Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Kraftstoffpumpe von
einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben und der
Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe in eine Kraftstoff-
Sammelleitung gefördert wird, von der er über mindestens eine
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in mindestens einen Brennraum
gelangt, und bei dem die Menge des von der Kraftstoffpumpe in
die Kraftstoff-Sammelleitung geförderten Kraftstoffs durch
eine Ventileinrichtung eingestellt wird, welche eine
Druckseite der Kraftstoffpumpe wenigstens zeitweise mit einem
Niederdruckbereich verbinden und von diesem trennen kann.
-
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 195 39 885 A1 bekannt.
In dieser ist eine Kraftstoffversorgungsanlage für eine
Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung beschrieben.
Eine erste, elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe fördert
den Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Vorratsbehälter über eine
Kraftstoffverbindung zu einer zweiten, von der
Brennkraftmaschine mechanisch angetriebenen Kraftstoffpumpe.
Die zweite Kraftstoffpumpe ihrerseits fördert den Kraftstoff
über eine Kraftstoff-Sammelleitung ("Rail") zu mehreren
Kraftstoff-Einspritzventilen. Die Anzahl der Kraftstoff-
Einspritzventile ist gleich der Anzahl der Zylinder der
Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffversorgungsanlage ist so
gebaut, dass die Kraftstoff-Einspritzventile den Kraftstoff
direkt in die Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen.
-
Da die zweite Kraftstoffpumpe mechanisch mit einer
Abtriebswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, arbeitet
die zweite Kraftstoffpumpe proportional zur Drehzahl der
Abtriebswelle der Brennkraftmaschine. Diese Drehzahl der
Abtriebswelle kann, je nach augenblicklicher Betriebsbedingung
der Brennkraftmaschine, sehr unterschiedlich sein. Bei der
Abtriebswelle kann es sich beispielsweise um eine Kurbelwelle
oder um eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine handeln.
-
Um die von der zweiten Kraftstoffpumpe in die Kraftstoff-
Sammelleitung geförderte Kraftstoffmenge unabhängig von der
Drehzahl der Brennkraftmaschine einstellen zu können, ist ein
elektromagnetisches Druckschaltventil vorgesehen. Mit diesem
kann eine Druckseite der zweiten Kraftstoffpumpe mit einer
Niederdruckseite der zweiten Kraftstoffpumpe verbunden werden.
In einer anderen Schaltstellung des Druckschaltventils ist
diese Verbindung unterbrochen. Ist die Verbindung zwischen der
Hochdruckseite und der Niederdruckseite geöffnet, wälzt die
zweite Kraftstoffpumpe den Kraftstoff von ihrer Hochdruckseite
auf die Niederdruckseite. Eine Förderung in die Kraftstoff-
Sammelleitung findet also nicht statt.
-
Um eine kleine Kraftstoffmenge zu fördern, darf das
Mengensteuerventil während eines Förderhubs der
Kraftstoffpumpe nur während eines sehr kurzen Zeitraums
geschlossen sein. Aufgrund der Massenträgheit des
Ventilelements und des für den Abbau des Magnetfelds minimal
erforderlichen Zeitraums öffnet das Ventilelement nicht
beliebig schnell. Sehr kleine Fördermengen können daher nur
mit vergleichsweise großen Ventilsitzen realisiert werden.
-
Diese erfordern aber einen entsprechend groß dimensionierten
Magnetkreis, der wiederum relativ träge ist.
-
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren der
eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass einerseits
robuste Komponenten verwendet werden können, welche eine lange
Lebensdauer aufweisen, und dass andererseits der
Einstellbereich der von der Kraftstoffpumpe in die Kraftstoff-
Sammelleitung geförderten Kraftstoffmenge möglichst groß ist.
Außerdem soll möglichst exakt jene Kraftstoffmenge
nachgefördert werden können, die eingespritzt wird, und der
Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung soll möglichst exakt
eingestellt werden können.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, dass als Kraftstoffpumpe eine Kolbenpumpe
mit mindestens einem Förderraum verwendet wird, dass eine
Mehrzahl von Betriebsbereichen 1, . . ., n der
Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und dass wenigstens
zeitweise in einem ersten Betriebsbereich der
Brennkraftmaschine der Förderraum während jedes cl-ten
Förderhubs und in einem n-ten Betriebsbereich der
Brennkraftmaschine während jedes cn-ten Förderhubs durch die
Ventileinrichtung für eine bestimmte Dauer vom
Niederdruckbereich getrennt wird, wobei gilt: c1, . . ., cn sind
unterschiedlich.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die Verwendung einer Kolbenpumpe als Kraftstoffpumpe hat den
Vorteil, dass sehr hohe Drücke in der Kraftstoff-Sammelleitung
bei gleichzeitig geringem Verschleiß der Kraftstoffpumpe
erzielbar sind. Dabei baut eine Kolbenpumpe sehr einfach und
ist daher preiswert. Dies gilt insbesondere für die Verwendung
einer 1-Zylinder-Kolbenpumpe.
-
Trotz des Einsatzes einer Kolbenpumpe können mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren je nach Anforderung sehr große,
aber auch kleine und kleinste Kraftstoffmengen zur Kraftstoff-
Sammelleitung hin gefördert werden. Ein Überdruck-Rücklauf von
der Kraftstoff-Sammelleitung kann somit relativ klein
dimensioniert werden, und die für den Antrieb der
Kraftstoffpumpe erforderliche Energie ist dann, wenn nur wenig
Kraftstoff in die Kraftstoff-Sammelleitung gefördert werden
soll, nur relativ gering. Dem liegt folgender Gedanke
zugrunde:
Eine Kolbenpumpe arbeitet diskontinuierlich, d. h. es kann nur
während eines Förderhubs der Kraftstoffpumpe Kraftstoff in die
Kraftstoff-Sammelleitung gepresst werden. Soll die maximale
Kraftstoffmenge von der Kraftstoffpumpe gefördert werden,
bleibt die Ventileinrichtung während des gesamten Förderhubs
geschlossen. Das Kraftstoff-Fördervolumen wird somit
vollständig in die Kraftstoff-Sammelleitung gepresst. Soll
eine geringere Menge an Kraftstoff in die Kraftstoff-
Sammelleitung gefördert werden, wird während eines Förderhubs
die Ventileinrichtung geöffnet. Sobald die Ventileinrichtung
geöffnet ist, wird das verbleibende Fördervolumen nicht mehr
in die Kraftstoff-Sammelleitung, sondern in den
Niederdruckbereich gefördert.
-
Problematisch ist die Förderung von Klein- und Kleinstmengen
von Kraftstoff in die Kraftstoff-Sammelleitung. Eine derartige
Kleinstmengenförderung ist beispielsweise dann wünschenswert,
wenn die Brennkraftmaschine und die mit ihr gekoppelte
Kraftstoffpumpe mit hoher Drehzahl drehen, die
Brennkraftmaschine jedoch nur mit geringer Last betrieben wird
und somit nur wenig Kraftstoff aus der Kraftstoff-
Sammelleitung in die Brennräume gelangt. In diesem Fall sollte
bei einem Förderhub der Kraftstoffpumpe nur eine äußerst
geringe Kraftstoffmenge in die Kraftstoff-Sammelleitung
nachgefördert werden.
-
Dies wird erfindungsgemäß folgendermaßen realisiert:
Wird die Brennkraftmaschine in einem Betriebsbereich
betrieben, in dem die Kraftstoffpumpe nur eine geringe
Kraftstoffmenge fördern soll, und liegt eine relativ gesehen
hohe Drehzahl der Brennkraftmaschine vor, wird die
Ventileinrichtung nicht bei jedem Förderhub, sondern nur bei
jedem cn-ten Förderhub angesteuert. Auf diese Weise kann der
Zeitraum, während dem die Ventileinrichtung geschlossen ist,
länger sein als in jenem Fall, in dem die Ventileinrichtung
während eines jeden Förderhubs geschlossen wird. Gleichzeitig
ist jedoch auch die Förderung von Kleinstmengen durch die
Kraftstoffpumpe bei einer solchermaßen betriebenen
Brennkraftmaschine möglich. Dies ist allein durch
"softwaretechnische" Maßnahmen möglich.
-
Eine weniger häufige Ansteuerung der Ventileinrichtung wird
gewählt, wenn die Darstellung der gewünschten Fördermenge
aufgrund der systembedingten Grenzen der Ventileinrichtung
nicht mehr möglich ist. Diese systembedingten Grenzen sind
dann erreicht, wenn ein sicheres Schließen der
Ventileinrichtung aufgrund der nur kurzen zur Verfügung
stehenden Zeit nicht mehr gewährleistet ist. Die Ansteuerung
der Ventileinrichtung muss aber noch so häufig erfolgen, dass
die maximal zulässigen Druckpulsationen einerseits im
Niederdruckbereich und andererseits in der Kraftstoff-
Sammelleitung nicht überschritten werden.
-
Grundsätzlich gilt, dass ci (i = 1 bis n) jede natürliche Zahl
einschließlich 0 annehmen kann. Bei ci = 0 bleibt das
Mengensteuerventil immer geöffnet, es findet also überhaupt
keine Förderung statt. Bei ci = 1 findet bei jedem Förderhub
eine Förderung statt. Bei ci > 1 wird gefördert, jedoch nicht
bei jedem Förderhub.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in
Unteransprüchen angegeben.
-
Zunächst wird vorgeschlagen, dass zwei Betriebsbereiche der
Brennkraftmaschine vorgesehen sind und dass in dem ersten
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine der Förderraum bei
jedem Förderhub und in dem zweiten Betriebsbereich der
Brennkraftmaschine der Förderraum bei jedem dritten Förderhub
durch die Ventileinrichtung vom Niederdruckbereich getrennt
wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung liegt zum einen in der
einfachen softwaretechnischen Realisierbarkeit, da nur zwei
Betriebsbereiche berücksichtigt werden müssen. Zum anderen
sind mit einer Ansteuerung der Ventileinrichtung nur bei jedem
dritten Förderhub auch solche Kleinst-Fördermengen der
Kraftstoffpumpe darstellbar, wie sie insbesondere bei hohen
Drehzahlen und geringer Last einer Brennkraftmaschine
gewünscht werden.
-
Besonders bevorzugt ist ein solches Verfahren, bei dem zwei
benachbarte Betriebsbereiche sich so überlappen, dass ein
Hysteresebereich gebildet wird. Hierdurch wird vermieden, dass
bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine im Grenzbereich
zwischen zwei benachbarten Betriebsbereichen eine ständige
Umschaltung von einer Ansteuerart der Ventileinrichtung in
eine andere Ansteuerart erfolgt.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Betriebsbereiche der
Brennkraftmaschine mindestens durch einen Drehzahlbereich
einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und durch einen
Bereich einer bei einer Einspritzung von der Kraftstoff-
Einspritzvorrichtung in einen Brennraum einzubringenden
Kraftstoffmasse oder durch einen Bereich eines in der
Kraftstoff-Sammelleitung herrschenden Kraftstoffdrucks
definiert sind. Mit diesen Parametern und den bekannten
Systemeigenschaften der Kraftstoffpumpe lassen sich leicht
jene Bereiche festlegen, in denen die Ansteuerung der
Ventileinrichtung beispielsweise bei jedem Förderhub bzw. bei
jedem dritten Förderhub erfolgen soll.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches zur
Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, wenn es auf
einem Computer ausgeführt wird. Dabei wird besonders
bevorzugt, wenn das Computerprogramm auf einem Speicher,
insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.
-
Ferner betrifft die Erfindung ein Steuer- und/oder Regelgerät
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Bei einem solchen
Steuer- und Regelgerät wird bevorzugt, wenn auf ihm ein
Computerprogramm der obigen Art abgespeichert ist.
-
Teil der Erfindung ist auch eine Brennkraftmaschine, mit einer
Kraftstoffpumpe, welche von einer Abtriebswelle der
Brennkraftmaschine angetrieben wird, mit einer Kraftstoff-
Sammelleitung, in die die Kraftstoffpumpe fördert, mit einer
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, welche an die Kraftstoff-
Sammelleitung angeschlossen ist, mit einem Brennraum, in den
die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung den Kraftstoff einspritzt,
und mit einer Ventileinrichtung, welche eine Druckseite der
Kraftstoffpumpe mit einem Niederdruckbereich verbinden und von
diesem trennen kann.
-
Auch eine solche Brennkraftmaschine ist aus der
DE 195 39 885 A1 bekannt. Damit eine solche Brennkraftmaschine
möglichst robust baut und preiswert hergestellt werden kann,
wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoffpumpe eine Kolbenpumpe
mit mindestens einem Förderraum umfasst, und dass die
Brennkraftmaschine ein Steuer- und/oder Regelgerät umfasst,
welches eine Mehrzahl von Betriebsbereichen 1, . . ., n der
Brennkraftmaschine der Brennkraftmaschine erkennt und welches
die Ventileinrichtung so ansteuert, dass wenigstens zeitweise
in einem ersten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine der
Förderraum bei jedem c1-ten Förderhub und in einem n-ten
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine bei jedem cn-ten
Förderhub durch die Ventileinrichtung für eine bestimmte
Zeitdauer vom Niederdruckbereich getrennt wird, wobei gilt:
c1, . . ., cn sind unterschiedlich.
-
Bei einer solchen Brennkraftmaschine ist es ferner
vorteilhaft, wenn sie ein Steuer- und/oder Regelgerät der
obigen Art umfasst.
Zeichnung
-
Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung
im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit
einer Kraftstoffpumpe und einem Mengensteuerventil;
-
Fig. 2 eine detailliertere Darstellung der Kraftstoffpumpe
und des Mengensteuerventils von Fig. 1 während eines
Saughubes;
-
Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 zu Beginn eines
Förderhubes;
-
Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 gegen Ende eines
Förderhubes;
-
Fig. 5 ein Diagramm, in dem zwei Betriebsbereiche der
Brennkraftmaschine von Fig. 1 abhängig von dem von
der Kraftstoffpumpe zu fördernden Kraftstoff-
Mengenstrom und von der Drehzahl einer Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine dargestellt sind;
-
Fig. 6 ein Diagramm, in dem die Betriebsbereiche der
Brennkraftmaschine von Fig. 1 abhängig von einem
Druck in einer Kraftstoff-Sammelleitung und der
Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
dargestellt sind.
-
Fig. 7 ein Diagramm, in dem der Hub eines Kolbens der
Kraftstoffpumpe von Fig. 1 über der Zeit im ersten
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine dargestellt
ist;
-
Fig. 8 ein Diagramm, in dem der Steuerstrom des
Mengensteuerventils von Fig. 1 in dem ersten
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine dargestellt
ist;
-
Fig. 9 ein Diagramm ähnlich Fig. 7, in dem der Hub eines
Kolbens der Kraftstoffpumpe von Fig. 1 über der Zeit
im zweiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine
dargestellt ist; und
-
Fig. 10 ein Diagramm ähnlich Fig. 8, in dem die Bestromung
des Mengensteuerventils von Fig. 1 in dem zweiten
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine dargestellt
ist.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
-
In Fig. 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das
Bezugszeichen 10. Sie umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus
dem eine elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe 14 den
Kraftstoff in eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 fördert.
Diese führt zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18. Über eine
Hochdruck-Kraftstoffleitung 20 gelangt der Kraftstoff weiter
zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 22. In dieser ist der
Kraftstoff unter hohem Druck speicherbar. An die Kraftstoff-
Sammelleitung 22 sind mehrere Kraftstoff-
Einspritzvorrichtungen 24 angeschlossen. Diese spritzen den
Kraftstoff direkt in Brennräume 26 ein. Durch die Verbrennung
des Kraftstoffs in den Brennräumen 26 wird eine Kurbelwelle 28
in Drehung versetzt. Über eine in Fig. 1 nur symbolisch
dargestellte mechanische Kopplung 30 wird die Hochdruck-
Kraftstoffpumpe 18 von der Kurbelwelle 28 angetrieben.
-
Wie insbesondere aus den Fig. 2-4 ersichtlich ist, handelt
es sich bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 um eine 1-
Zylinder-Kolbenpumpe. Bei dieser wird von einem auf einer
Welle 33 angeordneten Antriebsnocken 32 ein Kolben 34 in eine
Hin- und Herbewegung versetzt. Der Kolben 34 ist in einem
Gehäuse 36 geführt. Er begrenzt einen Förderraum 38. Über ein
Einlassventil 40 kann der Förderraum 38 mit der Niederdruck-
Kraftstoffleitung 16 verbunden werden. Das Einlassventil 40
ist als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet. Über ein
Auslassventil 42 kann der Förderraum 38 mit der Hochdruck-
Kraftstoffleitung 20 verbunden werden. Auch beim Auslassventil
42 handelt es sich um ein federbelastetes Rückschlagventil.
-
Der Förderraum 38 kann ferner über ein Mengensteuerventil 44
mit der Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 verbunden werden.
Beim Mengensteuerventil 44 handelt es sich um ein 2/2-
Schaltventil. In die geöffnete Ruhestellung wird es von einer
Feder 46 beaufschlagt (in einem nicht dargestellten
Ausführungsbeispiel erfolgt die Öffnung des
Mengensteuerventils auch nur über den Druck im Förderraum). In
die geschlossene Schaltstellung wird es von einer
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 48 gebracht. Diese
umfasst einen mit einem Ventilelement 50 verbundenen
Magnetanker 52, welcher von einer Magnetspule 54 umgeben ist.
-
Die Magnetspule 54 wird von einer nicht dargestellten Endstufe
bestromt. Die Endstufe wiederum wird von einem Steuer- und
Regelgerät 56 angesteuert. Das Steuer- und Regelgerät 56
erhält Signale von einem Drehzahlsensor 58, welcher die
Drehzahl der Kurbelwelle 28 der Brennkraftmaschine 10abgreift. Ferner ist das Steuer- und Regelgerät 56
eingangsseitig mit einem Drucksensor 60 verbunden, welcher den
in der Kraftstoff-Sammelleitung 22 herrschenden Druck erfasst
und entsprechende Signale an das Steuer- und Regelgerät 56
leitet.
-
Das Grundprinzip der Einstellung der von der Hochdruck-
Kraftstoffpumpe 18 geförderten Kraftstoffmenge wird nun unter
Bezugnahme auf die Fig. 2-4 erläutert:
Während des in Fig. 2 dargestellten Saughubs bewegt sich der
Kolben 34 nach unten, so dass Kraftstoff über das
Einlassventil 40 in den Förderraum 38 strömt. Nach dem
Erreichen des unteren Totpunkts bewegt sich der Kolben 34
wieder nach oben (Fig. 3). Während des Saughubs des Kolbens 34
wird die Magnetspule 54 des Mengensteuerventils 44 bestromt,
so dass dieses spätestens mit dem Erreichen des unteren
Totpunkts des Kolbens 34 schließt. Auch das Einlassventil 40
schließt.
-
Wenn während des Förderhubs des Kolbens 34 der Öffnungsdruck
des Auslassventils 42 im Förderraum 38 überschritten wird,
öffnet dieses. Der Kraftstoff kann so in die Kraftstoff-
Sammelleitung 22 gepresst werden. Soll während eines
Förderhubs des Kolbens 34 die Förderung von Kraftstoff in die
Kraftstoff-Sammelleitung 22 beendet werden, wird die
Bestromung der Magnetspule 54 des Mengensteuerventils 44
beendet, so dass dieses wieder in seine geöffnete Ruhestellung
schaltet. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Der Kraftstoff kann
somit aus dem Förderraum 38 über das geöffnete
Mengensteuerventil 44 in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 16
entweichen. Entsprechend schließt auch das Auslassventil 42.
-
Die maximal während eines Förderhubs des Kolbens 34 förderbare
Kraftstoffmenge ist im Wesentlichen unabhängig von der
Drehzahl der Kurbelwelle 28 und der damit zusammenhängenden
Dauer eines Förderhubes. Allerdings sinkt die absolute Dauer
eines Förderhubes umgekehrt proportional mit der Drehzahl der
Kurbelwelle 28. Soll nun beispielsweise nur ein Drittel der
maximal möglichen Fördermenge während eines Förderhubes von
der Kraftstoffpumpe 18 gefördert werden, bedeutet dies, dass
das Mengensteuerventil 44 näherungsweise in etwa nach einem
Drittel des Hubs des Kolbens 34 öffnen muss ("näherungsweise"
deshalb, weil die Fördermenge nicht proportional zum Förderhub
und zur Ansteuerdauer des Mengensteuerventils ist). Der
Zeitraum, welcher vom unteren Totpunkt des Kolbens 34, in dem
das Mengensteuerventil 44 spätestens schließt, bis zu dem
erforderlichen Öffnungszeitpunkt des Mengensteuerventils 44
verstreicht, ist, bei einer angenommenen gleichen zu
fördernden Kraftstoffmenge, bei hoher Drehzahl kürzer als bei
geringer Drehzahl.
-
Um bei der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine 10 im
gesamten Drehzahlbereich der Kurbelwelle 28 große
Kraftstoffmengen ebenso wie Klein- und Kleinstkraftstoffmengen
von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 fördern zu können, wird
abhängig vom Betriebsbereich, in dem die Brennkraftmaschine 10
arbeitet, der Förderraum 38 während jedes ci-ten Förderhubs
für eine bestimmte Dauer durch das Mengensteuerventil 44 von
der Niederdruck-Kraftstoffleitung getrennt. Dabei gilt im
vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem ersten
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine 10 ci = 1 (Förderung
bei jedem Förderhub) und in einem zweiten Betriebsbereich der
Brennkraftmaschine 10 ci = 3 (Förderung bei jedem dritten
Förderhub). Dies wird nun anhand der Fig. 5 bis 10
erläutert:
In einem Speicher im Steuer- und Regelgerät 56 sind Parameter
abgelegt, durch die zwei Betriebsbereiche der
Brennkraftmaschine 10 definiert werden. Bei diesen Parametern
handelt es sich zum einen um eine Drehzahl nmot der
Kurbelwelle 28 der Brennkraftmaschine 10, zum anderen um die
von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 24 bei einer
Einspritzung einzuspritzende Kraftstoffmasse m und schließlich
noch um den aktuellen in der Kraftstoff-Sammalleitung 22
herrschenden Kraftstoffdruck pr. In den Fig. 5 und 6 tragen
die beiden Betriebsbereiche die Bezugszeichen 62 und 64.
-
Im Betriebsbereich 62, bei also insgesamt eher niedriger und
mittlerer Drehzahl nmot und bei einer mittleren bis hohen
einzuspritzenden Kraftstoffmasse m bzw. bei Einem mittleren
bis hohen Druck pr in der Kraftstoff-Sammelleitung 22, wird
die Magnetspule 54 kurz vor Beginn eines jeden Förderhubs für
einen bestimmten Zeitraum bestromt. Dies ist in den Fig. 7
und 8 dargestellt. Hierdurch wird gewährleistet, dass das
Mengensteuerventil 44 zu Beginn des Förderhubs auch wirklich
geschlossen ist. Ein Förderhub trägt in Fig. 7 das
Bezugszeichen 66, die entsprechenden Stromimpulse in Fig. 8
die Bezugszeichen 68. Dies bedeutet, dass der Förderraum 38
während eines jeden Förderhubs 66 für eine bestimmte Dauer von
der Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 getrennt ist, also bei
jedem Förderhub 66 eine Förderung von Kraftstoff stattfindet.
-
Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Bestromung des
Mengensteuerventils 44 ggf. bereits unmittelbar vor Beginn
eines Förderhubs 66 auch wieder beendet werden kann. Bei
geeigneter zeitlicher Positionierung erfolgt dennoch, unter
anderem aufgrund der Massenträgheit, ein verzögertes Öffnen
unmittelbar nach Beginn des Förderhubs. Eine solche
Verschiebung des Ansteuerendes des Mengensteuerventils 44
ermöglicht einen Abbau des durch die Bestromung aufgebauten
Restmagnetismus, der nach dem Abschalten des
Mengensteuerventils 44 vorliegt.
-
Im Betriebsbereich 64 dagegen, also bei mittlerer bis hoher
Drehzahl nmot, bei mittlerer bis geringer einzuspritzender
Kraftstoffmasse m und bei mittleren bis geringen
Kraftstoffdrücken pr in der Kraftstoff-Sammelleitung 22, wird
die Magnetspule 54 dagegen nur bei jedem dritten Förderhub 66
bestromt. Dies ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Bei den
dazwischen liegenden beiden Förderhüben 66 verbleibt das
Mengensteuerventil 44 in diesem Betriebsbereich 64 der
Brennkraftmaschine 10 in seiner geöffneten Ruhestellung. Eine
Förderung von Kraftstoff durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe
18 findet bei diesen beiden Förderhüben 66 also nicht statt.
Auf diese Weise ist es möglich, auch bei hoher Drehzahl nmot
nur eine sehr kleine Kraftstoffmenge von der Hochdruck-
Kraftstoffpumpe 18 pro Zeiteinheit zu fördern, ohne dass die
minimal mögliche Schließzeit des Mengensteuerventils 44
unterschritten wird.
-
Um zu verhindern, dass bei einem Betrieb der
Brennkraftmaschine 10 im Grenzbereich zwischen den beiden
Betriebsbereichen 62 und 64 ständig zwischen der in Fig. 8
dargestellten Bestromung 68 der Magnetspule 54 bei jedem
Förderhub 66 und der in Fig. 10 dargestellten Bestromung 68
der Magnetspule 54 nur bei jedem dritten Förderhub 66 hin- und
hergeschaltet wird, sind die Betriebsbereiche 62 und 64 im
Steuer- und Regelgerät 56 so abgelegt, dass sie sich
überlappen. Hierdurch wird ein Hysteresebereich 70 geschaffen.
Eine Umschaltung der Ansteuerung des Mengensteuerventils 44
von der in Fig. 8 dargestellten Ansteuerung auf die in Fig. 10
dargestellte Ansteuerung erfolgt erst, wenn der
Betriebsbereich 62 verlassen wird (Pfeil 72 in den Fig. 5 und
6). Ein Umschalten von der in Fig. 10 dargestellten
Ansteuerung auf die in Fig. 8 dargestellte Ansteuerung des
Mengensteuerventils 44 erfolgt wiederum erst dann, wenn der
Betriebsbereich 64 verlassen wird (Pfeil 74 in den Fig. 5 und
6).
-
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die
Realisierung auch kleinster Fördermengen bei hohen Drehzahlen
nmot der Brennkraftmaschine 10 ausschließlich durch eine
entsprechende Software-Programmierung des Steuer- und
Regelgeräts 56 ermöglicht wird. Ob die Brennkraftmaschine 10
aktuell im Betriebsbereich 62 oder im Betriebsbereich 64
arbeitet, wird durch einen Vergleich der vom Drehzahlsensor 58
und vom Drucksensor 60 bereitgestellten Signale sowie der im
Steuer- und Regelgerät 56 abhängig von der gewünschten Last
ermittelten einzuspritzenden Kraftstoffmenge mit den im
Steuer- und Regelgerät 56 abgespeicherten Parameterbereichen
bestimmt.