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DE102007033858A1 - Demand-driven fuel system operating method for e.g. diesel internal combustion engine, in vehicle, involves computing correction factor by comparison of actual control and reference control during control operation of fuel pump - Google Patents

Demand-driven fuel system operating method for e.g. diesel internal combustion engine, in vehicle, involves computing correction factor by comparison of actual control and reference control during control operation of fuel pump Download PDF

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DE102007033858A1
DE102007033858A1 DE200710033858 DE102007033858A DE102007033858A1 DE 102007033858 A1 DE102007033858 A1 DE 102007033858A1 DE 200710033858 DE200710033858 DE 200710033858 DE 102007033858 A DE102007033858 A DE 102007033858A DE 102007033858 A1 DE102007033858 A1 DE 102007033858A1
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fuel pump
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Achim Dipl.-Ing. Mißner
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Daimler AG
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    • F02M59/20Varying fuel delivery in quantity or timing
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809Common rail control systems
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    • F02D41/3845Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped

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Abstract

The method involves reducing a fuel flow rate of a fuel pump (16) in a calibration phase such that a metering device (18) for observing a pressure of a high pressure region (13) increases the fuel flow rate. An applicable threshold is fixed for a degree of opening of the metering device, and an actual control of the metering device is compared with a reference control when the threshold is obtained. A correction factor is computed by the comparison during control operation of the pump.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines bedarfsgesteuerten Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for operating demand-controlled Fuel system for an internal combustion engine in one Vehicle according to the preamble of claim 1.

Zur Minimierung der elektrischen Verbraucher zur CO2-Reduzierung soll die elektrische Kraftstoffpumpe nicht ständig mit voller Leistung betrieben, sondern entsprechend dem notwendigen Volumenstrom angesteuert werden. Jedoch ist hierfür üblicherweise ein zweiter Drucksensor im Niederdruckkraftstoffbereich einer Brennkraftmaschine notwendig.To minimize the electrical load for CO 2 reduction, the electric fuel pump is not constantly operated at full power, but are driven according to the required flow rate. However, this usually requires a second pressure sensor in the low-pressure fuel range of an internal combustion engine.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 4446277 A1 bzw. der zugehörigen Patentschrift DE 4446277 B4 ist ein Kraftstoffversorgungssystem ohne Drucksensor für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer direkt mit Einspritzdüsen verbundenen elektrischen Kraftstoffpumpe, deren Förderleistung abhängig von Betriebsgrößen steuer- oder regelbar ist, und mit einem Kraftstoffzumesssystem, wobei der Kraftstoffdruck und die Kraftstoffdurchflussmenge ausgehend von gemessenen brennkraftmaschinenspezifischen oder pumpenspezifischen Größen von einer Elektronik ermittelt wird. Zur Kalibirierung der Steuerung wird das Lambdasignal verwendet, wodurch eine zu geringes Kraftstoffmenge und somit der Kraftstoffdruck indiziert werden.From the German patent application DE 4446277 A1 or the associated patent DE 4446277 B4 a fuel supply system without a pressure sensor for an internal combustion engine is known, with an directly connected to injectors electric fuel pump whose capacity is controlled or regulated depending on operating variables, and with a fuel metering system, wherein the fuel pressure and the fuel flow rate based on measured engine specific or pump-specific sizes of a Electronics is determined. To calibrate the control, the lambda signal is used, which indicates an insufficient fuel quantity and thus the fuel pressure.

Bei derartigen Kraftstoffsystemen ist keine Hochdruckpumpe vorhanden, sondern die elektrische Kraftstoffpumpe erzeugt direkt den Einspritzdruck.at such fuel systems, there is no high pressure pump but the electric fuel pump directly generates the injection pressure.

Bekannte Verfahren ohne Drucksensor sind auf derartige Kraftstoffsysteme beschränkt, bei welchen die elektrische Kraftstoffpumpe direkt den Einspritzdruck erzeugt.Known Methods without pressure sensor are on such fuel systems limited, in which the electric fuel pump directly generates the injection pressure.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffsystem für eine Diesel-Brennkraftmaschine anzugeben, das ohne einen zusätzlichen Drucksensor im Niederdruckkraftstoffbereich auskommt.Of the The invention is therefore based on the object, a fuel system for a diesel internal combustion engine, without an additional pressure sensor in the low pressure fuel area manages.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.Solved This object is achieved by a method with the specified in claim 1 Features.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass

  • – zum Zweck einer Kalibrierung des Niederdruckbereichs in einer ersten Kalibrierungsphase eine maximale Förderleistung bzw. -menge der Kraftstoffpumpe eingestellt und dabei gegebenenfalls eine Abweichung der Hochdruckregelung im Hochdruckbereich festgestellt wird,
  • – anschließend in einer zweiten Kalibrierungsphase die Förderleistung der Kraftstoffpumpe so lange reduziert wird, bis die Zumesseinrichtung zur Einhaltung des Druckes im Hochdruckbereich die Kraftstoffförderleistung erhöht,
  • – ein applizierbarer Schwellwert für den Öffnungsgrad der Zumesseinheit festgelegt wird,
  • – beim Erreichen dieses Schwellwertes die aktuelle Ansteuerung der Zumesseinrichtung mit einer Referenzansteuerung verglichen und bei einer Abweichung ein neuer Korrekturfaktor berechnet wird und
  • – beim weiteren gesteuerten Betrieb der Kraftstoffpumpe der neue Korrekturfaktor berücksichtigt wird.
According to the invention, it is proposed that
  • Set a maximum delivery rate or quantity of the fuel pump for the purpose of calibrating the low-pressure region in a first calibration phase and, if necessary, determine a deviation of the high-pressure regulation in the high-pressure region,
  • - Then in a second calibration phase, the delivery rate of the fuel pump is reduced until the metering device to maintain the pressure in the high pressure region increases the fuel delivery,
  • An applicable threshold for the degree of opening of the metering unit is set,
  • - When this threshold value is reached, the current control of the metering device is compared with a reference drive, and if a deviation occurs, a new correction factor is calculated and
  • - When further controlled operation of the fuel pump, the new correction factor is taken into account.

Durch die Kalibrierung der Niederdrucktoleranzen sowie der aktuellen Filterbeladung kann auf einen Drucksensor im Niederdruckbereich, der eigentlich für die Regelung benötigt wird, verzichtet werden.By the calibration of the low pressure tolerances as well as the current filter load can be on a pressure sensor in the low pressure area, which actually is required for the scheme, be waived.

Triggersignal der Kalibrierung ist der Stellerausgang des Hochdruckreglers. Der Niederdruck-Volumenstrom wird solange reduziert, bis der Hochdruck-Regler anspricht. Dieser Punkt entspricht einem Referenzdurchfluss. Der Ausgang des Hochdruckreglers wird im weiteren dazu benutzt, das kalibrierte Niederdruck-System bedarfgerecht zu steuern.trigger signal The calibration is the actuator output of the high-pressure regulator. Of the Low-pressure volume flow is reduced until the high-pressure regulator responds. This point corresponds to a reference flow. Of the Output of the high pressure regulator is used in the further, the calibrated low-pressure system needs to be controlled.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber dem Stand der Technik die Vorteile auf, dass die elektrische Leistung der Kraftstoffpumpe reduziert wird, ohne dass hierzu ein weiterer Drucksensors im Niederdruckkraftstoffbereich erforderlich ist.The inventive method has opposite The prior art has the advantages that the electrical power the fuel pump is reduced without requiring another Pressure sensor is required in the low pressure fuel area.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für alle Kraftstoffsysteme gleichermaßen für Otto- und Dieselmotoren anwendbar, welche

  • – eine elektrische Vorförderpumpe,
  • – eine separate Hochdruckpumpe und
  • – einen Kraftstoffniederdruckbereich mit Rücklauf zum Tank aufweisen.
The inventive method is equally applicable to all fuel systems for gasoline and diesel engines, which
  • An electric prefeed pump,
  • - a separate high pressure pump and
  • - Have a fuel low pressure range with return to the tank.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung oder den Figuren angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the description or the figures indicated.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert.The Invention will now be based on an embodiment below With the help of the drawing explained.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein schematisch dargestelltes Kraftstoffsystem mit Nieder- und Hochdruckbereich und 1 a schematically illustrated fuel system with low and high pressure area and

2 in einem Zeitdiagramm einen schematischen Ablauf eines Kalibrierungsvorgangs. 2 in a time chart, a schematic sequence of a calibration process.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Betrieb eines bedarfsgesteuerten Kraftstoffsystems für eine Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug.The invention is particularly suitable for Operating an on-demand fuel system for a gasoline or diesel internal combustion engine in a vehicle.

Die 1 zeigt schematisch einen Teil eines Kraftstoffsystems 11 mit einem Niederdruckbereich 12 und einem Hochdruckbereich 13 für einen Verbrennungsmotor 22. Im Niederdruckbereich 12 wird mittels einer Kraftstoffleitung 15 und einer elektrischen Kraftstoffpumpe (mit einstellbarer Förderleistung bzw. Fördermenge) 16 Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 14 gefördert und über einen Kraftstofffilter 17 einer Zumesseinrichtung 18 zugeführt. Die Zumesseinrichtung 18 bemisst die Menge an Kraftstoff, die im Hochdruckbereich 13 benötigt wird; die überschüssige, d. h. eventuell von der Kraftstoffpumpe 16 zuviel geförderter Kraftstoff fließt über eine Rückflussleitung 19 und ein Überströmventil 20 in den Kraftstofftank 14 zurück.The 1 schematically shows a part of a fuel system 11 with a low pressure area 12 and a high pressure area 13 for an internal combustion engine 22 , In the low pressure area 12 is by means of a fuel line 15 and an electric fuel pump (with adjustable capacity or flow rate) 16 Fuel from a fuel tank 14 promoted and via a fuel filter 17 a metering device 18 fed. The metering device 18 measures the amount of fuel in the high pressure area 13 is needed; the excess, ie possibly of the fuel pump 16 too much pumped fuel flows through a return line 19 and an overflow valve 20 in the fuel tank 14 back.

Im Hochdruckbereich 13 wird die korrekt bemessene Kraftstoffmenge einer mechanisch vom Verbrennungsmotor 22 angetriebenen Hochdruckpumpe 21 mit einem Hochdruckregler zugeführt und von dieser unter sehr hohem Druck einer als „Rail" bezeichneten Hochdruck-Kraftstoffleitung 23 zugeführt. Der in der Rail 23 herrschende Druck, als „Raildruck" bezeichnet, wird mittels eines Raildrucksensors 24 gemessen. Der sich in der Rail 23 befindende Kraftstoff wird mittels Injektoren in die Brennräume von Zylindern einer Brennkraftmaschine eingespritzt (nicht dargestellt).In the high pressure area 13 is the correctly measured amount of fuel mechanically from the internal combustion engine 22 driven high-pressure pump 21 supplied with a high-pressure regulator and from this under very high pressure of a designated as "rail" high-pressure fuel line 23 fed. The one in the rail 23 prevailing pressure, referred to as "rail pressure" is by means of a rail pressure sensor 24 measured. He is in the rail 23 Fuel is injected by means of injectors into the combustion chambers of cylinders of an internal combustion engine (not shown).

In 2 ist in einem Zeitdiagramm 30 mit einer Zeitachse 31 und einer Kraftstoffmengen-Achse 32 ein schematischer Ablauf eines Kalibrierungsvorgangs dargestellt. Durch die Kalibrierung des Niederdruckkreislaufes kann der gesteuerte Betrieb der Kraftstoffpumpe 16 um die relativ großen Bauteiltoleranzen (insbesondere der Kraftstoffpumpe 16) und auch die zeitliche Veränderung (insbesondere die Beladung des Kraftstofffilters 17) auf deutlich niedrigerem Niveau erfolgen, als ohne Kalibrierung.In 2 is in a time chart 30 with a timeline 31 and a fuel quantity axis 32 a schematic sequence of a calibration process shown. By calibrating the low-pressure circuit, the controlled operation of the fuel pump 16 to the relatively large component tolerances (in particular the fuel pump 16 ) and also the temporal change (in particular the loading of the fuel filter 17 ) at a significantly lower level than without calibration.

Die eigentliche Kalibrierung läuft in zwei Phasen ab, wobei beide Phasen für ihre Initiierung bestimmte Randdaten benötigen, und zwar:

  • – bestimmte Umweltrandbedingungen müssen erfüllt sein (Kraftstofftemperatur, Tankstand usw.),
  • – der Motorbetriebspunkt muss sich im Kalibrierfenster befinden und bestimmte Stabilitätskriterien erfüllen und
  • – eine Notwendigkeit einer Kalibrierung ist gegeben (Fahrstrecke seit letzter Kalibrierung, Filterwechsel usw.).
The actual calibration takes place in two phases, whereby both phases require specific boundary data for their initiation, namely:
  • - certain environmental conditions must be fulfilled (fuel temperature, fuel level, etc.),
  • - the engine operating point must be in the calibration window and meet certain stability criteria and
  • - there is a need for calibration (distance traveled since last calibration, filter change, etc.).

In der ersten Phase der Kalibrierung von einem Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt t4 im Zeitdiagramm 30 wird zunächst eine Vollförderung (maximale Förderleistung bzw. -menge) der Kraftstoffpumpe 16 eingestellt, und dabei Abweichungen der Hochdruckregelung bestimmt. Hierdurch werden Toleranzen des Hochdruckbereiches 13 getrennt (Applikationsunschärfen im Vorsteuerkennfeld und Bauteiltoleranzen, z. B. der Zumesseinheit 18).In the first phase of calibration from a time t 1 to a time t 4 in the time chart 30 First, a full promotion (maximum flow rate or quantity) of the fuel pump 16 set, and thereby determines deviations of the high pressure control. As a result, tolerances of the high pressure area 13 separated (application blurring in the pilot control map and component tolerances, eg the metering unit 18 ).

Anschließend wird in der zweiten Phase der Kalibrierung von einem Zeitpunkt t5 bis zu einem Zeitpunkt t8 im Zeitdiagramm 30 die Förderleistung der Kraftstoffpumpe 16 so weit reduziert, bis wegen Minderbefüllung die Zumesseinheit 18 weiter öffnen muss, um den Raildruck 23 bzw. 24 noch einstellen zu können.Subsequently, in the second phase of the calibration from a time t 5 to a time t 8 in the time diagram 30 the delivery rate of the fuel pump 16 so far reduced, because of lack of filling the metering unit 18 must open further to the rail pressure 23 respectively. 24 to be able to stop.

Sobald die aktuelle Ansteuerung der Zumesseinheit 18 größer ist als die eingestellte Vorsteuerung plus einem Offset plus einer Kalibrierschwelle 39, ist die Bedingung der Kalibrierung erfüllt; die aktuelle Ansteuerung der Kraftstoffpumpe 16 wird mit einer zuvor definierten Referenzansteuerung verglichen und daraus der neue Korrekturfaktor berechnet.As soon as the current control of the metering unit 18 is greater than the set feedforward control plus an offset plus a calibration threshold 39 , the condition of calibration is met; the current control of the fuel pump 16 is compared with a previously defined reference drive and calculates the new correction factor.

Nach der Kalibrierung erfolgt wieder der gesteuerte Betrieb der Kraftstoffpumpe 16 mit der Ansteuerung der Zumesseinheit 18 als Steuergröße plus dem zusätzlichen neuen Kalibrierfaktor.After calibration, the controlled operation of the fuel pump takes place again 16 with the control of the metering unit 18 as control value plus the additional new calibration factor.

In 2 zeigt eine erste Kurve 33 den Fördermengenverlauf bei der elektrischen Kraftstoffpumpe (mit einstellbarer Förderleistung) 16 (1), eine zweite Kurve 34 die durch eine Vorsteuerung eingestellte Fördermenge bei der Zumesseinrichtung 18 und eine dritte Kurve 35 die einzuregelnde Fördermenge (Regelgröße) bei der Zumesseinrichtung 18.In 2 shows a first curve 33 the delivery rate of the electric fuel pump (with adjustable delivery rate) 16 ( 1 ), a second turn 34 the set by a pilot control flow rate at the metering device 18 and a third curve 35 the einzuregelnde flow rate (controlled variable) in the metering device 18 ,

In der ersten Phase der Kalibrierung wird zum Zeitpunkt t1 die elektrische Kraftstoffpumpe 16 von einer Basisförderungsmenge 36 auf eine Vollförderungsmenge 37 eingestellt, um die Hochdruckregelung in Bezug auf Toleranzen und Applikationsunschärfen zu kalibrieren. Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t2 hat die elektrische Kraftstoffpumpe 16 den Zustand der Vollförderung mit der Vollförderungsmenge 37 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt t2 beginnt die Kalibrierung der Hochdruckregelung, die bis zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t3 andauert. Zum Zeitpunkt t3 wird ein Offset zur Vorsteuerung 38 bestimmt und die Förderleistung der elektrischen Kraftstoffpumpe 16 wieder auf eine Basisförderungsmenge 36 eingestellt, die zum Zeitpunkt t4 erreicht ist.In the first phase of calibration at time t 1, the electric fuel pump 16 from a base production amount 36 to a full production amount 37 set to calibrate the high pressure control for tolerances and application blurs. At a subsequent time t 2 has the electric fuel pump 16 the state of full funding with the full production 37 reached. At this time t 2 begins the calibration of the high pressure control, which lasts until a subsequent time t 3 . At time t 3 , an offset for feedforward control 38 determined and the capacity of the electric fuel pump 16 back to a base production amount 36 set, which is reached at time t 4 .

Zum Zeitpunkt t5 beginnt die zweite Phase der Kalibrierung damit, dass die Förderleistung der elektrischen Kraftstoffpumpe 16 stetig reduziert wird. Zu einem Zeitpunkt t6 muss die Zumesseinheit 18 wegen Minderbefüllung weiter öffnen, um den Raildruck 23 bzw. 24 noch einstellen zu können. Zu einem Zeitpunkt t7 erreicht der Öffnungsgrad der Zumesseinheit 18 den applizierbaren Schwellwert 39, wodurch zu diesem Zeitpunkt t7 ein Trigger zur Kalibrierung ausgelöst und ein neuer Korrekturfaktor berechnet wird, wie bereits beschrieben wurde.At time t 5 , the second phase of the calibration begins with the output of the electric fuel pump 16 is steadily reduced. At a time t 6 , the metering unit must 18 continue to open due to lack of filling to the rail pressure 23 respectively. 24 to be able to stop. At a time t 7 reaches the opening degree of the metering unit 18 the applicable threshold 39 , whereby at this time t 7 a trigger for calibration off solved and a new correction factor is calculated, as already described.

Dabei berechnet sich der neue Korrekturfaktor aus dem Verhältnis zwischen einer aktuellen Ansteuerung 40 zum Zeitpunkt t7 der Kraftstoffpumpe 16 und einem Mittelwert 41 der bisherigen Ansteuerung der Kraftstoffpumpe 16. Zudem wird zum Zeitpunkt t7 die Fördermenge der elektrischen Kraftstoffpumpe 16 auf einen neuen Wert 42 eingestellt, wobei sich der neue Wert 42 aus dem vorigen Wert, der Basisförderungsmenge 36 plus dem neuen Korrekturfaktor berechnet.The new correction factor is calculated from the ratio between a current activation 40 at time t 7 of the fuel pump 16 and an average 41 the previous control of the fuel pump 16 , In addition, at the time t 7, the flow rate of the electric fuel pump 16 to a new value 42 adjusted, with the new value 42 from the previous value, the basic subsidy amount 36 plus the new correction factor.

Ab dem Zeitpunkt t8 erfolgt wieder der gesteuerte Betrieb der Kraftstoffpumpe 16 unter Verwendung des neuen Kalibrierfaktors.From the time t 8 is again the controlled operation of the fuel pump 16 using the new calibration factor.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 4446277 A1 [0003] - DE 4446277 A1 [0003]
  • - DE 4446277 B4 [0003] - DE 4446277 B4 [0003]

Claims (1)

Verfahren zum Betrieb eines bedarfsgesteuerten Kraftstoffsystems (11) für eine Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, wobei das Kraftstoffsystem (11) in einem Niederdruckbereich (12) eine elektrische Kraftstoffpumpe (16) mit einstellbarer Förderleistung und eine Zumesseinrichtung (18), und in einem Hochdruckbereich (13) eine Hochdruckpumpe (21) mit einem Hochdruckregler aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – in einer ersten Kalibrierungsphase des Niederdruckbereichs (12) eine maximale Förderleistung bzw. -menge der Kraftstoffpumpe (16) eingestellt und dabei gegebenenfalls eine Abweichung der Hochdruckregelung im Hochdruckbereich (13) festgestellt wird, – in einer zweiten Kalibrierungsphase die Förderleistung der Kraftstoffpumpe (16) so weit reduziert wird, bis die Zumesseinrichtung (18) zur Einhaltung des Druckes im Hochdruckbereich (13) die Kraftstoffförderleistung erhöht, – ein applizierbarer Schwellwert (39) für den Öffnungsgrad der Zumesseinheit (18) festgelegt wird, – beim Erreichen dieses Schwellwertes (39) die aktuelle Ansteuerung der Zumesseinrichtung (18) mit einer Referenzansteuerung verglichen und bei einer Abweichung ein neuer Korrekturfaktor berechnet wird und – beim weiteren gesteuerten Betrieb der Kraftstoffpumpe (16) der neue Korrekturfaktor berücksichtigt wird.Method for operating an on-demand fuel system ( 11 ) for an internal combustion engine in a vehicle, wherein the fuel system ( 11 ) in a low pressure area ( 12 ) an electric fuel pump ( 16 ) with adjustable delivery rate and a metering device ( 18 ), and in a high pressure area ( 13 ) a high pressure pump ( 21 ) with a high pressure regulator, characterized in that - in a first calibration phase of the low pressure region ( 12 ) a maximum delivery rate or quantity of the fuel pump ( 16 ) and possibly a deviation of the high-pressure control in the high-pressure region ( 13 ), - in a second calibration phase, the delivery rate of the fuel pump ( 16 ) is reduced until the metering device ( 18 ) to maintain the pressure in the high pressure area ( 13 ) increases the fuel delivery rate, - an applicable threshold ( 39 ) for the degree of opening of the metering unit ( 18 ) when reaching this threshold ( 39 ) the current control of the metering device ( 18 ) is compared with a reference drive and in case of a deviation a new correction factor is calculated and - in the further controlled operation of the fuel pump ( 16 ) the new correction factor is taken into account.
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Effective date: 20140722