Beschreibung

Verfahren und KraftstoffSystem zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein KraftstoffSystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 7. Dieses Verfahren und dieses KraftstoffSystem dienen zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftma- schine, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Motors, bei dem der Kraftstoff aus einem Behälter über mindestens eine Kraftstoffpumpe in eine Kraftstoff-Sammelleitung und von dort über Kraftstoff-Inj ektoren in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und bei dem der Druck in der Kraftstoff- Sammelleitung mit einem Drucksensor erfasst wird.

Bei einem bekannten Verfahren zum Ermitteln eines Kraftstoffvolumens, das in die Zylinder einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors mit einer Common-Rail-Einspritz- anläge eingespritzt wird, die eine Druckleitung und wenigstens mit der Druckleitung verbundene Einspritzventile aufweist, werden vorgegebene Einspritzsignale für wenigstens eine Einspritzung durch die Einspritzventile erzeugt und an die Einspritzventile abgegeben (DE 10 2005 058 445 B3) . Es werden Drucksignale erfasst, die einen bei der Einspritzung erfolgten Druckabfall in der Druckleitung wiedergeben, und unter Verwendung des erfassten Drucksignals wird ein Wert des eingespritzten Kraftstoffvolumens ermittelt.

Der Leckagegegendruck in dem Injektorrücklauf bei Piezo- Common-Rail-Systemen (kurz: PCR-Systemen) beeinflusst die Einspritzmenge. Darüber hinaus führt eine Absenkung der eingespritzten Kraftstoffmenge außerhalb der Toleranzen zu einer viel zu großen Streuung zwischen den einzelnen Injektoren und zwischen den einzelnen Einspritzungen. Der Leckagegegendruck wird in dem gemeinsamen Kraftstoffrücklauf von den piezoge- steuerten Injektoren mit einem federbelasteten Ventil auf einen Bereich zwischen 1,5 und 2,5 bar eingestellt. Wegen der

Ventilkennlinie kann bei einer geringen Injektorleckage der spezifizierte Gegendruck nicht erreicht werden. Dieses Problem verschärft sich mit der Einführung von leckagereduzierten Systemen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffsys- tem und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sichergestellt ist, dass unter jeder Bedingung und bei jeder Ausführung des Einspritzsystems der erforderliche Gegendruck erreicht wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein KraftstoffSystem nach Anspruch 7 gelöst. Bei dem Verfahren wird durch einen Sensor, der in einer die Kraftstoff-Inj ektoren mit dem Behälter verbindenden Rücklaufleitung angeordnet ist, der Leckagengegendruck erfasst, und durch eine in der Rücklaufleitung angeordnete Regeleinrichtung der Leckagestrom angehoben. Durch eine Adaptionsschaltung werden die Injektoren gesteuert und damit der Leckage- ström angehoben.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch eine Kleinstmengenadaption zusätzlich Schaltleckage erzeugt und damit der Injektor mit dem spezifiziertem Leckagegegendruck betrieben werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein KraftstoffSystem gemäß der Erfindung in schema- tischer Darstellung; Figur 2 eine erste Variante einer in dem KraftstoffSystem nach Figur 1 verwendeten Leckagegegendruck-Regeleinrichtung;

Figur 3 eine zweite Variante einer in dem KraftstoffSystem nach Figur 1 verwendeten Leckagegegendruck-Regeleinrichtung;

Figur 4 eine Diagrammdarstellung der Abhängigkeit der Kraft- Stoff-Einspritzmenge vom dem Leckagengegendruck auf der Injektor-Rücklaufleitung, und

Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäß abgearbeiteten Programms .

Ein KraftstoffSystem 1 (Figur 1) weist - soweit es für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist - folgende Bestandteile auf: eine gemeinsame Verteilerleiste oder Common-Rail 2, in dem der Kraftstoff bekannterweise unter hohem Druck enthalten ist und über Injektoren 4 in die Zylinder eines Kraftfahrzeugmotors, im vorliegenden Fall eine Dieselmotors, eingespritzt wird. Die Injektoren sind piezogesteuert . Der Motor ist hier nicht weiter dargestellt, da er allgemein bekannt ist.

Der Kraftstoff wird durch eine Hochdruck-Förderanlage 5 von einem Behälter 6 über eine Zuführleitung 7 in den Common-Rail 2 gefördert. Die Hochdruck-Förderanlage 5 besteht aus einer Hochdruckpumpe HPP (High presssure pump) , einer Vorpumpe ITP (Internal transfer pump) und einem Durchflussvolumen- Steuerventil VCV (Volumen control valve) .

Von den Injektoren 4 gelangt überschüssiger Kraftstoffström als Leckagestrom Q _L über eine Leckageleitung 8 zurück zu dem Behälter 6. Eine Adaptionsschaltung 10 bestimmt den Druck in der Leckageleitung 8, das heißt den Leckagegegendruck p _L . Sie schließt ein einen Leckagedrucksensor 11 und eine Leckagegegendruck-Regeleinrichtung 12.

Aus Figur 2 ist eine erste Variante 12a der Leckagege- gendruck-Regeleinrichtung ersichtlich. Der Leckagegegendruck wird in der gemeinsamen Rücklauf- oder Leckageleitung 8 über ein federbelastetes Ventil auf einen Bereich von 1,5 bis 2,5 bar eingestellt. Entsprechend der Ventilkennlinie kann bei

wenig Injektorleckage der spezifizierte Gegendruck so nicht erreicht werden. Deshalb sind zwei oder mehr als federbelastete Ventile ausgebildete Strömungsbegrenzer 14, 15, ggf. 16 in Form einer Kaskadierung parallel zueinander in die Lecka- geleitung 8 eingefügt, und zwar jeweils in Reihe mit einem

Druckregelventil 18, 19 beziehungsweise mit einer Drossel 19. Die Strömungsbegrenzer weisen unterschiedliche Federkonstanten Cl, C2 beziehungsweise Cx auf, so dass die Adaptionsschaltung den erforderlichen Leckagestrombereich abdeckt. Dies ist von Bedeutung, da die Kennlinie der Druckregelventile strömungsabhängig ist.

Aus Figur 3 ist eine zweite Variante 12b der Leckagegegendruck-Regeleinrichtung ersichtlich. Der Druck in der Le- ckageleitung 8 wird von einem Sensor 21 erfasst und an einen Druckregler 22 übermittelt, der als Regelschaltung oder Regelalgorithmus ausgebildet ist. Der Druckregler 22 regelt ein Druckregelventil 23, das den Leckagegegendruck steuert.

Bei beiden Varianten wird der Leckagegegendruck somit über eine Regeleinrichtung eingestellt, deren Charakteristik nicht durchflussabhängig ist.

Durch Erzeugen von Schaltleckage wird der Leckagestrom ange- hoben. Mit der während eines Leerhubs gewonnenen Information kann im Wege einer Kleinstmengen- oder MFMA-Adaption zusätzlich Schaltleckage erzeugt werden. Durch eine Leerhuberkennung werden Piezoansteuerparameter ermittelt, mit denen der Injektor so gesteuert werden kann, dass Schaltleckage erzeugt wird, aber noch keine Einspritzung in den Brennraum erfolgt (siehe DE 10 2004 044 450 B3) . Damit können die Injektoren 4 mit dem spezifizierten Leckagegegendruck betrieben werden. Alternativ wird durch eine sehr späte (Nach-) Einspritzung eine genügend große Leckagemenge sichergestellt. Unter Kleinst- menge wird hier eine Menge von etwa 0,5 bis 3 mg Kraftstoff pro Arbeitshub verstanden (siehe auch Figur 4) .

Durch das Sicherstellen des korrekten Leckagegendruckes im

Wege der Kleinstmengenadaption, kann auch bei leckagereduzierten Systemen die an den normalen Betriebszustand adaptierte Ansteuerzeitkorrektur eingesetzt werden.

Aus Figur 4 ist die Wirkung der erfindungsgemäßen Kleinstmengenadaption erkennbar. Aufgetragen ist eingespritzte Kraftstoffmenge in Milligramm pro Arbeitshub (mg/Stk) über der Ventil-Ansteuerzeit in msec und mit dem Leckagegegendruck als Parameter. Mit Zunahme des Leckagegendruckes - dargestellt sind Leckagegegendrücke von 1, 1.7 und 2.2 bar - nimmt die Einspritzmenge ab.

Bei dem aus Figur 5 ersichtlichen Ablaufdiagramm eines bei dem erfindungsgemäßen KraftstoffSystems abgearbeiteten Pro- gramms wird bei dem Start in einem Schritt

Sl: die Kleinstmengenadaption aktiviert. In einem Schritt

S2 : wird der gewünschte Druck in dem Common-Rail 2 eingestellt. In einem Schritt S3: wird abgefragt, ob der für den Soll-Gegendruck erforderliche Leckagestrom erreicht worden ist. Ist die Antwort nein, wird in einem Schritt

S4: mindestens ein Injektor so gesteuert, dass der Leckagestrom angehoben wird. Danach erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S3.

- Ist die Antwort ja, so wird in einem Schritt

S5: die Kleinstmengenadaption durchgeführt.

Damit ist ein Programmdurchlauf beendet. Er wird zyklisch wiederholt.

Zusammenfassend sei aufgeführt, dass das von der Erfindung gelöste Problem darin liegt, dass die Einspritzmenge vom Gegendruck in der Rücklaufleitung abhängig ist. Der Gegendruck stellt sich über ein Druckregelventil ein. Wenn die Leckagemenge zu gering ist, wird der Druck, bei dem das Ventil re-

geln würde, nicht erreicht. Leckagemengen ergeben sich aus einer Dauerleckage der Injektoren und aus einer Schaltleckage. Mit kleinerem Raildruck und kleinerer Einspritzmenge nimmt die Leckagemenge ab, zum Beispiel während der Kleinst- mengenadaption bei niedrigem Raildruck.

Der gewünschte Leckagegegendruck kann in einem geschlossenen Regelkreis überprüft werden, indem Testimpulse für die Kleinstmengenadaption aktiviert werden, und während dessen durch gezieltes Steuern der anderen Injektoren mehr Leckage erzeugt wird. Die von der Kleinstmengenadaption erkannte Menge ändert sich so lange, bis ein stabiler Gegendruck erreicht worden ist.