DE4019083A1

DE4019083A1 - Verfahren zur einstellung der kraftstoffoerdermenge einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4019083A1
Application number: DE4019083A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Gras; Wolfgang Dipl Ing Becker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-06-15
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1991-12-19
Also published as: WO1991019892A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstel lung der Fördermenge einer Kraftstoffpumpe einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, bei dem die Ansteuerung der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine er folgt.

Aus der DE-OS 36 10 064 ist es bekannt, die Steue rung einer Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von Be triebsparametern der Brennkraftmaschine vorzuneh men. Als Betriebsparameter kann z. B. die Drehzahl, der Ansaugdruck, die Temperatur usw. der Brenn kraftmaschine Berücksichtigung finden.

Aus der US-PS 48 00 859 ist eine Steuereinrichtung für eine Kraftstoffpumpe bekannt, die deren Dreh zahl in Abhängigkeit von der, von der Brennkraftma schine benötigten Kraftstoffmenge einstellt.

Beim Gegenstand der US-PS 44 81 908 ist die Steue rung der Kraftstoffzumessung in bezug auf ein Ben zin-Alkohol-Gemisch auf einen bestimmten Lambda- Wert vorgesehen.

Die JP-OS 57-76 235 betrifft ein Verfahren zur Kor rektur der Kraftstoffzumessung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Alkohol-Sensors.

Ferner ist es bekannt, eine Methanolerkennung vor zunehmen und - in Abhängigkeit vom aufgefundenen Wert - eine Korrektur bei der Kraftstoffzumessung vorzunehmen.

Der zuletzt genannte Stand der Technik und auch die Gegenstände der US-PS 44 81 908 sowie JP-OS 57-76 235 sehen demgemäß eine Beeinflussung der Ein spritzmenge in Abhängigkeit von den erwähnten Para metern vor.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Haupt anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß sowohl eine Abhängigkeit der Förder menge der Kraftstoffpumpe von Betriebsparametern als auch von der Kraftstoffzusammensetzung vor liegt. Die Fördermenge der Kraftstoffpumpe wird also dem Motorbedarf angepaßt, wobei nicht nur der jeweilige Betriebspunkt, sondern auch die Kraft stoffqualität berücksichtigt wird. Da die von der Brennkraftmaschine benötigte Kraftstoffmenge mit der Qualitätssteigerung (Brennwerterhöhung) des Kraftstoffs abnimmt, erfolgt erfindungsgemäß eine entsprechende Reduzierung der Kraftstoffmenge durch entsprechende Drehzahleinstellung der Kraftstoff pumpe. Da die Kraftstoffzusammensetzung automatisch von einem Sensor ermittelt und das Ausgangssignal des Sensors zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe verwendet wird, braucht der Betreiber der Brenn kraftmaschine keine manuellen Einstellungen vorzu nehmen. Auch ist es nicht erforderlich, daß er die zum Einsatz gelangende Kraftstoffqualität kennt. Somit erfolgt stets individuell eine automatische Lieferung der Bedarfsmenge der Brennkraftmaschine durch die Kraftstoffpumpe. Durch die erfindungsge mäße Lehre ist sichergestellt, daß eine entspre chend angepaßte Kraftstoffördermenge von der Kraft stoffpumpe bereitgestellt wird, mithin also keine den vorliegenden Betriebsfall wesentlich überstei gende Kraftstoffmenge gefördert wird, die ungenutzt mittels eines Überströmdruckreglers in den Tank zu rückgeführt wird. Letzteres hat den Nachteil, daß aufgrund des zirkulierenden Kraftstoffstroms, der durch den Motorraum erfolgt, eine Kraftstofferwär mung und somit eine Aufheizung des Tankinhalts er folgt. Ferner läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch der Energieeinsatz für den Betrieb der Kraftstoffpumpe reduzieren. Gleichzeitig ver mindert sich der Verschleiß der Kraftstoffpumpe so wie deren Geräuschentwicklung.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß bei der Ermittlung der Kraftstoffzusammen setzung der Methanolgehalt bestimmt und als Ein flußgröße bei der Ansteuerung verwendet wird. Mit steigenden Methanolgehalt wird auch die Fördermenge der Kraftstoffpumpe erhöht. Der Zusammenhang zwi schen Methanolgehalt und Fördermenge (Liter pro Zeiteinheit) ist entsprechend wählbar und kann bei spielsweise über ein Kennfeld oder eine Kennlinie erfolgen.

Insbesondere ist vorgesehen, daß die Ansteuerung derart erfolgt, daß der von der Kraftstoffpumpe aufgebaute Druck nur unwesentlich größer als ein vorgegebener Druck ist. Der vorgegebene Druck ist so gewählt, daß über entsprechende Einspritzventile die Einspritzung in die Brennkammern oder (wie zur Zeit üblich) in das Ansaugrohr der Brenn kraftmaschine erfolgen kann. Die Einspritzventile sind vorzugsweise elektromagnetisch ansteuerbar, so daß über ihre Öffnungsdauer die Einspritzmenge be stimmbar ist. Da der von der Kraftstoffpumpe aufge baute Druck nur wenig größer als der vorgegebene Druck ist, wird nur ein geringer Anteil des geför derten Kraftstoffs nicht für die Verbrennung ge braucht, so daß nur diese geringe Restmenge in den Tank zurückgeführt wird. Die bereits erwähnte Tankaufheizung ist dadurch vermieden. Ferner stellt sich ein geringeres Strömungsrauschen ein.

Der vorgegebene Druck wird vorzugsweise von einem Druckbegrenzungselement bestimmt. Dieses gibt ins besondere einen Konstantdruck vor. Als Druckbegren zungselement kann ein Überströmdruckregler einge setzt werden, der den nicht von der Brennkraftma schine benötigten, erfindungsgemäß geringen Kraft stoffüberschuß in den Tank zurückführt. Es besteht insofern ein Kraftstoffkreislauf.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Kraftstoffpumpe eine elektrische Kraftstoffpumpe (EKP) verwendet. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt diese nur eine relativ geringe, von den jeweiligen Randbedingungen abhängige elek trische Leistung. Die Ansteuerung der elektrischen Kraftstoffpumpe kann durch Taktung der Steuerspan nung bzw. des Steuerstroms und/oder durch Steuer spannung- bzw. Steuerstromregelung erfolgen.

Im Hinblick auf die von der Kraftstoffqualität be stimmte Fördermenge ist es vorteilhaft, wenn diese gegenüber methanolfreiem Kraftstoff bei Verwendung von reinem Methanol etwa verdoppelt wird.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Kraft stoffversorgung einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, daß die Abhängigkeit der Kraftstoffördermenge einer Kraft stoffpumpe von verschiedenen Parametern zeigt und

Fig. 3 ein Fördermengendiagramm der Kraftstoff pumpe in Abhängigkeit vom Methanolgehalt des Kraftstoffs.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt einen Kraftstoffbehälter 1 (Tank) in dem eine Kraftstoffpumpe 2 untergebracht ist. Diese ist als elektrische Kraftstoffpumpe EKP aus gebildet. Eine von ihr ausgehende Förderleitung 3 führt über einen Kraftstoffilter 4 zu einem Kraft stoffverteiler 5, dem - entsprechend der Zylin deranzahl einer Brennkraftmaschine 6 - Einspritzven tile 7 zugeordnet sind. Dem Kraftstoffverteiler 5 ist ein Druckbegrenzungselement 8 zugeordnet, das einen Überströmdruckregler 9 aufweist. Vom Über strömdruckregler 9 führt eine Kraftstoffleitung 10 zurück in den Kraftstoffbehälter 1.

Ferner ist ein Steuergerät 11 vorgesehen, das - in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern (z. B. Drehzahl, Fahrpedalstellung, Temperatur usw.) - Kenn werte zur Betriebsführung der Brennkraftmaschine 6 ermittelt. Über eine elektrische Leitung 12 steht das Steuergerät 11 mit einem Sensor 13 in Verbin dung, der die Kraftstoffzusammensetzung ermittelt. Hierzu liegt der Sensor 13 in der sich zwischen Kraftstoffilter 4 und Kraftstoffverteiler 5 er streckenden Kraftstoffleitung. Es ist jedoch auch möglich, den Sensor 13 in dem zwischen Kraftstoff pumpe EKP und Kraftstoffilter 4 verlaufenden Kraft stoffleitungsstück anzuordnen (gestrichelt darge stellt). Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, daß sich der Sensor innerhalb des Kraftstoff behälters 1 befindet (ebenfalls gestrichelt darge stellt).

Ferner zeigt die Fig. 1 weitere Bauteile, die hier jedoch nur aufgezählt werden sollen, da sie für die Erfindung nicht wesentlich sind: Der Kraftstoffbe hälter 1 steht mit einem Aktivkohlefilter 14 in Verbindung. Dies wiederum ist an ein Tankentlüf tungsventil 15 angeschlossen. Die Drosselklappe 16, die sich in einem Ansaugrohr 17 der Brennkraftma schine 6 befindet, ist mit einem Drosselklappen schalter 18 versehen, der an das Steuergerät 11 an geschlossen ist. Ferner ist ein Luftmengenmesser 19 und ein Ansauglauftemperaturfühler 20 vorgesehen. Beide Bauteile sind ebenfalls mit dem Steuergerät 11 elektrisch verbunden. Der Drosselklappe 16 ist ein Bypaß parallel geschaltet, der mit Leerlauf steller 21 versehen ist. Ferner sind Zündkerzen 22 erkennbar, die zu einer Hochspannungsverteilung 23 führen, welche mit einer Zündspule 24 in Verbindung steht. Der Auspuffanlage ist eine Lambda-Sonde 28 zugeordnet, deren Anschlußleitung mit dem Steuerge rät 11 verbunden ist. Die elektrische Versorgung der Motoranlage erfolgt mit einer Batterie 29.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet wie folgt: Die Fördermenge der Kraftstoffpumpe 2 wird vom Steuergerät 11 vorgegeben. Hierzu besteht eine elektrische Leitungsverbindung 30 zwischen den ge nannten Baugruppen. Die von der Kraftstoffpumpe 2 gelieferte Fördermenge Q des Kraftstoffs ist einer seits von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine (z. B. Drosselklappenstellung, Temperatur, Dreh zahl, angesaugte Luftmenge/-masse, usw.) abhängig und wird andererseits von der Kraftstoffzusammen setzung bestimmt. Hierzu ermittelt der Sensor 13 die Kraftstoffzusammensetzung, insbesondere den Brennwert. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Me thanolgehalt des Kraftstoffs bestimmt und entspre chende Daten dem Steuergerät 11 zugeleitet werden. Je nach Größe der vorliegenden Betriebsparameter und der Kraftstoffzusammensetzung steuert das Steu ergerät 11 den Antrieb der Kraftstoffpumpe 2, das heißt, die von der Kraftstoffpumpe 2 gelieferte Fördermenge ist auf den Motorbedarf abgestimmt. Der Motorbedarf ist - wie erwähnt - von dem Betriebspara metern, jedoch auch von der Kraftstoffzusammenset zung abhängig. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, daß die Kraftstoffzusammensetzung über eine Lambda-Mittelwertverschiebung bestimmt wird.

Die vom Steuergerät 11 vorgenommene Ansteuerung der elektrischen Kraftstoffpumpe 2 erfolgt vorzugsweise durch Tastung der Steuerspannung bzw. des Steuer stroms und/oder durch Steuerspannung- bzw. Steuer stromregelung. Dabei wird die Drehzahl und damit die Fördermenge der Kraftstoffpumpe 2 derart einge stellt, daß der aufgebaute Druck nur unwesentlich größer als ein vorgegebener Druck ist. Dieser vor gegebene Druck reicht aus, um bei geöffnetem Ein spritzventil 7 den Kraftstoff in die zugehörige Brennkammer der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Die Einspritzmenge ist von der Öffnungszeit des Einspritzventils 7 abhängig. Vorzugsweise werden elektromagnetisch arbeitende Einspritzventile 7 verwendet. Da die von der elektrischen Kraftstoff pumpe 2 zur Verfügung gestellte Kraftstoffmenge auf den jeweiligen Motorbedarf abgestimmt ist und der aufgebaute Druck nicht wesentlich größer als der vorgegebene Druck ist, entspricht die Fördermenge etwa der Bedarfsmenge, so daß über den Überström druckregler 9 nur eine sehr geringe Kraftstoffmenge über die Kraftstoffleitung 10 zurück in den Kraft stoffbehälter 1 fließt. Dies hat zur Folge, daß le diglich eine geringe Tankaufheizung von der sich im Motorraum erwärmenden Kraftstoffrückflußmenge er folgt. Überdies wird durch die bedarfsgerechte Kraftstoffpumpensteuerung nur eine relativ geringe elektrische Leistung benötigt, auch liegt ein ent sprechend geringer Verschleiß der Kraftstoffpumpe 2 vor und es stellt sich nur eine geringe Ge räuschentwicklung (Strömungsrauschen) ein.

Die Fig. 2 verdeutlicht nochmals, daß neben den Betriebsparametern auch die Kraftstoffzusammenset zung eine Einflußgröße für die Ansteuerung der För dermenge der Kraftstoffpumpe 2 ist. Es ist ersicht lich, daß verschiedene Betriebsparameter, wie z. B. die Drehzahl n, die Temperaturgröße T und der An saugdruck p bzw. angesaugte Luftmasse oder Drossel klappenstellung als Eingangsgrößen einer dem Steu ergerät 11 zugehörigen Auswerteeinheit 31 zugeführt werden. Ferner werden die vom Sensor 13 oder über Mittelwertsverschiebung des Lambda-Reglers ermit telten Daten über die Kraftstoffzusammensetzung als Eingangsgröße der Auswerteeinheit 31 zugeführt. Die Auswerteeinheit 31 bestimmt nun aus den Eingangsda ten die Ansteuergröße für die elektrische Kraft stoffpumpe EKP. Bei der Ansteuergröße kann es sich z. B. um eine getaktete Steuerspannung handeln.

Die Fig. 3 verdeutlicht die Abhängigkeit der För dermenge Q der Kraftstoffpumpe 2 in Abhängigkeit vom Methanolgehalt M des zum Einsatz gelangenden Kraftstoffs. Der Wert MO auf der Abszisse des Dia gramms der Fig. 2 entspricht heute zum Einsatz ge langendem Kraftstoff, das heißt, Benzin, mit 0% Me thanolanteil. Der Abszissenpunkt M100 betrifft Kraftstoff mit 100% Methanolgehalt, das heißt also reinem Methanol. Auf der Ordinate ist die maximale Fördermenge Qmax sowie Qmax/2 abgetragen. Ferner ist dort der Wert Qmax/2+Q′ eingezeichnet. Be trachtet man nun die gestrichelt wiedergegebene Kennlinie, so wird deutlich, daß die Fördermenge sich bei einem Kraftstoff mit 0% Methanol gegenüber einem Kraftstoff der nur aus Methanol besteht, ver doppelt. Dies stellt einen möglichen Zusammenhang zwischen Fördermenge und Methanolgehalt dar. Aus dem Diagramm der Fig. 2 (innerhalb des dort darge stellten Blocks wiedergegeben) ist jedoch erkenn bar, daß der Zusammenhang zwischen Fördermenge und Methanolgehalt nicht unbedingt linear verlaufen muß. Es kann sich hier auch um eine freiwählbare Kennlinie mit n-Stützstellen nach der Beziehung
Q = f (M)
handeln. Diese Abhängigkeit kann in Form eines Kennfelds oder einer Kennlinie vorgegeben werden.

Die gestrichelte Kennlinie der Fig. 3 entspricht einem rechnerischen Wert. In der Praxis wird ein Sicherheitszuschlag Q′ vorgenommen, so daß man von der gestrichelten Kennlinie zur mit durchgezogener Linie dargestellten Kennlinie gelangt.

Für die durchgezogene Kennlinie gilt der Zusammen hang:

wobei M den tatsächlichen Methanolgehalt des zum Einsatz gelangenden Kraftstoffs bezeichnet.

Zusätzlich oder alternativ zum Sensor 13 kann - wie bereits erwähnt - die Einstellung der Fördermenge der elektrischen Kraftstoffpumpe 2 auch durch einen mit Hilfe der Lambda-Regelung berechneten Wert für den Methanolgehalt erfolgen.

Claims

1. Verfahren zur Einstellung der Fördermenge einer Kraftstoffpumpe einer Einspritzanlage einer Brenn kraftmaschine, bei dem die Ansteuerung der Kraft stoffpumpe in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine erfolgt, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ansteuerung von der Kraftstoffzu sammensetzung abhängig ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Kraftstoffzusammensetzung mittels ei nes Sensors (13) im Kraftstoff oder mittels einer Lambda-Mittelwertverschiebung bestimmt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung der Kraftstoffzusammensetzung der Methanolgehalt (M) bestimmt und als Einflußgröße bei der Ansteue rung verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung derart erfolgt, daß der von der Kraftstoffpumpe (2) aufgebaute Druck bzw. die geförderte Kraftstoff menge nur unwesentlich größer als ein vorgegebener Druck bzw. die von der Brennkraftmaschine benötigte Kraftstoffmenge ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Druck von einem Druckbegrenzungselement (8) be stimmt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Druck ein Konstantdruck ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Druck von einem in einem Kraftstoffkreislauf lie genden Überströmdruckregler (9) bestimmt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftstoff pumpe (2) eine elektrische Kraftstoffpumpe (EKP) verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge (Q) gegenüber methanolfreiem Kraftstoff bei Verwen dung von reinem Methanol etwa verdoppelt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der elektrischen Kraftstoffpumpe (2) durch Taktung der Steuerspannung bzw. des Steuerstrom und/oder durch Steuerspannungs- bzw. Steuerstromregelung er folgt.