[go: up one dir, main page]

WO2014060292A1 - Verfahren zum betreiben eines kraftstoffeinspritzsystems mit einer kraftstofffilterheizung und kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines kraftstoffeinspritzsystems mit einer kraftstofffilterheizung und kraftstoffeinspritzsystem Download PDF

Info

Publication number
WO2014060292A1
WO2014060292A1 PCT/EP2013/071206 EP2013071206W WO2014060292A1 WO 2014060292 A1 WO2014060292 A1 WO 2014060292A1 EP 2013071206 W EP2013071206 W EP 2013071206W WO 2014060292 A1 WO2014060292 A1 WO 2014060292A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
fuel
volume
internal combustion
pump
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/071206
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Lingener
Tobias Ritsch
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to CN201380053900.6A priority Critical patent/CN104736825B/zh
Priority to US14/435,874 priority patent/US20150292430A1/en
Priority to KR1020157012161A priority patent/KR102110631B1/ko
Publication of WO2014060292A1 publication Critical patent/WO2014060292A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0011—Constructional details; Manufacturing or assembly of elements of fuel systems; Materials therefor
    • F02M37/0023—Valves in the fuel supply and return system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • F02M37/0052—Details on the fuel return circuit; Arrangement of pressure regulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0606—Fuel temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/31—Control of the fuel pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a fuel injection system with a fuel filter heater and such a fuel injection system.
  • Fuel injection systems for gasoline and diesel engines are sensitive to the smallest impurities in the fuel. To prevent damage of the fuel injection by the fuel is transmitted ⁇ impurities throughout the desired service life, it is necessary, also small particle fractions with particle sizes ranging from 3 micrometers almost completely filter out to 5 microns.
  • the fine fuel filters required for this can easily clog under certain conditions. Particular difficulties arise at very low operating temperatures. For example, it is used in diesel ⁇ materials and temperatures of less than about -25 ° C to a flocculation of paraffins. The resulting paraffin crystals can clog the fuel filter in a short time and prevent the fuel flow so strong that the engine fails.
  • An additional contribution to the blockage of the fuel filter can be made by a proportion of water in the fuel.
  • diesel fuel can absorb up to about 8% water, which can freeze in winter. Similar problems also occur with other fuel types, for example with a high proportion of biofuel.
  • the described problems can be counteracted by heating the fuel filter.
  • electric fuel filter heaters and so-called hyd ⁇ raulische fuel filter heaters.
  • hyd ⁇ raulische fuel filter heaters the power loss of the hydraulic fuel injection system is used.
  • Hydrau ⁇ metallic fuel filter heaters use the heated thus fuel to heat the fuel filter. This can be done by returning the heated fuel directly to the fuel filter. Also possible is a return of the heated fuel in the tank, which also leads to higher operating temperatures on the fuel filter.
  • the method is for operating a fuel injection system for an internal combustion engine and comprises the following steps:
  • the high-pressure volume can in particular be a fuel reservoir, frequently referred to as common rail in diesel internal combustion engines. However, it may also be a memory-less injection system in which the high-pressure volume from which the fuel for the injection is taken, for example, is formed by a high-pressure fuel line.
  • the injection of the fuel from the high-pressure volume into a combustion chamber can be carried out in particular with at least one injector which is connected to the high-pressure volume.
  • the first pressure corresponds to a predetermined desired value in the high-pressure volume whose adherence to the time of beginning of an injection is desired.
  • the first pressure depends on the Be ⁇ operating state of the internal combustion engine. For example, it can idle the internal combustion engine in a diesel engine with common rail in the range of 150 bar to 300 bar, while under full load pressures of 2000 bar and more can be achieved.
  • the heat input AQ in the fuel which can be used for heating the fuel filter, arises from the context
  • the heat input AQ is equal to the temperature increase ⁇ multiplied by the density p of the fuel, the specific heat capacity c v of the fuel and the volume flow v of the fuel.
  • the heat input AQ therefore depends on the temperature difference generated by the hydraulic power loss, which in turn is determined by the differential pressures during compression and pressure reduction. The inventors have recognized this connection and found that difficulties arise as a result of insufficient heating power, in particular during idling, when the first pressure in the high-pressure volume has relatively low values. This leads to relatively low temperature differences and correspondingly low heat input.
  • the invention is further based on the finding that a simple increase of the first pressure, especially in idle ⁇ running operation is not desirable because such an increase and the correspondingly increased injection pressure leads to a higher noise level in idle mode, which is undesirable. In the invention, therefore, continues to work for the injection with an unchanged first pressure. At the same time, it is possible to substantially increase the heating power by increasing the pressure in the high-pressure volume to a second pressure which is greater than the first pressure and (subsequently) the second within the same work cycle in which the injection takes place at the first pressure Pressure is lowered to the first pressure. This additional compression and this additional pressure reduction increases the hydraulic Ver ⁇ loss performance and thus the available heat output of the fuel injection system.
  • the increase and decrease of the pressure takes place only when a predetermined minimum temperature in the range of the fuel filter is exceeded.
  • the temperature in the area of the fuel filter can be detected with a temperature sensor.
  • the temperature sensor may be arranged to have a temperature of the fuel filter and / or a temperature of the fuel in the fuel filter and / or a temperature of the fuel upstream of the fuel filter Fuel filter detected.
  • the higher hydraulic power loss of the system only he testifies ⁇ when a stronger heating of the fuel filter is required.
  • the increase and decrease of the pressure takes place only when the first pressure falls below a predetermined minimum value.
  • the predetermined minimum value can be selected, for example, in the range of 500 bar to 1000 bar.
  • the first pressure is a readily available setpoint in a controller for controlling the fuel injection system. The design leads to a particularly simple and needs-based activation of the higher heating power. It assumes that at a first pressure above the predetermined minimum value, even without the additional increase and decrease of the pressure according to the invention, a sufficient heat output is available.
  • the pressure difference between the first pressure and the second pressure of a temperature in the range of the fuel filter is dependent.
  • the temperature in the area of the fuel filter can be detected as explained above in connection with the predetermined minimum temperature.
  • the additional available heating capacity depends on this pressure difference. It is therefore expedient to select them at particularly low temperatures in the range of the fuel filter larger than at higher temperatures. Also by this measure, the additionally available heating power is controlled especially needs.
  • the pressure difference between the first pressure and the second pressure is 50 bar or more.
  • the pressure difference can be in particular in a range of about 100 bar to 200 bar. Pressure differences of the order of magnitude lead to a sufficient increase in heating power and are relatively easy to implement.
  • increasing the pressure is accomplished by increasing a delivery rate of the high pressure pump. In this way The pressure in the high pressure volume can be increased in a simple manner.
  • the flow rate is controlled by controlling an opening period of a digital inlet valve of the high ⁇ pressure pump.
  • a digital inlet valve in contrast to a proportional valve, is switched in operation between a fully open and a fully closed position.
  • the opening period corresponds to a period in which the digital inlet valve is in the open position.
  • a working volume of the high-pressure pump can be filled with fuel. Since a digital inlet valve can be controlled very quickly and precisely, a particularly dynamic and exact specification of the flow rate is possible.
  • the delivery rate is set to a maximum value possible with the high-pressure pump within the operating cycle. Accordingly, when using a digital intake valve, the opening period can make up the entire power stroke by allowing the working volume of the high pressure pump to be filled. This maximizes the additional power dissipation.
  • the pressure is lowered by opening a pressure relief valve connected to the high pressure volume. The escaping via the pressure-reducing valve from the high pressure volume ⁇ fuel may be returned to the heating of the fuel filter. In conjunction with an increased flow rate of the high-pressure pump for increasing the pressure, the lowering of the pressure by such a discharge of fuel from the high pressure volume via the pressure reduction ⁇ valve in addition to the higher, explained above temperature difference leads to an increased volume flow of the returned, heated fuel.
  • the pressure relief valve is a digital pressure relief valve that operates between an open and a closed position. and is switched. As already explained in connection with the digital inlet valve, this allows a particularly precise and dynamic control of the lowering of the pressure in the high-pressure volume.
  • the internal combustion engine is idling and the first pressure is in the range of 100 bar to 400 bar.
  • the use of the method to the invention OF INVENTION ⁇ at idle and at relatively low pressures at the time of injection is particularly profitable use.
  • the timing of increasing and decreasing the pressure may be selected to perform the steps of increasing the pressure, decreasing the pressure, and injecting the fuel in this order and more or less immediately following each other.
  • each cylinder segment of the engine i. H. give exactly one increase and one decrease in pressure for each cylinder and an associated injection window. The increase and decrease of the pressure can thus take place several times within a working cycle of the internal combustion engine, in particular according to the number of (main) injection operations.
  • the high-pressure pump is a piston pump and reaches a top dead center 80 ° to 20 ° of a crank ⁇ shaft revolution of the engine earlier than a piston of the internal combustion engine.
  • the resulting from this relative arrangement of the top dead center of a piston of the internal combustion engine and a piston of the high pressure pump timing causes after reaching the top dead center of the high pressure pump, ie at the end of increasing the pressure in the high pressure volume, sufficient time for lowering the pressure remains until the main injection in the respective combustion chamber of the internal combustion engine, approximately at the top dead center of the upper piston to take place.
  • the time available for incrementing and decreasing the pressure is utilized optimally.
  • the above object is also achieved by the fuel injection system having the features of claim 13.
  • the fuel injection system is intended for an internal combustion engine and has the following features: a fuel filter,
  • At least one injector for injecting fuel from the high pressure volume into a combustion chamber, a pressure relief valve connected to the high pressure volume,
  • a fuel return device configured to heat the fuel filter to return heated fuel
  • controller configured to control the pressure in the high pressure volume by driving the high pressure pump and / or the pressure relief valve to provide a first pressure in the high pressure volume prior to injection, wherein
  • the controller is adapted to increase the pressure in the high pressure volume to a second pressure greater than the first pressure and to lower from the second pressure to the first pressure, wherein increasing and decreasing the pressure in the same duty cycle of the internal combustion engine take place like the injection.
  • the fuel injection system is in particular intended to carry out the method according to the invention.
  • the fuel injection system can be used in conjunction with the method according to the invention, even if this was not explicitly explained in the explanation of the method.
  • the internal combustion engine can operate on the diesel or Otto principle.
  • the high-pressure pump is a piston pump which is driven by a cam coupled to a crankshaft of the internal combustion engine, wherein the built-in phase position between a top dead center of the piston pump and a top dead center of a piston of the internal combustion engine in the range of -80 ° to -20 ° a crankshaft revolution is located.
  • a high pressure pump with a single piston can be used. In conjunction with two cams per crankshaft revolution to drive the piston pump, this pump has two delivery cycles per crankshaft revolution. In conjunction with a four-cylinder four-stroke engine, this configuration results in the increasing and decreasing of pressure in each cylinder segment once.
  • the fuel injection system is designed to carry out one or more of the method steps according to one of claims 2 to 11. Insofar as these Ver ⁇ method steps describing a specific sequence, it is meant that the control of the fuel injection system is designed such that the corresponding steps are performed.
  • FIG. 1 shows a fuel injection system according to the invention in a schematic, simplified representation
  • Fig. 2 is a diagram of the time course of the pressure in the high pressure volume in carrying out the method according to the invention.
  • the fuel injection system 10 of FIG. 1 has a fuel tank ⁇ 12, in which an electric pre-feed pump 14 is arranged on ⁇ . From an output of the electric prefeed pump 14, the fuel passes through a check valve 16 and a water shut-off switch 18 to a fuel filter 20 and from there to a fuel inlet 22 of a high-pressure pump 24th
  • the high-pressure pump 24 has a so-called eccentric chamber 30, which is connected to the fuel inlet 22. Also connected to the eccentric chamber 30 is a fuel return 32 of the high-pressure pump 24. Via a fuel return line 34, the fuel return 32 is connected to the tank 12, so that a portion of the fuel flow conveyed by the electric feed pump 14 is essentially for cooling and lubrication of the high-pressure pump 24, can be returned to the fuel tank 12.
  • the eccentric chamber 30 is an unillustrated cam, which is coupled to a crankshaft of Brennkraftma ⁇ machine and drives a piston 36 of the high-pressure pump.
  • a working volume 38 of the high-pressure pump 24 can be pressurized by the piston 36.
  • the fuel inlet 22 via the eccentric chamber 28, another fuel filter 40 and a digital inlet valve 42 with the working volume 38 is connected.
  • the digital inlet valve 42 (English DIV for Digital Inlet Valve) during a downward movement of the piston 36 is opened.
  • the Working volume 38 generates a pressure of, for example, up to 2000 bar and more.
  • the working volume 38 is connected to a high-pressure outlet 46 of the high-pressure pump 24.
  • the high-pressure outlet 46 of the high-pressure pump 24 is connected via a high-pressure line 48, in which a throttle 50 is arranged, to a high-pressure volume 52, in the example a common rail. Also connected to the high pressure volume 52 is a high pressure sensor 54 which allows pressure monitoring in the high pressure volume 52 and corresponding pressure control. Furthermore, a pressure reduction valve 56 is connected to the high pressure volume 52.
  • a fuel return device for heating the fuel filter 20 has a thermostatic valve 58 and a fuel line 60, which is connected to an output of the pressure reduction valve 56.
  • the thermostatic valve 58 is connected on the output side to a fuel line 20 leading from the electrical pre-feed 14 to the fuel filter 20, upstream of the fuel filter 20 and immediately adjacent to the fuel filter 20.
  • the temperature-dependent control of the thermostatic valve 58 is effected by detecting the temperature at the input of the fuel filter 20 by means of a Line 62.
  • injectors 64 are connected via high pressure lines 66 to the high pressure volume 52 and inject fuel from the high pressure volume 52 in combustion chambers, not shown.
  • the injectors 64 are connected to the fuel return passage 34 via a common injector return passage 68, so that a leakage flow from the injectors 64 to the fuel tank 12 can be returned.
  • An electronic control 70 is indicated in FIG. 1 by a box. It is connected to the electric prefeed pump 14, the digital inlet valve 42 of the high ⁇ pressure pump 24, the pressure reduction valve 56, the injectors 64, with The controller 70 is designed, in particular, to control the digital inlet valve 42 and thereby control the quantity of fuel delivered by the high-pressure pump 24 or delivered into the high-pressure volume 52.
  • the controller 70 is configured to lower the pressure in the high pressure volume 52 by driving the pressure relief valve 56.
  • the controller 70 has an influence on the fuel discharge from the high volume 52 via the injectors and the injector return line 68.
  • the controller 70 controls in particular by targeted control of the digital inlet valve 42 and the pressure reduction valve 56 the prevailing at the time of each injection in the high pressure volume 52 first pressure. This may correspond, regardless of the operating state of the internal combustion engine un ⁇ ter Kunststoff predetermined desired values.
  • the pressure in the high pressure volume 52 in addition to this regulation of the pressure in the high pressure volume 52 at the first pressure in each cycle of the internal combustion engine or in each cylinder ⁇ segment, the pressure in the high pressure volume 52 to a second pressure which is greater than the first pressure, and increases subsequently lowered again to the first pressure. Due to the resulting, higher pressure differences of the fuel results in a stronger heating of the effluent at the output of the pressure reduction valve 56 fuel. In addition, the volume flow available there also increases, so that the heat available for heating the fuel filter 20, which can be supplied to the fuel filter 20 via the fuel line 60 and the thermostatic valve 58, greatly increased.
  • the high pressure pump 24 begins to deliver fuel into the high pressure volume 52. This results in an initially faster, then slower pressure increase in the high pressure volume 52 up to a second pressure p2. This increase in the pressure in the high-pressure volume 52 to the second pressure p2 is also completed with OTP designated time.
  • the period between T1 and OTP corresponds to approximately 90 ° of a crankshaft revolution.
  • a maximum possible flow rate of the high-pressure pump 24 is called up, from which just increasing the pressure up to the second pressure p 2 results.
  • the pressure relief valve 56 is opened so that during the subsequent period, a substantially linear pressure drop comes up to the first pressure pi.
  • the pressure reduction valve 56 is so ⁇ controls that the lowering of the pressure to the value pi is completed in time before reaching the top dead center OT2 another piston of the internal combustion engine.
  • a total of about 60 ° of crankshaft rotation is available for lowering the pressure.
  • the first pressure pi has stabilized again and it can be done with an injection of fuel into the associated combustion chamber.
  • the decisive one Time is indicated in Fig. 2 with SOI for Start of Injection.
  • the pressure in the high pressure volume 52 is increased again and lowered in time before the next injection back to the value pi.
  • the mounting phase position of the high-pressure pump 24 is relatively selected in a piston of the internal combustion engine so that the upper dead center of the piston the high ⁇ pressure pump 24 (OTP) about 60 ° of crankshaft rotation before top dead center (OT2) a piston of the internal combustion engine is achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine mit den folgenden Schritten: - Filtern von Kraftstoff mit einem Kraftstofffilter (20), - Fördern des Kraftstoffs mit einer Hochdruckpumpe (24) in ein Hochdruckvolumen (52), - Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckvolumen (52) in einen Brennraum, wobei zu Beginn des Einspritzens in dem Hochdruckvolumen (52) ein erster Druck herrscht, - Beheizen des Kraftstofffilters durch Zurückführen von erwärmtem Kraftstoff, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: - Erhöhen des Drucks in dem Hochdruckvolumen (52) auf einen zweiten Druck, der größer ist als der erste Druck, - Absenken des Drucks in dem Hochdruckvolumen (52) von dem zweiten Druck auf den ersten Druck, wobei das Erhöhen und Absenken des Drucks im selben Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine erfolgen wie das Einspritzen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Kraftstofffilterheizung und Kraftstoffeinspritzsystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Kraftstofffilterheizung und ein solches Kraftstoffeinspritzsystem. Kraftstoffein- spritzsysteme für Otto- und Dieselmotoren reagieren empfindlich auf kleinste Unreinheiten im Kraftstoff. Um Schäden des Kraftstoffeinspritzsystems durch mit dem Kraftstoff einge¬ tragene Verunreinigungen während der gesamten angestrebten Lebensdauer zu vermeiden, ist es erforderlich, auch kleine Partikelfraktionen mit Partikelgrößen im Bereich von 3 Mikrometer bis 5 Mikrometer annähernd vollständig herauszufiltern . Die hierfür benötigten, feinen Kraftstofffilter können unter bestimmten Bedingungen leicht verstopfen. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei sehr niedrigen Betriebstemperaturen. Zum Beispiel kommt es bei Dieselkraft¬ stoffen und Temperaturen von weniger als ungefähr -25°C zu einem Ausflocken von Parafinen. Die entstehenden Parafinkristalle können das Kraftstofffilter in kurzer Zeit verstopfen und den Kraftstoffdurchfluss so stark verhindern, dass der Motor ausfällt. Ein zusätzlicher Beitrag zur Verstopfung des Kraftstofffilters kann durch einen Wasseranteil im Kraftstoff geleistet werden. Beispielsweise kann Dieselkraftstoff bis zu ungefähr 8 % Wasser aufnehmen, welches im Winter gefrieren kann. Vergleichbare Probleme treten auch bei anderen Kraftstofftypen auf, zum Beispiel bei hohem Anteil eines Biokraftstoffs.
Den geschilderten Problemen kann durch ein Beheizen des Kraftstofffilters entgegengewirkt werden. Bekannt sind elektrische Kraftstofffilterheizungen und so genannte hyd¬ raulische Kraftstofffilterheizungen . Für hydraulische Kraftstofffilterheizungen wird die Verlustleistung des hydraulischen Kraftstoffeinspritzsystems genutzt. Durch Kompression des Kraftstoffs und durch Reibungserwärmung erwärmt sich der Kraftstoff innerhalb des Kraftstoffeinspritzsystems . Hydrau¬ lische Kraftstofffilterheizungen nutzen den auf diese Weise erwärmten Kraftstoff zum Beheizen des Kraftstofffilters . Dies kann durch Zurückführen des erwärmten Kraftstoffs unmittelbar zum Kraftstofffilter erfolgen. Ebenfalls möglich ist ein Zurückführen des erwärmten Kraftstoffs in den Tank, wodurch es ebenfalls zu höheren Betriebstemperaturen am Kraftstofffilter kommt .
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, mit dem die Heizleistung einer hydraulischen Kraftstofffilterheizung erhöht werden kann, sowie ein entsprechendes Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Das Verfahren dient zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritz- systems für eine Brennkraftmaschine und weist die folgenden Schritte auf:
Filtern von Kraftstoff mit einem Kraftstofffilter, Fördern des Kraftstoffs mit einer Hochdruckpumpe in ein Hochdruckvolumen,
Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckvolumen in einen Brennraum, wobei zu Beginn des Einspritzens in dem
Hochdruckvolumen ein erster Druck herrscht,
Beheizen des Kraftstofffilters durch Zurückführen von erwärmtem Kraftstoff,
Erhöhen des Drucks in dem Hochdruckvolumen auf einen zweiten Druck, der größer ist als der erste Druck,
Absenken des Drucks in dem Hochdruckvolumen von dem zweiten Druck auf den ersten Druck, wobei das Erhöhen und Absenken des Drucks im selben Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine erfolgen wie das Einspritzen.
Das Hochdruckvolumen kann insbesondere ein KraftstoffSpeicher, bei Diesel-Brennkraftmaschinen häufig bezeichnet als Common Rail, sein. Es kann sich jedoch auch um ein speicherloses Einspritzsystem handeln, bei dem das Hochdruckvolumen, aus dem der Kraftstoff für die Einspritzung entnommen wird, beispielsweise von einer Hochdruck-Kraftstoffleitung gebildet wird.
Das Einspritzen des Kraftstoffs aus dem Hochdruckvolumen in einen Brennraum kann insbesondere mit mindestens einem Injektor erfolgen, der mit dem Hochdruckvolumen verbunden ist. Der erste Druck entspricht einem vorgegebenen Sollwert in dem Hochdruckvolumen dessen Einhaltung zum Zeitpunkt des Beginns einer Einspritzung angestrebt wird. Der erste Druck hängt vom Be¬ triebszustand der Brennkraftmaschine ab. Beispielsweise kann er im Leerlauf der Brennkraftmaschine bei einem Dieselmotor mit Common Rail im Bereich von 150 bar bis 300 bar liegen, während unter Volllast Drücke von 2000 bar und mehr erreicht werden.
Das Beheizen des Kraftstofffilters erfolgt durch Zurückführen von erwärmtem Kraftstoff, wobei die Erwärmung des Kraftstoffs aus einer „hydraulischen Verlustleistung" des Kraftstoffein- spritzsystems resultiert. Zu dieser hydraulischen Verlust¬ leistung trägt insbesondere die Kompression des Kraftstoffs bei. Zum Beispiel wird Dieselkraftstoff durch Kompression um ungefähr 14 K pro 1000 bar erwärmt. Einen zumeist noch größeren Beitrag zur Erwärmung stellt sich durch Reibung ein, insbesondere an einem Druckabbauventil, etwa einer Drossel, wodurch eine Er¬ wärmung um weitere ungefähr 55 K pro 1000 bar entsteht.
Der Wärmeeintrag AQ in den Kraftstoff, der für das Beheizen des Kraftstofffilters herangezogen werden kann, ergibt sich aus dem Zusammenhang
Δζ) = ΔΤ * p * cv * V Demnach ist der Wärmeeintrag AQ gleich der Temperaturerhöhung ΔΤ multipliziert mit der Dichte p des Kraftstoffs, der spezifischen Wärmekapazität cv des Kraftstoffs und dem Volumenstrom v des Kraftstoffs. Der Wärmeeintrag AQ hängt daher von der durch die hydraulische Verlustleistung erzeugten Temperaturdifferenz ab, welche wiederum durch die Differenzdrücke bei Kompression und Druckabbau bestimmt wird. Diesen Zusammenhang haben die Erfinder erkannt und festgestellt, dass Schwierigkeiten infolge nicht ausreichender Heizleistung insbesondere im Leerlauf auftreten, wenn der erste Druck im Hochdruckvolumen relativ geringe Werte aufweist. Dies führt zu relativ geringen Temperaturdifferenzen und dementsprechend geringem Wärmeeintrag.
Die Erfindung beruht weiterhin auf der Erkenntnis, dass ein einfaches Erhöhen des ersten Drucks insbesondere im Leer¬ laufbetrieb nicht wünschenswert ist, weil eine solche Erhöhung und der entsprechend erhöhte Einspritzdruck zu einem höheren Geräuschniveau im Leerlaufbetrieb führt, welcher unerwünscht ist. Bei der Erfindung wird daher weiterhin für die Einspritzung mit einem unveränderten ersten Druck gearbeitet. Gleichzeitig gelingt es, die Heizleistung wesentlich zu erhöhen, indem innerhalb desselben Arbeitszyklus, in dem die Einspritzung bei dem ersten Druck erfolgt, der Druck im Hochdruckvolumen auf einen zweiten Druck erhöht wird, der größer ist als der erste Druck und (anschließend) von dem zweiten Druck auf den ersten Druck abgesenkt wird. Durch diese zusätzliche Kompression und diesen zusätzlichen Druckabbau erhöht sich die hydraulische Ver¬ lustleistung und damit die verfügbare Heizleistung des Kraftstoffeinspritzsystems .
In einer Ausgestaltung erfolgt das Erhöhen und Absenken des Drucks nur, wenn eine vorgegebene Mindesttemperatur im Bereich des Kraftstofffilters unterschritten wird. Die Temperatur im Bereich des Kraftstofffilters kann mit einem Temperatursensor erfasst werden. Der Temperatursensor kann so angeordnet sein, dass er eine Temperatur des Kraftstofffilters und/oder eine Temperatur des im Kraftstofffilter befindlichen Kraftstoffs und/oder eine Temperatur des Kraftstoffs stromaufwärts des Kraftstofffilters erfasst. In diese Ausgestaltung wird die höhere hydraulische Verlustleistung des Systems nur dann er¬ zeugt, wenn eine stärkere Beheizung des Kraftstofffilters erforderlich ist.
In einer Ausgestaltung erfolgt das Erhöhen und Absenken des Drucks nur, wenn der erste Druck einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet. Der vorgegebene Minimalwert kann beispielsweise im Bereich von 500 bar bis 1000 bar gewählt werden . Der erste Druck ist ein in einer Steuerung ohne weiteres verfügbarer Sollwert für die Steuerung des Kraftstoffeinspritzsystems . Die Ausgestaltung führt zu einer besonders einfachen und bedarfsgerechten Aktivierung der höheren Heizleistung. Sie geht davon aus, dass bei einem ersten Druck oberhalb des vorgegebenen Minimalwerts auch ohne das erfindungsgemäße, zusätzliche Erhöhen und Absenken des Drucks eine ausreichende Heizleistung zur Verfügung steht.
In einer Ausgestaltung ist die Druckdifferenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck von einer Temperatur im Bereich des Kraftstofffilters abhängig. Die Temperatur im Bereich des Kraftstofffilters kann, wie vorstehend im Zusammenhang mit der vorgegebenen Mindesttemperatur erläutert, erfasst werden. Die zusätzlich verfügbare Heizleistung ist von dieser Druckdifferenz abhängig. Es ist daher zweckmäßig, sie bei besonders niedrigen Temperaturen im Bereich des Kraftstofffilters größer zu wählen als bei höheren Temperaturen. Auch durch diese Maßnahme wird die zusätzlich verfügbare Heizleistung besonders bedarfsgerecht gesteuert . In einer Ausgestaltung beträgt die Druckdifferenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck 50 bar oder mehr. Die Druckdifferenz kann insbesondere in einem Bereich von ungefähr 100 bar bis 200 bar liegen. Druckdifferenzen der genannten Größenordnung führen zu einer ausreichenden Erhöhung der Heizleistung und sind relativ einfach umsetzbar.
In einer Ausgestaltung wird das Erhöhen des Drucks durch Erhöhen einer Fördermenge der Hochdruckpumpe bewirkt. Auf diese Weise kann der Druck im Hochdruckvolumen auf einfache Weise gezielt erhöht werden.
In einer Ausgestaltung wird die Fördermenge durch Steuern eines Öffnungszeitraums eines digitalen Einlassventils der Hoch¬ druckpumpe gesteuert. Ein digitales Einlassventil wird, im Gegensatz zu einem Proportionalventil, im Betrieb zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Stellung hin- und hergeschaltet. Der Öffnungszeitraum entspricht einem Zeitraum, in dem sich das digitale Einlassventil in der geöffneten Stellung befindet. Innerhalb dieses Zeitraums kann insbesondere ein Arbeitsvolumen der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff gefüllt werden. Da ein digitales Einlassventil sehr schnell und präzise gesteuert werden kann, ist eine besonders dynamische und exakte Vorgabe der Fördermenge möglich.
In einer Ausgestaltung wird die Fördermenge auf einen mit der Hochdruckpumpe innerhalb des Arbeitszyklus maximal möglichen Wert eingestellt. Bei Verwendung eines digitalen Einlassventils kann demnach der Öffnungszeitraum den gesamten Arbeitstakt ausmachen, indem das Arbeitsvolumen der Hochdruckpumpe befüllt werden kann. Dadurch wird die zusätzliche Verlustleistung maximiert . In einer Ausgestaltung erfolgt das Absenken des Drucks durch Öffnen eines Druckabbauventils, das mit dem Hochdruckvolumen verbunden ist. Der über das Druckabbauventil aus dem Hoch¬ druckvolumen entweichende Kraftstoff kann zum Beheizen des Kraftstofffilters zurückgeführt werden. In Verbindung mit einer erhöhten Fördermenge der Hochdruckpumpe für das Erhöhen des Drucks führt das Absenken des Drucks durch ein solches Ablassen von Kraftstoff aus dem Hochdruckvolumen über das Druckabbau¬ ventil zusätzlich zu der höheren, oben erläuterten Temperaturdifferenz zu einem erhöhten Volumenstrom des zurückgeführten, erwärmten Kraftstoffs. Es ergibt sich daher eine besonders starke Erhöhung des möglichen Wärmeeintrags. In einer Ausgestaltung ist das Druckabbauventil ein digitales Druckabbauventil, das zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung hin- und hergeschaltet wird. Wie im Zusammenhang mit dem digitalen Einlassventil bereits erläutert, ermöglicht dies ein besonders präzises und dynamisches Steuern des Absenkens des Drucks im Hochdruckvolumen .
In einer Ausgestaltung befindet sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf und der erste Druck liegt im Bereich von 100 bar bis 400 bar. Wie bereits erläutert, ist die Verwendung des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens im Leerlauf und bei relativ geringen Drücken zum Zeitpunkt der Einspritzung besonders gewinnbringend einsetzbar .
Ergänzung :
Der zeitliche Ablauf des Erhöhens und Absenkens des Drucks kann insbesondere so gewählt werden, dass die Schritte Erhöhen des Drucks, Absenken des Drucks und Einspritzen des Kraftstoffs in dieser Reihenfolge und mehr oder weniger unmittelbar aufeinander folgend ausgeführt werden. Außerdem kann es für jedes Zylindersegment der Brennkraftmaschine, d. h. für jeden Zylinder und ein zugehöriges Einspritzfenster genau eine Erhöhung und eine Absenkung des Drucks geben. Das Erhöhen und absenken des Drucks kann also innerhalb eines Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine mehrfach erfolgen, insbesondere entsprechend der Anzahl der (Haupt-) Einspritzvorgänge .
In einer Ausgestaltung ist die Hochdruckpumpe eine Kolbenpumpe und erreicht einen oberen Totpunkt 80° bis 20° einer Kurbel¬ wellenumdrehung der Brennkraftmaschine früher als ein Kolben der Brennkraftmaschine. Der sich aus dieser relativen Anordnung der oberen Totpunkte eines Kolbens der Brennkraftmaschine und eines Kolbens der Hochdruckpumpe ergebende Zeitablauf führt dazu, dass nach dem Erreichen des oberen Totpunkts der Hochdruckpumpe, d. h. am Ende des Erhöhens des Drucks im Hochdruckvolumen, hinreichend Zeit für das Absenken des Drucks verbleibt, bis die Haupteinspritzung in den betreffendem Brennraum der Brennkraftmaschine, etwa am oberen Totpunkt des oberen Kolbens, erfolgen soll. Die für das zusätzliche Erhöhen und Absenken des Drucks zur Verfügung stehende Zeit wird optimal ausgenutzt. Die oben angegebene Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch das Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Das Kraftstoffeinspritzsystem ist für eine Brennkraftmaschine bestimmt und weist die folgenden Merkmale auf: einen Kraftstofffilter,
eine Hochdruckpumpe,
ein Hochdruckvolumen, das mit einem Hochdruckausgang der Hochdruckpumpe verbunden ist,
mindestens einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckvolumen in einen Brennraum, ein Druckabbauventil, das mit dem Hochdruckvolumen verbunden ist,
eine Kraftstoffrückführeinrichtung, die zum Beheizen des Kraftstofffilters dazu ausgebildet ist, erwärmten Kraftstoff zurückzuführen,
eine Steuerung, die dazu ausgebildet ist, den Druck in dem Hochdruckvolumen durch Ansteuern der Hochdruckpumpe und/oder des Druckabbauventils so zu steuern, dass in dem Hochdruckvolumen vor einer Einspritzung ein erster Druck herrscht, wobei
die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Druck in dem Hochdruckvolumen auf einen zweiten Druck, der größer ist als der erste Druck, zu erhöhen, und von dem zweiten Druck auf den ersten Druck abzusenken, wobei das Erhöhen und Absenken des Drucks im selben Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine erfolgen wie die Einspritzung.
Das Kraftstoffeinspritzsystem ist insbesondere dazu bestimmt, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Zur Erläuterung der Merkmale des Kraftstoffeinspritzsystems und seiner besonderen Vorteile wird auf die vorstehenden Erläuterungen des Verfahrens verwiesen, die entsprechend gelten. Es versteht sich, dass jedes der Merkmale des Kraftstoffein¬ spritzsystems in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann, auch wenn dies bei der Erläuterung des Verfahrens nicht explizit erläutert wurde. Beispielsweise kann das Zurückführen des Kraftstoffs bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Kraftstoffrückführeinrichtung erfolgen, und so weiter. Die Brennkraftmaschine kann nach dem Diesel- oder Ottoprinzip arbeiten .
In einer Ausgestaltung ist die Hochdruckpumpe eine Kolbenpumpe, die von einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelten Nocken angetrieben wird, wobei die Einbauphasenlage zwischen einem oberen Totpunkt der Kolbenpumpe und einem oberen Totpunkt eines Kolbens der Brennkraftmaschine im Bereich von -80 ° bis -20° liegt einer Kurbelwellenumdrehung liegt. Insbesondere kann eine Hochdruckpumpe mit einem einzigen Kolben verwendet werden. In Verbindung mit zwei Nocken pro Kurbelwellenumdrehung zum Antreiben der Kolbenpumpe weist diese Pumpe zwei Förderzyklen pro Kurbelwellenumdrehung auf. In Verbindung mit einem vierzylindrigen Viertaktmotor führt diese Ausgestaltung dazu, dass das Erhöhen und Absenken des Drucks in jedem Zylindersegment einmal erfolgt. Zur weiteren Erläuterung wird auf die obigen Ausführungen zum korrespondierenden Verfahrensanspruch verwiesen .
In einer Ausgestaltung ist das Kraftstoffeinspritzsystem dazu ausgebildet, einen oder mehrere der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 2 bis 11 auszuführen. Soweit diese Ver¬ fahrensschritte einen besonderen Ablauf beschreiben, ist damit gemeint, dass die Steuerung des Kraftstoffeinspritzsystems so ausgebildet ist, dass die entsprechenden Schritte ausgeführt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in zwei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem in einer schematischen, vereinfachten Darstellung, Fig. 2 ein Diagramm zum zeitlichen Verlauf des Drucks im Hochdruckvolumen bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens . Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 aus Fig. 1 hat einen Kraft¬ stofftank 12, in dem eine elektrische Vorförderpumpe 14 an¬ geordnet ist. Von einem Ausgang der elektrischen Vorförderpumpe 14 gelangt der Kraftstoff über ein Rückschlagventil 16 und einen Wasserabschalter 18 zu einem Kraftstofffilter 20 und von dort weiter zu einem Kraftstoffzulauf 22 einer Hochdruckpumpe 24.
Zwischen Kraftstofffilter 20 und Kraftstoffzulauf 22 der Hochdruckpumpe 24 ist ein Niederdrucksensor 26 und ein Temperatursensor 28 angeordnet. Diese beiden Sensoren messen den Druck bzw. die Temperatur im Bereich des Kraftstofffilters 20. Die Hochdruckpumpe 24 weist einen sogenannten exzentrischen Raum 30 auf, der mit dem Kraftstoffzulauf 22 verbunden ist. Ebenfalls mit dem exzentrischen Raum 30 verbunden ist ein Kraftstoffrücklauf 32 der Hochdruckpumpe 24. Über eine Kraftstoffrück- laufleitung 34 ist der Kraftstoffrücklauf 32 mit dem Tank 12 verbunden, sodass ein Anteil des von der elektrischen Vor- förderpumpe 14 geförderten KraftstoffStroms , der im Wesentlichen zur Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe 24 dient, in den Kraftstofftank 12 zurückgeführt werden kann.
In dem exzentrischen Raum 30 befindet sich ein nicht dargestellter Nocken, der mit einer Kurbelwelle der Brennkraftma¬ schine gekoppelt ist und einen Kolben 36 der Hochdruckpumpe antreibt. Ein Arbeitsvolumen 38 der Hochdruckpumpe 24 kann von dem Kolben 36 mit Druck beaufschlagt werden. Hierzu ist der Kraftstoffzulauf 22 über den exzentrischen Raum 28, ein weiteres Kraftstofffilter 40 und ein digitales Einlassventil 42 mit dem Arbeitsvolumen 38 verbunden. Um das Arbeitsvolumen 38 mit Kraftstoff zu füllen, wird das digitale Einlassventil 42 (englisch DIV für Digital Inlet Valve) während einer Abwärtsbewegung des Kolbens 36 geöffnet. Bei einer anschließenden Aufwärtsbewegung des Kolbens 36 wird dann in dem Arbeitsvolumen 38 ein Druck von beispielsweise bis zu 2000 bar und mehr erzeugt. Über ein weiteres Rückschlagventil 44 ist das Arbeitsvolumen 38 mit einem Hochdruckausgang 46 der Hochdruckpumpe 24 verbunden.
Der Hochdruckausgang 46 der Hochdruckpumpe 24 ist über eine Hochdruckleitung 48, in der eine Drossel 50 angeordnet ist, mit einem Hochdruckvolumen 52, im Beispiel ein Common Rail, verbunden. Ebenfalls mit dem Hochdruckvolumen 52 verbunden, ist ein Hochdrucksensor 54, der eine Drucküberwachung in dem Hochdruckvolumen 52 und entsprechende Druckregelung erlaubt. Weiterhin ist ein Druckabbauventil 56 mit dem Hochdruckvolumen 52 verbunden. Eine Kraftstoffrückführeinrichtung zum Beheizen des Kraftstofffilters 20 weist ein Thermostatventil 58 und eine Kraftstoffleitung 60 auf, die mit einem Ausgang des Druckabbauventils 56 verbunden ist. Das Thermostatventil 58 ist ausgangsseitig mit einer von der elektrischen Vorförderung 14 zum Kraftstofffilter 20 führenden Kraftstoffleitung verbunden, und zwar stromaufwärts des Kraftstofffilters 20 und unmittelbar benachbart zum Kraftstofffilter 20. Die temperaturabhängige Steuerung des Thermostatventils 58 erfolgt durch Erfassen der Temperatur am Eingang des Kraftstofffilters 20 mithilfe einer Leitung 62.
Vier Injektoren 64 sind über Hochdruckleitungen 66 mit dem Hochdruckvolumen 52 verbunden und spritzen Kraftstoff aus dem Hochdruckvolumen 52 in nicht gezeigte Brennräume ein. Außerdem sind die Injektoren 64 über eine gemeinsame Inj ektorrücklaufleitung 68 mit der Kraftstoffrücklaufleitung 34 verbunden, sodass ein Leckagestrom von den Injektoren 64 in den Kraftstofftank 12 zurückgeführt werden kann. Eine elektronische Steuerung 70 ist in der Fig. 1 durch einen Kasten angedeutet. Sie ist verbunden mit der elektrischen Vorförderpumpe 14, dem digitalen Einlassventil 42 der Hoch¬ druckpumpe 24, dem Druckabbauventil 56, den Injektoren 64, mit dem Niederdrucksensor 26, dem Temperatursensor 28 und dem Hochdrucksensor 54. Die Steuerung 70 ist insbesondere dazu ausgebildet, das digitale Einlassventil 42 zu steuern und dadurch die von der Hochdruckpumpe 24 geförderte oder in das Hoch- druckvolumen 52 geförderte Kraftstoffmenge zu steuern. Durch Erhöhen dieser Fördermenge kann der Druck im Hochdruckvolumen 52 erhöht werden. Außerdem ist die Steuerung 70 dazu ausgebildet, durch Ansteuern des Druckabbauventils 56 den Druck im Hochdruckvolumen 52 abzusenken. Zudem hat die Steuerung 70 durch Steuern der Injektoren 64 und der in die Brennräume eingespritzten Kraftstoffmengen Einfluss auf den Kraftstoffabfluss aus dem Hochvolumen 52 über die Injektoren und die Inj ektorrücklaufleitung 68. Die Steuerung 70 regelt insbesondere durch gezielte Steuerung des digitalen Einlassventils 42 und des Druckabbauventils 56 den zum Zeitpunkt jeder Einspritzung im Hochdruckvolumen 52 herrschenden ersten Druck. Dieser kann, unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, un¬ terschiedlichen vorgegebenen Sollwerten entsprechen.
Bei der Erfindung wird zusätzlich zu dieser Regelung des Drucks im Hochdruckvolumen 52 auf dem ersten Druck in jedem Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine bzw. in jedem Zylinder¬ segment, der Druck im Hochdruckvolumen 52 auf einen zweiten Druck, der größer ist als der erste Druck, erhöht und nachfolgend wieder auf den ersten Druck abgesenkt. Durch die sich hieraus ergebenden, höheren Druckdifferenzen des Kraftstoffs ergibt sich eine stärkere Erwärmung des am Ausgang des Druckabbauventils 56 abfließenden Kraftstoffs. Außerdem erhöht sich auch der dort verfügbare Volumenstrom, sodass die für das Beheizen des Kraftstofffilters 20 zur Verfügung stehende Wärmemenge, die dem Kraftstofffilter 20 über die Kraftstoffleitung 60 und das Thermostatventil 58 zugeführt werden kann, stark erhöht.
Der zeitliche Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens soll anhand der Fig. 2 genauer erläutert werden. Aufgetragen ist der Druck p im Hochdruckvolumen 52 über die Zeit t. Ganz links im Diagramm herrscht im Hochdruckvolumen 52 ein erster Druck pi . Dieser entspricht dem Drucksollwert, der zu Beginn eines jeden Einspritzvorgangs im Hochdruckvolumen 52 herrschen soll. Im Leerlauf der Brennkraftmaschine kann dieser erste Druck pi beispielsweise im Bereich von 150 bar bis 300 bar liegen. Zum Zeitpunkt OT1 befindet sich ein erster Kolben der Brennkraftmaschine am oberen Totpunkt und es kann, in der Regel kurz nach Erreichen des ersten Totpunkts, eine Kraftstoffeinspritzung in den diesem Kolben zugehörigen Zylinder erfolgen. Innerhalb des zugehörigen Einspritzfensters, in dem diese Einspritzung er- folgen kann, herrscht weiterhin der erste Druck pi im Hochdruckvolumen 52.
Zu dem mit ti bezeichneten Zeitpunkt beginnt die Hochdruckpumpe 24 Kraftstoff in das Hochdruckvolumen 52 zu fördern. Hieraus ergibt sich ein zunächst schneller, dann langsamer verlaufender Druckanstieg im Hochdruckvolumen 52 bis hin zu einem zweiten Druck p2. Dieses Erhöhen des Drucks im Hochdruckvolumen 52 bis zum zweiten Druck p2 ist zudem mit OTP bezeichneten Zeitpunkt abgeschlossen. Der Zeitraum zwischen Tl und OTP entspricht ungefähr 90° einer Kurbelwellenumdrehung.
Im Beispiel wird während dieser 90° -Bewegung der Kurbelwelle eine maximal mögliche Fördermenge der Hochdruckpumpe 24 abgerufen, aus der gerade ein Erhöhen des Drucks bis auf den zweiten Druck p2 resultiert.
Zu dem mit OTP bezeichneten Zeitpunkt wird das Druckabbauventil 56 geöffnet, sodass es während des sich anschließenden Zeitraums zu einem im Wesentlichen linearen Druckabfall bis hin zum ersten Druck pi kommt. Dabei wird das Druckabbauventil 56 so ange¬ steuert, dass das Absenken des Drucks auf den Wert pi rechtzeitig vor Erreichen des oberen Totpunkts OT2 eines weiteren Kolbens der Brennkraftmaschine abgeschlossen ist. Im Beispiel stehen für das Absenken des Drucks insgesamt etwa 60° einer Kurbelwellenum- drehung zur Verfügung. Bei Erreichen des oberen Totpunkts OT2 des weiteren Kolbens hat sich der erste Druck pi wieder stabilisiert und es kann mit einer Einspritzung von Kraftstoff in den zugeordneten Brennraum erfolgen. Der hierfür entscheidende Zeitpunkt ist in der Fig. 2 mit SOI für Start of Injection bezeichnet. Anschließend wird der Druck im Hochdruckvolumen 52 erneut erhöht und rechtzeitig vor der nächsten Einspritzung wieder auf den Wert pi abgesenkt. Alle in dem Diagramm gezeigten Schritte finden innerhalb desselben Arbeitszyklus der Brenn¬ kraftmaschine, der im Beispiel erst nach zwei vollen Kurbel¬ wellenumdrehungen, d. h. nach 720°, abgeschlossen ist. Wie man der Fig. 2 entnehmen kann, ist die Einbauphasenlage der Hochdruckpumpe 24 relativ zu einem Kolben der Brennkraftmaschine so gewählt, dass der obere Totpunkt des Kolbens der Hoch¬ druckpumpe 24 (OTP) etwa 60° einer Kurbelwellenumdrehung vor dem oberen Totpunkt (OT2) eines Kolbens der Brennkraftmaschine erreicht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine mit den folgenden Schritten:
- Filtern von Kraftstoff mit einem Kraftstofffilter (20),
- Fördern des Kraftstoffs mit einer Hochdruckpumpe (24) in ein Hochdruckvolumen (52),
- Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckvolumen (52) in einen Brennraum, wobei zu Beginn des Einspritzens in dem Hochdruckvolumen (52) ein erster Druck herrscht,
- Beheizen des Kraftstofffilters durch Zurückführen von erwärmtem Kraftstoff, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte :
- Erhöhen des Drucks in dem Hochdruckvolumen (52) auf einen zweiten Druck, der größer ist als der erste Druck,
- Absenken des Drucks in dem Hochdruckvolumen (52) von dem zweiten Druck auf den ersten Druck, wobei das Erhöhen und Absenken des Drucks im selben Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine erfolgen wie das Einspritzen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhöhen und Absenken des Drucks nur erfolgt, wenn eine vorgegebene Mindesttemperatur im Bereich des Kraftstofffilters (20) unterschritten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhöhen und Absenken des Drucks nur erfolgt, wenn der erste Druck einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck von einer Temperatur im Bereich des Kraftstofffilters (20) abhängig ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck 50 bar oder mehr beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhöhen des Drucks durch Erhöhen einer Fördermenge der Hochdruckpumpe (24) bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermenge durch Steuern eines Öffnungszeitraums eines digitalen Einlassventils (42) der Hochdruckpumpe (24) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermenge auf einen mit der Hochdruckpumpe (24) innerhalb des Arbeitszyklus maximal möglichen Wert ein¬ gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Absenken des Drucks durch Öffnen eines Druckabbauventils (56) , das mit dem Hochdruckvolumen (52) verbunden ist, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckabbauventil (56) ein digitales Druckabbauventil ist, das zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung hin- und hergeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befindet und der erste Druck im Bereich von 100 bar bis 400 bar liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dass die Hochdruckpumpe (24) eine Kolbenpumpe ist, und einen oberen Totpunkt 80° bis 20° einer Kurbelwellenumdrehung der Brennkraftmaschine früher erreicht als ein Kolben der Brennkraftmaschine . Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstofffilter (20),
einer Hochdruckpumpe (24),
einem Hochdruckvolumen (52), das mit einem Hochdruckausgang der Hochdruckpumpe (24) verbunden ist,
mindestens einem Injektor (64) zum Einspritzen von
Kraftstoff aus dem Hochdruckvolumen (52) in einen
Brennraum,
einem Druckabbauventil (56) , das mit dem Hochdruckvolumen (52) verbunden ist,
einer Kraftstoffrückführeinrichtung, die zum Beheizen des Kraftstofffilters (20) dazu ausgebildet ist, erwärmten Kraftstoff zurückzuführen, und
einer Steuerung, die dazu ausgebildet ist, den Druck in dem Hochdruckvolumen (52) durch Ansteuern der Hochdruckpumpe (20) und/oder des Druckabbauventils (56) so zu steuern, dass in dem Hochdruckvolumen (52) vor einer Einspritzung ein erster Druck herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Druck in dem Hochdruckvolumen (52) auf einen zweiten Druck, der größer ist als der erste Druck, zu erhöhen, und von dem zweiten Druck auf den ersten Druck abzusenken, wobei das Erhöhen und Absenken des Drucks im selben Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine erfolgen wie die Einspritzung.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (20) eine Kolbenpumpe ist, die von einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelten Nocken angetrieben wird, wobei die Einbauphasenlage zwischen einem oberen Totpunkt der Kolbenpumpe und einem oberen Totpunkt eines Kolbens der Brennkraftmaschine im Bereich von -80° bis -20° einer Kurbelwellenumdrehung liegt. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzsystem dazu ausgebildet ist, einen oder mehrere der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 2 bis 11 auszuführen.
PCT/EP2013/071206 2012-10-15 2013-10-10 Verfahren zum betreiben eines kraftstoffeinspritzsystems mit einer kraftstofffilterheizung und kraftstoffeinspritzsystem WO2014060292A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380053900.6A CN104736825B (zh) 2012-10-15 2013-10-10 用于通过燃料过滤器加热过程操作燃料喷射系统的方法以及燃料喷射系统
US14/435,874 US20150292430A1 (en) 2012-10-15 2013-10-10 Method for Operating a Fuel Injection System with a Fuel Filter Heating Process and Fuel Injection System
KR1020157012161A KR102110631B1 (ko) 2012-10-15 2013-10-10 연료 필터 가열 공정을 갖는 연료 분사 시스템을 작동시키기 위한 방법 및 연료 분사 시스템

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012218749 2012-10-15
DE102012218749.9 2012-10-15
DE102013213506.8A DE102013213506B4 (de) 2012-10-15 2013-07-10 Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Kraftstofffilterheizung und Kraftstoffeinspritzsystem
DE102013213506.8 2013-10-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014060292A1 true WO2014060292A1 (de) 2014-04-24

Family

ID=50383383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/071206 WO2014060292A1 (de) 2012-10-15 2013-10-10 Verfahren zum betreiben eines kraftstoffeinspritzsystems mit einer kraftstofffilterheizung und kraftstoffeinspritzsystem

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150292430A1 (de)
KR (1) KR102110631B1 (de)
CN (1) CN104736825B (de)
DE (1) DE102013213506B4 (de)
WO (1) WO2014060292A1 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013203756A1 (de) * 2013-03-05 2014-09-11 Bentec Gmbh Drilling & Oilfield Systems Antriebsvorrichtung zum Antrieb von Bohrgestänge und Verfahren zum Betrieb einer solchen Antriebsvorrichtung
DE102015205586B3 (de) * 2015-03-27 2016-04-07 Continental Automotive Gmbh Hochdruckeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
US9670867B2 (en) * 2015-06-25 2017-06-06 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for fuel injection
KR101714179B1 (ko) 2015-07-27 2017-03-08 현대자동차주식회사 Ｉｓｇ 재시동시 디젤엔진 레일압 제어방법 및 디젤 ｉｓｇ 차량
DE102016207521B4 (de) * 2016-05-02 2023-06-29 Vitesco Technologies GmbH Druckregelventil und Kraftstoffeinspritzsystem
DE102016219954B3 (de) * 2016-10-13 2018-01-25 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Überprüfen eines Drucksensors eines Hochdruckeinspritzsystems, Steuervorrichtung, Hochdruckeinspritzsystem und Kraftfahrzeug
DE102016225435B3 (de) * 2016-12-19 2018-02-15 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Kraftstofferkennung
DE102017214123B4 (de) * 2017-08-14 2021-11-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung einer Einspritzvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
CN212928034U (zh) * 2020-09-08 2021-04-09 中国第一汽车股份有限公司 一种汽油高压供油装置
CN112177814A (zh) * 2020-09-27 2021-01-05 同济大学 一种生物柴油喷油预加热高压共轨喷射系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19714488C1 (de) * 1997-04-08 1998-09-03 Siemens Ag Verfahren zum Erwärmen von Kraftstoff und Kraftstoffeinspritzanlage
EP1319821A2 (de) * 2001-12-11 2003-06-18 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Struktur zur Kraftstoffrückführung
DE102009031529B3 (de) * 2009-07-02 2010-11-11 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine
DE102010030701A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-03 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Kraftstoffsystemsteuerung

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3669017B2 (ja) * 1995-09-21 2005-07-06 三菱ふそうトラック・バス株式会社 蓄圧式燃料噴射制御装置
DE19607070B4 (de) * 1996-02-24 2013-04-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
US6024064A (en) * 1996-08-09 2000-02-15 Denso Corporation High pressure fuel injection system for internal combustion engine
US6694950B2 (en) * 1999-02-17 2004-02-24 Stanadyne Corporation Hybrid control method for fuel pump using intermittent recirculation at low and high engine speeds
KR100348475B1 (ko) * 2000-05-02 2002-08-09 현대자동차주식회사 디젤엔진용 연료 공급장치와 그 제어방법
JP3791298B2 (ja) * 2000-05-09 2006-06-28 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関制御装置
JP2002115622A (ja) * 2000-10-12 2002-04-19 Toyota Motor Corp 高圧燃料供給装置
JP2007285235A (ja) * 2006-04-18 2007-11-01 Honda Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの燃料供給装置
JP4600369B2 (ja) 2006-09-05 2010-12-15 株式会社デンソー 減圧弁遅延補償装置、及びプログラム
JP2009197756A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Honda Motor Co Ltd コモンレールシステムの異常判定装置
DE102008055747B4 (de) * 2008-11-04 2012-03-15 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE102008055935A1 (de) * 2008-11-05 2010-05-12 Continental Automotive Gmbh Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE102009031527B3 (de) * 2009-07-02 2010-11-18 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine
JP2012026340A (ja) * 2010-07-22 2012-02-09 Denso Corp 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置
DE102010064374B3 (de) * 2010-12-30 2012-07-12 Continental Automotive Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine sowie dazugehöriges Druckregelverfahren, Steuergerät und Kraftfahrzeug

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19714488C1 (de) * 1997-04-08 1998-09-03 Siemens Ag Verfahren zum Erwärmen von Kraftstoff und Kraftstoffeinspritzanlage
EP1319821A2 (de) * 2001-12-11 2003-06-18 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Struktur zur Kraftstoffrückführung
DE102009031529B3 (de) * 2009-07-02 2010-11-11 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine
DE102010030701A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-03 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Kraftstoffsystemsteuerung

Also Published As

Publication number Publication date
CN104736825A (zh) 2015-06-24
DE102013213506B4 (de) 2023-06-15
CN104736825B (zh) 2017-10-27
KR20150067352A (ko) 2015-06-17
DE102013213506A1 (de) 2014-04-17
KR102110631B1 (ko) 2020-05-14
US20150292430A1 (en) 2015-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013213506B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Kraftstofffilterheizung und Kraftstoffeinspritzsystem
EP1360406B1 (de) Kraftstoffsystem, verfahren zum betreiben des kraftstoff-systems, computerprogramm sowie steuer- und/oder regelgerät zur steuerung des kraftstoffsystems
DE102004009792B3 (de) Kraftstoffzuführeinrichtung zur Versorgung der Injektoren an Brennräumen einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff
EP3292289A1 (de) Wassereinspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine und verfahren zum betreiben einer solchen wassereinspritzvorrichtung
EP2789839A2 (de) System und Verfahren zur Wassereinspritzung für eine Brennkraftmaschine
DE102008001240A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffversorgungssystems
WO2009056402A1 (de) Verfahren zur erkennung einer kraftstoffsorte
DE102004009026B4 (de) Vorrichtung zur Kraftstoffzuführung zu einem Verbrennungsmotor
EP0666416A1 (de) Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor, sowie ein Verfahren zur Überwachung derselben
EP2643582B1 (de) Verfahren zum betreiben eines kraftstoffsystems einer brennkraftmaschine
EP2569526B1 (de) Verfahren zum bereitstellen eines für ein wiederanlassen einer common-rail- brennkraftmaschine ausreichenden raildrucks
EP2080888B1 (de) Automatische Kraftstofferkennung
DE102005033638A1 (de) Kraftstoff-Fördereinrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine
DE10036772C2 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffzumesssystems einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine
DE102013215909A1 (de) Verfahren zur Steuerung und Regelung einer mit einem Einlassventil mit elektromagnetischem Aktor versehenen Hochdruckkraftstoffpumpe einer Verbrennungskraftmaschine
EP2674609B1 (de) Brennstoffeinspritzanlage
DE102010027858A1 (de) Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine
WO2001069067A1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
EP1117929B1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
DE102010004215B4 (de) Vorrichtung zur Verhinderung des Absterbens des Motors bei einem mit einem Dieseleinspritzsystem ausgestatteten Fahrzeug
DE102015215683B4 (de) Ansteuerverfahren zum Ansteuern eines Injektorventils in einem Kraftstoffeinspritzsystem sowie Kraftstoffeinspritzsystem
DE102004046812B4 (de) Verbrennungsgeräusch und Momentstoss reduzierendes Brennstoffeinspritzsystem
EP0690222B1 (de) Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Brennstoff bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine
DE10315318A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102009029596B4 (de) Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13777013

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14435874

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157012161

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13777013

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1