Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht von einem Verfahren nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus.
Ein solches Verfahren wird beim Gegenstand der DE-A1-195 34 050 angewendet. Dort wird
der Tatsache Rechnung getragen, daß Hochdruckspeicher undicht werden können und der
austretende Kraftstoff an der undichten Stelle einen hohen Schaden verursachen können.
Um die Schäden bei Auftreten der Undichtheit zu begrenzen, sind dort entsprechende
Schutzmaßnahmen vorgeschlagen.
[0002] Kraftstoffeinspritzsysteme dieser bekannten Art dienen vorteilhaft der Kraftstoffeinspritzung
unter hohem Druck, wobei sich der einzuspritzende Kraftstoff sehr exakt bemessen läßt
und die Einspritzung aufgrund der verwendeten elektrisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzventile
sehr flexibel gestaltet werden kann.
Vorteile der Erfindung
[0003] Durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs wird der wesentliche Vorteil
erreicht, daß in Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine, in denen dieser nur eine
geringe Leistung abverlangt wird, derart, wie z.B. beim Schubbetrieb eines von dieser
Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, der Speicherdruck im Kraftstoffhochdruckspeicher
erhöht werden kann ohne wesentlichen Antriebsleistungsverlust und beim Wiedereinsetzen
eines Betriebs mit höherer Leistungsanforderung an die Brennkraftmaschine dieser Druck
bis auf einen unteren Grenzwert abgebaut werden kann ohne daß dabei eine Nachförderung
von Hochdruckkraftstoff in den Kraftstoff in den Kraftstoffhochdruckspeicher seitens
der Kraftstoffhochdruckpumpe erforderlich ist. Somit entfällt bei der Wiederlastaufnahme
bei der Brennkraftmaschine die Antriebsleistung der Kraftstoffhochdruckpumpe, so daß
der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines nachgeschalteten Kraftfahrzeugs eine gegenüber
dem übrigen Normalbetrieb erhöhte Leistung zum Beschleunigen zur Verfügung steht Diese
kurzzeitig bis zum Abbau des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffhochdruckspeicher zu Verfügung
stehende Leistungserhöhung verbessert die Fahrleistung der Einheit Brennkraftmaschine
und Kraftfahrzeug. In vorteilhafter Weise wird dabei die Kraftstoffhochdruckpumpe
durch die Steuereinrichtung gemäß Patentanspruch 3 beim Übergang zwischen Schubbereich
und Antriebsbereich der Brennkraftmaschine von dem Antrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe
getrennt, wobei gemäß Patentanspruch 4 z.B. eine elektrisch steuerbare Kupplung zum
Einsatz kommt. Eine solche elektrisch steuerbare Kupplung ist zwar in dem eingangs
genannten Dokument offenbart, doch dient das Schalten dieser Kupplung lediglich dazu,
im Gefahrenfalle wie Kraftstoffhochdruckförderung insgesamt zu unterbrechen.
Beschreibung
[0004] Das Verfahren wird bei einem Kraftstoffeinspritzsystem, wie es in der Figur dargestellt
ist ausgeführt. Dabei ist ein Kraftstoffvorratsbehälter 1 vorgesehen, aus dem über
eine Saugleitung 2 eine Kraftstoffhochdruckpumpe 3 Kraftstoff ansaugt und über eine
Druckleitung 4 unter Hochdruck in einen Kraftstoffhochdruckspeicher 6 fördert. Der
Kraftstoffdruck in diesem Kraftstoffhochdruckspeicher wird durch einen Drucksensor
7 überwacht und der von ihm abgegebene Wert in einer Steuereinrichtung 9 mit einem
Sollwert verglichen. Bei Abweichung wird eine Drucksteuereinrichtung 10 angesteuert,
z.B. derart, daß über ein verstellbares Ventil, das in einer Entlastungsleitung 11
des Kraftstoffhochdruckspeichers 6 angeordnet ist überschüssiger Kraftstoff wieder
in den Tank zurückgefördert wird. Es kann andererseits aber auch in die Förderleistung
der Hochdruckpumpe 3 eingegriffen werden, in dem bei einer Ausführung als Kolbenpumpe
der effektive Förderhub dieser Kolbenpumpe verstellt wird oder indem die Kraftstoffzufuhr
zu dieser Hochdruckpumpe von der Steuereinrichtung 9 gesteuert wird.
[0005] Bestimmungsgemäß werden vom Kraftstoffhochdruckspeicher mehrere Kraftstoffeinspritzventile
12 über Druckleitungen 14 mit Kraftstoff versorgt. Der Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff
und die Einspritzdauer bei diesen Kraftstoffeinspritzventilen wird dabei von der Steuereinrichtung
9 elektrisch gesteuert. Dazu sind z.B. Steuermagnetventile oder Piezoventile vorgesehen,
die entsprechend den Anforderungen, beispielsweise aus Drehzahl und Last angesteuert
werden. Die Steuereinrichtung erfaßt dabei Betriebsparameter der Brennkraftmaschine
und die Anforderungen an diese Brennkraftmaschine im Bezug auf das abzugebende Drehmoment.
Dies sind beispielsweise die Parameter Drehzahl, ein Winkelstellungsgeber, der den
Drehmomentwunsch oder Lastbedarf eines betätigten Steuerorgans erfaßt, der Saugrohrdruck
oder Aufladedruck bzw. das Meßergebnis eines Luftmengenmessers, der die den Brennräumen
zugeführte Luftmenge erfaßt. Zusätzlich können noch andere Parameter wie Kühlwassertemperatur
und Lufttemperatur erfaßt werden und zusätzlich Eingangssignale gemäß der Phasenstellung
der Kurbelwellen bzw. der Nockenwelle eingegeben werden, um exakt den Einspritzbeginn
und die Einspritzmenge zu steuern.
[0006] Der Kraftstoffhochdruckspeicher bei diesem Kraftstoffeinspritzsystem wird im Normalbetrieb
auf Druckhöhen > 500 bar gehalten. Aus Sicherheitsgründen liegt jedoch der maximal
zulässige Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher wesentlich höher, beispielsweise bei
1600 bar. Wird die Brennkraftmaschine, die z.B. ein Kraftfahrzeug antreibt, im Schub
betrieben, so wird dem Kraftstoffhochdruckspeicher keine oder nur eine sehr geringe
Kraftstoffmenge mehr zur Einspritzung entnommen, sofern dieser Schubbetrieb so definiert
ist, daß aufgrund von von außen auf die Brennkraftmaschine einwirkenden Drehmomenten
im Sinne einer Drehzahlerhöhung die auf die Einspritzmenge bezogene Drehzahl überschritten
wird. Der spezielle Fall ist gegeben, wenn z.B. ein über ein Gaspedal eingegebener
Drehmomentenwunsch auf den Vorgabewert des Leerlaufes zurückgenommen wird und die
Brennkraftmaschine aufgrund der von außen einwirkenden Kräften weiterhin auf oberhalb
der Leerlaufdrehzahl liegenden Drehzahlen verbleibt. In diesen Bereichen kann die
Zufuhr von Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine ganz unterbrochen werden. Grundsätzlich
aber bleibt innerhalb dieses Betriebsbereiches der Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher
auf hohem Niveau, ohne daß Kraftstoff nachgefördert werden müßte. In diesen Bereichen,
in denen der Brennkraftmaschine keine wesentliche Antriebsleistung abverlangt wird,
kann jedoch der Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher erhöht werden bis zu einem oberen
Schubbetriebs-Sollwert, der oberhalb des Normalbetriebs-Sollwert für den Druck liegt
und z.B. 1200 bar betragen kann, gegenüber sonstigen 700 bar. Die Druckerhöhung zusammen
mit der Kompressibilität des Kraftstoffs im Kraftstoffhochdruckspeicher erhöht das
zur Verfügung stehende Kraftstoffvolumen, das für einen wiedereinsetzenden Normalbetrieb
außerhalb der Schubphase zunächst einmal einen zusätzlichen Kraftstoffvorrat darstellt.
Dieser Vorrat kann durch Einspritzung in der nachfolgenden Lastaufnahmephase verbraucht
werden, ohne daß es erforderlich ist Hochdruckkraftstoff nachzufördern. Es ist deshalb
vorteilhaft, in dem Zeitraum, in dem Kraftstoff vorgespeichert zur Versorgung der
Brennkraftmaschine zur Verfügung steht, den Antrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe auszuschalten
und diesen erst dann wieder zuzuschalten, wenn ein unterer Grenzwert des Druckes im
Kraftstoffhochdruckspeicher erreicht ist. Dies stellt der Brennkraftmaschine im Augenblick
der Lastaufnahme eine gegenüber dem Normalbetrieb erhöhte Leistung zur Verfügung,
was die Beschleunigungsfähigkeit der Brennkraftmaschine steigert. Nach dem Abbau des
unter erhöhtem Speicherdruck gespeicherten Kraftstoffs ist dann oft schon die am meisten
Energie zehrende erste Phase der Wiederlastaufnahme vollzogen.
[0007] Als Antrieb kann z.B. die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine dienen oder ein vom
Bordhetz der Brennkraftmaschine gespeister Motor 26 der über eine elektrisch schaltbare
Kupplung 27 mit der Kraftstoffhochdruckpumpe gekoppelt ist.
1. Verfahren zum Betrieb einer selbstzündenden, luftverdichtenden, Brennkraftmaschine,
insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, die von einem Kraftstoffeinspritzsystem
mit Einspritzkraftstoff versorgt wird, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem einen Kraftstoffhochdruckspeicher
aufweist, der von einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit Hochdruckkraftstoff versorgt
wird, dessen Druck gemessen und von einer Steuereinrichtung auf einen Normalwert gehalten
wird, durch die Steuereinrichtung ferner Kraftstoffeinspritzventile elektrisch gesteuerten
werden, die Kraftstoff aus dem Kraftstoffhochdruckspeicher entnehmen und in die Brennräume
der Brennkraftmaschine einspritzen, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe die Steuereinrichtung
der Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfaßt wird und bei Erreichen einer Schubphase
der Brennkraftmaschine der von der Steuereinrichtung geregelte Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher
auf einen oberen Schubbetrieb-Sollwert eingestellt wird, der höher als der von der
Steuereinrichtung bei Antriebsbetrieb der Brennkraftmaschine eingestellte obere Normalbetrieb-Sollwert
ist und bei Wiedereinsetzen des Antriebsbetrieb der Brennkraftmaschine und Überschreiten
eines unteren Grenzwertes des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffhochdruckspeicher die
Kraftstoffhochdruckpumpe von ihrem Antrieb antriebswirksam getrennt wird, und erst
bei Erreichen des unteren Grenzwertes des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffhochdruckspeicher
wieder mit dem Antrieb antriebswirksam verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubbetrieb-Sollwert 1200
bar beträgt und der Normalbetrieb-Sollwert 500 bis 900 bar beträgt.
3. Kraftstoffeinspritzsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff,
das einen Kraftstoffhochdruckspeicher aufweist, der mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe
verbunden ist, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter ansaugt und unter
Hochdruck dem Kraftstoffhochdruckspeicher zuführt zur Erreichung eines hohen Einspritzdruck,
der den mit dem Kraftstoffhochdruckspeicher verbundenen, von einer Steuereinrichtung
elektrisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzventilen zur Verfügung steht, daß der Kraftstoffhochdruckspeicher
mit einem Druckfühler versehen ist, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist und
den momentanen Kraftstoffdruck mißt, daß der Kraftstoffhochdruckpumpe oder dem Kraftstoffhochdruckspeicher
ein Steuerorgan zugeordnet ist, durch das gesteuert durch die Steuereinrichtung ein
gewünschter Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher durch eine Begrenzung des Abflusses
von Hochdruckkraftstoff vom oder des Zuflusses zum Kraftstoffhochdruckspeicher einstellbar
ist und daß die Kraftstoffhochdruckpumpe einen Antrieb aufweist, der durch die Steuereinrichtung
steuerbar ist und durch diese von der Kraftstoffhochdruckpumpe trennbar ist, zur Durchführung
des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Schubbetriebserkennungseinrichtung
vorgesehen ist, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist und ein Sollwertgeber
für den im Schubbetrieb im Kraftstoffhochdruckspeicher einzuhaltenden Kraftstoffdruck.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung des Antriebs
von der Kraftstoffhochdruckpumpe eine elektrisch steuerbare Kupplung vorgesehen ist,
die zur Unterbrechung des Antriebs geöffnet und zum Wiederherstellen des Antriebs
geschlossen wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung zusätzlich als
Sicherheits-Abstellorgan dient, wenn von der Steuereinrichtung erfaßte Fehlfunktionen
bei dem Einspritzsystem oder der Brennkraftmaschine auftreten.
