example, comprise a filter hole in which a filter element is arranged, which frees fuel flowing through the filter hole from entrained solid particles above a minimum size.
An dem in der
Der Förderraum 16 wird zum Niederdruckbereich 28 hin durch ein Einlassventil 14 begrenzt, dass bei entsprechender Druckdifferenz zum Förderraum 16 hin öffnet.The
Um die Fördermenge der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 zu steuern, kann das Einlassventil 14 durch einen von dem Aktor 30 angetriebenen Stößel 31 zwangsweise geöffnet werden. Hierzu weist der Aktor 30 ein an dem Pumpengehäuse 12 fixiertes Aktorgehäuse 30a auf, in dem eine elektromagnetische Spule 30b angeordnet ist, die über einen von außen zugänglichen elektrischen Anschluss 30c der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 bestrombar ist.In order to control the delivery rate of the high-
Geometrisch zwischen dem Einlassventil 14 und dem Aktor 30 ist in dem Pumpengehäuse ein Einlassventilbereich 28c des Niederdruckbereichs 28 ausgebildet. Er kommuniziert über die in diesem Querschnitt sichtbare Bohrung 28f mit dem Dämpfungsbereich 28a.Geometrically between the
Der Förderraum 16 wird zum Hochdruckbereich 29 hin durch ein Auslassventil 37 begrenzt, das bei entsprechender Druckdifferenz vom Förderraum 16 weg öffnet.The
In diesem Beispiel ist es in einer Auslassventilbohrung 37a des Pumpengehäuses 12 bzw. des Pumpenkörpers 12a angeordnet. Es weist ein bewegliches Ventilelement 37.1 auf, das mit einem Dichtsitz 37.4 zusammenwirkt, der an einem stromaufwärts des Ventilelements 37.1 pumpenfest angeordneten Dichtsitzteil 37.2 ausgebildet ist. Über eine pumpenfest angeordnete Gegenplatte 37.5 ist die Beweglichkeit des Ventilelements 37.1 in die stromabwärtige Richtung limitiert. Die Auslassventilbohrung 37a geht von einem zwischen dem Auslassstutzen 35 und dem Pumpengehäuse 12 bzw. dem Pumpenkörper 12a befindlichen Auslassstutzenraum 35a aus.In this example, it is arranged in an outlet valve bore 37a of the
Der Pumpenkolben 18 ist als Stufenkolben ausgebildet. Er weist einen ersten, zum Förderraum 16 weisenden Abschnitt 18.1 mit größerem Durchmesser auf und einen zweiten, vom Förderraum weg weisenden Abschnitt 18.2 mit (relativ zum Durchmesser des ersten Abschnitts 18.1) kleinerem Durchmesser auf. Zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 18.1, 18.2 ist eine in der
Zwischen dem ersten Abschnitt 18.1 und dem Pumpengehäuse 12 ist eine Hochdruckdichtung 80 angeordnet, in der der Pumpenkolben 18 verschiebbar ist. Die Hochdruckdichtung 80 trennt den Förderraum 16 dichtend von dem Niederdruckbereich 28.A high-
Bei der Hochdruckdichtung 80 kann es sich zum Beispiel um einen separaten Dichtring z.B. aus Metall oder Kunststoff handeln. Bei der Hochdruckdichtung kann es sich anderseits auch um einen über eine gewisse Länge erstreckten engen Spalt zwischen dem Pumpenkolben 18 und einer Buchse oder zwischen dem Pumpenkolben 18 und dem Pumpengehäuse 12 handeln.The high-
Zwischen dem zweiten Abschnitt 18.2 und dem oben bereits erwähnten Dichtungsträger 60 ist eine Niederdruckdichtung 78 angeordnet, die den Stufenraum 28d des Niederdruckbereichs 28 von dem Raum 100 trennt, der sich außerhalb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 befindet. In der Niederdruckdichtung 78 ist der Pumpenkolben 18 verschiebbar.Between the second section 18.2 and the
Über einen an dem Pumpenkolben 18 fixierten Federteller 19.1 und eine zwischen dem Federteller 19.1 und dem Dichtungsträger 60 eingespannte Pumpenfeder 19.2 ist der Pumpenkolben 18 in die in der
Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 weist ein Druckbegrenzungsventil 22 auf, das den Hochdruckbereich 29 mit dem Niederdruckbereich 28 fluidisch verbindet und zum Niederdruckbereich 28 hin öffnet, sodass Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich 29 in den Niederdruckbereich 28 abströmt, wenn die Druckdifferenz zwischen Kraftstoff in dem Hochdruckbereich 29 und Kraftstoff in dem Niederdruckbereich 28 einen Öffnungsdruck überschreitet. Auf die Anordnung des Druckbegrenzungsventil 22 in der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 wird nun weiter exemplarisch eingegangen.The high-
Dabei ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil 22 in einer Druckbegrenzungsventilbohrung 22a des Pumpengehäuses 12 fixiert ist und dass die Auslassventilbohrung 37a und die Druckbegrenzungsventilbohrung 22a in zueinander geometrisch parallelen Ebenen senkrecht zur Längsrichtung LA erstreckt sind.It is provided within the scope of the invention that the
In dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß
In dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß
In der Darstellung gemäß
Dabei ist ferner beispielhaft vorgesehen, dass außer der Auslassventilbohrung 37a auch die Druckbegrenzungsventilbohrung 22a von dem Auslassstutzenraum 35a ausgeht und dass die Druckbegrenzungsventilbohrung 22a durch eine im Niederdruckbereich 28 liegende, in Längsrichtung LA orientierte Niederdruck-Verbindungsbohrung 28b mit dem Dämpfungsbereich 28a verbunden ist. Die Niederdruck-Verbindungsbohrung 28b kann beispielsweise koaxial zu einer Längsachse der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 sein und/oder koaxial zu einer Symmetrieachse des Pumpenkolbens 18 und/oder des Membrandämpfers 55 sein.It is further provided by way of example that, in addition to the outlet valve bore 37a, the pressure-limiting
Der Auslassstutzen 35 erstreckt sich insbesondere quer zur Fließrichtung über den Ausgang der Druckbegrenzungsventilbohrung 22a und über den Ausgang der Auslassventilbohrung 37a hinweg, sodass die Druckbegrenzungsventilbohrung 22a und die Auslassventilbohrung 37a über den zwischen dem Pumpengehäuse 12 und dem Auslassstutzen 35 angeordneten Auslassstutzenraum 35a miteinander kommunizieren.The
Sodann wird die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 mit einer Markierung 87 gekennzeichnet, beispielsweise mit einem Data-Matrix-Code, siehe
Bei der Markierung kann es sich außer um einen Data-Matrix-Code auch um einen anderen Code handeln, beispielsweise um alphanumerische Zeichen.In addition to a data matrix code, the marking can also be another code, for example alphanumeric characters.
Ein vierter, optionaler Verfahrensschritt V4 betrifft beispielsweise den Transport der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 vom Ort ihrer Herstellung zu dem Ort, an dem sie in ein Kraftstoff-Zuführsystem 1 einer Brennkraftmaschine integriert wird. Diese Orte können natürlich auch identisch sein, dann entfällt ein Transport.A fourth, optional method step V4 concerns, for example, the transport of the high-
Im fünften Verfahrensschritt V5 wird der Liefergrad der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 bzw. werden die Liefergrade der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 ermittelt und in einem Steuergerät des Kraftstoff-Zuführsystems 1 oder der Brennkraftmaschine abgelegt. Dies kann einerseits dadurch erfolgen, dass der Liefergrad der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 bzw. die Liefergrade der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 der Markierung 87 unmittelbar entnehmbar ist/sind. Andererseits kann dies aber auch dadurch erfolgen, dass die Markierung 87 eine Information repräsentiert, z.B. eine Seriennummer, mittels der diese Informationen aus einem Datenspeicher, z.B. einer Cloud, entnehmbar sind.In the fifth method step V5, the degree of delivery of the high-
In einem sechsten Verfahrensschritt V6 wird das Kraftstoff-Zuführsystem 1 in einer Brennkraftmaschine beispielsweise in einem Kraftfahrzeug betrieben. Dabei wird jedem Lastpunkt der Brennkraftmaschine (z.B. bestehend aus einer Drehzahl und einem Drehmoment) eine Menge zuzuführenden Kraftstoffs zugeordnet. Entsprechend wird während der Förderphasen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 durch elektrische Ansteuerung ihres Einlassventils 14 diese Kraftstoffmenge bereitgestellt, beispielsweise indem eine Förderung erst beginnt, wenn das Einlassventil 14 nicht mehr zwangsweise offengehalten wird. Dabei wird das Einlassventil 14 während der Förderphasen durch entsprechende elektrische Ansteuerung umso kürzer zwangsweise offengehalten wird, je höher der Liefergrad der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 ist.In a sixth method step V6, the fuel supply system 1 is operated in an internal combustion engine, for example in a motor vehicle. Each load point of the internal combustion engine (e.g. consisting of a speed and a torque) is assigned an amount of fuel to be supplied. Accordingly, during the delivery phases of the high-
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass bei fortschreitender Alterung der Komponente, z.B. der Kraftstoff-Hochdruckpumpe, innerhalb des Kraftstoff-Zuführsystems und innerhalb der Brennkraftmaschine ein Drift des Liefergrades erkannt wird.A further development of the method provides that as the component, e.g. the high-pressure fuel pump, ages, a drift in the degree of delivery is detected within the fuel supply system and within the internal combustion engine.
Dies kann dadurch erfolgen, dass im Zuge einer Mengenregelung, deren Regelziel das zum Erreichen eines Solldruckes im Rail 45 des Kraftstoff-Zuführsystems ist, das Einlassventil 14 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 bei sonst gleichen Parametern wie Temperatur, Drehzahl etc. länger geöffnet wird als zu einem früheren Zeitpunkt. In Kombination mit der Kenntnis des Liefergrades des Pumpen-Exemplars im Neuzustand entsprechend der Markierung 87 oder entsprechend dem gespeicherten Wert, kann so ermittelt werden, in welchem Maße die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 absolut gesehen an Liefergrad verloren hat, und es kann eine Rest-Lebensdauer kalkuliert / interpoliert werden, sowie ein Service-Termin vorgeplant werden.This can be done by opening the
Statt der Öffnungszeit des Einlassventils 14, oder zusätzlich zu ihr, kann auch die Druckanstiegsgeschwindigkeit im Rail 45, die mit einem entsprechenden Sensor gemessen werden kann, zur Erkennung von Liefergrad-Drift herangezogen werden.Instead of the opening time of the
Werden sowohl die Öffnungszeit des Einlassventils 14 sowie die Anstiegsgeschwindigkeit des Raildruckes überwacht und sinkt die Anstiegsgeschwindigkeit des Raildruckes, bzw. sinkt der Raildruck im Zuge der Komponentenalterung, ohne dass sich die Öffnungszeit des Einlassventils 14 verändert, so kann darauf geschlossen werden, dass die Verluste nicht mit einem verringerten Liefergrad der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 einhergehen, sondern ursächlich auf eine Alterung von Einspritzventilen des Kraftstoff-Zuführsystems 1 zurückgehen.If both the opening time of the
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