DE19913477A1 - Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffzuführeinrichtung einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffzuführeinrichtung einer Brennkraftmaschine insbesondere eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffzuführeinrichtung (10) einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs beschrieben, bei dem die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge mittels eines Mengensteuerventils (15) und einer nachgeordneten Hochdruckpumpe (16) gesteuert und/oder geregelt wird. Das Mengensteuerventil (15) wird in Abhängigkeit von einer Batteriespannung, mit der das Mengensteuerventil (15) beaufschlagt ist, und/oder in Abhängigkeit von einem Spulenwiderstand des Mengensteuerventils (15) beeinflußt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Kraftstoffzuführeinrichtung einer Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem die der
Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge mittels eines
Mengensteuerventils und einer nachgeordneten Hochdruckpumpe
gesteuert und/oder geregelt wird. Die Erfindung betrifft
ebenfalls ein Steuergerät für eine
Kraftstoffzuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die
Kraftstoffzuführeinrichtung mit einem Mengensteuerventil
und mit einer Hochdruckpumpe versehen ist, und wobei das
Steuergerät zur Steuerung und/oder Regelung der der
Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge vorgesehen
ist. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine
Kraftstoffzuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem
Mengensteuerventil, mit einer Hochdruckpumpe und mit einem
Steuergerät zur Steuerung und/oder Regelung der der
Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge.
Ein derartiges Verfahren, wie auch ein derartiges
Steuergerät und eine derartige Kraftstoffzuführeinrichtung
sind aus der EP 481 964 A2 bekannt. Dort ist das
Mengensteuerventil im stromlosen Zustand geöffnet. Wird das
Mengensteuerventil angesteuert, so wird es geschlossen und
die Hochdruckpumpe fördert Kraftstoff für die nachfolgende
Einspritzung desselben in die Brennräume der
Brennkraftmaschine.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs
genannten Art, wie auch ein Steuergerät und eine
Kraftstoffzuführeinrichtung der jeweils eingangs genannten
Art derart weiterzubilden, dass eine möglichst genaue
Zumessung der erwünschten Kraftstoffmenge in die Brennräume
der Brennkraftmaschine möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art durch die Erfindung dadurch gelöst, dass das
Mengensteuerventil in Abhängigkeit von einer
Batteriespannung, mit der das Mengensteuerventil
beaufschlagt ist, und/oder in Abhängigkeit von einem
Spulenwiderstand des Mengensteuerventils beeinflusst wird.
Bei einem Steuergerät oder einer
Kraftstoffzuführeinrichtung der eingangs genannten Art wird
die Aufgabe durch die Erfindung dadurch gelöst, dass das
Mengensteuerventil durch das Steuergerät in Abhängigkeit
von einer Batteriespannung, mit der das Mengensteuerventil
beaufschlagt ist, und/oder in Abhängigkeit von einem
Spulenwiderstand des Mengensteuerventils beeinflussbar ist.
Der Schließzeitpunkt des Mengensteuerventils stellt im
wesentlichen denjenigen Zeitpunkt dar, ab dem Kraftstoff
von der Hochdruckpumpe zu den Einspritzdüsen und damit zu
den Brennräumen der Brennkraftmaschine gefördert wird.
Durch den Schließzeitpunkt des Mengensteuerventils wird
auch die den Brennräumen und damit der Brennkraftmaschine
zugeführte Kraftstoffmenge beeinflusst. Der
Schließzeitpunkt des Mengensteuerventils selbst ist von
einer Mehrzahl von Größen abhängig. So wird der
Schließzeitpunkt eher erreicht, wenn die Batteriespannung,
an der das Mengensteuerventil anliegt, groß ist. Ebenfalls
bestehen Abhängigkeiten des Schließzeitpunkts von dem
Spulenwiderstand des Mengensteuerventils, da dieser den
Strom durch das Mengensteuerventil bestimmt.
Erfindungsgemäß werden diese Abhängigkeiten bei der
Ansteuerung des Mengensteuerventils berücksichtigt. So wird
bei der Erfindung die Abhängigkeit des Mengensteuerventils
von der Batteriespannung und/oder von dem Spulenwiderstand
bei der Ermittlung und daraus resultierenden Ansteuerung
des Mengensteuerventils zugrunde gelegt. Dadurch wird der
Vorteil erreicht, dass die über das Mengensteuerventil
beeinflusste, der Brennkraftmaschine zugeführte
Kraftstoffmenge auch bei unterschiedlichen
Batteriespannungen und/oder bei unterschiedlichen
Spulenwiderständen immer dem erwünschten Wert entspricht.
Die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung wird damit
verbessert, was gleichbedeutend ist mit einer Verminderung
des Kraftstoffverbrauchs, wie auch mit einer Verminderung
von ausgestoßenen Schadstoffen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird
der Spulenwiderstand aus einer Spulentemperatur des
Mengensteuerventils ermittelt. Es ist damit erfindungsgemäß
nicht erforderlich, den Spulenwiderstand direkt zu messen.
Stattdessen reicht es aus, die Spulentemperatur zu
erfassen. Aus dieser Spulentemperatur kann auf den
Spulenwiderstand geschlossen werden. Die Spulentemperatur
des Mengesteuerventils wiederum kann in besonders
vorteilhafter Weise aus der Kühlwassertemperatur der
Brennkraftmaschine und/oder aus der Ansauglufttemperatur
der Brennkraftmaschine ermittelt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird
das Mengensteuerventil in Abhängigkeit von dem von der
Hochdruckpumpe erzeugten Ist-Druck beeinflusst. Auf diese
Weise wird durch die Erfindung berücksichtigt, dass das
Schließen des Mengensteuerventils und damit der
Schließzeitpunkt des Mengensteuerventils abhängig ist von
dem von der Hochdruckpumpe erzeugten Ist-Druck. Dieser Ist-
Druck wirkt auf das Mengensteuerventil in dem Sinne ein,
dass er den Schließvorgang des Mengensteuerventils
unterstützt. Durch die Berücksichtigung dieses Ist-Drucks
wird die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung mit den
bereits erläuterten Vorteilen weiter verbessert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung wird das Mengensteuerventil in Abhängigkeit von
der Drehzahl der Brennkraftmaschine beeinflusst.
Insbesondere bei Verwendung einer mechanischen
Hochdruckpumpe, die mit der Brennkraftmaschine gekoppelt
ist, hat die Drehzahl der Brennkraftmaschine einen direkten
Einfluss auf die Hochdruckpumpe. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch berücksichtigt, dass die Drehzahl der
Brennkraftmaschine bzw. der Hochdruckpumpe in die
Ansteuerung des Mengensteuerventils eingeht. Auch durch
diese Maßnahme wird die Genauigkeit der Zumessung von
Kraftstoff zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine weiter
verbessert.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines
Steuerelements, das für ein Steuergerät einer
Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein
Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät,
insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem
Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so dass
dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher
Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen
Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement
kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur
Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren
der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle
beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in
beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung,
unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung
bzw. in der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Kraftstoffzuführeinrichtung für eine
Brennkraftmaschine;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer
Hochdruckpumpe der Kraftstoffzuführeinrichtung
der Fig. 1 in drei verschiedenen
Betriebszuständen mit einem zugehörigen
Zeitdiagramm;
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum
Betreiben der Kraftstoffzuführeinrichtung der
Fig. 1;
Fig. 4 zeigt schematische Zeitdiagramme von
Signalverläufen der Kraftstoffzuführeinrichtung
der Fig. 1; und
Fig. 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines
ergänzenden Verfahrens zu dem Verfahren der Fig.
3.
In der Fig. 1 ist eine Kraftstoffzuführeinrichtung 10
dargestellt, die zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
vorgesehen ist. Insbesondere ist die
Kraftstoffzuführeinrichtung 10 zur Verwendung bei einer
Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung geeignet.
Bei einer derartigen Brennkraftmaschine wird das Benzin in
einem sogenannten Homogenbetrieb während der Ansaugphase
und in einem sogenannten Schichtladungsbetrieb während der
Verdichtungsphase direkt in die Brennräume der
Brennkraftmaschine eingespritzt.
Die Kraftstoffzuführeinrichtung 10 weist eine elektrische
Kraftstoffpumpe 11 auf, mit der der Kraftstoff aus einem
Kraftstofftank 12 angesaugt und über ein Kraftstofffilter
13 weitergefördert wird. Die Kraftstoffpumpe 11 ist dazu
geeignet, einen Niederdruck zu erzeugen. Zur Steuerung
und/oder Regelung dieses Niederdrucks ist ein
Niederdruckregler 14 vorgesehen, der mit dem Ausgang des
Kraftstofffilters 13 verbunden ist, und über den Kraftstoff
wieder zum Kraftstofftank 12 zurückgeführt werden kann.
An den Ausgang des Kraftstofffilters 13 ist des weiteren
die Serienschaltung aus einem Mengensteuerventil 15 und
einer mechanischen Hochdruckpumpe 16 angeschlossen. Der
Ausgang der Hochdruckpumpe 16 ist über ein Überdruckventil
17 an den Eingang des Mengensteuerventils 15 zurückgeführt.
Die Hochdruckpumpe 16 ist dazu vorgesehen, einen im
Vergleich zu dem von der elektrischen Kraftstoffpumpe 11
erzeugten Niederdruck wesentlich höheren Hochdruck zu
erzeugen. Zur Ableitung eines eventuell entstehenden
Überdrucks ist das Überdruckventil 17 vorgesehen. Wie noch
erläutert werden wird, ist das Mengensteuerventil 15 dazu
geeignet, diejenige Menge Kraftstoff einzustellen, die mit
der Hochdruckpumpe 16 gefördert werden soll.
Der Ausgang der Hochdruckpumpe 16 ist mit einem
Druckspeicher 18 verbunden, an den eine Mehrzahl von
Einspritzventilen 19 angeschlossen sind. Der Druckspeicher
18 wird häufig auch als Rail oder Common Rail bezeichnet.
Des weiteren ist an den Druckspeicher 18 ein Drucksensor 20
angeschlossen.
Die Einspritzventile 19 sind den Brennräumen der
Brennkraftmaschine zugeordnet. Die in der Fig. 1
dargestellte Kraftstoffzuführeinrichtung 10 ist damit für
eine vierzylindrige Brennkraftmaschine vorgesehen. Über die
Einspritzventile 19 wird der Kraftstoff in die Brennräume
eingespritzt. Die Kraftstoffmenge, die über die einzelnen
Einspritzventile in die zugehörigen Brennkrafträume
eingespritzt wird, wird über das Mengensteuerventil 15
eingestellt.
In der Fig. 2 ist das Mengensteuerventil 15 und die
Hochdruckpumpe 16 detaillierter dargestellt. Das
Mengensteuerventil 15 weist einen Elektromagneten 21 auf,
mit dem ein Ventil 22 geöffnet und geschlossen werden kann.
Die Hochdruckpumpe 16 weist einen Kolben 23 auf, der von
einem Nocken 24 der Brennkraftmaschine betätigt wird. Des
weiteren ist die Hochdruckpumpe 16 mit einem Ventil 25
versehen.
Zwischen dem Ventil 22, dem Kolben 23 und dem Ventil 25 ist
ein Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 16 vorhanden.
Mit dem Ventil 22 kann der Förderraum 26 von einer
Kraftstoffzufuhr durch die elektrische Kraftstoffpumpe 11
und damit von dem Niederdruck abgetrennt werden. Mit dem
Ventil 25 kann der Förderraum 26 von dem Druckspeicher 18
und damit von dem Hochdruck abgetrennt werden. Im
Ausgangszustand, wie er in der Fig. 2, links dargestellt
ist, ist das Ventil 22 geöffnet und das Ventil 25
geschlossen. Das geöffnete Ventil 22 entspricht dem
stromlosen Zustand des Elektromagneten 21. Das geschlossene
Ventil 25 wird durch eine entsprechende Feder oder
dergleichen erreicht.
In der linken Darstellung der Fig. 2 ist der Saughub der
Hochdruckpumpe 16 dargestellt. Bei einer Drehbewegung der
Nocke 24 in Richtung des Pfeils 27 bewegt sich der Kolben
23 in Richtung des Pfeils 28. Aufgrund des geöffneten
Ventils 22 wird damit Kraftstoff, der von der elektrischen
Kraftstoffpumpe 11 gefördert worden ist, in den Förderraum
26 angesaugt.
In der mittleren Darstellung der Fig. 2 ist der Förderhub
der Hochdruckpumpe 16 gezeigt, wobei jedoch der
Elektromagnet 21 noch stromlos und damit das Ventil 22 noch
geöffnet ist. Aufgrund der Drehbewegung der Nocke 24 bewegt
sich der Kolben 23 in Richtung des Pfeils 29. Aufgrund des
geöffneten Ventils 22 wird damit Kraftstoff aus dem
Förderraum 26 zurück in Richtung zu der elektrischen
Kraftstoffpumpe 11 gefördert. Dieser Kraftstoff gelangt
dann über den Niederdruckregler 14 zurück in den
Kraftstofftank 12.
In der rechten Darstellung der Fig. 2 ist - wie in der
mittleren Darstellung - weiterhin der Förderhub der
Hochdruckpumpe 16 gezeigt. Im Unterschied zu der mittleren
Darstellung ist jedoch nunmehr in der rechten Darstellung
der Elektromagnet 21 erregt und damit das Ventil 22
geschlossen. Dies hat zur Folge, dass nunmehr der von der
Nocke 24 in Richtung des Pfeils 29 bewegte Kolben 23 einen
Druck in dem Förderraum 26 aufbaut. Durch diesen Druck wird
das Ventil 25 gegen die Kraft der erwähnten Feder geöffnet.
Damit wird Kraftstoff von dem Kolben 23 aus dem Förderraum
26 in Richtung zu dem Druckspeicher 18 und damit in
Richtung zu den Einspritzventilen 19 gefördert.
Die Menge des zu dem Druckspeicher 18 geförderten
Kraftstoffs hängt davon ab, wann das Ventil 22 in seinen
geschlossenen Zustand übergeht. Je früher das Ventil 22
geschlossen wird, desto mehr Kraftstoff wird über das
Ventil 25 in den Druckspeicher 18 gefördert. Dies ist in
der Fig. 2 durch einen mit einem Pfeil gekennzeichneten
Bereich B dargestellt.
Sobald bei der rechten Darstellung der Fig. 2 der Kolben 23
seinen maximalen Kolbenhub erreicht hat, kann von dem
Kolben 23 kein weiterer Kraftstoff über das Ventil 25 in
den Druckspeicher 18 gefördert werden. Aufgrund der bereits
erwähnten Feder wird das Ventil 25 wieder geschlossen. Des
weiteren wird der Elektromagnet 21 wieder stromlos
gesteuert, so dass das Ventil 22 wieder öffnet. Daraufhin
kann der sich nunmehr entsprechend der linken Darstellung
der Fig. 2 in Richtung des Pfeils 28 bewegende Kolben 23
wieder Kraftstoff der elektrischen Kraftstoffpumpe 11 in
den Förderraum 26 ansaugen.
In der Fig. 3 ist ein Verfahren zum Betreiben der
Kraftstoffzuführeinrichtung 10 der Fig. 1 dargestellt.
Insbesondere ist das Verfahren der Fig. 3 dazu vorgesehen,
das Mengensteuerventil 15 zu beeinflussen.
Das Verfahren der Fig. 3 wird von einem nicht näher
dargestellten Steuergerät ausgeführt. Das Steuergerät weist
insbesondere einen Mikroprozessor auf, der zur Verarbeitung
von Programmen geeignet ist. Die in der Fig. 3
dargestellten Blöcke sind als derartige Programme oder
Programmmodule realisiert. Die Programme können auf einem
elektronischen Speicher, insbesondere auf einem Read-Only-
Memory abgespeichert sein.
In der Fig. 3 ist ein Kennfeld 30 dargestellt, dem als
Eingangssignale die Drehzahl der Brennkraftmaschine N und
die an der Brennkraftmaschine anliegende Last L zugeführt
sind. In Abhängigkeit von der Drehzahl N und der Last L
erzeugt das Kennfeld 30 ein Ausgangssignal, das einem
erwünschten Solldruck Psoll in dem Druckspeicher 18
entspricht. Dieser Solldruck Psoll wird mit einem
tatsächlichen Istdruck Pist an einer Vergleichsstelle 31
verglichen. Der Istdruck Pist wird dabei von dem Drucksensor
20 gemessen.
Die Differenz des Solldrucks Psoll und des Istdrucks Pist ist
einer Förderbeginnregelung 32 zugeführt. Bei der
Förderbeginnregelung 32 kann es sich um einen üblichen
Regler handeln, bspw. um einen PI- oder PID-Regler.
Das Ausgangssignal der Förderbeginnregelung 32 ist einer
Steuerung 33 zugeführt, mit der der Elektromagnet 21 des
Mengensteuerventils 15 angesteuert und damit das Ventil 22
der Hochdruckpumpe 16 beeinflusst wird. Die Steuerung 33
ist dazu vorgesehen, den Übergang des Elektromagneten 21
von seinem stromlosen in seinen erregten Zustand und damit
den Schließzeitpunkt des Ventils 22 zu bestimmen. Mit Hilfe
der Steuerung 33 ist es damit möglich, den im Zusammenhang
mit der Fig. 2 erläuterten Bereich B zu realisieren. Mit
der Steuerung 33 kann somit der Schließzeitpunkt und damit
die Menge des zu dem Druckspeicher 18 geförderten
Kraftstoffs im Sinne des Bereichs B verändert werden.
Die Steuerung 33 ist von einer Mehrzahl von
Eingangssignalen abhängig. So wird der Schließzeitpunkt des
Ventils 22 in Abhängigkeit von einer Batteriespannung UBatt
verändert, wobei diese Batteriespannung UBatt zur
Energieversorgung unter anderem des Elektromagneten 21 des
Mengensteuerventils 15 sowie der elektromagnetischen
Einspritzventile 19 dient. Ebenfalls ist der
Schließzeitpunkt des Ventils 22 abhängig von der
Kühlwassertemperatur TK der Brennkraftmaschine sowie von
der Ansauglufttemperatur TA der Brennkraftmaschine. Aus
diesen Temperaturen kann die Steuerung 33 die
Spulentemperatur und damit den Spulenwiderstand des
Elektromagneten 21 ableiten. Dieser Spulenwiderstand wird
von der Steuerung 33 bei der Ermittlung des
Schließzeitpunkts des Ventils 22 und damit des Übergangs
des Elektromagneten 21 von seinem stromlosen in seinen
erregten Zustand berücksichtigt. Ebenfalls ist die
Steuerung 33 und damit der Schließzeitpunkt des Ventils 22
abhängig von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine. Diese
Drehzahl N entspricht unmittelbar oder mittelbar der
Drehzahl der Hochdruckpumpe 16. Des Weiteren wird der
Schließzeitpunkt des Ventils 22 von der Steuerung 33 in
Abhängigkeit von dem tatsächlichen Istdruck Pist ermittelt.
Eine weitere Abhängigkeit des Schließzeitpunkts des Ventils
22 und damit der dem Druckspeicher 18 zugeführten
Kraftstoffmenge wird von der Steuerung 33 im Hinblick auf
die Stellung der Nocke 24 berücksichtigt. Aus der Stellung
der Nocke 24 leitet die Steuerung 33 ein Maß für die
Geschwindigkeit des Kolbens 23 ab, die in die Ermittlung
des Zeitpunktes für die Ansteuerung des Magnetventils 21
und damit in die Ermittlung des Schließzeitpunkts des
Ventils 22 eingeht.
Als Ausgangssignal erzeugt die Steuerung 33 ein
Schließzeitpunktsignal ta, mit dem der Elektromagnet 21 des
Mengensteuerventils 15 angesteuert und von seinem
stromlosen in seinen erregten Zustand und zurück bewegt
wird. Dadurch bestimmt das Schließzeitpunktsignal ta den
Schließzeitpunkt des Ventils 22.
In der Fig. 4 ist das Schließzeitpunktsignal ta in dem
obersten Diagramm dargestellt. Während derjenigen
Zeitdauer, in der das Schließzeitpunktsignal ta eine
Spannung aufweist, ist der Elektromagnet 21 erregt und das
Ventil 22 wird geschlossen. Diese Zeitdauer ta erstreckt
sich von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2. Nach dem
Schließen wird somit Kraftstoff aus dem Förderraum 26 der
Hochdruckpumpe 16 in den Druckspeicher 18 gefördert.
Weist das Schließzeitpunktsignal ta eine Spannung auf, so
hat dies - wie bereits erläutert wurde - zur Folge, dass
das Ventil 22 geschlossen wird. Dies ist in dem zweiten
Diagramm der Fig. 4 dargestellt. Das Ventil erreicht dabei
seinen geschlossenen Zustand in einem Zeitpunkt t3, der vor
dem Zeitpunkt t2 liegt.
In dem dritten Diagramm der Fig. 4 ist der Strom durch den
Elektromagneten 21 aufgetragen. Aus diesem Diagramm ist
ersichtlich, dass der Strom, ausgehend vom Zeitpunkt t1 bis
zum Zeitpunkt t3 im Wesentlichen gleichmäßig ansteigt.
Aufgrund des Anschlags des Ventils 22 in seinem
geschlossenen Zustand steigt der Strom zwischen den
Zeitpunkten t3 und t2 nochmals steiler an. Nach dem
Zeitpunkt t2, also nachdem das Schließzeitpunktsignal ta
keine Spannung mehr aufweist, fällt der Strom wieder auf 0
ab.
Im untersten Diagramm der Fig. 4 ist der Druckverlauf in
dem Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 16 dargestellt.
Anfangs herrscht in dem Förderraum 26 der von der
elektrischen Kraftstoffpumpe 11 erzeugte Niederdruck ND.
Aufgrund des sich schließenden Ventils 22 und der Bewegung
des Kolbens 23 in Richtung des Pfeils 29 entsprechend der
rechten Darstellung der Fig. 2 steigt der Druck in dem
Förderraum 26 langsam an. Dies hat zur Folge - wie bereits
erläutert wurde - dass sich das Ventil 25 öffnet. Damit
herrscht im Zeitpunkt t3, also bei geschlossenem Ventil 22,
der von der Hochdruckpumpe 16 erzeugte Hochdruck HD in dem
Förderraum 26 der Hochdruckpumpe 16. Dieser Hochdruck HD
fällt nach Beendigung des Förderhubs im Zeitpunkt t4 wieder
ab.
Es ist möglich, dass das Ventil 22 aufgrund einer
Verschmutzung oder aus einem sonstigen Grund schwergängig
ist und damit keine normale Bewegung von seinem offenen in
seinen geschlossenen Zustand ausführt. Dies kann zur Folge
haben, dass das Ventil 22 im Zeitpunkt t3 nicht geschlossen
ist. Damit ist der von der Steuerung 33 ermittelte
Schließzeitpunkt für das Ventil 22 und die daraus
resultierende, dem Druckspeicher 18 zugeführte Menge an
Kraftstoff nicht mehr korrekt.
Eine derartige Fehlfunktion des Ventils 22 kann bspw. von
der Steuerung 33 anhand des von dem Drucksensor 20
gemessenen tatsächlichen Istdrucks Pist in dem Druckspeicher
18 festgestellt werden. An sich müsste dieser Istdruck Pist
in dem Druckspeicher 18 trotz erfolgter Einspritzungen
aufgrund der von der Hochdruckpumpe 16 zugeführten Menge an
Kraftstoff etwa konstant bleiben. Ist dies jedoch nicht der
Fall, sinkt also der Druck in dem Druckspeicher 18
insbesondere nach einer Einspritzung wesentlich ab, so kann
daraus auf eine Fehlfunktion des Ventils 22 geschlossen
werden.
In diesem Fall kann bspw. von der Steuerung 33 das in der
Fig. 5 dargestellte Verfahren zusätzlich durchgeführt
werden. Mit dem in der Fig. 5 gezeigten Verfahren wird der
Schließzeitpunkt des Ventils 22, also der Zeitpunkt t2 in
der Fig. 4 nach "später" verschoben. Damit wird der auf das
Magnetventil 21 einwirkende Strom erhöht. Dies hat zur
Folge, dass unter Umständen die vorhandene Schwergängigkeit
des Ventils 22 durch den erhöhten Strom überwunden werden
kann. Gleichzeitig ist bei dem Verfahren nach der Fig. 5
eine Überstromabschaltung integriert.
Das Verfahren nach der Fig. 5 geht von einem
Schließzeitpunktsignal mit der Ansteuerdauer ta = ta0 aus,
das bspw. auf die beschriebene Art und Weise von der
Steuerung 33 ermittelt wird. Bei dieser Ansteuerdauer ta
kann auch noch ein vorgegebener Sicherheitszuschlag
berücksichtigt sein. Bei der Ansteuerdauer ta handelt es
sich um einen vorgegebenen Startwert. Gemäß der Fig. 5 wird
die Ansteuerdauer ta in einem Block 34 definiert.
In einem nachfolgenden Block 35 wird geprüft, ob der Strom
durch den Elektromagneten 21 einen vorgegebenen Maximalwert
überschreitet. Ist dies der Fall, so wird ein Diagnosebit F
auf "1" gesetzt. Ist dies nicht der Fall, so bleibt das
Diagnosebit F auf "0".
Hat der Strom durch den Elektromagneten 21 den vorgegebenen
Maximalwert nicht überschritten, ist also F = 0, so wird
die Ansteuerdauer td in einem Block 36 vergrößert und damit
der Zeitpunkt t2 nach "später" verschoben. Dies wird mit
Hilfe der Gleichung ta = ta + Δt durchgeführt. Danach wird
das Verfahren erneut mit dem Block 35 fortgesetzt.
Wird in dem Block 35 jedoch festgestellt, dass der Strom
durch das Magnetventil 21 den vorgegebenen Maximalwert
überschritten hat, ist also das Diagnosebit F auf "1"
gesetzt, so wird das Verfahren mit dem Block 37
fortgesetzt. In dem Block 37 wird die Ansteuerdauer ta
verkleinert und damit der Zeitpunkt t2 nach "früher"
verschoben. Dies wird mit Hilfe der Gleichung ta : = ta -
Δt durchgeführt.
In einem dem Block 37 nachfolgenden Block 38 wird
überprüft, ob die Ansteuerdauer ta einen vorgegebenen
Minimalwert unterschritten hat. Dies wird mit Hilfe der
Abfrage ta ≦ tamin durchgeführt. Der genannte Minimalwert
tamin entspricht einer minimalen Ansteuerdauer, die
konstruktiv nicht unterschritten werden kann.
Wird die Abfrage des Blocks 38 mit "nein" beantwortet, ist
also die Ansteuerdauer ta nicht kleiner als der Minimalwert
tamin, so wird das Verfahren der Fig. 5 wieder mit dem Block
35 fortgesetzt. Hat jedoch die Ansteuerdauer ta den
Minimalwert tamin unterschritten, ist also die Abfrage des
Blocks 38 positiv, so wird mittels eines Blocks 39 ein
Fehler registriert und ggf. gemeldet. Bei diesem Fehler
handelt es sich dann um einen Kurzschluss am Ventil 22.
Durch den Block 35 ist die erwähnte Überstromabschaltung
realisiert. Der Block 35 verhindert, dass der Strom durch
den Elektromagneten 31 den vorgegebenen Maximalwert
übersteigt. Gleichzeitig ist durch den Block 38
gewährleistet, dass der Elektromagnet 21 immer mit einem
Schließzeitpunktsignal mit der Ansteuerdauer ta angesteuert
wird, die aus konstruktiver Sicht einen sinnvollen Wert
darstellt.
Durch das Verfahren in Fig. 5 wird der Elektromagnet 21
immer mit dem maximalen Strom angesteuert, den das
Steuergerät zur Verfügung stellen kann. Falls auch bei
diesem Strom das Ventil 22 durch eine Schwergängigkeit
nicht geschlossen werden kann, wird der Fehler durch den
Druckabfall im Druckspeicher 18 festgestellt.
10
Kraftstoffzuführeinrichtung
11
elektrische Kraftstoffpumpe
12
Kraftstofftank
13
Kraftstofffilter
14
Niederdruckregler
15
Mengensteuerventil
16
mechanische Hochdruckpumpe
17
Überdruckventil
18
Druckspeicher
19
Einspritzventile
20
Drucksensor
21
Elektromagnet
22
Ventil
23
Kolben
24
Nocken
25
Ventil
26
Förderraum
27
Pfeil, Nocke
24
28
Pfeil, Kolben
23
29
Pfeil, Kolben
23
30
Kennfeld
31
Vergleichstelle
32
Förderbeginnregelung
33
Steuerung
34
Definition Schließzeitpunkt
35
Vergleich Strom durch
21
36
Erhöhung von ta
37
Verminderung von ta
38
Vergleich mit Minimum
39
Fehler
Claims (13)
1. Verfahren zum Betreiben einer
Kraftstoffzuführeinrichtung (10) einer Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem die der
Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge mittels eines
Mengensteuerventils (15) und einer nachgeordneten
Hochdruckpumpe (16) gesteuert und/oder geregelt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass das Mengensteuerventil (15) in
Abhängigkeit von einer Batteriespannung (UBatt), mit der
das Mengensteuerventil (15) beaufschlagt ist, und/oder in
Abhängigkeit von einem Spulenwiderstand des
Mengensteuerventils (15) beeinflußt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Spulenwiderstand aus einer Spulentemperatur des
Mengensteuerventils (15) ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Mengensteuerventil (15) in
Abhängigkeit von dem von der Hochdruckpumpe (16) erzeugten
Istdruck (Pist) beeinflußt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Mengensteuerventil (15) in
Abhängigkeit von der Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine
beeinflußt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die der Brennkraftmaschine
zugeführte Kraftstoffmenge durch einen Übergang des
Mengensteuerventils (15) von seinem stromlosen in seinen
erregten Zustand beeinflußt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass durch den Übergang des Mengensteuerventils (15) von
seinem stromlosen in seinen erregten Zustand ein Ventil
(22) geschlossen wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der von der Hochdruckpumpe
(16) erzeugte Istdruck (Pist) auf einen Solldruck (Psoll)
gesteuert und/oder geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Strom durch das
Mengensteuerventil (15) auf einen Maximalwert begrenzt
wird.
9. Steuerelelement, insbesondere Read-Only-Memory, für
ein Steuergerät einer Kraftzuführeinrichtung (10) einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf
dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem
Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor,
ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 8 geeignet ist.
10. Steuergerät für eine Kraftstoffzuführeinrichtung (10)
eine Brennkraftmaschine insbesondere eines
Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftstoffzuführeinrichtung (10)
mit einem Mengensteuerventil (15) und mit einer
Hochdruckpumpe (16) versehen ist, und wobei das Steuergerät
zur Steuerung und/oder Regelung der der Brennkraftmaschine
zugeführten Kraftstoffmenge vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, dass das Mengensteuerventil (15) durch das
Steuergerät in Abhängigkeit von einer Batteriespannung
(UBatt), mit der das Mengensteuerventil (15) beaufschlagt
ist, und/oder in Abhängigkeit von einem Spulenwiderstand
des Mengensteuerventils (15) beeinflußbar ist.
11. Kraftstoffzuführeinrichtung (10) für eine
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit
einem Mengensteuerventil (15), mit einer Hochdruckpumpe
(16) und mit einem Steuergerät zur Steuerung und/oder
Regelung der der Brennkraftmaschine zugeführten
Kraftstoffmenge, dadurch gekennzeichnet, dass das
Mengensteuerventil (15) durch das Steuergerät in
Abhängigkeit von einer Batteriespannung (UBatt), mit der
das Mengensteuerventil (15) beaufschlagt ist, und/oder in
Abhängigkeit von einem Spulenwiderstand des
Mengensteuerventils (15) beeinflußbar ist.
12. Steuergerät oder Kraftstoffzuführeinrichtung (10) nach
Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
das Mengensteuerventil (15) durch das Steuergerät in
Abhängigkeit von dem von der Hochdruckpumpe (16) erzeugten
Istdruck (Pist) beeinflußbar ist.
13. Steuergerät oder Kraftstoffzuführeinrichtung (10) nach
Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
das Mengensteuerventil (15) in Abhängigkeit von der
Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine beeinflußbar ist.
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