DE10351507A1 - Process for operating a fuel system of an internal combustion engine, especially with direct fuel injection, comprises performing conveying strokes using a differential piston of pressure-generating device during start phase of the engine - Google Patents

Process for operating a fuel system of an internal combustion engine, especially with direct fuel injection, comprises performing conveying strokes using a differential piston of pressure-generating device during start phase of the engine Download PDF

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DE10351507A1 DE2003151507 DE10351507A DE10351507A1 DE 10351507 A1 DE10351507 A1 DE 10351507A1 DE 2003151507 DE2003151507 DE 2003151507 DE 10351507 A DE10351507 A DE 10351507A DE 10351507 A1 DE10351507 A1 DE 10351507A1
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Gottlob Haag
Martin Kessler
Wolfgang Samenfink
Thomas Frenz
Tadeusz Glazewski
Andreas Posselt
Andreas Eichendorf
Andreas Kufferath
Tilo Landenfeld
Uwe Mueller
Bernd Schroeder
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Abstract

Process for operating a fuel system (10) of an internal combustion engine, especially with direct fuel injection, comprises performing a number of conveying strokes using a differential piston (30) of a pressure-generating device (26) during a start phase of the engine. An independent claim is also included for a fuel system for an internal combustion engine, especially with direct fuel injection.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, bei dem der Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe, die mechanisch von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, in einen Hochdruckbereich gefördert wird, und bei dem mindestens während einer Startphase der Brennkraftmaschine eine Druckerzeugungseinrichtung, welche einen Differentialkolben, eine wenigstens mittelbar mit einem Kraftstoffbehälter verbundene Niederdruckkammer, und eine mit dem Hochdruckbereich verbundene Hochdruckkammer aufweist, den Hochdruckbereich mit Druck beaufschlagt.The Invention relates first a method for operating a fuel system of an internal combustion engine, especially with direct fuel injection, in which the fuel from a high-pressure pump, mechanically from the internal combustion engine is driven, is conveyed to a high pressure area, and at least while a starting phase of the internal combustion engine, a pressure generating device, which a differential piston, at least indirectly with a Fuel tank connected low pressure chamber, and one with the high pressure area connected high pressure chamber, the high pressure area with pressure applied.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einer elektrischen Vorförderpumpe, mit einer Hochdruckpumpe, welche mechanisch von der Brennkraftmaschine angetrieben wird und zu einem Hochdruckbereich fördert, und mit einer Druckerzeugungseinrichtung, welche einen Differentialkolben, eine Niederdruckkammer, und eine Hochdruckkammer aufweist, wobei die Niederdruckkammer wenigstens zeitweise mit dem Ausgang der Vorförderpumpe verbunden und die Hochdruckkammer mit dem Hochdruckbereich verbunden ist.object The present invention also relates to a fuel system for an internal combustion engine. especially with direct fuel injection, with an electric supply pump, with a high-pressure pump, which mechanically from the internal combustion engine is driven and promotes a high-pressure area, and with a pressure generating device, which a differential piston, a low-pressure chamber, and a High pressure chamber, wherein the low pressure chamber at least temporarily connected to the output of the feed pump and the High pressure chamber is connected to the high pressure area.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der EP 11 67 744 A1 bekannt. Dort wird beschrieben, dass eine elektrische Vorförderpumpe den Kraftstoff zu einer mechanisch von der Brennkraftmaschine angetriebenen Hochdruckpumpe fördert. Diese fördert weiter in eine Kraftstoff-Sammelleitung, an die mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen angeschlossen sind. Der Kraftstoff ist im Normalbetrieb in der Kraftstoff-Sammelleitung unter hohem Druck gespeichert. Da beim Start der Brennkraftmaschine die mechanische Hochdruck-Kraftstoffpumpe den Kraftstoff noch nicht in dem gewünschten Maße komprimieren kann, wird in der EP 11 67 744 A1 vorgeschlagen, die Kraftstoff-Sammelleitung mit einer Druckerzeugungseinrichtung zu verbinden, welche mit einem Differentialkolben arbeitet. Eine Niederdruckkammer des Differentialkolbens ist dabei mit dem Auslass der elektrischen Vorförderpumpe verbunden. Hierdurch wird in der Niederdruckkammer der Druckerzeugungseinrichtung, sobald die elektrische Vorförderpumpe zu fördern beginnt, ein Druck aufgebaut, welcher den Differentialkolben beaufschlagt und so zu einer Druckbeaufschlagung der Kraftstoff-Sammelleitung führt. Hierdurch soll das Startverhalten der Brennkraftmaschine, insbesondere bei kalter Brennkraftmaschine, verbessert werden.A method of the type mentioned is from the EP 11 67 744 A1 known. There it is described that an electric prefeed pump delivers the fuel to a mechanically driven by the internal combustion engine high-pressure pump. This promotes further in a fuel rail to which a plurality of fuel injectors are connected. The fuel is stored under normal pressure in the fuel rail under high pressure. Since the mechanical high-pressure fuel pump can not yet compress the fuel to the desired extent at the start of the internal combustion engine, is in the EP 11 67 744 A1 proposed to connect the fuel rail with a pressure generating device which operates with a differential piston. A low-pressure chamber of the differential piston is connected to the outlet of the electric prefeed pump. As a result, in the low-pressure chamber of the pressure-generating device, as soon as the electric prefeed pump begins to deliver, a pressure builds up, which acts on the differential piston and thus leads to a pressurization of the fuel rail. This is intended to improve the starting behavior of the internal combustion engine, in particular in the case of a cold internal combustion engine.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und ein Kraftstoffsystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Brennkraftmaschine noch zuverlässiger gestartet werden kann und dabei weniger Kraftstoff verbraucht. Außerdem soll das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine beim Start verbessert werden.The The present invention has the object, a method and a fuel system of the aforementioned type so that the internal combustion engine even more reliable can be started and consumes less fuel. In addition, should improves the emission behavior of the internal combustion engine at startup become.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mindestens während einer Startphase der Brennkraftmaschine der Differentialkolben der Druckerzeugungseinrichtung eine Mehrzahl von Förderhüben ausführt.These Task is characterized by a method of the type mentioned by solved, that at least during a start phase of the internal combustion engine of the differential piston of the Pressure generating device executes a plurality of delivery strokes.

Um bei einem Kraftstoffsystem die eingangs genannte Aufgabe zu lösen, wird vorgeschlagen, dass die Druckerzeugungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie mindestens während einer Startphase eine Mehrzahl von Förderhüben ausführen kann.Around in a fuel system to solve the object mentioned, is proposed that the pressure generating device is designed such that at least during a start phase can perform a plurality of delivery strokes.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Dank der erfindungsgemäßen Maßnahmen steht ein erhöhter Druck im Hochdruckbereich nicht nur unmittelbar zu Beginn der Startphase zur Verfügung, sondern während der gesamten Startphase, und zwar auch dann, wenn diese länger dauert. Dies kann zum Beispiel bei sehr kalter Brennkraftmaschine erforderlich sein. Der Grund hierfür ist, dass der von den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen eingespritzte Kraftstoff von der Druckerzeugungseinrichtung kontinuierlich nachgefördert wird. Diese arbeitet somit nicht nur als Druckerzeugungseinrichtung, sondern als Förderpumpe.thanks the measures according to the invention is an elevated one Pressure in the high-pressure area not only immediately at the beginning of the starting phase to disposal, but while the entire starting phase, even if it lasts longer. This may be required, for example, with very cold internal combustion engine be. The reason for that is that of the fuel injectors injected Fuel is continuously nachgefördert of the pressure generating device. This thus works not only as a pressure generating device, but as a pump.

Aufgrund des während der gesamten Startphase der Brennkraftmaschine vorliegenden erhöhten Drucks bei gleichzeitig ausreichender Förderleistung kann während der gesamten Startphase ein vergleichsweise hoher Einspritzdruck an den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen aufrechterhalten werden, so dass der eingespritzte Kraftstoff sehr gut zerstäubt wird. Hierdurch kann die während der Startphase einzuspritzende Kraftstoffmenge reduziert werden. All dies reduziert den Kraftstoffverbrauch während der Startphase der Brennkraftmaschine und verbessert deren Emissionsverhalten. Insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, und hier wiederum insbesondere bei Brennkraftmaschinen, welche als Kraftstoff Benzin verwenden, kann dank der erfindungsgemäßen Maßnahmen unabhängig von der Temperatur der Brennkraftmaschine ein Start der Brennkraftmaschine mit geschichtetem Gemisch durchgeführt werden. Gegebenenfalls ist sogar ein Direktstart der Brennkraftmaschine möglich. All dies reduziert den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen der Brennkraftmaschine während des Startvorgangs.by virtue of during the the entire starting phase of the internal combustion engine present increased pressure at the same time sufficient capacity can while the entire starting phase a comparatively high injection pressure be maintained at the fuel injectors, so that the injected fuel is very well atomized. This allows the during the amount to be injected in the starting phase can be reduced. All this reduces fuel consumption during the starting phase of the internal combustion engine and improves their emission behavior. Especially with internal combustion engines with fuel direct injection, and here again in particular in internal combustion engines, which as Fuel can use gasoline, thanks to the measures according to the invention independently from the temperature of the internal combustion engine, a start of the internal combustion engine be carried out with layered mixture. Possibly even a direct start of the internal combustion engine is possible. Alles this reduces the fuel consumption and the emissions of the internal combustion engine during the Startup.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems wird auf die oben genannten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.Regarding the Advantages of the fuel system according to the invention is based on the above advantages of the method according to the invention directed.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in subclaims.

Zunächst wird vorgeschlagen, dass der Differentialkolben der Druckerzeugungseinrichtung entgegen einer Förderrichtung vorgespannt wird, und dass die Niederdruckkammer während der Startphase der Brennkraftmaschine alternierend mit einem Auslass und einem Einlass einer elektrischen Vorförderpumpe verbunden wird. Eine solche Vorförderpumpe ist bei vielen Kraftstoffsystemen ohnehin vorhanden, um am Einlass der Hochdruckpumpe, welche von der Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben wird, bereits ein erhöhtes Druckniveau bereitstellen zu können. Die Förderleistung einer solchen elektrischen Vorförderpumpe ist jedoch um ein Vielfaches höher als die Förderleistung, die während der Startphase der Brennkraftmaschine benötigt wird. Bei dem hier vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren wird diese überschüssige Förderleistung der elektrischen Vorförderpumpe für den Antrieb der Druckerzeugungseinrichtung verwendet. Dank dieser Maßnahmen können die erfindungsgemäßen Vorteile erzielt werden, ohne dass wesentliche Zusatzkosten anfallen.First, will proposed that the differential piston of the pressure generator against a conveying direction is biased, and that the low pressure chamber during the Starting phase of the internal combustion engine alternately with an outlet and an inlet of an electric feed pump is connected. A such prefeed pump is already present on many fuel systems at the inlet the high-pressure pump, which of the internal combustion engine mechanically is already providing an increased pressure level to be able to. The delivery rate such an electric feed pump is, however, many times higher as the output, the while the starting phase of the internal combustion engine is needed. In the case proposed here inventive method will this excess flow of the electric prefeed pump for the Drive the pressure generator used. Thanks to these measures can the advantages of the invention achieved without significant additional costs.

Vorteilhaft ist auch, wenn die Förderung von Kraftstoff durch die Druckerzeugungseinrichtung vom Druck im Hochdruckbereich abhängt. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass dann, wenn im Hochdruckbereich ein für einen wirtschaftlichen und emissionsarmen Start ausreichender Druck vorliegt, eine Förderung von Kraftstoff durch die Druckerzeugungseinrichtung nicht oder nicht in vollem Umfange erforderlich ist. Bei dieser Weiterbildung wird zum einen die Lebensdauer der Druckerzeugungseinrichtung erhöht, und beim Start der Brennkraftmaschine werden durch den Betrieb der Druckerzeugungseinrichtung hervorgerufene Geräusche vermieden.Advantageous is also when the promotion of fuel through the pressure generator from the pressure in High pressure range depends. That is the consideration basis, that then, if in the high pressure area one for a economic and low-emission start sufficient pressure exists a promotion of fuel through the pressure generator or not is required to the full extent. In this training will be on the one hand increases the life of the pressure generating device, and at the start of the engine are by the operation of the pressure generator caused noises avoided.

Dabei ist auch möglich, dass die Förderung von Kraftstoff durch die Druckerzeugungseinrichtung von der Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abhängt. Dieser Weiterbildung wiederum liegt die Überlegung zugrunde, dass dann, wenn die Kurbelwelle mit einer ausreichenden Drehzahl dreht, die mechanisch von der Brennkraftmaschine angetriebene Hochdruckpumpe einen ausreichenden Druck und eine ausreichende Fördermenge zur Verfügung stellen kann. Auch hierdurch wird ein unnötiger Betrieb der Druckerzeugungseinrichtung vermieden, was deren Lebensdauer verlängert.there is possible, too, that the promotion of Fuel by the pressure generator from the speed a crankshaft of the internal combustion engine depends. This training is in turn the consideration underlying that, if the crankshaft with a sufficient Speed rotates, mechanically driven by the internal combustion engine High pressure pump sufficient pressure and a sufficient flow rate to disposal can make. This also makes unnecessary operation of the pressure generating device avoided, which extends their life.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems wird vorgeschlagen, dass die Hochdruckkammer über ein zur Hochdruckkammer öffnendes Rückschlagventil mit dem Auslass der Vorförderpumpe verbunden ist. Ein solches Rückschlagventil bildet somit ein Einlass- oder Saugventil für die Druckerzeugungseinrichtung.at an advantageous embodiment of the fuel system according to the invention It is proposed that the high pressure chamber via a high pressure chamber opening check valve with the outlet of the pre-feed pump connected is. Such a check valve thus forms an inlet or suction valve for the pressure generating device.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Differentialkolben der Druckerzeugungseinrichtung entgegen einer Förderrichtung vorgespannt ist, und dass zwischen der Niederdruckkammer und dem Auslass der Vorförderpumpe eine Ventileinrichtung angeordnet ist, welche ein 3/2-Schaltventil oder zwei 2/2-Schaltventile umfasst. Mit derartigen Schaltventilen ist eine alternierende Verbindung der Niederdruckkammer der Druckerzeugungseinrichtung mit dem Auslass der Vorförderpumpe leicht und preiswert realisierbar.Further can be provided that the differential piston of the pressure generating device against a conveying direction is biased, and that between the low-pressure chamber and the outlet the pre-feed pump a valve device is arranged which a 3/2-way valve or includes two 2/2-way valves. With such switching valves is an alternating connection of the low pressure chamber of the pressure generating device with the outlet of the pre-feed pump easy and inexpensive realizable.

Vorgeschlagen wird ferner, dass zwischen der Hochdruckkammer und dem Hochdruckbereich ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches zu der Hochdruckkammer hin sperrt. Dies verhindert, dass der Druck im Hochdruckbereich aufgrund von Leckagen im Bereich der Druckerzeugungseinrichtung absinkt. Durch diese Maßnahme wird insgesamt der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems erhöht.proposed is further, that between the high pressure chamber and the high pressure area check valve is arranged, which blocks to the high pressure chamber. This prevents the pressure in the high pressure area due to leaks decreases in the area of the pressure generating device. This measure will Overall, the efficiency of the fuel system according to the invention increases.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Differentialkolben der Druckerzeugungseinrichtung so ausgelegt ist, dass im Betrieb der Druck in der Hochdruckkammer ungefähr zehnmal so hoch ist als in der Niederdruckkammer. Übliche Vorförderpumpen stellen einen Speisedruck von ungefähr 4 bar zur Verfügung. Dies führt bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung zu einem Förderdruck von 40 bar, mit dem die Druckerzeugungseinrichtung den Hochdruckbereich beaufschlagt. Ein derartiger Druck ermöglicht eine sehr gute Kraftstoffaufbereitung während des Starts der Brennkraftmaschine. Dadurch ist ein sicherer Start bei geringen Emissionen möglich. Gleichzeitig wird bei einem Förderhub des Differentialkolbens der Druckerzeugungseinrichtung noch eine so ausreichende Kraftstoffmenge gefördert, dass die Aufrechterhaltung des erhöhten Drucks im Hochdruckbereich während der gesamten Startphase sichergestellt ist.Further it is advantageous if the differential piston of the pressure generating device is designed so that during operation of the pressure in the high-pressure chamber approximately ten times as high as in the low pressure chamber. Usual prefeed pumps provide a feed pressure of about 4 bar. This leads the embodiment of the invention a delivery pressure of 40 bar, with which the pressure generating device the high pressure area applied. Such a pressure allows a very good fuel treatment while the start of the internal combustion engine. This is a sure start low emissions possible. At the same time, at a delivery stroke the differential piston of the pressure generating device still a so sufficient amount of fuel promoted that sustaining of the raised Pressure in the high pressure area during the entire starting phase is ensured.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Hochdruckbereich ein Drucksteuerventil angeordnet ist, welches über eine Rücklaufleitung mit dem Auslass der Vorförderpumpe verbunden ist, und dass die Niederdruckkammer der Druckerzeugungseinrichtung mit der Rücklaufleitung verbindbar ist. Dies gestattet kurze Strömungswege und die Verwendung ohnehin vorhandener Komponenten, was die Herstellkosten des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems senkt.A further advantageous embodiment of the fuel system according to the invention is characterized in that in the high-pressure region, a pressure control valve is arranged, which over a return line with the outlet of the pre-feed pump is connected, and that the low pressure chamber of the pressure generator with the return line is connectable. This allows for short flow paths and use Any existing components, what the manufacturing cost of the fuel system according to the invention lowers.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:following will be a particularly preferred embodiment of the present invention Invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In show the drawing:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems mit einer elektrischen Vorförderpumpe, einer mechanischen Hochdruckpumpe, und einer Druckerzeugungseinrichtung; und 1 a schematic representation of a fuel system with an electric feed pump, a mechanical high pressure pump, and a pressure generating device; and

2 ein Ablaufschema zum Betrieb des Kraftstoffsystems von 1. 2 a flowchart for operating the fuel system of 1 ,

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Ein Kraftstoffsystem trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Es gehört zu einer Brennkraftmaschine, die in 1 nicht im Detail dargestellt ist.A fuel system carries in 1 Overall, the reference number 10 , It belongs to an internal combustion engine, which in 1 not shown in detail.

Das Kraftstoffsystem 10 umfasst einen Kraftstoff-Vorratsbehälter 12, in dem Benzin bevorratet ist. Eine elektrisch angetriebene Vorförderpumpe 14 fördert den Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 12 über eine Niederdruckleitung 15 zu einer mechanisch von der Brennkraftmaschine angetriebenen Hochdruckpumpe 16. Die Vorförderpumpe 14 verdichtet den Kraftstoff im Normalbetrieb auf einen Druck von ungefähr 4 bar. Dieser in der Niederdruckleitung 15 herrschende Druck wird durch einen Druckregler 17 eingestellt, dessen Einlass mit der Niederdruckleitung 15 und dessen Auslass mit dem Einlass der Vorförderpumpe 14 verbunden ist.The fuel system 10 includes a fuel reservoir 12 in which gas is stored. An electrically driven prefeed pump 14 promotes the fuel from the reservoir 12 via a low pressure line 15 to a mechanically driven by the internal combustion engine high-pressure pump 16 , The pre-feed pump 14 During normal operation, the fuel is compressed to a pressure of approximately 4 bar. This in the low pressure line 15 Ruling pressure is controlled by a pressure regulator 17 adjusted, whose inlet with the low-pressure line 15 and its outlet with the inlet of the feed pump 14 connected is.

Die Hochdruckpumpe 16 verdichtet den Kraftstoff weiter auf einen Druck von einigen hundert bar und fördert ihn in eine Hochdruckleitung 18, welche zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 20 führt. Der in dieser herrschende Druck kann durch ein Drucksteuerventil 21 eingestellt werden, welches über eine Rücklaufleitung 23 mit der Niederdruckleitung 15 verbunden ist. An die Kraftstoff-Sammelleitung 20 sind insgesamt vier Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 angeschlossen, die den Kraftstoff jeweils in einen ihnen unmittelbar zugeordneten Brennraum 24 einspritzen. Das Kraftstoffsystem 10 gehört also zu einer Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung.The high pressure pump 16 compresses the fuel further to a pressure of a few hundred bar and conveys it into a high pressure line 18 leading to a fuel manifold 20 leads. The pressure prevailing in this can be controlled by a pressure control valve 21 be adjusted, which via a return line 23 with the low pressure line 15 connected is. To the fuel manifold 20 are a total of four fuel injectors 22 connected to each of the fuel in a directly associated combustion chamber 24 inject. The fuel system 10 So belongs to an internal combustion engine with gasoline direct injection.

Das Kraftstoffsystem 10 umfasst ferner eine Druckerzeugungseinrichtung 26. Diese besteht unter anderem aus einem Gehäuse 28, in dem ein stufenförmiger Differentialkolben 30 gleitend geführt ist. Ein Abschnitt 32 des Differentialkolbens 30 hat einen größeren Durchmesser als ein Abschnitt 34. Die abragende Begrenzungsfläche des Abschnitts 32 mit größerem Durchmesser begrenzt eine Niederdruckkammer 36, wohingegen die freiliegende Fläche des Abschnitts 34 eine Hochdruckkammer 38 begrenzt. Zwischen dem Abschnitt 32 und dem Gehäuse 28 ist in einem Federraum 40 eine Druckfeder 42 verspannt. Durch diese wird der Differentialkolben 30 zur Niederdruckkammer 36 hin vorgespannt.The fuel system 10 further comprises a pressure generating device 26 , This consists among other things of a housing 28 in which a stepped differential piston 30 is guided in a sliding manner. A section 32 of the differential piston 30 has a larger diameter than a section 34 , The projecting boundary of the section 32 with larger diameter limits a low pressure chamber 36 whereas the exposed area of the section 34 a high pressure chamber 38 limited. Between the section 32 and the housing 28 is in a spring room 40 a compression spring 42 braced. This is the differential piston 30 to the low pressure chamber 36 biased towards.

Die Niederdruckkammer 36 ist mit einem 3/2-Magnetventil 44 verbunden. In dessen einer Schaltstellung 46 wird die Niederdruckkammer 36 über eine Leitung 48 mit dem Vorratsbehälter 12 beziehungsweise dem Einlass der Vorförderpumpe 14 verbunden. In einer Schaltstellung 50 ist die Niederdruckkammer 36 mit der Rücklaufleitung 23 und somit letztlich über die Niederdruckleitung 15 mit dem Auslass der Vorförderpumpe 14 verbunden. Ein Leckagekanal 52 führt vom Federraum 40 zur Leitung 48.The low pressure chamber 36 is with a 3/2 solenoid valve 44 connected. In one of its switching position 46 becomes the low pressure chamber 36 over a line 48 with the reservoir 12 or the inlet of the feed pump 14 connected. In a switching position 50 is the low pressure chamber 36 with the return line 23 and thus ultimately via the low pressure line 15 with the outlet of the pre-feed pump 14 connected. A leakage channel 52 leads from the spring chamber 40 to the line 48 ,

Die Hochdruckkammer 38 ist über ein Rückschlagventil 54, welches zur Hochdruckkammer 38 hin sperrt, mit der Hochdruckleitung 18 verbunden. Die Hochdruckkammer 38 ist ferner über ein Rückschlagventil 56, welches zur Hochdruckkammer 38 hin öffnet, mit der Rücklaufleitung 23, und somit letztlich über die Niederdruckleitung 15 ebenfalls mit dem Auslass der Vorförderpumpe 14 verbunden.The high pressure chamber 38 is via a check valve 54 leading to the high pressure chamber 38 locks out with the high pressure line 18 connected. The high pressure chamber 38 is also a check valve 56 leading to the high pressure chamber 38 opens, with the return line 23 , and thus ultimately on the low pressure line 15 also with the outlet of the pre-feed pump 14 connected.

Der Betrieb des Kraftstoffsystems 10 wird insgesamt von einem Steuer- und Regelgerät 58 gesteuert beziehungsweise geregelt, welches beispielsweise mit dem Drucksteuerventil 21, mit dem der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 eingestellt wird, und dem Magnetventil 44, mit dem der Betrieb der Druckerzeugungseinrichtung 26 gesteuert wird, verbunden ist.The operation of the fuel system 10 is total of a control and regulating device 58 controlled or regulated, which, for example, with the pressure control valve 21 with which the pressure in the fuel manifold 20 is set, and the solenoid valve 44 , with which the operation of the pressure generating device 26 is controlled connected.

Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine ist das Magnetventil 44 geschlossen, das heißt, es befindet sich in der stromlosen Schaltstellung 46. Wenn die Brennkraftmaschine jedoch gestartet werden soll, wird nach einem Verfahren vorgegangen, welches nun unter Bezugnahme auf 2 erläutert wird. Das Verfahren ist als Computerprogramm in einem Speicher 60 des Steuer- und Regelgeräts 58 abgelegt.In normal operation of the internal combustion engine is the solenoid valve 44 closed, that is, it is in the de-energized switching position 46 , However, when the internal combustion engine is to be started, a procedure is followed, which is now with reference to 2 is explained. The method is a computer program in a memory 60 of the control and regulating device 58 stored.

Nach einem Startblock 62 wird in einem Block 64 abgefragt, ob ein Startbit B_Start gesetzt ist. Ist dies nicht der Fall, bedeutet dies, dass die Brennkraftmaschine nicht gestartet werden soll. In diesem Falle wird im Block 66 ein Bit B_DKP zu Null gesetzt, was bedeutet, dass die Druckerzeugungseinrichtung 26 keinen Kraftstoff fördern soll. Das Magnetventil 44 befindet sich demnach in seiner geschlossenen stromlosen Schaltstellung 46.After a starting block 62 will be in a block 64 queried whether a start bit B_Start is set. If this is not the case, this means that the internal combustion engine should not be started. In this case, in the block 66 a bit B_DKP set to zero, which means that the pressure generator 26 should not promote fuel. The solenoid valve 44 is therefore in its closed currentless switching position 46 ,

Ist die Antwort im Block 64 jedoch "ja", ist also das Startbit B_Start gesetzt, wird im Block 68 ein Bit B_EKP gesetzt. Hierdurch wird die Vorförderpumpe 14 in Gang gesetzt, und in der Folge baut sich in der Niederdruckleitung 15 und in der Rücklaufleitung 23 ein Druck von ungefähr 4 bar auf. Im Block 70 wird abgefragt, ob ein Druck pr größer ist als ein Grenzwert G1. Beim Druck pr handelt es sich um den Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoff-Sammelleitung 20. Er wird durch einen in 1 nicht dargestellten Sensor erfasst.Is the answer in the block 64 however, "yes", so the start bit B_Start is set, is in the block 68 a bit B_EKP set. As a result, the prefeed pump 14 set in motion, and subsequently it is building in the low pressure line 15 and in the return line 23 a pressure of about 4 bar. In the block 70 a query is made as to whether a pressure pr is greater than a limit value G1. The pressure pr is the pressure of the fuel in the fuel rail 20 , He is going through an in 1 Sensor not shown detected.

Ist die Antwort im Block 70 "ja", wird zum Block 66 gesprungen und das Bit B_DKP zu Null gesetzt: Wenn der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 ausreichend hoch ist, ist ein Betrieb der Druckerzeugungseinrichtung 26 nicht erforderlich. Gleiches gilt dann, wenn eine Drehzahl N einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine oberhalb eines Grenzwerts G2 liegt. Dies wird in einem Block 72 abgefragt.Is the answer in the block 70 "yes", becomes the block 66 jumped and bit B_DKP set to zero: when the pressure in the fuel rail 20 is sufficiently high, is an operation of the pressure generating device 26 not mandatory. The same applies if a rotational speed N of a crankshaft of the internal combustion engine is above a limit value G2. This is in a block 72 queried.

Ist die Antwort in den beiden Blöcken 70 und 72 jeweils "nein", wird im Block 74 das Bit B_DKP zu 1 gesetzt. Dies bedeutet, dass zunächst das Magnetventil 44 bestromt und in seine Schaltstellung 50 gebracht wird. In dieser ist die Niederdruckkammer 36 mit der Rücklaufleitung 23 verbunden. Der Druck in der Niederdruckkammer 36 steigt daher ebenfalls auf den in der Rücklaufleitung 23 herrschenden Druck von 4 bar. Hierdurch wird der Differentialkolben 30 entgegen der Kraft der Druckfeder 42 in 1 nach oben bewegt, und der in der Hochdruckkammer 38 eingeschlossene Kraftstoff wird komprimiert.Is the answer in the two blocks 70 and 72 each "no", is in the block 74 the bit B_DKP too 1 set. This means that first the solenoid valve 44 energized and in its switching position 50 is brought. In this is the low pressure chamber 36 with the return line 23 connected. The pressure in the low pressure chamber 36 therefore also increases to that in the return line 23 prevailing pressure of 4 bar. This will cause the differential piston 30 against the force of the compression spring 42 in 1 moved up, and in the high pressure chamber 38 enclosed fuel is compressed.

Da jene Fläche des Abschnitts 32 des Differentialkolbens 30, welche die Niederdruckkammer 36 begrenzt, zehnmal größer ist als die Fläche des Abschnitts 34, welche die Hochdruckkammer 38 begrenzt, kann bei der Bewegung des Differentialkolbens 30 der Druck in der Hochdruckkammer 38 auf das Zehnfache des in der Niederdruckkammer 36 herrschenden Druckes erhöht werden. Hierdurch öffnet das Rückschlagventil 54, und das unter einem Druck von ungefähr 40 bar stehende Benzin strömt aus der Hochdruckkammer 38 in die Hochdruckleitung 18 und weiter in die Kraftstoff-Sammelleitung 20. Nun wird das Magnetventil 44 wieder in seine stromlose Schaltstellung 46 gebracht, in der die Niederdruckkammer 36 über die Leitung 48 mit dem Vorratsbehälter 12 und somit im Grunde mit Umgebungsdruck verbunden ist. Aufgrund der Druckfeder 42 wird nun der Differentialkolben 30 wieder in Richtung Niederdruckkammer 36 gedrückt. Hierdurch sinkt der Druck in der Hochdruckkammer 38 schlagartig ab, wodurch das Rückschlagventil 54 schließt und das Rückschlagventil 56 öffnet. In die Hochdruckkammer 38 kann daher aus der Rücklaufleitung 23 Kraftstoff (mit dem Vorförderdruck von ungefähr 4 bar) in die Hochdruckkammer 38 einströmen. Nun wird das Magnetventil 44 wieder in seine bestromte Schaltstellung 50 gebracht, mit den bereits oben beschriebenen technischen Folgen.As that area of the section 32 of the differential piston 30 which the low pressure chamber 36 limited, ten times larger than the area of the section 34 which the high pressure chamber 38 limited, can during the movement of the differential piston 30 the pressure in the high pressure chamber 38 ten times that in the low-pressure chamber 36 increasing pressure. This opens the check valve 54 and the gas under a pressure of about 40 bar flows out of the high pressure chamber 38 in the high pressure line 18 and further into the fuel manifold 20 , Now the solenoid valve 44 back to its de-energized switching position 46 brought in the low pressure chamber 36 over the line 48 with the reservoir 12 and thus basically connected to ambient pressure. Due to the compression spring 42 now becomes the differential piston 30 again in the direction of low pressure chamber 36 pressed. This reduces the pressure in the high-pressure chamber 38 abruptly, causing the check valve 54 closes and the check valve 56 opens. In the high pressure chamber 38 can therefore from the return line 23 Fuel (with the pre-feed pressure of about 4 bar) in the high-pressure chamber 38 flow. Now the solenoid valve 44 back to its energized switching position 50 brought, with the technical consequences already described above.

Durch eine alternierende Ansteuerung des Magnetventils 44 wird also die Niederdruckkammer 36 der Druckerzeugungseinrichtung 26 alternierend mit der Niederdruckleitung 15 (Umgebungsdruck) beziehungsweise mit dem Auslass der Vorförderpumpe 14 (Vorförderdruck) verbunden. Die Druckerzeugungseinrichtung 26 führt daher hintereinander eine Mehrzahl von Förderhüben durch, durch die Benzin mit einem Druck von ungefähr 40 bar in die Hochdruckleitung 18 und weiter in die Kraftstoff-Sammelleitung 20 gepresst wird. Die Druckerzeugungseinrichtung 26 arbeitet also als Differentialkolbenpumpe, und zwar vollkommen unabhängig von der aktuellen Leistung der mechanisch angetriebenen Hochdruckpumpe 16.By alternating activation of the solenoid valve 44 becomes the low pressure chamber 36 the pressure generating device 26 alternating with the low pressure line 15 (Ambient pressure) or with the outlet of the feed pump 14 (Pre-feed pressure) connected. The pressure generating device 26 Therefore, successively performs a plurality of delivery strokes, through the gasoline at a pressure of about 40 bar in the high-pressure line 18 and further into the fuel manifold 20 is pressed. The pressure generating device 26 So it works as a differential piston pump, and indeed completely independent of the current performance of the mechanically driven high-pressure pump 16 ,

Da in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 bald nach Beginn der Fördertätigkeit der Druckerzeugungseinrichtung 26 ein Druck von ungefähr 40 bar anliegt, wird der Kraftstoff von den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 vergleichsweise gut zerstäubt, so dass auch bei kalter Brennkraftmaschine nur vergleichsweise wenig Kraftstoff in die Brennräume 24 eingespritzt werden muss. Für einen sicheren Kaltstart der Brennkraftmaschine genügt es also, eine im Vergleich zu warmer Brennkraftmaschine ungefähr zweifache Kraftstoffmenge in die Brennräume 24 einzuspritzen. Diese Kraftstoffmenge kann ohne weiteres von der Vorförderpumpe 14 und auch von der Druckerzeugungseinrichtung 26 in die Kraftstoff-Sammelleitung 20 nachgefördert werden, so dass auch bei fortlaufender Einspritzung von Kraftstoff durch die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 in die Kraftstoff-Sammelleitung 20 der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 nicht zusammenbricht.Because in the fuel manifold 20 soon after the start of the conveying activity of the pressure generating device 26 a pressure of about 40 bar is applied, the fuel from the fuel injectors 22 atomized comparatively well, so that even with a cold internal combustion engine only comparatively little fuel in the combustion chambers 24 must be injected. For a safe cold start of the internal combustion engine so it is sufficient, compared to warm engine approximately twice the amount of fuel in the combustion chambers 24 inject. This amount of fuel can easily from the pre-feed pump 14 and also from the pressure generator 26 into the fuel rail 20 be nachgetrördert so that even with continuous injection of fuel through the fuel injectors 22 into the fuel rail 20 the pressure in the fuel rail 20 does not collapse.

Darüber hinaus beginnt auch die mechanisch angetriebene Hochdruckpumpe 16 Kraftstoff in die Kraftstoff-Sammelleitung 20 zu fördern, sobald der Anlasser die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Drehung versetzt. Die Druckerzeugungseinrichtung 26 muss daher ohnehin nur jene Differenzmenge in die Kraftstoff-Sammelleitung 20 fördern, welche zwischen der von den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 abgerufenen und der aktuell von der Hochdruckpumpe 16 förderbaren Kraftstoffmenge liegt.In addition, the mechanically driven high-pressure pump begins 16 Fuel in the fuel rail 20 as soon as the starter sets the crankshaft of the internal combustion engine in rotation. The pressure generating device 26 Therefore, in any case, only that difference in the fuel rail must 20 promote which between the fuel injectors 22 retrieved and currently from the high pressure pump 16 eligible fuel quantity is.

Sobald der Druck pr in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 den Grenzwert G1 oder die Drehzahl N der Kurbelwelle den Grenzwert G2 übersteigt (Blöcke 70 und 72), wird im Block 66 das Magnetventil 44 in seine stromlose Schaltstellung 46 gebracht und so die Förderung von Kraftstoff durch die Druckerzeugungseinrichtung 26 beendet. Das Programm endet in einem Endblock 76.Once the pressure pr in the fuel rail 20 the limit value G1 or the rotational speed N of the crankshaft exceeds the limit value G2 (blocks 70 and 72 ), is in the block 66 the solenoid valve 44 in its de-energized switching position 46 brought and so the promotion of fuel through the pressure generator 26 completed. The program ends in an endblock 76 ,

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems (10) einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, bei dem der Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe (16), die mechanisch von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, in einen Hochdruckbereich (18) gefördert wird, und bei dem mindestens während einer Startphase der Brennkraftmaschine eine Druckerzeugungseinrichtung (26), welche einen Differentialkolben (30), eine wenigstens mittelbar mit einem Kraftstoffbehälter (12) verbundene Niederdruckkammer (36), und eine mit dem Hochdruckbereich (18) verbundene Hochdruckkammer (38) aufweist, den Hochdruckbereich (18) mit Druck beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens während einer Startphase der Brennkraftmaschine der Differentialkolben 30 der Druckerzeugungseinrichtung (26) eine Mehrzahl von Förderhüben ausführt.Method for operating a fuel system ( 10 ) of an internal combustion engine, in particular with direct fuel injection, wherein the force substance from a high-pressure pump ( 16 ), which is mechanically driven by the internal combustion engine, in a high-pressure region ( 18 ) is conveyed, and in which at least during a starting phase of the internal combustion engine, a pressure generating device ( 26 ), which a differential piston ( 30 ), at least indirectly with a fuel tank ( 12 ) connected low-pressure chamber ( 36 ), and one with the high pressure area ( 18 ) connected high-pressure chamber ( 38 ), the high pressure area ( 18 ) is pressurized, characterized in that at least during a starting phase of the internal combustion engine, the differential piston 30 the pressure generator ( 26 ) performs a plurality of delivery strokes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialkolben (30) der Druckerzeugungseinrichtung (26) entgegen einer Förderrichtung vorgespannt wird, und dass die Niederdruckkammer (36) während der Startphase der Brennkraftmaschine alternierend mit einem Auslass und einem Einlass einer elektrischen Vorförderpumpe (14) verbunden wird.Method according to claim 1, characterized in that the differential piston ( 30 ) of the pressure generating device ( 26 ) is biased against a conveying direction, and that the low-pressure chamber ( 36 ) during the starting phase of the internal combustion engine alternately with an outlet and an inlet of an electric prefeed pump ( 14 ) is connected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung von Kraftstoff durch die Druckerzeugungseinrichtung (26) vom Druck (pr) im Hochdruckbereich (18) abhängt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the delivery of fuel through the pressure generating device ( 26 ) from the pressure (pr) in the high-pressure region ( 18 ) depends. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung von Kraftstoff durch die Druckerzeugungseinrichtung (26) von der Drehzahl (N) einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abhängt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the delivery of fuel through the pressure generating device ( 26 ) depends on the rotational speed (N) of a crankshaft of the internal combustion engine. Kraftstoffsystem (10) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einer elektrischen Vorförderpumpe (14), mit einer Hochdruckpumpe (16), welche mechanisch von der Brennkraftmaschine angetrieben wird und zu einem Hochdruckbereich (18) fördert, und mit einer Druckerzeugungseinrichtung (26), welche einen Differentialkolben (30), eine Niederdruckkammer (36), und eine Hochdruckkammer (38) aufweist, wobei die Niederdruckkammer (36) wenigstens zeitweise mit dem Ausgang der Vorförderpumpe (14) verbunden und die Hochdruckkammer (38) mit dem Hochdruckbereich (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungseinrichtung (26) so ausgebildet ist, dass der Differentialkolben (30) mindestens während einer Startphase eine Mehrzahl von Förderhüben ausführen kann.Fuel system ( 10 ) for an internal combustion engine, in particular with direct fuel injection, with an electric prefeed pump ( 14 ), with a high-pressure pump ( 16 ), which is mechanically driven by the internal combustion engine and to a high pressure area ( 18 ), and with a pressure generating device ( 26 ), which a differential piston ( 30 ), a low pressure chamber ( 36 ), and a high pressure chamber ( 38 ), wherein the low pressure chamber ( 36 ) at least temporarily with the output of the feed pump ( 14 ) and the high pressure chamber ( 38 ) with the high pressure area ( 18 ), characterized in that the pressure generating device ( 26 ) is designed so that the differential piston ( 30 ) can perform a plurality of delivery strokes at least during a starting phase. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das die Hochdruckkammer (38) über ein zur Hochdruckkammer (38) öffnendes Rückschlagventil (56) mit dem Auslass der Vorförderpumpe (14) verbunden ist.Fuel system ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the high pressure chamber ( 38 ) via a to the high pressure chamber ( 38 ) opening check valve ( 56 ) with the outlet of the pre-feed pump ( 14 ) connected is. Kraftstoffsystem (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialkolben (30) der Druckerzeugungseinrichtung (26) entgegen einer Förderrichtung vorgespannt ist, und dass zwischen der Niederdruckkammer (36) und dem Auslass der Vorförderpumpe (14) eine Ventileinrichtung angeordnet ist, welche ein 3/2-Schaltventil (44) oder zwei 2/2-Schaltventile umfasst.Fuel system ( 10 ) according to one of claims 5 or 6, characterized in that the differential piston ( 30 ) of the pressure generating device ( 26 ) is biased against a conveying direction, and that between the low-pressure chamber ( 36 ) and the outlet of the feed pump ( 14 ) a valve device is arranged, which is a 3/2-way valve ( 44 ) or two 2/2-way valves. Kraftstoffsystem (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hochdruckkammer (38) und dem Hochdruckbereich (18) ein Rückschlagventil (54) angeordnet ist, welches zu der Hochdruckkammer (38) hin sperrt.Fuel system ( 10 ) according to one of claims 5 or 6, characterized in that between the high-pressure chamber ( 38 ) and the high pressure area ( 18 ) a check valve ( 54 ), which leads to the high-pressure chamber ( 38 ) locks out. Kraftstoffsystem (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialkolben (30) der Druckerzeugungseinrichtung (26) so ausgelegt ist, dass im Betrieb der Förderdruck in der Hochdruckkammer (38) ungefähr zehnmal so hoch ist als in der Niederdruckkammer (36).Fuel system ( 10 ) according to one of claims 5 to 8, characterized in that the differential piston ( 30 ) of the pressure generating device ( 26 ) is designed so that during operation of the delivery pressure in the high-pressure chamber ( 38 ) is about ten times as high as in the low pressure chamber ( 36 ). Kraftstoffsystem (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hochdruckbereich (18) ein Drucksteuerventil (21) angeordnet ist, welches über eine Rücklaufleitung (23) mit dem Auslass der Vorförderpumpe (14) verbunden ist, und dass die Niederdruckkammer (36) der Druckerzeugungseinrichtung (26) mit der Rücklaufleitung (23) verbindbar ist.Fuel system ( 10 ) according to any one of claims 5 to 9, characterized in that in the high-pressure area ( 18 ) a pressure control valve ( 21 ), which via a return line ( 23 ) with the outlet of the pre-feed pump ( 14 ), and that the low-pressure chamber ( 36 ) of the pressure generating device ( 26 ) with the return line ( 23 ) is connectable.
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