EP2724011A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer kraftstofffördereinrichtung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer kraftstofffördereinrichtung einer brennkraftmaschine

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EP2724011A1
EP2724011A1 EP12718201.2A EP12718201A EP2724011A1 EP 2724011 A1 EP2724011 A1 EP 2724011A1 EP 12718201 A EP12718201 A EP 12718201A EP 2724011 A1 EP2724011 A1 EP 2724011A1
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EP
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combustion engine
internal combustion
current
armature
control valve
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Uwe Richter
Burkhard Hiller
Joerg Kuempel
Rainer Winkler
Heiko Roth
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Robert Bosch GmbH
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    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1,
  • Quantity control valves for example, in a fuel delivery of a
  • Quantity control valves are known from the market. Quantity control valves are known from the market. Quantity control valves are known from the market. Quantity control valves are known from the market. Quantity control valves are known from the market. Quantity control valves are known from the market. Quantity control valves are known from the market.
  • Quantity control valve controls the pumped to a high-pressure accumulator ("Rail)
  • Quantity control valve coupled armature can be moved by magnetic force.
  • valve body - usually an inlet valve of the high pressure pump - can against
  • the inventive method has the advantage that a quantity control valve (metering device) of a fuel delivery device - in particular while an internal combustion engine is operated at medium or low speeds - can be controlled with comparatively low electrical energy.
  • the invention relates to a method for operating a
  • Fuel delivery device of an internal combustion engine in which an electromagnetic actuator of a arranged in an inlet to a delivery chamber of the fuel delivery device quantity control valve is switched to adjust a flow rate.
  • the electromagnetic actuator for each switching operation in which an armature is to be moved in the direction of a stroke stop, by means of the drive
  • the switching of the quantity control valve occurs twice, three times or even four times during one revolution of one
  • Quantity control valve and to achieve short switching times even at the highest possible speed of the camshaft or the internal combustion engine comparatively high energies are required.
  • the invention is based on the consideration that at speeds below the maximum speed, the requirement for a short shift time is correspondingly less critical.
  • Actuating device for switching energy supplied, in particular one the current supplied to the electromagnetic actuator and / or a height of a voltage applied to the electromagnetic actuator, at least temporarily made dependent on a speed of the camshaft or the internal combustion engine, namely, that it is lower at low speeds than at large.
  • Actuator is moved from a first to a second position, depends on the speed of the internal combustion engine.
  • the tightening phase requires a lot of energy to achieve a required short switching time.
  • the inventive dependence of the control of the speed of the internal combustion engine during the tightening phase is particularly efficient.
  • the activation of the electromagnetic actuating device during a holding phase following the tightening phase can take place essentially independently of the rotational speed.
  • the energy is increased with increasing speed, wherein the relationship is monotonous.
  • the energy is controlled such that the quantity control valve can be safely switched within a time interval provided for a respective speed.
  • the time interval is generally greater for lower speeds than for higher speeds, and is sized so that the quantity control valve can operate correctly.
  • the resulting temporal scope is used according to the invention to a
  • An embodiment of the method provides that the current and / or the voltage for controlling the electromagnetic actuator are clocked.
  • the electromagnetic actuator For example, the electromagnetic
  • Actuation device by means of an electronic switch several times during the Anzugsphase and / or the holding phase of the armature to an operating voltage and turned off again.
  • a set duty cycle thus determines the average current during the control.
  • the duty cycle is adjusted so that the average current in accordance with the invention depends on the speed of the internal combustion engine.
  • an actuation of the electronic switch takes place depending on a respective lower and upper current threshold.
  • the current flowing through a coil of the electromagnetic actuator current is lower
  • the electromagnetic actuating device by means of a "pre-controlled" pulse-width-modulated voltage, the determining parameters being set in advance for at least one control. According to the invention, these parameters are adjusted so that the strength of the energy supplied to the electromagnetic actuator for switching at least temporarily from the speed of the
  • the method is particularly easy to carry out if it by means of a computer program on a control and / or regulating device
  • Control unit of the internal combustion engine is performed.
  • Storage medium is understood as far as any device that the
  • Figure 1 is a simplified diagram of a fuel delivery of a
  • Figure 2 is a sectional view of a high-pressure pump of
  • a fuel delivery device together with a quantity control valve and an electromagnetic actuator
  • Figure 3 is a timing diagram of a control of the electromagnetic
  • FIG. 4 shows a diagram of a starting current and a starting time over a rotational speed of the internal combustion engine
  • Figure 5 is a simplified block diagram to supplement the method.
  • FIG. 1 shows a fuel delivery device 1 of an internal combustion engine in a greatly simplified representation. From a fuel tank 3 is fuel via a suction line 4, by means of a pre-demand pump 5, via a low-pressure line 7, and one of an electromagnetic actuator. 9
  • Electrode 10 Electric (Electromagnet) actuated quantity control valve 10 of a (not further explained here) high-pressure pump 1 1 fed. Downstream is the
  • High-pressure pump 1 1 connected via a high-pressure line 12 to a high-pressure accumulator 13 ("common rail"). Other elements, such as valves of the high pressure pump 1 1, are not shown in the figure 1.
  • the electromagnetic actuator 9 is controlled by a control and / or regulating device 16, on softer a computer program 18 is executable. It is understood that the quantity control valve 10 may be formed as a unit with the high pressure pump 1 1. For example, that can
  • Quantity control valve 10 a forced openable intake valve of
  • the quantity control valve 10 may also have an actuating device other than the electromagnet 9, for example a piezoactuator.
  • the prefeed pump 5 promotes fuel from the fuel tank 3 into the low-pressure line 7.
  • the quantity control valve 10 controls the quantity of fuel supplied to a working space of the high-pressure pump 11 by moving an armature of the electromagnet 9 from a first to a second position - and vice versa - is moved.
  • Quantity control valve 10 can thus be closed and opened.
  • Figure 2 shows a partial sectional view (longitudinal section) of the high pressure pump 1 1 of the fuel conveyor 1 together with the quantity control valve 10 and the electromagnetic actuator 9.
  • the illustrated arrangement comprises a housing 20 in which in the drawing in the upper area of the electromagnetic actuator 9, in the middle Area the quantity control valve 10, and in the lower part of a delivery chamber 22 are arranged together with a piston 24 of the high-pressure pump 1 1.
  • the electromagnetic actuator 9 is arranged in a valve housing 26, and comprises a coil 28, an armature 30, a pole core 32, an armature spring 34, a rest seat 36 and a stroke stop 38.
  • the rest seat 36 represents the first position of the armature 30, and the stroke stop 38 represents the second position of the armature 30.
  • the armature 30 acts by means of a coupling element 40 a valve body 42.
  • an associated sealing seat 44 is arranged.
  • the sealing seat 44 is part of a pot-shaped housing element 46, which encloses inter alia the valve body 42 and a valve spring 48. Seal seat 44 and valve body 42 form the inlet valve of the high-pressure pump 1 1.
  • Coupling element 40 is thereby acted upon by the valve body 42 against the force of the valve spring 48, whereby the inlet valve or the
  • Quantity control valve 10 opens. As a result, a fluidic connection between the low-pressure line 7 and the delivery chamber 22 is produced.
  • the armature 30 In the energized state of the electromagnetic actuator 9, the armature 30 is magnetically attracted by the pole core 32, whereby the coupling element 40 connected to the armature 30 is moved upward in the drawing. This can - with appropriate fluidic pressure conditions - the
  • Valve body 42 are pressed by the force of the valve spring 48 against the sealing seat 44, and thus close the intake valve or the quantity control valve 10. This can be done, for example, when the piston 24 in the delivery chamber 22 performs a working movement (in the drawing above), wherein fuel via an open check valve 60 in the
  • High pressure line 12 can be promoted.
  • Figure 3 shows a timing diagram of a control of the quantity control valve 10.
  • a double arrow 62 indicates the energization for a
  • Tightening phase and a double arrow 64 indicates the energization for a holding phase of the armature 30 of the electromagnetic actuator 9.
  • the armature 30 by magnetic force of the
  • Retirement seat 36 is moved to the stroke stop 38.
  • the armature 30 is held in position by a generally smaller magnetic force on the stroke stop 38.
  • the course of the flow 11 will first be described below, which at a comparatively high rotational speed 72 (cf. FIG. 4) of the internal combustion engine is used to control the electromagnetic actuating device 9.
  • Holding phase wherein the current 11 is clocked by an average value 68.
  • the mean value 68 is smaller than the mean value 66a.
  • the drive is stopped, whereby the current 11 is rapidly reduced to zero.
  • Electromagnetic actuator 9 is driven by the current 12, that is, switching thresholds (not shown), which control the switching on and off of the current 12 during the tightening phase, are set lower with respect to switching thresholds of the current 11. This results in a correspondingly smaller mean value 66b for the course of the current 12 during the tightening phase.
  • the required energy during the tightening phase is also smaller and an operating noise when striking the armature 30 at the stroke stop 38 is reduced.
  • a tightening duration of the armature 30 is at the same time lengthened, the time difference between t2 and t0 being increased and thus the tightening phase 62 extended, but without the correct one
  • the switching thresholds (not shown) determining the courses of the currents 11 and 12, or the resulting average values 66a and 66b, are each selected such that a secure abutment of the armature 30 on the stroke stop 38 and thus reliable switching of the quantity control valve 10 in all Operating cases is possible. Due to the during the tightening phase in the average smaller current 12 of the armature 30 is accelerated compared to the current 11 with a lower force and suggests a correspondingly delayed. This will be explained in more detail below with reference to FIG. FIG. 4 shows a coordinate system in which average values 66 of a current I flowing through the coil 28 during the starting phase and associated tightening durations 70 are plotted linearly over a rotational speed 72 of the internal combustion engine.
  • the tightening duration 70 characterizes the period of time from the beginning of energizing the coil 28 at the time t0 until the first striking of the armature 30 on the stroke stop 38.
  • the mean values 66 are determined in the present case by support points 74 which, for example, in a characteristic diagram of the control and / or regulating device 16 of the internal combustion engine can be stored.
  • the average values 66 of the current I characterize-in particular when the coil 28 is switched to a constant source voltage during the starting phase-also an energy which is supplied to the electromagnetic actuating device 9 during the starting phase.
  • Quantity control valve 10 at each speed 72 is enabled.
  • FIG. 5 shows a simplified flow chart for controlling the
  • the illustrated method is preferably by means of the computer program 18 in the control and / or
  • Regulating device 16 of the internal combustion engine performed.
  • a first block 76 the illustrated procedure begins, wherein the current speed 72 of the
  • interpolation is performed between these two interpolation points 74 to determine a respective mean value 66 exactly matching the speed 72. From the average 66 suitable switching thresholds (without reference numerals) for the switching on and off of the current I are determined. In a third block 80, the determined switching thresholds are used, the electromagnetic actuator 9 or the coil 28 to drive during the tightening phase of the armature 30.
  • the method of FIG. 5 can be repeated cyclically.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstofffördereinrichtung (1) einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem zur Einstellung einer Fördermenge eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung (9) eines Mengensteuerventils (10) geschaltet wird, wobei eine Stärke einer der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (9) zum Schalten zugeführten Energie, insbesondere eines der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (9) zugeführten Stroms (I) und/oder eine Höhe einer an die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (9) angelegten Spannung, wenigstens zeitweise von einer Drehzahl (72) der Brennkraftmaschine abhängt.

Description

Beschreibung
Titel
VERFAHREN UND VORRICHTUNG UM BETREIBEN EINER KRAFTSTOFFFÖRDEREINRICHTUNG EINER BRENNKRAFTMASCHINE
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ,
sowie ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach
den nebengeordneten Patentansprüchen.
Mengensteuerventile, beispielsweise in einer Kraftstofffördereinrichtung einer
Brennkraftmaschine, sind vom Markt her bekannt. Mengensteuerventile werden
im Allgemeinen elektromagnetisch betrieben und sind häufig ein integraler
Bestandteil einer Hochdruckpumpe der Kraftstofffördereinrichtung. Das
Mengensteuerventil steuert die zu einem Hochdruckspeicher ("Rail") gepumpte
Kraftstoff menge, von wo aus Kraftstoff zu den Einspritzventilen der
Brennkraftmaschine geleitet wird. Ein mit einem Ventilkörper des
Mengensteuerventils gekoppelter Anker kann durch Magnetkraft bewegt werden.
Der Ventilkörper - meist eines Einlassventils der Hochdruckpumpe - kann gegen
einen Ventilsitz anschlagen, beziehungsweise von dem Ventilsitz abgehoben
werden. Dadurch kann eine Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine geregelt
werden. Eine Patentveröffentlichung aus diesem Fachgebiet ist beispielsweise die EP 1
042 607 B1 . Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in
unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass ein Mengensteuerventil (Zumesseinrichtung) einer Kraftstofffördereinrichtung - insbesondere während eine Brennkraftmaschine bei mittleren oder niedrigen Drehzahlen betrieben wird - mit vergleichsweise geringer elektrischer Energie angesteuert werden kann. Das
Betriebsgeräusch des Mengensteuerventils kann gesenkt und die Dauerfestigkeit erhöht werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Kraftstofffördereinrichtung einer Brennkraftmaschine, bei dem zur Einstellung einer Fördermenge eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung eines in einem Zulauf zu einem Förderraum der Kraftstofffördereinrichtung angeordneten Mengensteuerventils geschaltet wird. Dazu wird der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung bei jedem Schaltvorgang, bei welchem ein Anker in Richtung auf einen Hubanschlag bewegt werden soll, mittels der Ansteuerung
Energie zugeführt. Beispielsweise erfolgt das Schalten des Mengensteuerventils zweimal, dreimal oder sogar viermal während einer Umdrehung einer
Nockenwelle der Brennkraftmaschine. Zum sicheren Schalten des
Mengensteuerventils und zum Erreichen kurzer Schaltzeiten auch bei der größtmöglichen Drehzahl der Nockenwelle bzw. der Brennkraftmaschine sind vergleichsweise hohe Energien erforderlich.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei Drehzahlen unterhalb der Höchstdrehzahl die Anforderung an eine kurze Schaltzeit entsprechend weniger kritisch ist. Somit wird erfindungsgemäß die Stärke der der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung zum Schalten zugeführten Energie, insbesondere eines der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung zugeführten Stroms und/oder eine Höhe einer an die elektromagnetische Betätigungseinrichtung angelegten Spannung, wenigstens zeitweise von einer Drehzahl der Nockenwelle bzw. der Brennkraftmaschine abhängig gemacht, und zwar dahingehend, dass sie bei niedrigen Drehzahlen geringer ist als bei großen.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Energie nur während einer Anzugsphase, während der der Anker der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung von einer ersten in eine zweite Position bewegt wird, von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt. Die Anzugsphase benötigt besonders viel Energie um eine jeweils erforderliche kurze Schaltzeit zu erreichen. Somit ist die erfindungsgemäße Abhängigkeit der Ansteuerung von der Drehzahl der Brennkraftmaschine während der Anzugsphase besonders effizient. Die Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung während einer auf die Anzugsphase folgenden Haltephase kann im Wesentlichen unabhängig von der Drehzahl erfolgen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Energie mit steigender Drehzahl erhöht wird, wobei der Zusammenhang monoton ist. Dadurch wird berücksichtigt, dass die Bewegung des Ankers entsprechend der Drehzahl im Allgemeinen schneller erfolgen muss. Vorzugsweise erfolgt dies unter Verwendung einer stetigen und monotonen Kennlinie.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Energie derart gesteuert wird, dass das Mengensteuerventil innerhalb eines für eine jeweilige Drehzahl vorgesehenen Zeitintervalls sicher geschaltet werden kann. Das Zeitintervall ist für niedrigere Drehzahlen im Allgemeinen größer als für höhere Drehzahlen, und ist jeweils so bemessen, dass das Mengensteuerventil korrekt arbeiten kann. Der dadurch mögliche zeitliche Spielraum wird erfindungsgemäß genutzt, um eine
Anzugsdauer des Ankers bei niedrigen Drehzahlen im Rahmen des jeweiligen Zeitintervalls zu verlängern. Dazu ist eine jeweils geringere Energie erforderlich.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Strom und/oder die Spannung zur Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung getaktet werden. Beispielsweise wird die elektromagnetische
Betätigungseinrichtung mittels eines elektronischen Schalters mehrmals während der Anzugsphase und/oder der Haltephase des Ankers an eine Betriebsspannung angeschaltet und wieder davon abgeschaltet. Ein dabei eingestelltes Tastverhältnis bestimmt somit den mittleren Strom während der Ansteuerung. Das Tastverhältnis wird so eingestellt, dass der mittlere Strom in erfindungsgemäßer Weise von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt.
Vorzugsweise erfolgt ein Betätigen des elektronischen Schalters in Abhängigkeit von je einer unteren und oberen Stromschwelle. Wenn der durch eine Spule der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung fließende Strom die untere
Stromschwelle unterschreitet, dann wird der elektronische Schalter geschlossen und somit die Spule an die Betriebsspannung geschaltet. Dadurch erhöht sich der über die Spule fließende Strom - und eine dadurch bewirkte magnetische Kraft - kontinuierlich. Wenn der durch die Spule fließende Strom die obere Stromschwelle überschreitet, dann wird der elektronische Schalter geöffnet und somit die Spule von der Betriebsspannung abgeschaltet. Dadurch vermindert sich der über die Spule fließende Strom - und entsprechend die magnetische
Kraft - kontinuierlich. Im Allgemeinen sind die für die Anzugsphase und die Haltephase verwendeten Stromschwellen jeweils unterschiedlich.
Alternativ zur Verwendung von Stromschwellen ist es auch möglich, die elektromagnetische Betätigungseinrichtung mittels einer "vorgesteuerten" pulsweitenmodulierten Spannung anzusteuern, wobei die bestimmenden Parameter für jeweils mindestens eine Ansteuerung im voraus eingestellt werden. Erfindungsgemäß werden diese Parameter so eingestellt, dass die Stärke der der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung zum Schalten zugeführten Energie wenigstens zeitweise von der Drehzahl der
Brennkraftmaschine abhängt.
Das Verfahren ist besonders einfach durchführbar, wenn es mittels eines Computerprogramms auf einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung
("Steuergerät") der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. In einer bevorzugten
Ausgestaltung erfolgt die Einrichtung des Steuergeräts durch Laden des Computerprogramms mit den Merkmalen des unabhängigen
Computerprogramm-Anspruchs von einem Speichermedium. Unter dem
Speichermedium wird insofern jede Vorrichtung verstanden, die das
Computerprogramm in gespeicherter Form enthält. Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 ein vereinfachtes Schema einer Kraftstofffördereinrichtung einer
Brennkraftmaschine;
Figur 2 eine Schnittdarstellung einer Hochdruckpumpe der
Kraftstofffördereinrichtung zusammen mit einem Mengensteuerventil und einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung;
Figur 3 ein Zeitdiagramm einer Ansteuerung der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung;
Figur 4 ein Diagramm eines Anzugsstroms und einer Anzugszeit über einer Drehzahl der Brennkraftmaschine; und
Figur 5 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur ergänzenden Darstellung des Verfahrens.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Figur 1 zeigt eine Kraftstofffördereinrichtung 1 einer Brennkraftmaschine in einer stark vereinfachten Darstellung. Aus einem Kraftstofftank 3 wird Kraftstoff über eine Saugleitung 4, mittels einer Vorforderpumpe 5, über eine Niederdruckleitung 7, und über ein von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 9
("Elektromagnet") betätigbares Mengensteuerventil 10 einer (hier nicht weiter erläuterten) Hochdruckpumpe 1 1 zugeführt. Stromabwärts ist die
Hochdruckpumpe 1 1 über eine Hochdruckleitung 12 an einen Hochdruckspeicher 13 ("Common Rail") angeschlossen. Sonstige Elemente, wie beispielsweise Ventile der Hochdruckpumpe 1 1 , sind in der Figur 1 nicht gezeichnet. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 9 wird durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 16 angesteuert, auf weicher ein Computerprogramm 18 ablauffähig ist. Es versteht sich, dass das Mengensteuerventil 10 auch als Baueinheit mit der Hochdruckpumpe 1 1 ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann das
Mengensteuerventil 10 ein zwangsweise offenbares Einlassventil der
Hochdruckpumpe 1 1 sein. Alternativ kann das Mengensteuerventil 10 auch eine andere Betätigungseinrichtung als den Elektromagneten 9 aufweisen, beispielsweise einen Piezoaktor.
Beim Betrieb der Kraftstofffördereinrichtung 1 fördert die Vorförderpumpe 5 Kraftstoff vom Kraftstofftank 3 in die Niederdruckleitung 7. Dabei steuert das Mengensteuerventil 10 die einem Arbeitsraum der Hochdruckpumpe 1 1 zugeführte Kraftstoffmenge, indem ein Anker des Elektromagneten 9 von einer ersten in eine zweite Position - und umgekehrt - bewegt wird. Das
Mengensteuerventil 10 kann somit geschlossen und geöffnet werden.
Figur 2 zeigt eine ausschnittsweise Schnittdarstellung (Längsschnitt) der Hochdruckpumpe 1 1 der Kraftstofffördereinrichtung 1 zusammen mit dem Mengensteuerventil 10 und der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 9. Die dargestellte Anordnung umfasst ein Gehäuse 20, in welchem im in der Zeichnung oberen Bereich die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 9, im mittleren Bereich das Mengensteuerventil 10, und im unteren Bereich ein Förderraum 22 zusammen mit einem Kolben 24 der Hochdruckpumpe 1 1 angeordnet sind.
Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 9 ist in einem Ventilgehäuse 26 angeordnet, und umfasst eine Spule 28, einen Anker 30, einen Polkern 32, eine Ankerfeder 34, einen Ruhesitz 36 und einen Hubanschlag 38. Der Ruhesitz 36 stellt die erste Position des Ankers 30 dar, und der Hubanschlag 38 stellt die zweite Position des Ankers 30 dar. Der Anker 30 beaufschlagt mittels eines Koppelelements 40 einen Ventilkörper 42. In der Zeichnung oberhalb des Ventilkörpers 42 ist ein zugehöriger Dichtsitz 44 angeordnet. Der Dichtsitz 44 ist Teil eines topfförmigen Gehäuseelements 46, welches unter anderem den Ventilkörper 42 und eine Ventilfeder 48 umschließt. Dichtsitz 44 und Ventilkörper 42 bilden das Einlassventil der Hochdruckpumpe 1 1 .
Dargestellt ist in der Figur 2 der unbestromte Zustand der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 9. Dabei wird der Anker 30 mittels der Ankerfeder 34 in der Zeichnung nach unten gegen den Ruhesitz 36 gedrückt. Über das
Koppelelement 40 wird dadurch der Ventilkörper 42 entgegen der Kraft der Ventilfeder 48 beaufschlagt, wodurch das Einlassventil bzw. das
Mengensteuerventil 10 öffnet. Dadurch wird eine fluidische Verbindung zwischen der Niederdruckleitung 7 und dem Förderraum 22 hergestellt.
Im bestromten Zustand der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 9 wird der Anker 30 von dem Polkern 32 magnetisch angezogen, wodurch das mit dem Anker 30 verbundene Koppelelement 40 in der Zeichnung nach oben bewegt wird. Dadurch kann - bei entsprechenden fluidischen Druckverhältnissen - der
Ventilkörper 42 durch die Kraft der Ventilfeder 48 gegen den Dichtsitz 44 gedrückt werden, und das Einlassventil bzw. das Mengensteuerventil 10 somit schließen. Dies kann beispielsweise erfolgen, wenn der Kolben 24 in dem Förderraum 22 eine Arbeitsbewegung (in der Zeichnung nach oben) durchführt, wobei Kraftstoff über ein dabei geöffnetes Rückschlagventil 60 in die
Hochdruckleitung 12 gefördert werden kann.
Das Öffnen bzw. das Schließen des Mengensteuerventils 10 erfolgt in
Abhängigkeit mehrerer Größen: Erstens abhängig von den durch die Ankerfeder 34 und die Ventilfeder 48 ausgeübten Kräften. Zweitens abhängig von dem in der
Niederdruckleitung 7 und dem Förderraum 22 herrschenden Kraftstoffdruck. Drittens abhängig von der Kraft des Ankers 30, welche im Wesentlichen von einem aktuell durch die Spule 28 fließenden Strom I bestimmt wird. Insbesondere kann der Strom I - wiederum abhängig auch von den jeweiligen Kraftstoff drücken - den Zeitpunkt des Öffnens bzw. Schließens des Ventilkörpers 42 beeinflussen und somit die Menge des zu fördernden Kraftstoffs wesentlich steuern.
Figur 3 zeigt ein Zeitdiagramm einer Ansteuerung des Mengensteuerventils 10. In dem in der Zeichnung dargestellten Koordinatensystem sind Ströme 11 (durchgezogen) und 12 (gestrichelt), welche über die Spule 28 der
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 9 fließen, über einer Zeit t aufgetragen. Ein Doppelpfeil 62 kennzeichnet die Bestromung für eine
Anzugsphase und ein Doppelpfeil 64 kennzeichnet die Bestromung für eine Haltephase des Ankers 30 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 9. Während der Anzugsphase wird der Anker 30 durch magnetische Kraft von dem
Ruhesitz 36 bis zu dem Hubanschlag 38 bewegt. Während der Haltephase wird der Anker 30 durch eine - im Allgemeinen geringere - magnetische Kraft an dem Hubanschlag 38 in seiner Position gehalten. Nachfolgend wird zunächst der Verlauf des Stroms 11 beschrieben, welcher bei einer vergleichsweise hohen Drehzahl 72 (vergleiche Figur 4) der Brennkraftmaschine zur Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 9 verwendet wird.
Zu einem Zeitpunkt tO beginnt die Anzugsphase, wobei der Strom 11
vergleichsweise schnell ansteigt und ab einem Zeitpunkt t1 a um einen Mittelwert 66a getaktet wird. Zu einem Zeitpunkt t2 beginnt die Bestromung für die
Haltephase, wobei der Strom 11 um einen Mittelwert 68 getaktet wird. Dier Mittelwert 68 ist kleiner als der Mittelwert 66a. Zu einem Zeitpunkt t3 wird die Ansteuerung beendet, wodurch der Strom 11 rasch auf Null vermindert wird.
Bei einer niedrigeren Drehzahl 72 der Brennkraftmaschine wird die
elektromagnetische Betätigungseinrichtung 9 mit dem Strom 12 angesteuert, das heißt, Schaltschwellen (nicht dargestellt), welche während der Anzugsphase das Einschalten und das Abschalten des Stroms 12 steuern, sind in Bezug auf Schaltschwellen des Stroms 11 niedriger eingestellt. Dadurch ergibt sich für den Verlauf des Stroms 12 während der Anzugsphase ein entsprechend kleinerer Mittelwert 66b. Somit ist die benötigte Energie während der Anzugsphase ebenfalls kleiner und ein Betriebsgeräusch beim Anschlagen des Ankers 30 an dem Hubanschlag 38 wird vermindert. Dabei wird zugleich eine Anzugsdauer des Ankers 30 zwar verlängert, wobei die Zeitdifferenz zwischen t2 und tO vergrößert und somit die Anzugsphase 62 verlängert wird, jedoch ohne die korrekte
Funktion des Mengensteuerventils 10 zu beeinträchtigen.
Die die Verläufe der Ströme 11 und 12 bestimmenden Schaltschwellen (nicht dargestellt), beziehungsweise die sich daraus ergebenden Mittelwerte 66a und 66b sind jeweils so gewählt, dass ein sicheres Anschlagen des Ankers 30 an dem Hubanschlag 38 und somit ein sicheres Schalten des Mengensteuerventils 10 in allen Betriebsfällen ermöglicht wird. Bedingt durch den während der Anzugsphase im Mittel kleineren Strom 12 wird der Anker 30 im Vergleich zum Strom 11 mit einer geringeren Kraft beschleunigt und schlägt entsprechend verzögert an. Dies wird nachfolgend mit der Figur 4 näher erläutert werden. Figur 4 zeigt ein Koordinatensystem, in welchem Mittelwerte 66 eines während der Anzugsphase über die Spule 28 fließenden Stroms I sowie zugehörige Anzugsdauern 70 linear über einer Drehzahl 72 der Brennkraftmaschine aufgetragen sind. Die Anzugsdauer 70 charakterisiert den Zeitraum vom Beginn der Bestromung der Spule 28 zum Zeitpunkt tO bis zum erstmaligen Anschlagen des Ankers 30 an dem Hubanschlag 38. Die Mittelwerte 66 sind vorliegend durch Stützstellen 74 bestimmt, welche beispielsweise in einem Kennfeld der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 16 der Brennkraftmaschine abgespeichert sein können. Die Mittelwerte 66 des Stroms I charakterisieren - insbesondere wenn die Spule 28 während der Anzugsphase an eine konstante Quellspannung geschaltet wird - außerdem eine Energie, welche während der Anzugsphase der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 9 zugeführt wird.
Man erkennt, dass die Mittelwerte 66 des Stroms I mit größer werdender Drehzahl 72 monoton zunehmen. Weil der Kolben 24 der Hochdruckpumpe 1 1 ebenfalls in Abhängigkeit von der Drehzahl 72 bewegt wird, wird der mögliche Zeitraum zur Bewegung des Ventilkörpers 42 bzw. des Ankers 30 entsprechend kleiner, also kritischer. Diesem Umstand wird durch die sich mit stärkerer Bestromung vermindernden Anzugsdauern 70 in passender Weise begegnet. Dies erfolgt wie oben bereits beschrieben derart, dass ein sicheres Schalten des
Mengensteuerventils 10 bei jeder Drehzahl 72 ermöglicht wird.
Figur 5 zeigt ein vereinfachtes Ablaufschema zur Ansteuerung der
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 9. Das dargestellte Verfahren wird vorzugsweise mittels des Computerprogramms 18 in der Steuer- und/oder
Regeleinrichtung 16 der Brennkraftmaschine durchgeführt. In einem ersten Block 76 beginnt die dargestellte Prozedur, wobei die aktuelle Drehzahl 72 der
Brennkraftmaschine ermittelt wird. In einem zweiten Block 78 werden anhand der ermittelten Drehzahl 72 zwei Stützstellen 74 aus einem Kennfeld gelesen.
Danach wird zwischen diesen beiden Stützstellen 74 interpoliert, um einen jeweiligen Mittelwert 66 genau passend zur Drehzahl 72 zu bestimmen. Aus dem Mittelwert 66 werden geeignete Schaltschwellen (ohne Bezugszeichen) für das Einschalten und das Ausschalten des Stroms I ermittelt. In einem dritten Block 80 werden die ermittelten Schaltschwellen dazu verwendet, die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 9 bzw. die Spule 28 während der Anzugsphase des Ankers 30 anzusteuern. Das Verfahren der Figur 5 kann zyklisch wiederholt werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Kraftstofffördereinrichtung (1 ) einer
Brennkraftmaschine, bei dem zur Einstellung einer Fördermenge eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung (9) eines Mengensteuerventils (10) geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stärke einer der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (9) zum Schalten zugeführten Energie, insbesondere eines der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung (9) zugeführten Stroms (I) und/oder eine Höhe einer an die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (9) angelegten Spannung, wenigstens zeitweise von einer Drehzahl (72) der Brennkraftmaschine abhängt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Energie nur während einer Anzugsphase (62), während der ein Anker (30) der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (9) von einer ersten in eine zweite Position bewegt wird, von der Drehzahl (72) der Brennkraftmaschine abhängt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Energie mit steigender Drehzahl (72) erhöht wird, wobei der Zusammenhang monoton ist.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie derart gesteuert wird, dass das
Mengensteuerventil (10) innerhalb eines für eine jeweilige Drehzahl (72) vorgesehenen Zeitintervalls geschaltet werden kann.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom (I) und/oder die Spannung getaktet werden. Computerprogramm (18), dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.
Steuer- und/oder Regeleinrichtung (16) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Speicher umfasst, auf dem ein
Computerprogramm (18) nach Anspruch 6 abgespeichert ist.
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