Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Betriebsdrucks ei ^¬ ner Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckregelung und eine Begrenzung für Fluidpumpen. Insbesondere betrifft die vorlie ^¬ gende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines Betriebsdrucks einer Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug.

In modernen Kraftfahrzeugen oder Personenkraftwagen soll aus Kostengründen auf einen Sensor für den Fluiddruck verzichtet werden. Daher gibt es für die Motorsteuerung keine direkte Mög ^¬ lichkeit, durch eine direkte Messung des Fluiddrucks und einen Vergleich des gemessenen Fluiddruckwertes mit Vorgabewerten auf den aktuellen Zustand des KraftStoffVersorgungssystems zu schließen und gegebenenfalls einen Überdruck oder Unterdruck durch geeignete Maßnahmen zu vermeiden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesser ^¬ te Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Erfassen ei ^¬ nes Betriebsdrucks einer Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug be ^¬ reitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der un ^¬ abhängigen Patentansprüche gelöst.

Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den abhängigen Pa ^¬ tentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vor- richtung zum Erfassen eines Betriebsdrucks einer Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Drehzah ^¬ lerfassungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Dreh ^¬ zahl der Fluidpumpe zu erfassen; eine Pumpenstromerfas sungsein- richtung, welche dazu ausgelegt ist, einen Strom der Fluidpumpe zu erfassen; eine Speichereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein Pumpenstrom-Drehzahl-Kennlinienfeld mit mindestens ei ^¬ nem Druckreferenzpunkt abzuspeichern; und eine Druckermitte ^¬ lungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, basierend auf der erfassten Drehzahl, dem erfassten Strom und dem abgespeicherten Pumpenstrom-Drehzahl-Kennlinienfeld einen in der Fluidpumpe vorherrschenden Fluiddruck zu ermitteln.

Mit dem Ausdruck „Strom" wie von der vorliegenden Erfindung verwendet ist auch ein Pumpenstrom, wie im Pumpenstrom- Drehzahl-Kennlinienfeld abgespeichert, umfasst.

Nach einem weiteren, zweiten Aspekt betrifft die vorliegende eine Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug, wobei die Fluidpumpe e ne Vorrichtung nach dem ersten Aspekt oder nach einer beliebi gen Ausführungsform des ersten Aspektes umfasst.

Nach einem weiteren, dritten Aspekt betrifft die vorliegende ein Verfahren zum Erfassen eines Betriebsdrucks einer Fluidpum ^¬ pe für ein Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassen einer Drehzahl der Fluidpumpe mittels einer Drehzahlerfassungseinrichtung; Erfassen eines Pumpenstroms der Fluidpumpe mittels einer Pumpenstromerfassungseinrichtung; Ab ^¬ speichern eines Pumpenstrom-Drehzahl-Kennlinienfelds mit min ^¬ destens einem oder zwei Druckreferenzpunkten mittels einer Speichereinrichtung; und Ermitteln eines in der Fluidpumpe vor ^¬ herrschenden Fluiddrucks basierend auf der erfassten Drehzahl, dem erfassten Strom und dem abgespeicherten Pumpenstrom-Dreh ^¬ zahl-Kennlinienfeld mittels einer Druckermittelungseinrichtung.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, zwei oder mehr zusätzliche Referenzpunkte für den Strangstrom einer Flu ^¬ idpumpe bei bekanntem Fluiddruck zur Verfügung zu stellen.

Vorteilhaft ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass ein ers- ter zusätzlicher Referenzpunkt ermittelt werden kann, wenn die Drehzahl der Pumpe beispielsweise nochmals um einen genau fest ^¬ gelegten Wert erhöht wird, nachdem der Öffnungspunkt, bei ^¬ spielsweise der Punkt A, eines Kalibrierventils erreicht wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht beispielsweise vorteil ^¬ haft, die drehzahlabhängige Erhöhung des Volumenstroms, das heißt die Steigung der Förderkennlinie der Fluidpumpe, bei ge ^¬ gebenem Druck abzuspeichern und zu hinterlegen. Der Druckregler hat eine beispielsweise geringe und bekannte, volumenstromab- hängige Steigung, wobei der Druck des Druckreglers mit dem Vo ^¬ lumenstrom steigt. Die vorliegende Erfindung führt nun eine be ^¬ kannte Erhöhung des Volumenstroms durch eine Drehzahlsteigerung durch und kann den dann ermittelten Pumpenstrom einem bestimm ^¬ ten Fluiddruck zuschreiben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfin ^¬ dung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ferner eine Rege ^¬ lungseinrichtung aufweist, welche dazu ausgelegt ist, basierend auf dem ermittelten Fluiddruck eine Druckregelung für die Flu ^¬ idpumpe bereitzustellen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegen ^¬ den Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausge ^¬ legt ist, ein Referenzventil zu verwenden, um die mindestens einen Druckreferenzpunkt des Pumpenstrom-Drehzahl-Kennlinien ^¬ felds zu ermitteln und in der Speichereinrichtung abzuspei ^¬ chern .

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfin ^¬ dung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, den mindestens einen Druckreferenzpunkte des Pumpenstrom-Dreh ^¬ zahl-Kennlinienfelds durch eine Druckerhöhung zu ermitteln. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegen ^¬ den Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausge ^¬ legt ist, weitere Druckreferenzpunkte des Pumpenstrom-Drehzahl- Kennlinienfelds zu ermitteln und ferner eine drehzahlabhängige Erhöhung des Volumenstroms der Fluidpumpe zu ermitteln.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegen ^¬ den Erfindung ist vorgesehen, dass die Druckermittelungsein ^¬ richtung dazu ausgelegt ist, ferner basierend auf einer erfass- ten Kraft Stofftemperatur oder einem erfassten, die Kraftstoff ^¬ qualität beschreibenden Parameter oder einem erfassten Kraft ^¬ stoffeinsprit zvolumina den Fluiddruck zu ermitteln.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegen ^¬ den Erfindung ist vorgesehen, dass die Druckermittelungsein ^¬ richtung dazu ausgelegt ist, ferner unter Ausnutzung eines vor ^¬ handenen Schaltpunkts eines mit der Fluidpumpe gekoppelten Druckschalters eine Spreizung des Fluiddrucks in dem Pumpen ^¬ strom-Drehzahl-Kennlinienfeld zu ermitteln.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegen ^¬ den Erfindung ist vorgesehen, dass die Speichereinrichtung dazu ausgelegt ist, das Pumpenstrom-Drehzahl-Kennlinienfeld mit der Spreizung des Fluiddrucks abzuspeichern.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implemen ^¬ tierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht expli ^¬ zit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüg ^¬ lich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfin ^¬ dung . Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermitteln. Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der Erfindung.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile erge ^¬ ben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabs ^¬ getreu zueinander gezeigt. Es zeigen: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erfassen eines Betriebsdrucks einer Fluidpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Erfassen eines Betriebsdrucks einer Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; eine schematische Darstellung einer Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Stromaufnahme- Drehzahldiagramms für eine Fluidpumpe zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung; eine schematische Darstellung eines Stromaufnahme- Drehzahldiagramms einer Fluidpumpe für ein Kraftfahr zeug zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung, bei spielhaft für eine Kraftstoffpumpe; Fig. 6: eine schematische Darstellung eines Stromaufnahme- Drehzahldiagramms einer Fluidpumpe für ein Kraftfahr ^¬ zeug zur Erläuterung der Erfindung und Fig. 7: eine schematische Darstellung eines Stromaufnahme- Drehzahldiagramms einer Fluidpumpe für ein Kraftfahr ^¬ zeug zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist .

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrich- tung zum Erfassen eines Betriebsdrucks einer Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er ^¬ findung .

Eine Vorrichtung 1 zum Erfassen eines Betriebsdrucks einer Flu- idpumpe 100 für ein Kraftfahrzeug 2 umfasst beispielsweise eine Drehzahlerfassungseinrichtung 10, eine Pumpenstromerfassungs- einrichtung 20, eine Speichereinrichtung 30, eine Druckermitte ^¬ lungseinrichtung 40 und eine Regelungseinrichtung 50. Ferner kann die Regelungseinrichtung 50 auch in einem anderen Steuergerät ausgeführt sein kann. Dabei kann die Regelungsein ^¬ richtung 50 beispielsweise direkt oder z. B. über ein Fahrzeug ^¬ bus System z. B. CAN mit der Vorrichtung verbunden sein. Die Drehzahlerfassungseinrichtung 10 ist beispielsweise dazu ausgelegt, eine Drehzahl der Fluidpumpe 100 zu erfassen.

Die Pumpenstromerfassungseinrichtung 20 ist beispielsweise dazu ausgelegt, einen Pumpenstrom der Fluidpumpe 100 zu erfassen. Die Speichereinrichtung 30 ist beispielsweise dazu ausgelegt, ein Pumpenstrom-Drehzahl-Kennlinienfeld mit mindestens einem Druckreferenzpunkt oder mit mindestens zwei Druckreferenzpunk ^¬ ten abzuspeichern.

Die Druckermittelungseinrichtung 40 ist beispielsweise dazu ausgelegt, basierend auf der erfassten Drehzahl, dem erfassten Pumpenstrom und dem abgespeicherten Pumpenstrom-Drehzahl-Kenn ^¬ linienfeld einen in der Fluidpumpe 100 vorherrschenden Flu- iddruck zu ermitteln.

Die Regelungseinrichtung 50 ist beispielsweise dazu ausgelegt, basierend auf dem ermittelten Fluiddruck eine Druckregelung für die Fluidpumpe 100 bereitzustellen.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Erfassen eines Betriebsdrucks einer Fluidpumpe 100 für ein Kraftfahrzeug 2. Das Verfahren umfasst beispielsweise folgende Schritte:

Als ein erster Schritt des Verfahrens erfolgt beispielsweise ein Erfassen Sl einer Drehzahl der Fluidpumpe 100 mittels einer Drehzahlerfassungseinrichtung 10.

Als ein zweiter Schritt des Verfahrens erfolgt beispielsweise ein Erfassen S2 eines Pumpenstroms der Fluidpumpe 100 mittels einer Pumpenstromerfassungseinrichtung 20. Als ein dritter Schritt des Verfahrens erfolgt beispielsweise ein Abspeichern S3 eines Pumpenstrom-Drehzahl-Kennlinienfeldes mit mindestens einem Druckreferenzpunkt mittels einer Spei ^¬ chereinrichtung 30. Als ein vierter Schritt des Verfahrens erfolgt beispielsweise ein Ermitteln S4 eines in der Fluidpumpe 100 vorherrschenden Fluiddrucks basierend auf der erfassten Drehzahl, dem erfassten Pumpenstrom und dem abgespeicherten Pumpenstrom-Drehzahl- Kennlinienfeld mittels einer Druckermittelungseinrichtung 40.

Beispielsweise herrschen folgende Betriebsparameter vor:

Ein Öffnungsdruck des Referenzventils liegt beispielsweise bei 8 bar, ein Pumpenstrom liegt beispielsweise bei 11 A, ein Volu ^¬ menstrom, welcher folgender Pumpe gefördert wird, liegt bei ^¬ spielsweise bei 10 1/h, eine Drehzahl der Fluidpumpe liegt bei ^¬ spielsweise bei ungefähr 3000 Umdrehungen/min. Anschließend wird beispielsweise die Drehzahl der Fluidpumpe beispielsweise auf 5000 Umdrehungen/min erhöht, der Volumen ^¬ strom steigt auf 100 1/h, der Öffnungsdruck des Referenzventils kann dann auf 8,1 bar berechnet werden, ein Pumpenstrom von 12 A wird gemessen.

Aus diesen Parametern kann jetzt die Steigung des gesamten Fel ^¬ des über die Drehzahl ermittelt werden. Wird das Verfahren mit mehreren Drehzahlen in definierten Schritten wiederholt, kann auch eine Krümmung der Stromkurven ermittelt werden. Das Kenn- feld Pumpenstrom-Drehzahl-Kennlinienfeld kann anhand dieser Re ^¬ ferenzpunkte ausgerichtet werden.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Fluidpumpe gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin- dung .

Eine Fluidpumpe 100 für ein Kraftfahrzeug 2 umfasst beispiels ^¬ weise eine Vorrichtung 1 als Pumpensteuerungselektronik und ei ^¬ ne elektrische Kraftmaschine 110. Ferner umfasst die Fluidpumpe 100 eine mechanische Pumpenstufe 120, welche über eine Welle gekoppelt ist.

Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromauf- nahme-Drehzahldiagramms zur Erläuterung der Erfindung.

Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Stromaufnah me einer Fluidpumpe über die Drehzahl, abhängig vom jeweiligen Systemdruck PO bis P4. Ferner zeigt die Fig. 4 eine exemplari ^¬ sche Darstellung der Grenzwertkurven P2 und P3, welche bei ^¬ spielsweise für Warnmeldungen verwendet werden, das heißt be ^¬ findet sich der Systemdruck oberhalb dieser als zulässig ange ^¬ sehenen Grenzwerte, erfolgt eine entsprechende Warnmeldung. Der Parameter der x-Achse, bezeichnet mit Drehzahl Kraftstoff ^¬ pumpe, könnte für Pumpen mit bürstenbehafteten Motoren gegebe ^¬ nenfalls auch durch Pumpenspannung ersetzt werden, falls keine Drehzahlbestimmung über den Kommutatorstromrippel gemacht wird Anstelle der Kraftstoffpumpe kann auch eine Fluidpumpe verwen- det werden .

Die Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der Kennlinie des Pumpenstroms über die Drehzahl bei Verwendung eines Refe ^¬ renzventils. Der Öffnungspunkt des Kalibrierventils „A" wird in einem bekannten Verfahren als Referenzwert ermittelt und zur Verbesserung der Systemgenauigkeit verwendet.

Die Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der Kennlinie des Pumpenstroms über die Drehzahl bei Verwendung eines Refe ^¬ renzventils. Der Öffnungspunkt des Kalibrierventils „A" wird in einem bekannten Verfahren als Referenzwert ermittelt. Die zu ^¬ sätzliche Bestimmung und vorteilhafte Verwendung der Punkte B0, Bl, B2 und weiterer Punkte wird durch die vorliegende Erfindung ermöglicht. Der Punkt CO wird durch das Schalten eines Druck ^¬ schalters ermittelt, wie ebenfalls von der vorliegenden Erfin- düng vorteilhaft verwendet, wie durch die Bezeichnung „Schalt ^¬ punkt Referenz Schalter" verdeutlicht.

Die Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung der Kennlinie des Pumpenstroms über die Drehzahl mit Darstellung einer Sprei ^¬ zung des Kennlinienfeldes durch einen Viskositätseinfluss . Die Punkte Cl, C2 sind durch Schalten des Druckschalters bei einem Schaltdruck, aber bei anderen Drehzahlen bzw. Förderleistungen der Fluidpumpe ermittelt worden. Ebenso können weitere Punkte durch Schaltpunkte von weiteren Schaltern ermittelt werden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, durch Ermit ^¬ teln eines weiteren Referenzpunktes die Steigung des Kennli ^¬ nienfelds über Druck, das heißt Stromänderung über Druckände ^¬ rung, zu ermitteln.

Hierzu eignet sich beispielsweise ein kostengünstiger Druck ^¬ schalter, der im Arbeitsbereich bei einem bestimmten Druck schließt und somit eine kontinuierliche Nachführung der Kenn ^¬ feldexpansion erlaubt.

Vorteilhaft ermöglicht die vorliegende Erfindung, wenn dieser Druckschalter bei einem Druck schaltet, der auch im Normalbe ^¬ trieb des Kraftfahrzeugs jederzeit und willkürlich durch die Pumpensteuerung oder durch die Motorsteuerung angefahren werden kann .

Zum Beispiel kann in einem Kraftfahrzeug der Arbeitsdruck von 2 bis 7 bar reichen, der Kernarbeitsbereich von 3 bis 6 bar.

Bei Normalbetrieb wird aus energetischen Gründen meist ein Be- triebsdruck von 3 bar für die Fluidpumpe vorgesehen.

Bei erhöhten Umgebungstemperaturen wird der Systemdruck bei ^¬ spielsweise auf 6 bar gesteigert. Wenn der Druckschalter auf 4 bar eingestellt ist, kann dieser Schaltpunkt in den meisten Zeiten des Normalbetriebs zyklisch ^¬ periodisch zur Referenzierung angefahren werden, ohne dass die Fahrleistung oder der Ausstoß von Kohlenstoffdioxid beeinflusst wird .

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausfüh- rungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht dar- auf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifi- zierbar. Insbesondere lässt sich die vorliegende Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend" und „aufwei ^¬ send" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „ei ^¬ ne" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt.

Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrie ^¬ ben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele ver ^¬ wendet werden können.

Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen .