[0001] Bei Dieselfahrzeugen kommt, bedingt durch den Kraftstofftyp, eine Pumpe nach dem
Verdrängerprinzip zum Einsatz. Eine solche Pumpe kennzeichnet eine sehr geringe interne
Leckage im Gegensatz zu Pumpen nach dem Turbinenprinzip, die insbesondere bei Benzinmotoren
eingesetzt werden. In der Regel ist damit eine (Mindest-) Drehzahl an eine (Mindest-)
Fördermenge gebunden.
[0002] Eine per Software realisierte Drehzahlansteuerung der Pumpe kann demzufolge bei fehlender
oder geringer Kraftstoffabnahme keine Lösung bieten. Durch die hohe hydraulische Steifigkeit
und dem daraus resultierenden hohen Gegendruck auf die Pumpenstufe wird der Antrieb
blockiert und er verliert seine Synchronisation zur Ansteuerung.
[0003] Im Zuge der Verbrauchsoptimierung von Kraftfahrzeugen besteht ein Interesse an bedarfsgerechter
Kraftstoffförderung. Hierdurch wird die mittlere Leistungsaufnahme der Kraftstoffversorgung
verringert. Insbesondere bei in einem geschlossenen Druck-Regelkreis arbeitendem System
ist dieses der Fall.
[0004] Eine Verbesserung konnte erreicht werden unter anderem durch die Um-Dimensionierung
bzw. den Entfall von Saug-Strahlpumpen und Überdruckventilen, wodurch Betriebsbedingungen
erreicht werden können, in welchen bei konstantem Soll-Druck kein bzw. kaum Kraftstoff
entnommen wird.
[0005] Eine Optimierung der Software konnte prinzipiell den drehzahldynamischen Bereich
nach unten erweitern und existierende Kundenanfragen befriedigen. Es ist jedoch abzusehen,
dass dieser Zustand zukünftig keine ausreichende Lösung darstellt.
[0006] Eine weitere Verbesserung wird durch den Gegenstand der jeweiligen unabhängigen Ansprüche
erzielt. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen
Ansprüchen beschrieben.
[0007] Die Erfindung betrifft insbesondere den Zustand eines Kraftfahrzeuges, der als "Nullförderung"
bezeichnet werden kann. Hierbei wird von einem Verbrennungsmotor kein oder zumindest
kaum Kraftstoff abgenommen. Das geförderte Volumen an Kraftstoff im Zustand der Nullförderung
liegt üblicherweise unter 2 l/h. Beispielsweise bei einer Schubabschaltung kann das
geförderte Kraftstoffvolumen 0 l/h sein. Im Extremfall können bei einem leistungsstarken
Motor unter Volllast bis zu 200 l/h an Kraftstoff über die Kraftstoffleitung zugeführt
und abgenommen werden.
[0008] Im Allgemeinen weist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung einer Dieselpumpe
mit einem Rotor, bei Nullförderung, die Schritte Ansteuern der Dieselpumpe, Fördern
eines vorbestimmten Volumens und Anhalten der Dieselpumpe bei einer vorbestimmten
Position des Rotors auf.
[0009] Es wird angemerkt, dass die Förderung eines vorbestimmten Kraftstoff-Volumens zu
einer Druckerhöhung in der Kraftstoffleitung führt, solange der Verbrennungsmotor
keinen oder nur sehr wenig Kraftstoff verbraucht bzw. abnimmt, d. h. im Zustand der
Nullförderung.
[0010] Bei Stillstand der Pumpe sinkt der Druck allmählich aufgrund interner Leckage. Sobald
eine untere Schwelle erreicht wird, kann ein erneuter Anlauf der Pumpe für eine erneute
Druckerhöhung sorgen.
[0011] Wichtig bei jedem Anhalten ist das gezielte Abstellen des Pumpenrotors, sodass bei
einem Wiederanlaufen eine gegebenenfalls geräuschintensive Ausrichtphase des Rotors
vermieden werden kann.
[0012] Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt Erfassen einer
aktuellen Position des Rotors aufweisend, wobei das Fördern eines vorbestimmten Volumens
das Bewegen des Rotors bis zu einer vorbestimmten Position aufweist.
[0013] Wenn zum Beispiel die Dieselpumpe einen Sensor für die Erfassung einer Rotorposition
aufweist, kann nicht nur beim Anhalten der Pumpe sondern auch beim Fördern eines vorbestimmten
Kraftstoffvolumens über die Positionserfassung diese Förderung überwacht werden. Hierbei
wird davon ausgegangen, dass eine Relation zwischen Rotorpositionsveränderung und
Fördervolumen besteht.
[0014] Gemäß einer anderen Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt Erfassen
eines Drehwinkels des Rotors auf, wobei das Fördern eines vorbestimmten Volumens das
Bewegen des Rotors über einen vorbestimmten Drehwinkel aufweist.
[0015] Alternativ zu der oben beschriebenen Ausführungsform oder auch ergänzend kann ein
Drehwinkelsensor an der Dieselpumpe vorgesehen sein, zur Überwachung der Bewegung
und damit der Förderleistung der Dieselpumpe.
[0016] Gemäß noch einer anderen Ausführungsform kann das Ansteuern der Dieselpumpe ein Ansteuern
im Einzelschrittbetrieb sein.
[0017] Ausgehend von einer bekannten Bewegung des Pumpenrotors als Reaktion auf einen Ansteuerungsimpuls
kann auch basierend auf dieser Ausführungsform die Förderung des Kraftstoffs überwacht
werden, wodurch das Fördern eines vorbestimmten Volumens zur Druckerhöhung in die
Kraftstoffleitung gepumpt werden kann.
[0018] Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass das vorbestimmte
Volumen mit einer vorbestimmten Drehzahl für eine vorbestimmte Zeit gefördert wird.
Im Gegensatz zum Einzelschrittbetrieb wird hier nicht eine Mehrzahl von einzelnen
Fördereinheiten sondern die gewünscht Gesamtmenge durch ein Festlegen einer Rotorgeschwindigkeit
für eine bestimmte Dauer erzielt.
[0019] Für das Verfahren kann eine Startbedingung ein Unterschreiten eines vorbestimmten
Mindestdrucks in einer Kraftstoffleitung sein und eine Endbedingung kann für das Verfahren
ein Erreichen eines vorbestimmten Maximaldrucks in der Kraftstoffleitung sein.
[0020] Eine grundsätzliche Bedingung für einen Start des Verfahrens ist, dass ein von der
Dieselpumpe mit Kraftstoff versorgter Verbrennungsmotor keinen oder nur sehr wenig
Kraftstoff verbraucht oder abnimmt, d. h. bei Schubabschaltung oder im Leerlauf, mit
anderen Worten im Zustand der Nullförderung ist. Vorzugsweise ist vor einem Start
des oben beschriebenen Verfahrens die Dieselpumpe angehalten worden.
[0021] Gemäß eines anderen Aspektes der Erfindung weist im Allgemeinen eine Vorrichtung
zur Ansteuerung einer Dieselpumpe mit einem Rotor bei Nullförderung, eine Dieselpumpe,
die zum Ansaugen von Kraftstoff mit einem Tank verbunden ist, einen Verbrennungsmotor,
eine Kraftstoffleitung, die zwischen der Dieselpumpe und dem Verbrennungsmotor angeordnet
ist, und eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, die Dieselpumpe gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren zu steuern.
[0022] Gemäß einer Ausführungsform kann die Dieselpumpe und insbesondere die Position des
Rotors der Dieselpumpe auf der Basis einer Gegen-Elektromotorischen Kraft (Gegen-EMK)
zusammen mit einem Leitungsdruck gesteuert werden.
[0023] Als Mittel zur Überwachung der Fördermenge kann die Vorrichtung ferner zumindest
einen Positionssensor, einen Drehwinkelsensor und/oder einen Kraftstoffleitungsdrucksensor
aufweisen.
[0024] Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung wird ein Computerprogramm bereitgestellt,
das alle Schritte eines Verfahrens ausführt, wenn es auf einer Steuereinheit einer
Vorrichtung wie oben beschrieben abläuft. Ein entsprechendes Computerprogramm wird
vorzugsweise in einen Arbeitsspeicher einer Steuereinheit geladen. Die Steuereinheit
oder ein Datenprozessor ist somit ausgestattet, das Verfahren gemäß der Erfindung
auszuführen.
[0025] Insbesondere können Ansteuerungs-Parameter der Dieselpumpe über das Computerprogramm
vorgegeben werden. Beispielsweise können die Parameter für eine Einzelschrittsteuerung
oder auch eine Drehzahl und/oder eine Dauer festgelegt werden. Diese Parameter bedingen
eine Leistungsaufnahme pro Zeiteinheit von der Dieselpumpe.
[0026] Ferner betrifft die Erfindung auch ein computerlesbares Medium wie eine CD-ROM oder
ein FLASH-Speicherelement, in welcher das Computerprogramm gespeichert sein kann.
Jedoch kann das Computerprogramm ebenfalls über ein Netzwerk wie das Internet bereitgestellt
werden und kann in den Arbeitsspeicher der Steuereinheit aus diesem Netzwerk heruntergeladen
werden.
[0027] Es wird angemerkt, dass Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf unterschiedliche
Gegenstände beschrieben werden. Insbesondere werden einige Ausführungsformen in Bezug
auf Vorrichtungsansprüche und andere Ausführungsformen in Bezug auf Verfahrensansprüche
beschrieben. Jedoch wird ein Fachmann von der obigen und der folgenden Beschreibung
zusätzlich zu jeder Kombination von Merkmalen, die zu einer Art von Gegenstand gehören,
ebenfalls jede Kombination zwischen Merkmalen erkennen, die zu unterschiedlichen Gegenständen
beschrieben sind. Dies alles zählt zur Gesamtoffenbarung der Anmeldung.
[0028] Oben beschriebene Aspekte und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung
können ebenfalls aus den Beispielen von Ausführungsformen entnommen werden, die im
Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden. Es
wird angemerkt, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
[0029] Fig. 1 ist ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung des Verfahrens gemäß der
Erfindung.
[0030] Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Systems gemäß der Erfindung.
[0031] In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder zumindest ähnliche Elemente,
Komponenten oder Aspekte verwendet. Es wird angemerkt, dass im Folgenden Ausführungsformen
im Detail beschrieben werden, die lediglich illustrative und nicht beschränkend sind.
[0032] Fig. 1 ist ein Flussdiagramm, welches prinzipiell die Schritte eines Verfahrens zur
Steuerung einer Dieselpumpe aufzeigt. Es wird angemerkt, dass die beschriebenen Schritte
Haupt-Schritte sind, wobei diese Haupt-Schritte in Unter-Schritte differenziert und
unterteilt werden können. Außerdem können weitere Unter-Schritte zwischen den Haupt-Schritten
vorgesehen sein. Daher ist ein Unter-Schritt lediglich genannt, wenn dieser Schritt
wichtig für das Verständnis des Prinzips des Verfahrens gemäß der Erfindung ist.
[0033] In Schritt S1 kennzeichnen den Beginn eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
[0034] In Schritt S2 wird abgefragt, ob eine Kraftstoff-Abnahme von Seiten des Verbrennungsmotors
vorliegt und wie hoch diese ist. Diese Abfrage kann beispielsweise auf der Basis eines
Signals eines Durchflusssensors an der Kraftstoffleitung vorgenommen werden.
[0035] Für den Fall, dass eine Kraftstoffabnahme vorliegt, die deutlich größer als null
ist, wird das Verfahren im Schritt S9 wieder beendet.
[0036] Für den Fall, dass der Zustand der Nullförderung festgestellt wird, wird in Schritt
S3 die Dieselpumpe gezielt abgestellt. Bei stehender Dieselpumpe wird in Schritt S4
der Druck in der Kraftstoffleitung abgefragt und mit einem vorbestimmten Mindestdruck
verglichen. Solange der Leitungsdruck nicht unter diesen Mindestdruck sinkt, wird
immer wieder die Abfrage in Schritt S4 durchgeführt.
[0037] Sollte die Abfrage in Schritt S4 ergeben, dass der Leitungsdruck unter den Mindestdruck
gesunken ist, wird in Schritt S5 die Dieselpumpe angesteuert um in Schritt S6 ein
vorbestimmtes Volumen zu fördern. In Schritt S7 wird dann die Dieselpumpe wieder abgestellt,
wobei der Rotor in einer spezifischen Position angehalten wird.
[0038] In Schritt S8 wird überwacht, ob die gewünschte Druckerhöhung erreicht wurde. Sollte
dies nicht der Fall sein, werden die Schritte S5, S6 und S7 erneut ausgeführt, d.
h. die Pumpe aktiviert, Kraftstoff gefördert und dann die Pumpe wieder deaktiviert.
[0039] Sobald die Sensor-Abfrage in Schritt S8 ergibt, dass der Leitungsdruck einen maximalen
Druck erreicht oder überschritten hat, wird erneut die Abfrage in Schritt S2 durchgeführt.
[0040] Solange der Zustand der Nullförderung vorliegt, wird immer wieder zeitweise die Dieselpumpe
Kraftstoff fördern und damit den Druck in der Kraftstoffleitung zwischen vorgegebenen
Grenzen (minimaler Druck Pmin und maximaler Druck Pmax) halten.
[0041] Das Ende des Verfahrens in Schritt S9 bedeutet lediglich, dass kein Zustand der Nullförderung
mehr vorliegt, d. h. dass der Verbrennungsmotor unter Last betrieben wird.
[0042] In Figur 2 ist schematisch ein System dargestellt, wobei das System eine Dieselpumpe
in Form einer Niederdruck-Pumpe 1 in einer Kraftstoff-Fördereinheit 2 aufweist, die
in einem Tank 3 vorgesehen sind, wobei ein Pumpen-Ansaugfilter 12 der Niederdruck-Pumpe
1 vorgeschaltet ist. Die Niederdruck-Pumpe 1 weist in dieser Ausführungsform einen
Positionssensor 14 und einen Drehwinkelsensor 15 auf. Gemäß einer Ausführungsform
kann die Dieselpumpe eine Gerotor-Pumpe sein. Es wird angemerkt, dass bei anderen
Ausführungsformen weder der Positionssensor 14 noch der Drehwinkelsensor 15 vorgesehen
sein können.
[0043] Über die Kraftstoffleitung 4 wird der Kraftstoff aus dem Tank 3 zu einer Hochdruck-Pumpe
8 gefördert, welche den Druck des Kraftstoffs erhöht und den Kraftstoff unter hohem
Druck in einen Verbrennungsmotor 7 fördert. Es wird angemerkt, dass der Niederdruck
in der Kraftstoffleitung 4 bis zu 8 bar betragen kann, wohingegen der Hochdruck am
Verbrennungsmotor mehrere 100 bar hoch sein kann.
[0044] An der Kraftstoff leitung 4 ist ein Drucksensor 13 zur Überwachung des Drucks in
der Kraftstoffleitung 4 vorgesehen. Über die Sensorleitung 11 wird ein Signal von
dem Drucksensor 13 an eine Steuereinheit 6 übermittelt, die in Abhängigkeit von dem
Sensorsignal über die Pumpen-Steuerleitung 10 die Niederdruck-Pumpe 1 ansteuert. Darüber
hinaus können Signale des Positionssensors 14 und des Drehwinkelsensors 15 über die
Pumpen-Steuerleitung 10 an die Steuereinheit 6 geleitet werden, so dass die entsprechenden
Signale bei der Ansteuerung der Niederdruck-Pumpe 1 berücksichtigt werden können.
[0045] Die Steuereinheit 6 ist über eine Energieversorgungsleitung 9 mit einer Energiequelle
(nicht dargestellt) verbunden.
[0046] Als gestrichelte Linie ist eine Kraftstoff-Rückführleitung 5 in Figur 2 eingezeichnet,
durch welche zu viel geförderter Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 8 zurück zur Fördereinheit
2 geführt werden kann.
[0047] Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangegangenen Beschreibung
illustriert und beschrieben wurde, sollen solche Illustrationen und Beschreibungen
lediglich als illustrativ oder exemplarisch angesehen werden und nicht als restriktiv.
Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Variationen
der offenbarten Ausführungsformen können verstanden und bewirkt werden durch einen
Fachmann beim Umsetzen der beanspruchten Erfindung, aus dem Studium der Zeichnungen,
der Offenbarung und der anhängenden Ansprüche. In den Ansprüchen schließt das Wort
"aufweisen" andere Elemente oder Schritt nicht aus und der unbestimmte Artikel "ein"
schließt eine Mehrzahl nicht aus.
[0048] Alleine der Umstand, dass einzelne Merkmale in unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen
genannt sind, soll nicht bedeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht vorteilhaft
eingesetzt werden kann. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen den Umfang derselben
nicht beschränken.
1. Verfahren zur Steuerung einer Dieselpumpe mit einem Rotor, bei Nullförderung, wobei
das Verfahren die Schritte aufweist:
Ansteuern der Dieselpumpe,
Fördern eines vorbestimmten Volumens, und
Anhalten der Dieselpumpe bei einer vorbestimmten Position des Rotors.
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner den Schritt Erfassen einer aktuellen Position des
Rotors aufweisend, wobei das Fördern eines vorbestimmten Volumens das Bewegen des
Rotors bis zu einer vorbestimmten Position aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner den Schritt Erfassen eines Drehwinkels des Rotors
aufweisend, wobei das Fördern eines vorbestimmten Volumens das Bewegen des Rotors
über einen vorbestimmten Drehwinkel aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ansteuern der Dieselpumpe ein Ansteuern im Einzelschrittbetrieb
ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das vorbestimmte Volumen mit einer vorbestimmten
Drehzahl für eine vorbestimmte Zeit gefördert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei eine Startbedingung für das Verfahren
ein Unterschreiten eines vorbestimmten Mindestdrucks in einer Kraftstoffleitung ist
und wobei eine Endbedingung für das Verfahren ein Erreichen eines vorbestimmten Maximaldrucks
in der Kraftstoffleitung ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei vor dem Start des Verfahrens festgestellt
wurde, dass ein von der Dieselpumpe mit Kraftstoff versorgter Verbrennungsmotor keinen
Kraftstoff abnimmt und dass daraufhin die Dieselpumpe angehalten wurde.
8. Vorrichtung zur Ansteuerung einer Dieselpumpe mit einem Rotor bei Nullförderung, aufweisend:
eine Dieselpumpe, die zum Ansaugen von Kraftstoff mit einem Tank verbunden ist,
einen Verbrennungsmotor,
eine Kraftstoffleitung, die zwischen der Dieselpumpe und
dem Verbrennungsmotor angeordnet ist, und
eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, die Dieselpumpe gemäß dem Verfahren nach
einem der Ansprüche 1 - 7 zu steuern.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner zumindest einen Sensor aus der Gruppe aufweisen,
bestehend aus Positionssensor, Drehwinkelsensor und Kraftstoffleitungsdrucksensor.
10. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 -
7 ausführt, wenn es auf einer Steuereinheit eines Kupplungssystems nach einem der
Ansprüche 8 - 9 abläuft.