Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstel¬ lung der Fördermenge einer Kraftstoffpumpe einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, bei dem die Ansteuerung der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine er¬ folgt.

Aus der DE-OS 36 10 064 ist es bekannt, die Steue¬ rung einer Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von Be¬ triebsparametern der Brennkraftmaschine vorzuneh¬ men. Als Betriebsparameter kann z. B. die Drehzahl, der Ansaugdruck, die Temperatur usw. der Brenn¬ kraftmaschine Berücksichtigung finden.

Aus der US-PS 4 800 859 ist eine Steuereinrichtung für eine Kraftstoffpumpe bekannt, die deren Dreh-

zahl in Abhängigkeit von der, von der Brennkraftma¬ schine benötigten Kraftstoffmenge einstellt.

Beim Gegenstand der US-PS 4 481 908 ist die Steue¬ rung der Kraftstoffzumessung in bezug auf ein Ben¬ zin-Alkohol-Gemisch auf einen bestimmten Lambda- Wert vorgesehen.

Die JP-OS 57-76 235 betrifft ein Verfahren zur Kor¬ rektur der Kraftstoffzumessung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Alkohol-Sensors.

Ferner ist es bekannt, eine Methanolerkennung vor¬ zunehmen und -in Abhängigkeit vom aufgefundenen Wert- eine Korrektur bei der Kraftstoffzumessung vorzunehmen.

Der zuletzt genannte Stand der Technik und auch die Gegenstände der US-PS 4 481 908 sowie JP-OS 57- 76 235 sehen demgemäß eine Beeinflussung der Ein- spritz enge in Abhängigkeit von den erwähnten Para¬ metern vor.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Haupt¬ anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß sowohl eine Abhängigkeit der Förder¬ menge der Kraftstoffpumpe von Betriebsparametern als auch von der Kraftstoffzusammensetzung vor¬ liegt. Die Fördermenge der Kraftstoffpumpe wird also dem Motorbedarf angepaßt, wobei nicht nur der jeweilige Betriebspunkt, sondern auch die Kraft¬ stoffqualität berücksichtigt wird. Da die von der

Brennkraft aschine benötigte Kraftstoffmenge mit der Qualitätssteigerung (Brennwerterhöhung) des Kraftstoffs abnimmt, erfolgt erfindungsgemäß eine entsprechende Reduzierung der Kraftstoffmenge durch entsprechende Drehzahleinstellung der Kraftstoff¬ pumpe. Da die KraftstoffZusammensetzung automatisch von einem Sensor ermittelt und das Ausgangssignal des Sensors zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe verwendet wird, braucht der Betreiber der Brenn¬ kraftmaschine keine manuellen Einstellungen vorzu¬ nehmen. Auch ist es nicht erforderlich, daß er die zum Einsatz gelangende Kraftstoffqualität kennt. Somit erfolgt stets individuell eine automatische Lieferung der Bedarfsmenge der Brennkraftmaschine durch die Kraftstoffpumpe. Durch die erfindungsge- mäße Lehre ist sichergestellt, daß eine entspre¬ chend angepaßte Kraftstoffördermenge von der Kraft¬ stoffpumpe bereit gestellt wird, mithin also keine den vorliegenden Betriebsfall wesentlich überstei¬ gende Kraftstoffmenge gefördert wird, die ungenutzt mittels eines überströmdruckreglers in den Tank zu¬ rückgeführt wird. Letzteres hat den Nachteil, daß aufgrund des zirkulierenden Kraftstoffstroms, der durch den Motorraum erfolgt, eine Kraftstofferwär- mung und somit eine Aufheizung des Tankinhalts er¬ folgt. Ferner läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch der Energieeinsatz für den Betrieb der Kraftstoffpumpe reduzieren. Gleichzeitig ver¬ mindert sich der Verschleiß der Kraftstoffpumpe so¬ wie deren Geräuschentwicklung.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese¬ hen, daß bei der Ermittlung der KraftstoffZusammen¬ setzung der Methano2gehalt bestimmt und als Ein-

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flußgröße bei der Ansteuerung verwendet wird. Mit steigenden Methanolgehalt wird auch die Fördermenge der Kraftstoffpumpe erhöht. Der Zusammenhang zwi¬ schen Methanolgehalt und Fördermenge (Liter pro Zeiteinheit) ist entsprechend wählbar und kann bei¬ spielsweise über ein Kennfeld oder eine Kennlinie erfolgen.

Insbesondere ist vorgesehen, daß die Ansteuerung ^{^} derart erfolgt, daß der von der Kraftstoffpumpe aufgebaute Druck nur unwesentlich größer als ein vorgegebener Druck ist. Der vorgegebene Druck ist so gewählt, daß über entsprechende Einspritzventile die Einspritzung in die Brennkammern oder (wie zur Zeit üblich) in das Ansaugrohr der Brenn¬ kraftmaschine erfolgen kann. Die Einspritzventile sind vorzugsweise elektromagnetisch ansteuerbar, so daß über ihre Öffnungsdauer die Einspritzmenge be¬ stimmbar ist. Da der von der Kraftstoffpumpe aufge¬ baute Druck nur wenig größer als der vorgegebene Druck ist, wird nur ein geringer Anteil des geför¬ derten Kraftstoffs nicht für die Verbrennung ge¬ braucht, so daß nur diese geringe Restmenge in den Tank zurückgeführt wird. Die bereits erwähnte Tankaufheizung ist dadurch vermieden. Ferner stellt sich ein geringeres Strömungsrauschen ein.

Der vorgegebene Druck wird vorzugsweise von einem Druckbegrenzungselement bestimmt. Dieses gibt ins¬ besondere einen Konstantdruck vor. Als Druckbegren¬ zungselement kann ein Überströmdruckregler einge¬ setzt werden, der den nicht von der Brennkraftma¬ schine benötigten, erfindungsgemäß geringen Kraft-

stoffÜberschuß in den Tank zurückführt. Es besteht insofern ein Kraftstoffkreislauf.

Nach einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel wird als Kraftstoffpumpe eine elektrische Kraftstoffpumpe (EKP) verwendet. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt diese nur eine relativ geringe, von den jeweiligen Randbedingungen abhängige elek¬ trische Leistung. Die Ansteuerung der elektrischen Kraftstoffpumpe kann durch Taktung der Steuerspan- nung bzw. des Steuerstroms und/oder durch Steuer¬ spannung- bzw. Steuerstromregelung erfolgen.

Im Hinblick auf die von der Kraftstoffqualität be¬ stimmte Fördermenge ist es vorteilhaft, wenn diese gegenüber methanolfreiem Kraftstoff bei Verwendung von reinem Methanol etwa verdoppelt wird.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Kraft¬ stoffVersorgung einer Brennkraftmaschine,

Figur 2 ein Blockschaltbild, daß die Abhängigkeit der Kraftstoffördermenge einer Kraft stoffpumpe von verschiedenen Parametern zeigt und

Figur 3 ein Fördermengendiagramm der Kraftstoff pumpe in Abhängigkeit von Methanolgehalt des Kraftstoffs.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Die Figur 1 zeigt einen Kraftstoffbehälter 1 (Tank) in dem eine Kraftstoffpumpe 2 untergebracht ist. Diese ist als elektrische Kraftstoffpumpe EKP aus¬ gebildet. Eine von ihr ausgehende Förderleitung 3 führt über einen Kraftstoffilter 4 zu einem Kraft- stoffverteiler 5, dem -entsprechend der Zylin¬ deranzahl einer Brennkraftmaschine 6-Einspritzven- tile 7 zugeordnet sind. Dem KraftstoffVerteiler 5 ist ein Druckbegrenzungselement 8 zugeordnet, das einen Überströmdruckregler 9 aufweist. Vom Über¬ strömdruckregler 9 führt eine Kraftstoffleitung 10 zurück in den Kraftstoffbehälter 1.

Ferner ist ein Steuergerät 11 vorgesehen, das -in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern (z. B. Drehzahl, Fahrpedalstellung, Temperatur usw.)-Kenn¬ werte zur Betriebsführung der Brennkraftmaschine 6 ermittelt. Über eine elektrische Leitung 12 steht das Steuergerät 11 mit einem Sensor 13 in Verbin¬ dung, der die KraftstoffZusammensetzung ermittelt. Hierzu liegt der Sensor 13 in der sich zwischen Kraftstoffilter 4 und Kraftstoffverteiler 5 er¬ streckenden Kraftstoffleitung. Es ist jedoch auch möglich, den Sensor 13 in dem zwischen Kraftstoff¬ pumpe EKP und Kraftstoffilter 4 verlaufenden Kraft¬ stoffleitungsstück anzuordnen (gestrichelt darge¬ stellt) . Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, daß sich der Sensor innerhalb des Kraftstoff¬ behälters 1 befindet (ebenfalls gestrichelt darge¬ stellt) .

Ferner zeigt die Figur 1 weitere Bauteile, die hier jedoch nur aufgezählt werden sollen, da sie für die Erfindung nicht wesentlich sind: Der Kraftstoffbe¬ hälter 1 steht mit einem Aktivkohlefilter 14 in Verbindung. Dies wiederum ist an ein Tankentlüf¬ tungsventil 15 angeschlossen. Die Drosselkappe 16, die sich in einem Ansaugrohr 17 der Brennkraftma¬ schine 6 befindet, ist mit einem Drosselklappen- schalter 18 versehen, der an das Steuergerät 11 an¬ geschlossen ist. Ferner ist ein Luftmengenmesser 19 und ein Ansauglauftemperaturfühler 20 vorgesehen. Beide Bauteile sind ebenfalls mit dem Steuergerät 11 elektrisch verbunden. Der Drosselklappe 16 ist ein Bypaß parallel geschaltet, der mit Leerlauf¬ steller 21 versehen ist. Ferner sind Zündkerzen 22 erkennbar, die zu einer Hochspannungsverteilung 23 führen, welche mit einer Zündspule 24 in Verbindung steht. Der Auspuffanläge ist eine Lambda-Sonde 28 zugeordnet, deren Anschlußleitung mit dem Steuerge¬ rät 11 verbunden ist. Die elektrische Versorgung der Motoranlage erfolgt mit einer Batterie 29.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet wie folgt: Die Fördermenge der Kraftstoffpumpe 2 wird vom Steuergerät 11 vorgegeben. Hierzu besteht eine elektrische Leitungsverbindung 30 zwischen den ge¬ nannten Baugruppen. Die von der Kraftstoffpumpe 2 gelieferte Fördermenge Q des Kraftstoffs ist einer¬ seits von Betriebsparamtern der Brennkraftmaschine (z. B. Drosselklappenstellung, Temperatur, Dreh¬ zahl, angesaugte Luftmenge /-masse, usw.) abhängig und wird andererseits von der Kraftstoffzusam en- setzung bestimmt. Hierzu ermittelt der Sensor 13 die KraftstoffZusammensetzung, insbesondere den

Brennwert. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Me¬ thanolgehalt des Kraftstoffs bestimmt und entspre¬ chende Daten dem Steuergerät 11 zugeleitet werden. Je nach Größe der vorliegenden Betriebsparameter und der Kraftstoffzusammensetzung steuert das Steu¬ ergerät 11 den Antrieb der Kraftstoffpumpe 2, das heißt, die von der Kraftstoffpumpe 2 gelieferte Fördermenge ist auf den Motorbedarf abgestimmt. Der Motorbedarf ist -wie erwähnt- von dem Betriebspara¬ metern, jedoch auch von der KraftstoffZusammenset¬ zung abhängig. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, daß die Kraftstoffzusammensetzung über eine Lambda-Mittelwertverschiebung bestimmt wird.

Die vom Steuergerät 11 vorgenommene Ansteuerung der elektrischen Kraftstoffpumpe 2 erfolgt vorzugsweise durch Tastung der Steuerspannung bzw. des Steuer¬ stroms und/oder durch Steuerspannung- bzw. Steuer- stromregelung. Dabei wird die Drehzahl und damit die Fördermenge der Kraftstoffpumpe 2 derart einge¬ stellt, daß der aufgebaute Druck nur unwesentlich größer als ein vorgegebener Druck ist. Dieser vor¬ gegebene Druck reicht aus, um bei geöffnetem Ein¬ spritzventil 7 den Kraftstoff in die zugehörige Brennkammer der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Die Einspritzmenge ist von der Öffnungszeit des Einspritzventils 7 abhängig. Vorzugsweise werden elektromagnetisch arbeitende Einspritzventile 7 verwendet. Da die von der elektrischen Kraftstoff¬ pumpe 2 zur Verfügung gestellte Kraftstoffmenge auf den jeweiligen Motorbedarf abgestimmt ist und der aufgebaute Druck nicht wesentlich größer als der vorgegebene Druck ist, entspricht die Fördermenge

etwa der Bedarfsmenge, so daß über den Überström¬ druckregler 9 nur eine sehr geringe Kraftstoffmenge über die Kraftstoffleitung 10 zurück in den Kraft¬ stoffbehälter 1 fließt. Dies hat zur Folge, daß le¬ diglich eine geringe Tankaufheizung von der sich im Motorraum erwärmenden Kraftstoffrückflußmenge er¬ folgt, überdies wird durch die bedarfsgerechte Kraftstoffpumpensteuerung nur eine relativ geringe elektrische Leistung benötigt, auch liegt ein ent¬ sprechend geringer Verschleiß der Kraftstoffpumpe 2 vor und es stellt sich nur eine geringe Ge- räuschentwicklung (Strömungsrauschen) ein.

Die Figur 2 verdeutlicht nochmals, daß neben den Betriebsparametern auch die Kraftstoffzusammenset¬ zung eine Einflußgröße für die Ansteuerung der För¬ dermenge der Kraftstoffpumpe 2 ist. Es ist ersicht¬ lich, daß verschiedene Betriebsparameter, wie z. B. die Drehzahl n, die Temperaturgröße T und der An¬ saugdruck p bzw. angesaugte Luftmasse oder Drossel¬ klappenstellung als Eingangsgrößen einer dem Steu¬ ergerät 11 zugehörigen Auswerteeinheit 31 zugeführt werden. Ferner werden die vom Sensor 13 oder über Mittelwertsverschiebung des Lambda-Reglers ermit¬ telten Daten über die Kraftstoffzusammensetzung als Eingangsgröße der Auswerteeinheit 31 zugeführt. Die Auswerteeinheit 31 bestimmt nun aus den Eingangsda¬ ten die Ansteuergröße für die elektrische Kraft¬ stoffpumpe EKP. Bei der Ansteuergröße kann es sich z. B. um eine getaktete Steuerspannung handeln.

Die Figur 3 verdeutlicht die Abhängigkeit der För¬ dermenge Q der Kraftstoffpumpe 2 in Abhängigkeit vom Methanolgehalt M des zum Einsatz gelangenden

Kraftstoffs. Der Wert MO auf der Abszisse des Dia¬ gramms der Figur 2 entspricht heute zum Einsatz ge¬ langendem Kraftstoff, das heißt, Benzin, mit 0% Me¬ thanolanteil. Der Abszissenpunkt M100 betrifft Kraftstoff mit 100% Methanolgehalt, das heißt also reinem Methanol. Auf der Ordinate ist die maximale Fördermenge Qmax sowie Qmax/2 abgetragen. Ferner ist dort der Wert Qmax/2 + Q' eingezeichnet. Be¬ trachtet man nun die gestrichelt wiedergegebene Kennlinie, so wird deutlich, daß die Fördermenge sich bei einem Kraftstoff mit 0% Methanol gegenüber einem Kraftstoff der nur aus Methanol besteht, ver¬ doppelt. Dies stellt einen möglichen Zusammenhang zwischen Fördermenge und Methanolgehalt dar. Aus dem Diagramm der Figur 2 (innerhalb des dort darge¬ stellten Blocks wiedergegeben) ist jedoch erkenn¬ bar, daß der Zusammenhang zwischen Fördermenge und Methanolgehalt nicht unbedingt linear verlaufen muß. Es kann sich hier auch um eine freiwählbare Kennlinie mit n-Stützstellen nach der Beziehung

Q = f (M)

handeln. Diese Abhängigkeit kann in Form eines Kennfelds oder einer Kennlinie vorgegeben werden.

Die gestrichelte Kennlinie der Figur 3 entspricht einem rechnerischen Wert. In der Praxis wird ein SicherheitsZuschlag Q ¹ vorgenommen, so daß man von der gestrichelten Kennlinie zur mit durchgezogener Linie dargestellten Kennlinie gelangt.

Für die durchgezogene Kennlinie gilt der Zusammen¬ hang:

wobei M den tatsächlichen Methanolgehalt des zum Einsatz gelangenden Kraftstoffs bezeichnet.

Zusätzlich oder alternativ zum Sensor 13 kann -wie bereits erwähnt- die Einstellung der Fördermenge der elektrischen Kraftstoffpumpe 2 auch durch einen mit Hilfe der Lambda-Regelung berechneten Wert für den Methanolgehalt erfolgen.