Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeucrs
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftf hrzeugs, bei dem Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe in einen Druckspeicher gefördert wird, bei dem die Fördermenge der Kraftstof umpe veränderbar ist, und bei dem die dem Druckspeicher zugeführte Kraftstoffmenge durch eine
Beeinflussung der Fördermenge der Kraftstoffpumpe auf eine erforderliche Kraftstoffmenge eingestellt wird. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Kraftstoffpumpe, mit der Kraftstoff in einen Druckspeicher förderbar ist, und mit einem Steuergerät, das mit der Kraftstoffpumpe verbunden ist, wobei die Fördermenge der Kraftstoffpumpe veränderbar ist, und wobei die dem Druckspeicher zugeführte Kraftstoffmenge durch eine Beeinflussung der Fördermenge der Kraftstoffpumpe auf eine erforderliche Kraftstoffmengε einstellbar ist.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Brennkraftmaschine sind allgemein bekannt. Der Kraftstoff wird von einer ersten, üblicherweise elektromotorisch angetriebenen Kraftstoffpumpe und von einer zweiten, üblicherweise mechanischen Hochdruckpumpe in einen
Druckspeicher der Brennkraftmaschine gefördert. Die geförderte Kraftstoff enge ist bspw. durch eine entsprechende Beeinflussung der elektromotorisch angetriebenen, ersten Kraftstoffpumpe veränderbar. Auf diese Weise wird dem Druckspeicher die jeweils erforderliche Kraftstoffmenge zugeführt. An den Druckspeicher sind die Einspritzventile angeschlossen, mit deren Hilfe der Kraftstoff in die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die dem Druckspeicher zugeführte, erforderliche KraftStoffmenge entspricht dabei weitgehend der von den Einspritzventilen in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge .
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem bzw. bei der die Zuführung der erforderlichen Kraftstoffmenge in den Druckspeicher auf eine möglichst einfache Art und Weise durchgeführt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Fördermenge der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Eingangsgrößen über ein Kennfeld gesteuert wird. Ebenfalls wird die Aufgabe bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass durch das Steuergerät die Fördermenge der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Eingangsgrößen über ein Kennfeld steuerbar ist.
Die Fördermenge der Kraftstoffpumpe und damit die dem
Druckspeicher zugeführte Kraftstoffmenge wird somit über das Kennfeld gesteuert. Eine derartige kennfeidabhängige Steuerung stellt eine einfache, aber trotzdem äußerst effektive Art und Weise dar, die Fördermenge der Kraftstoffpumpe und damit die Einstellung auf die erforderliche Kraftstoffmenge zu beeinflussen. Es ist somit
kein wesentlicher Aufwand notwendig, um die Fördermenge der Kraftstoffpumpe zu steuern .
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fördermenge der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und/oder der Drehzahl der
Brennkraftmaschine und/oder der Temperatur der angesaugten Luft und/oder der Batteriespannung über das Kennfeld gesteuert wird. Mit Hilfe dieser Eingangsgrößen ist es in einfacher Weise möglich, ein Kennfeld aufzubauen und über dieses Kennfeld die Fördermenge der Kraftstoffpumpe zu steuern.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Kennfeld bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine abgeglichen, insbesondere zu Beginn eines Startvorgangs.
Auf diese Weise ist es möglich, Toleranzen der verschiedenen Kraftstoffpumpen wie auch altersbedingte Veränderungen abzugleichen. Die Toleranzen und
Veränderungen werden damit berücksichtigt und können kompensiert werden. Die Toleranzen und auch die Veränderungen haben somit keinen negativen Einfluss auf die kennfeidabhängige Steuerung der Fördermenge der Kraftstoffpumpe.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kennfeld bei jedem Startvorgang der Brennkraftmaschine abgeglichen wird. In diesem Fall werden bereits kleinste Veränderungen der Kraftsto fpumpe bei jedem der Startvorgänge der
Brennkraftmaschine erkannt und können damit sofort berücksichtigt werden. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders genaue und zuverlässige Steuerung der Fördermenge der Kraftstoffpumpe.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird
das Kennfeld abgeglichen, wenn der Zündkontakt der Brennkraftmaschine eingeschaltet wird, und/oder es wird das Kennfeld abgeglichen, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert. Mit diesen alternativen oder einander ergänzenden Maßnahmen ist es in einfacher Weise möglich, einen Startvorgang der Brennkraftmaschine zu erkennen. So ist es einerseits möglich, dass das Kennfeld abgeglichen wird, wenn die Zündung der Brennkraftmaschine vom Fahrer eingeschaltet wird. Ebenfalls ist es möglich, dass das Kennfeld abgeglichen wird, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine sich unterhalb des vorgegebenen Schwellwerts befindet. Diese beiden Maßnahmen können einzeln oder gemeinsam angewendet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Ist-Wert des Drucks in dem Druckspeicher gemessen, es wird ein Soll-Wert des Drucks in dem Druckspeicher in Abhängigkeit von der erforderlichen Kraftstoffmenge ermittelt, und es wird der Ist-Wert und der Soll-Wert miteinander verglichen und in Abhängigkeit davon das Kennfeld abgeglichen.
Der Abgleich des Kennfelds erfolgt somit druckabhängig. Zu diesem Zweck wird der Soll-Wert und der Ist-Wert des Drucks in dem Druckspeicher miteinander verglichen. Ist hier eine Differenz vorhanden, so bedeutet dies, dass der durch die kennfeldabhängige Steuerung erzeugte Soll-Wert nicht einen identischen Ist-Wert zur Folge hat. Es wird daraufhin das Kennfeld derart beeinflusst und verändert, dass oder bis der Ist-Wert dem vorgegebenen Soll-Wert entspricht. Dieser Abgleich des Kennfelds kann dabei - falls erwünscht oder falls erforderlich - nicht nur zu Beginn sondern ggf. auch während des eigentlichen Startvorgangs der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Druck in dem Druckspeicher mittels eines dem Druckspeicher zugeordneten Ventils veränderbar, und es wird das Ventil während des Abgleichs des Kennfelds geöffnet. Auf diese Weise wird ein Druckaufbau in dem Druckspeicher während des Abgleichs des Kennfelds verändert. Damit wird gewährleistet, dass während des Abgleichs nur die über die Kraftstoffpumpe einwirkende kennfeidabhängige Steuerung den Druck in dem Druckspeicher bestimmt. Auf diese einfache Weise wird erreicht, dass der Vergleich des Ist-Werts mit dem Soll-Wert des Drucks in dem Druckspeicher für den Abgleich des Kennfelds ausreichend ist.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
Figur 1 zeigt ein schematisch.es Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiels einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, und
Figur 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer
Steuerung der Kraftstoffversorgungsanlage der Figur 1.
In der Figur 1 ist eine Kraftstoffversorgungsanlage 1 dargestellt, die zur Verwendung bei einer
Brennkraftmasc ine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
vorgesehen ist. Vorzugsweise handelt es sich um eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine, bei der der Kraftstoff im Leerlauf und bei geringeren Lasten in einem Schichtladungsbetrieb und bei großen Lasten in einem Homogenbetrieb direkt in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Im Schichtladungsbetrieb wird der Kraftstoff in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze eingespritzt, und zwar während der Verdichtungsphase. Demgegenüber wird der Kraftstoff im Homogenbetrieb bereits während der
Ansaugphase eingespritzt, so dass er bis zur Entzündung durch die Zündkerze verwirbelt wird. Insbesondere der Schichtladungsbetrieb ist dazu geeignet, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine zu verringern.
Die Kraftstoffversorgungsanlage 1 der Figur 1 weist einen Kraftstoffbehälter 2 auf, aus dem der Kraftstoff mittels einer ersten Kraftstoffpumpe 3 angesaugt wird. Bei der ersten Kraftstoffpumpe 3 handelt es sich um eine elektromotorisch angetriebene Kraftstoffpumpe, deren ■ Drehzahl und damit deren Fördermenge durch ein entsprechendes Eingangssignal beeinflussbar ist.
Der ersten Kraftstoffpumpe 3 ist ein Filter 4 nachgeschaltet, von dem der geförderte Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 5 zu einer zweiten Kraftstoffpumpe 6 gelangt. Bei der zweiten Kraftstoffpumpe 6 handelt es sich um eine mechanische Hochdruckpumpe.
Von der Kraf stoffleitung 5 zweigt eine Drossel 7 ab, die weiterhin über ein Drucksteuerventil 8 zurück in den Kraftstoffbehälter 2 geführt ist.
Von der zweiten Kraftstoff umpe 6 gelangt der geförderte
Kraftstoff in einen Druckspeicher 9. An den Druckspeicher 9
sind Einspritzventile 10 angeschlossen, deren Anzahl der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht . Ebenfalls ist an den Druckspeicher 9 ein Drucksensor 11 angeschlossen, dessen Ausgangssignal pRist dem Ist-Wert des Drucks in dem Druckspeicher 9 entspricht.
Ebenfalls ist an den Druckspeicher 9 ein Drucksteuerventil 12 angeschlossen, von dem der Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 13 in den Kraftstoffbehälter 2 zurückgeführt ist. Das Drucksteuerventil 12 kann über ein Eingangssignal geöffnet und geschlossen werden.
Es ist ein elektronisches Steuergerät 14 vorgesehen, an das das Ausgangssignal des Drucksensors 11 angeschlossen ist, und das die Eingangssignale für die erste Kraftstoffpumpe 3 und für das Drucksteuerventil 12 erzeugt.
In der Figur 2 ist das Ausgangssignal des Drucksensors 11
- wie erläutert - dem elektronischen Steuergerät 14 zugeführt. Das elektronische Steuergerät 14 erzeugt die
- bereits erläuterten - Eingangssignale für die erste Kraftstoffpumpe 3 und das Drucksteuerventil 12.
Das elektronische Steuergerät 14 ist dazu vorgesehen, die in die einzelnen Zylinder einzuspritzende Kraftstoffmenge zu ermitteln. Ebenfalls ermittelt das elektronische Steuergerät diejenige erforderliche Kraftstoffmenge, die in den Druckspeicher gefördert werden muss, um die über die Einspritzventile 10 eingespritzte Kraftstoffmenge auszugleichen. Die erforderliche Kraftstoffmenge wird dann durch das elektronische Steuergerät 14 mittels einer entsprechenden Beeinflussung der ersten Kraftstoffpumpe 3 eingestellt. Die elektronische Steuerung 14 beeinflusst somit die Fördermenge der ersten Kraftstoffpumpe 3 derart, dass die erforderliche Kraftstoffmenge dem Druckspeicher 9 der Kraftstoffversorgungsanlage 1 zugeführt wird.
Diese Beeinflussung der Fördermenge der ersten Kraftstoffpumpe 3 durch das elektronische Steuergerät 14 erfolgt in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Eingangsgrößen. Bei den Eingangsgrößen kann es sich um die einzuspritzende Kraftstoffmenge handeln, die gleichwertig ist mit der Einspritzzeit ti r und/oder um die Drehzahl der Brennkraftmaschine nM und/oder um die Temperatur der angesaugten Luft Ta, die gleichwertig ist mit der Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine, und/oder um die Batteriespannung UB. Als weitere Eingangsgröße kann auch noch der Ist-Wert pRist des Drucks in dem Druckspeicher 9 herangezogen werden.
In der elektronischen Steuerung 14 ist ein Kennfeld 15 vorhanden, das aus der Mehrzahl der Eingangsgrößen ein
Ausgangssignal erzeugt, das als Eingangssignal der ersten Kraftstoffpumpe 3 zugeführt wird. Das kennfeidabhängige Eingangssignal der ersten Kraftstoffpumpe 3 wird derart gebildet, dass von der ersten Kraftstoffpumpe 3 gerade so viel Kraftstoff in den Druckspeicher 9 gefördert wird, wie zur Einspritzung des Kraftstoffs über die Einspritzventile 10 benötigt wird. Ggf. wird eine geringfügige Überschussmenge vorgesehen, die über die Kraftstoffleitung 13 wieder in den Kraftstoffbehälter 2 zurückgeführt werden kann .
Es erfolgt somit eine Steuerung der Fördermenge der ersten Kraftstoffpumpe 3 mit Hilfe des Kennfelds 15. Es liegt somit eine kennfeidabhängige Bedarfssteuerung der erforderlichen Kraftstoffmenge vor.
Zur Kompensation von Toleranzen oder verschleißbedingten Veränderungen insbesondere der ersten Kraftstoffpumpe 3 wird das Kennfeld 15 einem Abgleich unterzogen. Der Abgleich des Kennfelds 15 erfolgt bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine. Es ist möglich, dass der Abgleich
bei jedem Startvorgang der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Dabei erfolgt der Abgleich vorzugsweise zu Beginn des Startvorgangs .
Zum Zwecke des Abgleichs wird von der elektronischen Steuerung 14 in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Eingangsgrößen ein Soll-Wert pRsoll für den Druck in dem Druckspeicher 9 ermittelt . Bei den Eingangsgrößen kann es sich um dieselben Eingangsgrößen handeln, die dem Kennfeld 15 zugeführt sind. Ggf. kann der Soll-Wert pRsoll auch aus dem Kennfeld 15 abgeleitet werden.
Der Soll-Wert pRsoll und der Ist-Wert PRist werden mittels einer Differenzbildung 16 miteinander verglichen. Das Vergleichsergebnis wird dem Kennfeld 15 zugeführt. In Abhängigkeit von diesem Vergleichsergebnis wird das Kennfeld 15 derart beeinflusst und verändert, dass das Vergleichsergebnis kleiner wird und gegen Null geht .
Schaltet also der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Zündung Z der Brennkraftmaschine ein, so wird dadurch der beschriebene Abgleich des Kennfelds 15 aktiviert. Dies ist in der Figur 2 symbolisch durch einen Schalter 17 dargestellt. Solange die Drehzahl nM der Brennkraftmaschine kleiner ist als ein Schwellwert ns dieser Drehzahl, bleibt der Schalter 17 geschlossen und damit der Abgleich aktiviert. Während dieser Zeit kann das Kennfeld 15 von der elektronischen Steuerung 14 derart verändert werden, dass der Soll-Wert pRsoll und der Ist-Wert pRist des Drucks in dem Druckspeicher 9 gleich werden. Ist dies der Fall, so ist eine weitere Beeinflussung des Kennfelds 15 nicht mehr erforderlich.
Diese Beeinflussung und Veränderung des Kennfelds sollte an sich vor Beginn des eigentlichen Startvorgangs der
Brennkraftmaschine, also vor der ersten Einspritzung von
Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine, durchgeführt werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass der Abgleich des Kennfeld 15 auch noch während des eigentlichen Startvorgangs der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, also wenn bereits Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird. In diesem Fall muss bei dem Abgleich des Kennfelds 15 die über die Einspritzventile 10 eingespritzte Kraftstoffmenge berücksichtigt werden.
Die in der Figur 1 dargestellte Drossel 7 ist dazu vorgesehen, den von der ersten Kraftstoffpumpe 3 erzeugten Druck in der Kraftstoffleitung 5 unmittelbar nach dem Starten der Brennkraftmaschine anzuheben. Während dieser Startphase wird die erste Kraftstoffpumpe 3 mit ihrer maximal verfügbaren Leistung und damit mit der maximal förderbaren Kraftstoffmenge betrieben. Während des Abgleichs des Kennfelds 15 ist das Drucksteuerventil 12 geöffnet. Damit wird ein Druckaufbau über die zweite Kraftstoffpumpe 6 vermieden. Nach Überschreiten des Schwellwerts ns der Drehzahl der Brennkraftmaschine wird das Drucksteuerventil 12 geschlossen. Es erfolgt nunmehr ein Druckaufbau in dem Druckspeicher 9 über die zweite Kraftstoffpumpe 6. Der Betrieb der ersten Kraftstoffpumpe 3 erfolgt nach Überschreiten des Schwellwerts ns mittels der beschriebenen kennfeidabhängigen Bedarfssteuerung.