Verfahren zur Adaption des maximalen Einspritzdrucks in einem Hochdruckspeicher

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines in einem Hochdruckspeicher eines Kraftstoffzumeßsystems einer direkt einspritzenden Brennkraftmaschine herrschenden maximalen Einspritzdrucks, wobei von dem Hochdruckspeicher mehrere Betriebsgrößen abhängig steuerbare Einspritzventile zum Zumessen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in Brennräume der Brennkraftmaschine abzweigen. Um den maximalen Einspritzdruck in dem Hochdruckspeicher derart einzustellen, dass einerseits die Ressourcen des Kraftstoffzumeßsystems optimal ausgenutzt werden und andererseits aber noch alle Einspritzventile mit Sicherheit öffnen, werden die nachfolgenden Schritte vorgeschlagen:

• Einstellen eines bestimmten Einspritzdrucks als Anfangsdruck;
• Erhöhen des Einspritzdrucks ausgehend von dem Anfangsdruck bei gleichzeitigem Überprüfen, ob die Einspritzventile öffnen;
• Beenden der Erhöhung des Einspritzdrucks, sobald mindestens eines der Einspritzventile nicht mehr öffnet;
• Verringern des Einspritzdrucks um einen vorgegebenen Betrag; und
• Heranziehen des verringerten Einspritzdrucks als maximalen Einspritzdruck des Hochdruckspeichers.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines in einem Hochdruckspeicher eines Kraftstoffzumeßsystems einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine herrschenden maximalen Einspritzdrucks, wobei von dem Hochdruckspeicher mehrere betriebsgrößenabhängig steuerbare Einspritzventile zum Zumessen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in Brennräume der Brennkraftmaschine abzweigen.

[0002] Das Kraftstoffzumeßsystem ist bspw. als ein Common-Rail-Benzin-Direkteinspritzungssystem mit einer Vorförderpumpe und einer bedarfsgesteuerten bzw. bedarfsgeregelten Hochdruckpumpe ausgebildet. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei direkteinspritzenden Diesel-Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Die Vorförderpumpe ist bspw. als eine Elektrokraftstoffpumpe ausgebildet und fördert Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Vorratsbehälter in einen Niederdruckbereich des Kraftstoffzumeßsystems. In dem Niederdruckbereich herrscht ein Vordruck von bspw. 4 bar. Die Hochdruckpumpe fördert den Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in den Hochdruckspeicher in einem Hochdruckbereich des Kraftstoffzumeßsystems. In dem Hochdruckspeicher wird abhängig von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein Druck zwischen etwa 50 und 120 bar geregelt. Von dem Hochdruckspeicher zweigen die betriebsgrößenabhängig steuerbaren Einspritzventile ab, die bei entsprechender Ansteuerung den Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher mit dem dort anliegenden Einspritzdruck in die Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen.

[0003] Die Hochdruck-Einspritzventile eines Kraftstoffzumeßsystems einer direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschine öffnen nach der Ansteuerung mittels Magnetkraft. Die Magnetkraft wird von einem Elektromagneten erzeugt, der Teil des Einspritzventiles ist. In nicht angesteuertem Zustand ist das Einspritzventil geschlossen; ein Dichtelement des Einspritzventils wird mittels eines Federelements auf einen Ventilsitz gedrückt. Beim Öffnen des Einspritzventils wird das Dichtelement durch die Magnetkraft des Elektromagneten von dem Ventilsitz abgehoben. Dabei muß die Federkraft des Federelements und die hydraulische Kraft des in dem Hochdruckspeicher herrschenden Einspritzdrucks überwunden werden. Um eine derart große Magnetkraft erzielen zu können, wird der Elektromagnet in der Praxis mit Spannungen betrieben, die wesentlich höher sind als die Batteriespannung der Fahrzeugbatterie liegen (sog. Booster-Betrieb).

[0004] Aufgrund von Fertigungstoleranzen oder aufgrund eines Verschleißes der Einspritzventile kann es dazu kommen, dass die von dem Elektromagneten erzeugte Magnetkraft nicht ausreicht, die Federkraft und die hydraulische Kraft bei maximalem Einspritzdruck zu überwinden, und das Einspritzventil bleibt trotz Ansteuerung geschlossen. Das ist bspw. der Fall, wenn zwischen den bewegten mechanischen Teilen des Einspritzventils eine erhöhte Reibung auftritt, wobei beim Öffnen des Einspritzventils zusätzlich zu der Federkraft und der hydraulischen Kraft dann auch noch die Reibungskraft zu überwinden ist. Außerdem kann es aufgrund von Fertigungstoleranzen und eines Verschleißes der Teile des Kraftstoffzumeßsystemes, die den Einspritzdruck in dem Hochdruckspeicher steuern bzw. regeln, zu einem Anstieg des Einspritzdrucks in dem Hochdruckspeicher kommen. Auch in einem solchen Fall reicht die Magnetkraft des Elektromagneten häufig nicht aus, um die hydraulische Kraft und die Federkraft zu überwinden, und das Einspritzventil bleibt trotz Ansteuerung geschlossen. Schließlich ist es auch denkbar, dass das Einspritzventil während des Booster-Betriebs zwar noch kurz öffnet, in der darauffolgenden Phase des geringeren Haltestroms wieder zufällt. Ein trotz Ansteuerung geschlossenes Einspritzventil führt zu Aussetzern und somit zu einem unrunden Lauf der Brennkraftmaschine und zu einem verschlechterten Abgasverhalten der Brennkraftmaschine.

[0005] Um dieses Problem von trotz Ansteuerung nicht öffnenden Einspritzventilen zu lösen, kann der maximale Einspritzdruck, auf den geregelt wird, in dem Hochdruckspeicher so weit verringert werden, dass unter Berücksichtigung aller Fertigungstoleranzen und des Verschleißes der Einspritzventile alle Einspritzventile mit Sicherheit öffnen und während der gesamten vorgegebenen Einspritzdauer geöffnet bleiben. Bei einem derart eingestellten Einspritzdruck können die Ressourcen eines Kraftstoffzumeßsystems jedoch nicht optimal ausgeschöpft werden.

[0006] Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den maximalen Einspritzdruck in einem Hochdruckspeicher einer direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschine derart einzustellen, dass einerseits alle Einspritzventile des Kraftstoffzumeßsystems mit Sicherheit öffnen und andererseits die Ressourcen des Kraftstoffzumeßsystems optimal ausgenutzt werden können.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung, ausgehend von dem Verfahren zur Adaption eines maximalen Einspritzdrucks der eingangs genannten Art die nachfolgenden Schritte vor:

• Einstellen eines bestimmten Einspritzdrucks als Anfangsdruck;
• Erhöhen des Einspritzdrucks ausgehend von dem Anfangsdruck bei gleichzeitigem Überprüfen, ob die Einspritzventile öffnen;
• Beenden der Erhöhung des Einspritzdrucks, sobald mindestens eines der Einspritzventile nicht mehr öffnet;
• Verringern des Einspritzdrucks um einen vorgegebenen Betrag; und
• Heranziehen des verringerten Einspritzdrucks als maximalen Einspritzdruck des Hochdruckspeichers.

Vorteile der Erfindung

[0008] Der Anfangsdruck, auf den der Einspritzdruck in dem Hochdruckspeicher am Anfang des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellt wird, entspricht bspw. dem Einspritzdruck, der nach dem Stand der Technik in dem Hochdruckspeicher eingestellt wird. Der Anfangsdruck kann für Brennkraftmaschinen desselben Typs gleich groß gewählt werden. Bei in dem Hochdruckspeicher anliegendem Anfangsdruck ist eine optimale Ausnutzung der Ressourcen des Kraftstoffzumeßsystems nicht möglich.

[0009] Ausgehend von diesem Anfangsdruck wird der Einspritzdruck in dem Hochdruckspeicher in den Betriebspunkten, in denen der maximale Einspritzdruck gefordert ist, erhöht. Die Druckerhöhung erfolgt vorzugsweise stetig. Gleichzeitig wird überprüft, ob die Einspritzventile öffnen. Solange alle Einspritzventile öffnen, wird der Einspritzdruck weiter erhöht.

[0010] Sobald jedoch mindestens eines der Einspritzventile nicht mehr öffnet, wird der Einspritzdruck nicht mehr weiter erhöht. Ausgehend von dem zu diesem Zeitpunkt erreichten Einspritzdruck wird der Einspritzdruck dann um einen vorgegebenen Betrag verringert. Der vorgegebene Betrag ist so gewählt, dass bei dem verringerten Einspritzdruck alle Einspritzventile öffnen. Es ist auch denkbar, dass der Einspritzdruck ausgehend von dem erreichten Einspritzdruck langsam verringert wird, bis wieder alle Einspritzventile öffnen. In diesem Fall wäre der vorgegebene Betrag also variabel. Der verringerte Einspritzdruck wird schließlich als maximaler Einspritzdruck des Hochdruckspeichers herangezogen.

[0011] Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der maximale Einspritzdruck in dem Hochdruckspeicher einerseits so niedrig gewählt werden, dass noch alle Einspritzventile des Kraftstoffzumeßsystems mit Sicherheit öffnen. Andererseits wird der Einspritzdruck aber so hoch gewählt, dass eine optimale Ausnutzung der Ressourcen des Kraftstoffzumeßsystems gewährleistet ist.

[0012] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der maximale Einspritzdruck des Hochdruckspeichers für jedes einzelne Kraftstoffzumeßsystem individuell adaptiert. Dadurch können auch Fertigungstoleranzen und ein Verschleiß der Einspritzventile bei jedem Kraftstoffzumeßsystem individuell berücksichtigt werden. Somit kann für jede einzelne Brennkraftmaschine ein gleichmäßiger Lauf der Brennkraftmaschine und ein gleichbleibend gutes Abgasverhalten bei gleichzeitiger Ausnutzung der vollen Ressourcen des Kraftstoffzumeßsystems gewährleistet werden.

[0013] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Anfangsdruck derart eingestellt wird, dass unter Berücksichtigung aller Fertigungstoleranzen und des Verschleißes der Einspritzventile alle Einspritzventile mit Sicherheit öffnen. Sollte sich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dennoch der Fall einstellen, dass mindestens eines der Einspritzventile bei dem Anfangsdruck nicht öffnet, so wird dieses Einspritzventil, das Kraftstoffzumeßsystem oder die gesamte Brennkraftmaschine als fehlerhaft klassifiziert und repariert oder ausgetauscht.

[0014] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Meldung ausgegeben wird, falls der maximale Einspritzdruck des Hochdruckspeichers unterhalb einer vorgebbaren Druckschwelle liegt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird also eine Meldung ausgegeben, falls der adaptierte maximale Einspritzdruck oberhalb des Anfangsdrucks aber unterhalb einer vorgebbaren Druckschwelle liegt. Diese Meldung kann entweder einem Steuergerät einer Brennkraftmaschine zur Weiterverarbeitung zugeführt werden. Oder aber die Meldung wird einer außenstehenden Person zur Weiterverarbeitung bzw. zur Einleitung entsprechender Schritte mitgeteilt. Die Meldung kann bspw. als eine optische oder akustische Fehlermeldung oder als eine Anzeige des adaptieren maximalen Einspritzdrucks ausgebildet sein.

[0015] Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise nach der Montage oder der Reparatur, insbesondere nach dem Austausch von mindestens einem Einspritzventil, des Kraftstoffzumeßsystems durchgeführt. Dazu kann ein von außen anliegendes Signal einen besonderen Betriebszustand der Brennkraftmaschine erzwingen, in dem z. B. im Leerlauf maximaler Einspritzdruck gefordert wird und die Adaption betriebspunktunabhängig einmal erfolgt.

[0016] Alternativ wird vorgeschlagen, das Verfahren in vorgebbaren zeitlichen Abständen, insbesondere nach einer vorgebbaren Anzahl von Fahrzyklen oder nach einer vorgebbaren Betriebsdauer, durchzuführen. Der maximale Einspritzdruck wird in Abhängigkeit von alterungs- und verschleißbedingten Änderungen der Einspritzventile und/oder Änderungen der drucksteuernden bzw. druckregelnden Teile des Kraftstoffzumeßsystems eingestellt. Die Änderungen erfolgen mit so großen Zeitkonstante, dass eine Adaption des maximalen Einspritzdrucks in relativ großen zeitlichen Abständen, bspw. monatlich, völlig ausreichend ist.

[0017] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Verfahren am Bandende ausgeführt wird.

Zeichnungen

[0018] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1

ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.

[0019] Das in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Verfahren dient zur Adaption eines in einem Hochdruckspeicher eines Kraftstoffzumeßsystems einer direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschine herrschenden maximalen Einspritzdrucks. Von dem Hochdruckspeicher zweigen mehrere betriebsgrößenabhängig steuerbare Einspritzventile ab, die zum Zumessen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in Brennräume der Brennkraftmaschine dienen.

[0020] Das erfindungsgemäße Verfahren wird ausgeführt, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand befindet, in dem der maximale Einspritzdruck gefordert ist. Das Verfahren beginnt in Funktionsblock 1. In einem nachfolgenden Funktionsblock 2 wird ein bestimmter Einspritzdruck als Anfangsdruck in dem Hochdruckspeicher bestimmt. Der Anfangsdruck wird derart bestimmt, dass unter Berücksichtigung aller Fertigungstoleranzen und des Verschleißes der Einspritzventile alle Einspritzventile mit Sicherheit öffnen.

[0021] In einem nachfolgenden Funktionsblock 3 wird nach einer gezielten Anforderung, bspw. durch eine Werkstatt, der Anfangsdruck in dem Hochdruckspeicher eingestellt. Alternativ kann auch in eine Warteschleife verzweigt werden, in der überprüft wird, ob der aktuelle Betriebszustand der Brennkraftmaschine einen maximalen Einspritzdruck erfordert. Die Warteschleife wird verlassen, sobald sich die Brennkraftmaschine in einen Betriebszustand befindet, in dem der maximale Einspritzdruck gefordert ist.

[0022] Dann wird in einem Abfrageblock 4 überprüft, ob bei dem in dem Hochdruckspeicher eingestellten Einspritzdurck alle Einspritzventile öffnen. Falls alle Einspritzventile öffnen, wird in einem Funktionsblock 5 der Einspritzdruck in dem Hochdruckspeicher um ein Inkrement erhöht. Anschließend wird in dem Abfrageblock 4 wieder überprüft, ob alle Einspritzventile öffnen. Der Einspritzdruck wird solange jeweils um ein Inkrement erhöht, bzw. die Schleife bestehend aus dem Abfrageblock 4 und dem Funktionsblock 5 wird so lange durchlaufen, bis mindestens eines der Einspritzventile nicht mehr öffnet.

[0023] Dann wird ausgehend von dem Abfrageblock 4 zu einem Funktionsblock 6 verzweigt, wo der Einspritzdruck in dem Hochdruckspeicher um ein Inkrement verringert wird. Zur Sicherheit wird in einem anschließenden Abfrageblock 7 noch einmal überprüft, ob nun wieder alle Einspritzventile öffnen. Falls dem nicht so ist, wird zu dem Funktionsblock 6 verzweigt, wo der Einspritzdruck noch einmal um ein Inkrement verringert wird. Die Schleife bestehend aus dem Funktionsblock 6 und dem Abfrageblock 7 wird so lange durchlaufen, bis wieder alle Einspritzventile öffnen. Dann wird in einen Funktionsblock 8 verzweigt, wo der nunmehr in dem Hochdruckspeicher eingestellte Einspritzdruck als maximaler Einspritzdruck des Hochdruckspeichers herangezogen wird. In einem abschließenden Funktionsblock 9 ist das erfindungsgemäße Verfahren beendet. Darüber hinaus wird das Verfahren auch immer dann beendet, wenn der Einspritzdruck in dem Hochdruckspeicher aufgrund des Betriebszustands der Brennkraftmaschine den maximalen Druckbereich verläßt.

[0024] Das erfindungsgemäße Verfahren kann nach der Montage der Brennkraftmaschine am Bandende oder nach der Reparatur, insbesondere nach dem Austausch von mindestens einem Einspritzventil, des Kraftstoffzumeßsystems oder der Brennkraftmaschine ausgeführt werden. Alternativ kann das Verfahren aber auch in vorgebbaren zeitlichen Abständen insbesondere nach einer vorgebbaren Anzahl von Fahrzyklen oder nach einer vorgebbaren Betriebsdauer, ausgeführt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Adaption eines in einem Hochdruckspeicher eines Kraftstoffzumesssystems einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine herrschenden maximalen Einspritzdrucks, wobei von dem Hochdruckspeicher mehrere betriebsgrößenabhängig steuerbare Einspritzventile zum Zumessen von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in Brennräume der Brennkraftmaschine abzweigen, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte:

- Einstellen eines bestimmten Einspritzdrucks als Anfangsdruck;

- Erhöhen des Einspritzdrucks ausgehend von dem Anfangsdruck bei gleichzeitigem Überprüfen, ob die Einspritzventile öffnen;

- Beenden der Erhöhung des Einspritzsdrucks, sobald mindestens eines der Einspritzventile nicht mehr öffnet;

- Verringern des Einspritzdrucks um einen vorgegebenen Betrag; und

- Heranziehen des verringerten Einspritzdrucks als maximalen Einspritzdruck des Hochdruckspeichers.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsdruck derart eingestellt wird, dass unter Berücksichtigung aller Fertigungstoleranzen und des Verschleißes der Einspritzventile alle Einspritzventile mit Sicherheit öffnen und während der gesamten vorgegebenen Einspritzdauer geöffnet bleiben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Meldung ausgegeben wird, falls der maximale Einspritzdruck des Hochdruckspeichers unterhalb einer vorgebbaren Druckschwelle liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach der Montage oder der Reparatur, insbesondere nach dem Austausch von mindestens einem Einspritzventil, des Kraftstoffzumesssystems ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in vorgebbaren zeitlichen Abständen ausgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach einer vorgebbaren Anzahl von Fahrzyklen oder nach einer vorgebbaren Betriebsdauer ausgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren am Bandende ausgeführt wird.

Zeichnung