Toleranz- und Verschleißkompensation einer Kraftstoffpumpe

Die Erfindung betrifft ein erstes Verfahren zur Ermittlung eines für eine Bauteiltoleranz und einen Verschleißzustand einer Kraftstoffpumpe repräsentativen Knickpunktes eines Parameter verlaufes, wobei die Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffver- sorgungssystem zur Verwendung in einer Vorrichtung vorgesehen ist, die mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein zweites Verfahren zur Kalibrierung einer solchen Kraftstoffpumpe unter Verwendung des ersten Verfahrens. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung dieser beiden Verfahren, ein Kraftstoffversorgungssystem zur Verwendung in einer Vorrichtung, die mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstet ist, sowie eine Vorrichtung, die mit einem Verbrennungsmotor und einem solchen Kraftstoffversorgungssystem ausgerüstet ist.

Unter einer Vorrichtung bzw. Anlage ist dabei jede Art von Vorrichtung bzw. Anlage zu verstehen, welche mit einem Ver brennungsmotor ausgerüstet ist und welche zum Betrieb mit einem flüssigen Kraftstoff versorgt werden muss, insbesondere Per sonenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge, aber auch stationäre oder mobile Stromerzeuger. Unter einem flüssigen Kraftstoff ist dabei insbesondere ein Benzin- oder Dieselkraftstoff oder aber ein dazu alternativer, flüssiger, brennbarer Kraftstoff zu verstehen .

Ein Verbrennungsmotor wird betriebspunktabhängig entsprechend seines Kraftstoffabnahmebedarfs seitens einer z.B. in einem Kraftstofftank angeordneten Kraftstoffpumpe mit einem Kraft stoff versorgt. Die Kraftstoffförderung durch die Kraftstoff pumpe erfolgt dabei aus Kostengründen rein gesteuert ("Open Loop") und unterliegt daher keinem Soll-Ist-Vergleich, der als solcher für eine Regelung ("Closed Loop") kennzeichnend ist. Daher unterliegt diese gesteuerte Kraftstoffförderung einer gewissen Ungenauigkeit, für die einerseits eine fertigungs bedingte Bauteiltoleranz der Kraftstoffpumpe und andererseits ein Verschleiß der Kraftstoffpumpe ursächlich sind. Ein solch naturgemäßer Verschleiß stellt sich dabei insbesondere bei einer sogenannten Verdrängerpumpe - d.h. einer Pumpe, die nach dem sogenannten Verdrängungsprinzip arbeitet - über ihre Lebenszeit zunehmend ein, so dass sich eine Abweichung zwischen einer sich tatsächlich darstellenden Fördermenge und einer eingestellten Fördermenge der Kraftstoffpumpe über ihre Lebenszeit immer stärker abzeichnet. Die Bauteiltoleranz der Kraftstoffpumpe wiederum ist verschleißabhängig, so dass sie sich über die Lebenszeit der Kraftstoffpumpe ändert. Man spricht dabei auch von einer sich über die Lebenszeit der Kraftstoffpumpe ver schleißabhängig ändernden Toleranzlage der Kraftstoffpumpe.

Sowohl die Bauteiltoleranz als auch der Verschleißzustand der Kraftstoffpumpe bleiben bislang seitens eines solch rein ge steuerten Kraftstoffversorgungssystems unerfasst. Eine Ent wicklung eines Verschleißes der Kraftstoffpumpe lässt sich auch nicht sicher _V orhersagen. Daher begegnet man der eingangs erwähnten Ungenauigkeit der Kraftstoffförderung durch die Kraftstoffpumpe, indem man die Kraftstoffpumpe von Anfang an mehr fördern lässt, als es ein Kraftstoffbedarf des Verbrennungs motors tatsächlich erfordert, damit eine verschlissene

Kraftstoffpumpe zum Ende ihrer Lebenszeit die an sie gestellten Anforderungen erfüllt. Dies bedingt jedoch einen erhöhten Energieverbrauch der Kraftstoffpumpe.

Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es daher, eine genauere Kraftstoffförderung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Energieverbrauch einer solchen Kraftstoffpumpe zu reduzieren und somit zu einer verbesserten CCg Bilanz einer mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Vorrichtung beizutragen .

Diese Aufgaben werden durch die zwei nachfolgend vorgeschlagenen Verfahren gelöst. Das vorgeschlagene, erste Verfahren stellt dabei ab auf eine Ermittlung eines für eine Bauteiltoleranz und einen Verschleiß zustand einer Kraftstoffpumpe repräsentativen Knickpunktes eines Parameterverlaufes. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte :

• unter definierten Bedingungen zumindest teilweise oder vollständige, aktive Versperrung einer kraftstoffführenden Stelle einer Vorlaufleitung des Kraftstoffversorgungs- systems stromabwärts der Kraftstoffpumpe, um einen

Kraftstofffluss zu einem Verbrennungsmotor zumindest zu verringern oder gar vollständig zu unterbinden,

• stufenweise Erhöhung einer Drehzahl n eines Kraftstoff pumpenmotors zur Druckerhöhung stromaufwärts der ver sperrten Stelle bei gleichzeitiger Ermittlung eines sich im Kraftstoffpumpenmotor einstellenden Phasenstromes i, wobei die Drehzahl so lange erhöht wird, bis ein Ventil des Kraftstoffversorgungssystems zum Druckabbau öffnet (OP = Opening Point) , wobei den einzelnen Drehzahlstufen ein ermittelter Wert für den Phasenstrom i zugeordnet wird, und

• Annäherung einer ersten Menge von Wertepaaren von je einem Phasenstrom i und einer zugeordneten Drehzahl n unterhalb des Knickpunktes (OP) mittels einer ersten Geraden, An näherung einer zweiten Menge von Wertepaaren von je einem Phasenstrom i und einer zugeordneten Drehzahl n oberhalb des Knickpunktes (OP) mittels einer zweiten Geraden und Er mittlung eines Schnittpunktes zwischen den beiden Geraden, wobei der Schnittpunkt dem Knickpunkt (OP) entspricht, der zum Öffnungszeitpunkt (OP) des Ventils korrespondiert, wobei dem Schnittpunkt eine Drehzahl n _0p zugeordnet wird.

Der Phasenstrom i - dies kann ein Gleichstrom oder ein Wech selstrom sein - ist dabei proportional zum in der Kraftstoffpumpe erzeugten Druck p und in erster Näherung proportional zum Druck p stromaufwärts der versperrten Stelle. Diese Proportionalität stellt dabei eine ermittelbare Systemeigenschaft dar.

Unter einer teilweisen oder vollständigen Versperrung der kraft- stoffführenden Stelle ist dabei eine teilweise Verengung oder eine vollständige Abriegelung der kraftstoffführenden Stelle mittels einer Absperrvorrichtung zu verstehen. Bei der Absperr vorrichtung kann es sich dabei zum Beispiel um ein separates, aktiv ansteuerbares Ventil oder eine Hochdruckpumpe handeln, die als solche einen niederdruckseitigen Einlass und einen hoch druckseitigen Auslass aufweist, die jeweils im Sinne eines solchen Ventils fungieren.

Das vorgeschlagene, erste Verfahren stellt eine kostengünstige und effektive Lösung dar zur Ermittlung eines für eine Bauteil toleranz und einen Verschleißzustand einer Kraftstoffpumpe repräsentativen Knickpunktes eines Parameterverlaufes. Wie im Folgenden noch gezeigt werden wird, trägt das erste Verfahren dazu bei, die eingangs erwähnte Ungenauigkeit der rein gesteuer ten Kraftstoffförderung zu kompensieren. Dies wiederum trägt zu einer Energieeinsparung im Zusammenhang mit der Ansteuerung des Kraftstoffpumpenmotors bei und somit auch zu einer verbesserten CO ₂ Bilanz einer Vorrichtung, die mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstet ist.

Das vorgeschlagene, zweite Verfahren stellt dabei ab auf eine Kalibrierung einer Kraftstoffpumpe unter Verwendung des zuvor beschriebenen, ersten Verfahrens. Das zweite Verfahren umfasst dabei folgende Schritte:

• unter definierten Bedingungen zumindest teilweise oder vollständige, aktive Versperrung einer kraftstoffführenden Stelle einer Vorlaufleitung des Kraftstoffversorgungs- systems stromabwärts der Kraftstoffpumpe, um einen

Kraftstofffluss zu einem Verbrennungsmotor zumindest zu verringern oder gar vollständig zu unterbinden, um einen für eine Bauteiltoleranz und einen Verschleißzustand der Kraftstoffpumpe repräsentativen Knickpunkt eines Para meterverlaufes zu ermitteln, indem

• stufenweise eine Drehzahl n des Kraftstoffpumpenmotors zur Druckerhöhung stromaufwärts der versperrten Stelle erhöht wird bei gleichzeitiger Ermittlung eines sich im Kraft stoffpumpenmotor einstellenden Phasenstromes i, wobei die Drehzahl so lange erhöht wird, bis ein Ventil des Kraft stoffversorgungssystems zum Druckabbau öffnet (OP = Opening Point) , wobei den einzelnen Drehzahlstufen ein ermittelter Wert für den Phasenstrom i zugeordnet wird, und indem

• eine erste Menge von Wertepaaren von je einem Phasenstrom i und einer zugeordneten Drehzahl n unterhalb des Knick punktes (OP) mittels einer ersten Geraden angenähert wird, eine zweiten Menge von Wertepaaren von je einem Phasenstrom i und einer zugeordneten Drehzahl n oberhalb des Knick punktes (OP) mittels einer zweiten Geraden angenähert wird und ein Schnittpunkt zwischen den beiden Geraden ermittelt wird, wobei der Schnittpunkt dem Knickpunkt (OP) ent spricht, der zum Öffnungszeitpunkt (OP) des Ventils korres pondiert, wobei dem Schnittpunkt eine Drehzahl n _0p zuge ordnet wird.

Zur Kalibrierung wird dabei vorgeschlagen, zu einem ersten Zeitpunkt (ti) einen ersten Knickpunkt (OP _n ) als Referenzpunkt bzw. Initialpunkt für eine unverschlissene Kraftstoffpumpe und zu einem zweiten, späteren Zeitpunkt (t ₂ ) einen zweiten

Knickpunkt (OP _v ) zum aktuellen Verschleißzustand der Kraft stoffpumpe korrespondierend zu ermitteln.

Anschließend wird eine Drehzahldifferenz Dh zwischen dem ersten Knickpunkt (OP _n ) und dem zweiten Knickpunkt (OP _v ) ermittelt, wobei die Drehzahldifferenz Dh zur energieverbrauchsoptimierten Ansteuerung der Kraftstoffpumpe bis zum nächsten durchzufüh renden Kalibrierungsvorgang im Sinne eines Festwertes auf eine motorbedarfsabhängig ermittelbare Drehzahl der Kraftstoffpumpe aufaddiert wird.

Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle klargestellt, dass unter einer Kalibrierung im Sinne der vorliegenden Of fenbarung eine Ermittlung einer auf eine Bauteiltoleranz und einen Verschleißzustand der Kraftstoffpumpe zurückzuführende Abweichung der Kraftstoffpumpe hinsichtlich ihres Förderver haltens zu verstehen ist, wobei die tatsächlich ermittelte Abweichung bei der anschließenden Ansteuerung der Kraft stoffpumpe zur Kompensation der Ungenauigkeit der Kraft stoffpumpe berücksichtigt wird.

Durch das vorgeschlagene, zweite Verfahren bzw. Kalibrie rungsverfahren wird die eingangs erwähnte Ungenauigkeit der gesteuerten Kraftstoffförderung kompensiert, ohne dabei zu einer Regelung ("Closed Loop") mit einer sensorbasierten Ist wert-Erfassung greifen zu müssen. Insofern stellt dieses Ka librierungsverfahren auch eine kostengünstige Lösung dar, insbesondere im Zusammenhang mit einem drucksensorlosen Konzept . Unter einem solch drucksensorlosen Konzept ist dabei ein Kraftstoffversorgungssystem zu verstehen, dessen Nieder druckteil keinen hardwaremäßig verbauten Drucksensor aufweist. Die besagte Kompensation der Ungenauigkeit wiederum trägt zu einer Energieeinsparung im Zusammenhang mit der Ansteuerung des Kraftstoffpumpenmotors bei und somit auch zu einer verbesserten CO ₂ Bilanz einer Vorrichtung, die mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstet ist.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird die Drehzahldifferenz erst ab einem ermittelbaren definierten Mindestwert zur Kalibrierung der Kraftstoffpumpe verwendet. Somit können Drehzahldifferenzen unterhalb dieses Mindestwertes unberücksichtigt bleiben.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung werden das erste und das zweite Verfahren während eines Schubbetriebs des Verbren nungsmotors oder während einer Betriebsphase des Verbren- nungsmotors bei zumindest annähernd gleichbleibenden Bedin gungen durchgeführt.

Unter einem Schubbetrieb des Verbrennungsmotors ist dabei eine temporäre Unterbrechung einer Kraftstoffzufuhr zum Verbren nungsmotor zu verstehen, wenn der Verbrennungsmotor keine Leistung abgeben und stattdessen durch eine in Bewegung be findliche Fahrzeugmasse oder durch eine mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mechanisch gekoppelte Schwungmasse ge schleppt werden soll.

Eine Betriebsphase des Verbrennungsmotors unter zumindest annähernd gleichbleibenden Bedingungen wäre z.B. eine Leer laufphase, in welcher der Verbrennungsmotor kein signifikantes Drehmoment über die Kurbelwelle abgibt. Allerdings ist eine Betriebsphase unter zumindest annähernd gleichbleibenden Lastbedingungen, unter welchen der Verbrennungsmotor ein entsprechendes Drehmoment über die Kurbelwelle abgibt, gleichermaßen denkbar.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung werden das erste und das zweite Verfahren in regelmäßigen Intervallen durchgeführt, um die Ermittlung des für die Bauteiltoleranz und den Ver schleißzustand der Kraftstoffpumpe repräsentativen Knickpunktes des Parameterverlaufes (i, n) einerseits sowie die Kalibrierung der Kraftstoffpumpe andererseits über ihre Lebenszeit zu ak tualisieren .

Dabei wird vorgeschlagen, das erste und das zweite Verfahren nach einer definierbaren Betriebszeit bzw. Betriebsstundenzahl der Vorrichtung oder einer definierbaren Kilometerleistung des Fahrzeugs durchzuführen. Dabei kann das erste Verfahren zur Ermittlung des Referenzpunktes bzw. Initialpunktes erstmals nach einer ersten Betriebszeit von z.B. 1 bis 3 Stunden (h) oder einer Kilometerleistung von z.B. 20 bis 100 km durchgeführt werden, nach der die Kraftstoffpumpe noch unverschlissen ist. Danach ließen sich das erste und das zweite Verfahren in Intervallen durchführen, die jeweils einem Vielfachen der ersten Be triebszeit bzw. der ersten Kilometerleistung entsprechen, etwa alle 10 bis 100 Stunden (h) bzw. alle 500 bis 1000 km. Die auf die erste Betriebsstundenzahl oder Kilometerleistung folgenden Intervalle müssen dabei nicht gleichbleibend sein. So ließen sich diese Intervalle über die Lebenszeit der Kraftstoffpumpe z.B. verkleinern und/oder auch vergrößern. Zusätzlich oder alternativ dazu ließen sich die beiden Verfahren z.B. auch nach einer definierbaren Anzahl von Fahrzyklen des Fahrzeugs durchführen, für die in analoger Weise entsprechende Intervalle definiert werden können. Unter einem solchen Fahrzyklus ist dabei ein Zyklus zu verstehen, der durch den Vorgang eines Einschaltens, gefolgt von dem Vorgang eines Ausschaltens einer Zündung de finiert wird. Zusätzlich oder alternativ dazu ließen sich die beiden Verfahren auch nach jedem Auffüllvorgang eines Kraft stofftanks durchführen. Dadurch ließe sich der Einfluss einer sich zwischenzeitlich ändernden Kraftstoffqualität auf die beiden Verfahren kompensieren.

Im Zusammenhang mit der zuvor beschriebenen stufenweisen Er höhung der Drehzahl n des Kraftstoffpumpenmotors wird dabei vorgeschlagen, die Drehzahl n zumindest im Wesentlichen in Gestalt einer Drehzahlrampe zu erhöhen. Es sei aber an dieser Stelle der Vollständigkeit halber erwähnt, dass sich zur stufenweisen Erhöhung der Drehzahl n grundsätzlich auch ein progressiver oder degressiver Ansteuerverlauf eignet.

Die dem jeweiligen Knickpunkt zugeordnete Drehzahl n wird dabei nichtflüchtig in einem Speicher einer Steuereinheit zur sys temseitigen Verwertung abgelegt. Gleichermaßen kann auch die ermittelte Drehzahldifferenz nichtflüchtig im Speicher der Steuereinheit zur systemseitigen Verwertung abgelegt werden.

Des Weiteren werden ein Computerprogramm sowie ein Computer programmprodukt zur Durchführung des ersten und zweiten Ver fahrens vorgeschlagen, wobei das Computerprogramm sowie das Computerprogrammprodukt diese beiden Verfahren softwaretech nisch abbilden.

Das Computerprogramm und das Computerprogrammprodukt können dabei jeweils im Sinne einer Funktionsmodul-Architektur ver standen werden, wobei eine solche Funktionsmodul-Architektur mindestens einen Funktionsblock aufweist, so dass das Compu terprogramm und das Computerprogrammprodukt jeweils einer Vorrichtung gleichkommen, die mindestens ein Mittel zur

Durchführung des ersten und des zweiten Verfahrens aufweist. Dabei entspricht das mindestens eine Mittel der Vorrichtung dem genannten mindestens einen Funktionsblock.

Es wird ferner ein Kraftstoffversorgungssystem zur Verwendung in einer Vorrichtung bzw. Anlage vorgeschlagen, welche mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstet ist, wobei das erste und zweite Verfahren im Kraftstoffversorgungssystem softwaretechnisch umgesetzt sind.

Das Kraftstoffversorgungsystem umfasst dabei einen Nieder druckteil mit einer elektromotorisch angetriebenen Kraft stoffpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraft stofftank, eine Absperreinheit zur zumindest teilweisen oder vollständigen, aktiven Versperrung einer kraftstoffführenden Stelle in einer Vorlaufleitung des Kraftstoff _V ersorgungssystems stromabwärts der Kraftstoffpumpe, um unter definierten Be dingungen einen Kraftstofffluss zu einem Verbrennungsmotor zumindest zu verringern oder gar vollständig zu unterbinden, sowie zumindest eine Steuereinheit, in welcher das erste und zweite Verfahren softwaretechnisch abgebildet bzw. implemen tiert sind. Der Niederdruckteil umfasst dabei ein Ventil zum Druckabbau im Überdruckfall.

Nach einem Aspekt der Erfindung kann das Kraftstoffversor gungsystem neben dem Niederdruckteil auch ein Hochdruckteil aufweisen, der mit dem Niederdruckteil in fluider Kommunika tionsverbindung steht. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Kraftstoff versorgungsystem eine Hochdruckpumpe umfassen, welche den Niederdruckteil mit dem Hochdruckteil verbindet und dabei die Absperreinheit bildet.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann Kraftstoffver- sorgungsystem neben einer Motorsteuereinheit auch eine Pum pensteuereinheit aufweisen, welche mit der Motorsteuereinheit in Kommunikationsverbindung steht und in welcher das erste und zweite Verfahren softwaretechnisch abgebildet bzw. implemen tiert sind.

Der Niederdruckteil kann dabei so ausgelegt sein, dass im unversperrten Zustand der kraftstoffführenden Stelle mittels der Kraftstoffpumpe ein Kraftstoffdruck von bis zu ca. 3,5bar im Niederdruckteil erreichbar ist, wohingegen im zumindest teil weise oder vollständig versperrten Zustand der kraftstoff führenden Stelle mittels der Kraftstoffpumpe ein Kraftstoffdruck von bis zu ca. ca. 3, 9bar erreichbar ist, bei dem ein Ventil zum Druckabbau öffnet. Bei dem Ventil kann es sich dabei beispiels weise um ein Ventil einer kraftstoffführenden Rücklaufleitung des Kraftstoffversorgungssystems handeln. Grundsätzlich bedarf es zu diesem Druckabbau nicht zwingend einer solchen Rück laufleitung. Auch wäre zu diesem Druckabbau z.B. nur ein Ventil denkbar, welches innerhalb eines Kraftstofftanks angeordnet ist und über welches ein Kraftstoff dem Kraftstofftank durch Öffnen des Ventils rückgeführt wird.

Des Weiteren wird eine Verwendung eines Kraftstoffversor- gungsystems der zuvor beschriebenen Art bei einer insbesondere mit Benzin- oder Dieselkraftstoff betriebenen Vorrichtung bzw. Anlage vorgeschlagen, die mit einem Verbrennungsmotor ausge rüstet ist.

Ferner wird eine Vorrichtung bzw. Anlage vorgeschlagen, die mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstet ist, wobei die Vorrichtung bzw. Anlage ein Kraftstoffversorgungssystem der zuvor be schriebenen Art umfasst.

Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren darstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen:

Fig.l eine schematische Darstellung einer gesteuerten

Kraftstoffversorgung nach dem Stand der Technik,

Fig.2 eine schematische, erste Darstellung einer vorge

schlagenen, gesteuerten Kraftstoffversorgung,

Fig.3 eine schematische, zweite Darstellung einer vorge

schlagenen, gesteuerten Kraftstoffversorgung,

Fig.4 eine qualitative Veranschaulichung eines herausge

fahrenen Parameterverlaufs einer Kraftstoffpumpe und

Fig.5 einen vorgeschlagenen gestuften Drehzahlverlauf zur

Anwendung auf die Kraftstoffpumpe.

Gleiche oder gleichwirkende Merkmale sind über alle Figuren hinweg mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig.l veranschaulicht ein rein gesteuertes Kraftstoffversor- gungssystems 2 nach dem Stand der Technik. Eine Motorsteuer einheit 4 gibt abhängig von einem Betriebspunkt eines Ver brennungsmotors eine Drehzahlanforderung an eine Pumpensteu ereinheit 8 aus, die mit der Motorsteuereinheit 4 in Kommu nikationsverbindung steht. Die Pumpensteuereinheit 8 steuert dann ihrerseits eine elektromotorisch betriebene Kraftstoff pumpe 12 - auch Vorförderpumpe genannt - an, die als solche Teil einer sogenannten Kraftstofffördereinheit 10 ist. Die Dreh zahlanforderung n _A ergibt sich dabei z.B. aus einer Übertra- gungskennlinie in Gestalt eines dreidimensionalen Kennfeldes 6, welches z.B. über einer Drehzahl n _VM und einer Last rl des Verbrennungsmotors aufgespannt sein kann. Genauso gut könnte die Übertragungskennlinie aber auch eine komplexe mehrdimensionale Übertragungskennlinie darstellen. In beiden Fällen wird die Übertragungskennlinie mittels einer unverschlissenen Kraft stoffpumpe 12 herausgefahren und dann für eine Serienanwendung zugrunde gelegt.

Über eine Vorlaufleitung 14 wird ein Kraftstoff aus einem Schwalltopf der Kraftstofffördereinheit 10 bis zu einem

Kraftstofffilter 15 gefördert, von dem aus eine Rücklaufleitung 16 für überschüssigen Kraftstoff zurück in den Schwalltopf führt. Vom Kraftstofffilter 15 wird der Kraftstoff dann über eine weitere Vorlaufleitung 18 zu einer Hochdruckpumpe 20 zur weiteren Verdichtung gefördert, welche in diesem Beispiel einen Hochdruck für ein sogenanntes Common-Rail-System erzeugt ("Common Rail" heißt übersetzt so viel wie "gemeinsame Leitung") .

Fig.2 veranschaulicht ein stark vereinfacht dargestelltes Kraftstoffversorgungssystem 2, bei dem in einer Pumpensteu ereinheit 8 das zuvor beschriebene, vorgeschlagene erste und zweite Verfahren softwaretechnisch umgesetzt bzw. abgebildet sind. Die Pumpensteuereinheit 8 steht dabei in Kommunikati onsverbindung mit der elektromotorisch betriebenen Kraft stoffpumpe 12, die einen Kraftstoff aus einem Schwalltopf innerhalb eines Kraftstofftanks 9 bis zu einer Hochdruckpumpe fördert, zu welcher der Einfachheit halber nur deren nieder druckseitiger Einlass und variabler, hochdruckseitiger Auslass 26 dargestellt sind. Ferner ist ein Überdruckventil 24 als Teil einer Rückführleitung dargestellt, über welche überschüssiger Kraftstoff zurück in den Kraftstofftank 9 strömt.

Fig.3 veranschaulicht eine weitere Darstellung eines Kraft stoffversorgungssystems 2 zur Versorgung eines Verbrennungs motors 28, beispielsweise in Gestalt eines Dieselmotors. Das Kraftstoffversorgungssystem 2 umfasst dabei neben einem Nie- derdruckteil 30 auch einen Hochdruckteil 32, der mit dem Niederdruckteil 30 über eine Hochdruckpumpe 20 in fluider Kommunikationsverbindung steht. Die Hochdruckpumpe 20 ist somit sowohl Teil des Niederdruckteils 30 als auch Teil des Hoch druckteils 32. Das Kraftstoffversorgungssystem 2 umfasst ferner neben einer Motorsteuereinheit 4 auch eine Pumpensteuereinheit 8, welche mit der Motorsteuereinheit 4 in Kommunikationsver bindung steht und in welcher die beiden zuvor beschriebenen Verfahren softwaretechnisch umgesetzt bzw. abgebildet sind. Alternativ dazu könnten die beiden zuvor beschriebenen Verfahren auch in der Motorsteuereinheit 4 softwaretechnisch abgebildet sein .

Die Motorsteuereinheit 4 erfasst einen betriebspunktabhängigen Kraftstoffabnahmebedarf des Verbrennungsmotors 28 und leitet daraus eine Drehzahlanforderung an die Pumpensteuereinheit 8 ab, welche ihrerseits dann eine elektromotorisch betriebene

Kraftstoffpumpe 12 einer Kraftstofffördereinheit 10 zur Ein stellung eines entsprechenden Kraftstofffördervolumens an steuert. Die Kraftstoffpumpe 12 fördert dabei beispielsweise einen Dieselkraftstoff aus einem innerhalb eines Kraftstofftanks 9 angeordneten Schwalltopf 10 über eine Vorlaufleitung 18 bis zur Hochdruckpumpe 20. Der Kraftstoff kommt dabei mit einem Druck von ca. 3 bis 6bar an der Hochdruckpumpe 20 an. Ein z.B. zur Hochdruck pumpe 20 gehörendes Ventil z.B. in Gestalt eines federbelasteten Kugelventils 36 begrenzt dabei den Vordruck im Niederdruckteil 30 je nach Ausführung auf ca. 3 bis 6 bar (p _Max) · Überschüssiger Kraftstoff gelangt über eine Rücklaufleitung 34 zurück in den Kraftstofftank 9. Die Hochdruckpumpe 20, die etwa in Gestalt einer sogenannten Radialkolbenpumpe ausgebildet sein kann, verdichtet den Kraftstoff je nach Anwendung weiter auf einen Druck von bis zu 2500bar. Übersteigt der Druck im Pumpenraum einen Raildruck, öffnet ein motorseitiges Auslassventil 20b, 26 (Fig.2) und der Kraftstoff strömt durch eine Hochdruckleitung des Hochdruckteils 32 zu einem Common Rail (engl, "gemeinsame Leitung" ) . Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Kraft stoffversorgungssystem 2 so ausgelegt sein, dass im unver- sperrten Zustand der kraftstoffführenden Stelle 26, 20b mittels der Kraftstoffpumpe 12 im Niederdruckteil 30 ein Kraftstoffdruck bzw. Vordruck p _v (pv _/ V=Vordruck) von bis zu ca. 3,5 bar erreicht wird, wohingegen im zumindest teilweise oder vollständig versperrten Zustand der kraftstoffführenden Stelle 26, 20b mittels der Kraftstoffpumpe 12 im Niederdruckteil 30 ein Kraftstoffdruck von bis zu ca. 3, 9bar erreicht wird, bei dem das Ventil öffnet (P _ÖD / ÖD=Öffnungsdruck) .

Fig.4 veranschaulicht eine sich darstellende Korrelation zwischen einer Drehzahl n der Kraftstoffpumpe 12 und dem in der Kraftstoffpumpe 12 erzeugten Druck p infolge einer schrittweisen bzw. stufenweisen Erhöhung der Drehzahl des Kraftstoffpum penmotors. Zur schrittweisen bzw. stufenweisen Erhöhung der Drehzahl bedient man sich dabei einer Drehzahlregelung des Kraftstoffpumpenmotors, der sowohl als mechanisch kommutierter Gleichstrommotor oder elektronisch kommutierter Wechsel strommotor, etwa in Gestalt einer permanent erregten Syn chronmaschine ausgeführt sein kann. Anstelle des Druckes p kann auch ein Phasenstrom i des Kraftstoffpumpenmotors aufgetragen sein, denn der sich im Kraftstoffpumpenmotor lastabhängig einstellende Phasenstrom i ist proportional zum Druck p in der Kraftstoffpumpe. Der Phasenstrom i kann dabei je nach Ausführung des Kraftstoffpumpenmotors ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom sein. Der Druck p in der Kraftstoffpumpe ist wiederum in erster Näherung proportional zum Druck p stromaufwärts der versperrten Stelle .

Zur Kalibrierung der Kraftstoffpumpe 12 wird dabei vorge schlagen, die Drehzahl n der Kraftstoffpumpe 12 stufenweise zu erhöhen, wenn das hochdruckseitige Auslassventil 20b der Hochdruckpumpe 20 (vgl. auch Bezugszeichen 26 in Fig.2) ge schlossen ist. Dies ist z.B. der Fall, wenn der Verbrennungsmotor 28 in einen Schubbetrieb übergeht, bei dem eine Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor 28 temporär unterbrochen ist und bei dem der Verbrennungsmotor keine Leistung abgeben und stattdessen durch eine in Bewegung befindliche Fahrzeugmasse oder durch eine mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mechanisch gekoppelte Schwungmasse geschleppt werden soll. Die Drehzahl n kann dabei gemäß der beispielhaften Darstellung in Fig.5 treppenförmig bzw. stufenweise erhöht werden.

Fig.5 veranschaulicht dabei eine Drehzahlerhöhung in Tausen derstufen (1000, 2000, 3000, ... U/min), wobei die einzelnen Drehzahlstufen für ca. 2s gehalten werden. Die Haltezeit von ca. 2s ist dabei nur beispielhaft zu verstehen. Grundsätzlich kann diese Haltezeit je nach Ausgestaltung der Pumpensteuereinheit 8, d.h. der Kraftstoffpumpenelektronik, auch signifikant geringere Werte annehmen, z.B. 50 bis 200ms. Zu jeder Drehzahlstufe wird dann ein sich im Kraftstoffpumpenmotor einstellender Phasenstrom i ermittelt. Somit ergibt sich für jede einzelne Drehzahlstufe ein Wertepaar von einer Drehzahl n und einem zugeordneten Phasenstrom i.

Im Ergebnis stellt sich somit eine erste Menge von Wertepaaren von i und n unterhalb eines der jeweils dargestellten Knickpunkte OP _n , OP _v dar und eine zweite Menge von Wertepaaren von i und n oberhalb des jeweils dargestellten Knickpunktes OP _n , OP _v . Durch die erste Menge von Wertepaaren von i und n wird dann eine erste Gerade gelegt, wohingegen durch die zweite Menge von Wertepaaren von i und n eine zweite Gerade gelegt wird. Die beiden Geraden schneiden sich dabei in einem Punkt bzw. Schnittpunkt, welcher dem jeweiligen, approximierten Knickpunkt OP _n , OP _v entspricht. Der jeweilige approximierte Knickpunkt OP _n , OP _v korrespondiert dabei zum Öffnungszeitpunkt (OP = Opening Point) des Ventils 24, 36. Dem jeweiligen Knickpunkt OP _n , OP _v ist dabei eine Drehzahl n _n , n _v eindeutig zuordenbar.

Der erste steilere Parameterverlauf veranschaulicht dabei eine unverschlissene bzw. neue Kraftstoffpumpe, wohingegen der zweite flachere Parameterverlauf eine bereits teilweise verschlissene Kraftstoffpumpe veranschaulicht. Die beiden Parameterverläufe weisen je einen Knickpunkt OP _n , OP _v auf, in dem sich die jeweiligen Geradenabschnitte treffen. Die beiden Knickpunkte OP _n , OP _v korrespondieren dabei zu einem Öffnungszeitpunkt des Ventils 24 (Fig.2), 36 einer zugeordneten kraftstoffführenden Rücklauf leitung des Niederdruckteils 30. Die beiden Knickpunkte OP _n , OP _v , denen jeweils eine Drehzahl n _n , n _v (n=neu, v=verschlissen) zugeordnet ist, stellen dabei je einen für eine Bauteiltoleranz und einen Verschleißzustand der Kraftstoffpumpe repräsentativen Parameterpunkt dar.

Zur Kalibrierung der Kraftstoffpumpe wird dabei vorgeschlagen, eine Drehzahldifferenz Dh zwischen dem ersten Knickpunkt n _n und dem zweiten Knickpunkt n _v zu ermitteln und diese Drehzahl differenz Dh dann zur energieverbrauchsoptimierten Ansteuerung der Kraftstoffpumpe 12 bis zum nächsten durchzuführenden Ka librierungsvorgang im Sinne eines Festwertes auf eine motor bedarfsabhängig ermittelbare Drehzahl der Kraftstoffpumpe aufzuaddieren .

Zusammenfassend stellen sich die Schritte zur Durchführung des vorgeschlagenen ersten und zweiten Verfahrens im Folgenden wie folgt dar:

• unter definierten Bedingungen zumindest teilweise oder vollständige, aktive Versperrung einer kraftstoffführenden Stelle 26, 20b einer Vorlaufleitung des Kraftstoffver- sorgungssystems 2 stromabwärts der Kraftstoffpumpe 12, um einen Kraftstofffluss zu einem Verbrennungsmotor 28 zu mindest zu verringern oder gar vollständig zu unterbinden,

• stufenweise Erhöhung einer Drehzahl n eines Kraftstoff pumpenmotors zur Druckerhöhung stromaufwärts der ver sperrten Stelle 26, 20b bei gleichzeitiger Ermittlung eines sich im Kraftstoffpumpenmotor einstellenden Phasenstromes i, wobei die Drehzahl so lange erhöht wird, bis ein Ventil 24, 36 des Kraftstoffversorgungssystems 2 zum Druckabbau öffnet (OP = Opening Point) , wobei den einzelnen Dreh- zahlstufen ein ermittelter Wert für den Phasenstrom i zugeordnet wird, und

• Annäherung einer ersten Menge von Wertepaaren von i und n unterhalb des Knickpunktes (OP) mittels einer ersten Geraden, Annäherung einer zweiten Menge von Wertepaaren von i und n oberhalb des Knickpunktes (OP) mittels einer zweiten Geraden und Ermittlung eines Schnittpunktes zwischen den beiden Geraden, wobei der Schnittpunkt dem Knickpunkt (OP) entspricht, der zum Öffnungszeitpunkt (OP) des Ventils 24, 36 korrespondiert, wobei dem Schnittpunkt eine Drehzahl n _0p zugeordnet wird.

Zur Kalibrierung der Kraftstoffpumpe 12 unter Verwendung des zuvor beschriebenen ersten Verfahrens umfasst das zweite Verfahren zudem die Schritte:

• Ermittlung eines ersten Knickpunktes OP _n zu einem ersten Zeitpunkt ti im Sinne eines Referenzpunktes für eine unverschlissene Kraftstoffpumpe 12 und Ermittlung eines zweiten Knickpunktes OP _v zu einem zweiten, späteren Zeitpunkt t ₂ korrespondierend zum aktuellen Verschleiß zustand der Kraftstoffpumpe 12 und

• anschließend Ermittlung einer Drehzahldifferenz Dh zwi schen dem ersten Knickpunkt OP _n und dem zweiten Knickpunkt OP _v , wobei die Drehzahldifferenz Dh zur energiever brauchsoptimierten Ansteuerung der Kraftstoffpumpe 12 bis zum nächsten durchzuführenden Kalibrierungsvorgang im Sinne eines Festwertes auf eine motorbedarfsabhängig ermittelbare Drehzahl der Kraftstoffpumpe 12 aufaddiert wird .

Bei der vorgeschlagenen Kalibrierung handelt es sich um eine Kalibrierung, die über eine Lebenszeit der Kraftstoffpumpe 12 einer Vorrichtung, etwa in Gestalt eines Fahrzeugs, in re gelmäßigen Intervallen durchgeführt wird. Insofern kann man auch von einer "Online-Kalibrierung" sprechen. Es wird dabei vor geschlagen, die Kalibrierung etwa nach einer definierbaren Laufzeit der Kraftstoffpumpe - z.B. gemessen in Betriebsstunden (h) - oder nach einer definierbaren Kilometerleistung des Fahrzeugs regelmäßig durchzuführen. Dabei kann das erste Verfahren erstmals nach einer ersten Kilometerleistung von z.B. 50km oder einer Betriebszeit bzw. Betriebsstundenzahl der Kraftstoffpumpe 12 von einer Stunde durchgeführt werden zur Ermittlung einer Referenz für eine neue bzw. unverschlissene Kraftstoffpumpe (Referenzpunkt = "Initialpunkt") . Danach können das erste und zweite Verfahren in regelmäßigen Intervallen zur Ermittlung eines sich darstellenden Verschleißzustandes wie derholt werden, wobei die auf das erste Intervall folgenden Intervalle jeweils einem Vielfachen der ersten Betriebszeit bzw. Betriebsstundenzahl oder Kilometerleistung entsprechen. Z.B. könnte die zweite und jede weitere Kilometerleistung des Fahrzeugs 500 km oder die zweite und jede weitere Betriebs stundenzahl 10 Stunden betragen. Mit der erstmaligen Wieder holung des ersten Verfahrens kann dann auch erstmals das zweite Verfahren durchgeführt werden, welches zuzüglich zu den

Schritten des ersten Verfahrens die Ermittlung der besagten Drehzahldifferenz Dh zum Zwecke der Kalibrierung zum Gegenstand hat. Die Ermittlung des zweiten Knickpunktes OP _v sowie die Kalibrierung selbst unterliegen demnach einer regelmäßigen Wiederholung, um die Ermittlung des Verschleißzustandes der Kraftstoffpumpe über ihre gesamte Lebenszeit zu aktualisieren. Dadurch, dass lediglich diskontinuierlich kalibriert wird, wird der Rechenaufwand der Pumpensteuereinheit 8 minimal gehalten.

Grundsätzlich bedarf es seitens einer Steuereinheit, in welcher die beiden Verfahren softwaretechnisch implementiert sind, einerseits der Feststellung einer Notwendigkeit und andererseits der Feststellung einer Bereitschaft zur Durchführung der beiden Verfahren .

Sowohl der Referenzpunkt bzw. "Initialpunkt" als auch die Folgewerte des zu aktualisierenden zweiten Knickpunktes OP _v werden nichtflüchtig in einem Speicher der Pumpensteuereinheit 8 abgelegt.

Durch das vorgeschlagene zweite Verfahren bzw. Kalibrierungs verfahren wird die eingangs erwähnte Ungenauigkeit der gesteuer ten Kraftstoffförderung kompensiert, ohne dabei zu einer Re gelung ("Closed Loop") greifen zu müssen. Dies wiederum trägt zu einer Energieeinsparung im Zusammenhang mit der Ansteuerung des Kraftstoffpumpenmotors bei und somit auch zu einer verbesserten CO2 Bilanz des Fahrzeugs.

In einer weiteren Ausführungsform kann es sich anstelle des Fahrzeugs um eine Vorrichtung bzw. Anlage in Gestalt eines stationären oder mobilen Stromerzeugers handeln.

Die Pumpensteuereinheit 8 umfasst dabei analog zur Motorsteuer einheit 4 eine mit einem Speichersystem und einem Bussystem datenverbundene digitale Mikroprozessoreinheit (CPU) , einen Arbeitsspeicher (RAM) sowie ein Speichermittel. Die CPU ist ausgebildet, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm ausgeführt sind, abzuarbeiten, Eingangs signale vom Datenbus zu erfassen und Ausgangssignale an den Datenbus abzugeben. Das Speichersystem kann zumindest ein Speichermedium in Gestalt eines magnetischen Festkörpers und/oder anderen nichtflüchtigen Mediums besitzen, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens gespeichert ist. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen und damit die Kraftstoffpumpe steuern kann.

Zur Durchführung der beiden zuvor beschriebenen Verfahren geeignet ist ein Computerprogramm, welches Programmcode-Mittel aufweist, um alle Schritte von jedem beliebigen der Verfah rensansprüche durchzuführen, wenn das Programm in der CPU ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann mit einfachen Mitteln in eine bereits bestehende Ansteuerelektronik integriert und verwendet werden, um die Kraftstoffpumpe bzw. deren Elektromotor zu steuern.

Hierfür vorgesehen ist ein Computerprogrammprodukt mit Programm code-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger ge speichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Verfahrensansprüche durchzuführen, wenn das Computerprogramm produkt in der CPU ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann auch als Nachrüstoption in die Pumpensteuereinheit 8 integriert werden.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Aus führungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemp larischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, ins besondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der be schriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.