DE10020629A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Es wird ein Kraftstoffversorgungssystem (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, beschrieben. Bei dem Kraftstoffversorgungssystem (1) kann Kraftstoff von einer Pumpe (6, 10) in einen Druckspeicher (2) gepumpt werden. Der Druck in dem Druckspeicher (2) kann gemessen werden und der Druck in dem Druckspeicher (2) kann durch die Ansteuerung eines Drucksteuerventils (4) verändert werden. Durch ein Steuergerät (16) kann das Drucksteuerventil (4) vollständig geöffnet werden, und es kann durch das Steuergerät (16) der gemessene Druck in dem Druckspeicher (2) mit einem erwarteten Druck verglichen werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines
Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff von
einer Pumpe in einen Druckspeicher gepumpt wird, bei dem
der Druck in dem Druckspeicher gemessen wird, und bei dem
der Druck in dem Druckspeicher durch die Ansteuerung eines
Drucksteuerventils veränderbar ist. Des weiteren betrifft
die Erfindung ein entsprechendes
Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine
sowie ein Steuergerät für ein derartiges
Kraftstoffversorgungssystem.
An eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines
Kraftfahrzeugs werden immer höhere Anforderungen im
Hinblick auf eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und
der erzeugten Abgase bei einer gleichzeitig erwünschten
erhöhten Leistung gestellt. Zu diesem Zweck sind moderne
Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffversorgungssystem
versehen, bei dem die Zuführung von Kraftstoff in den
Brennraum der Brennkraftmaschine elektronisch, insbesondere
mit einem rechnergestützten Steuergerät, gesteuert und/oder
geregelt wird. Dabei ist es möglich, den Kraftstoff in ein
Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine oder direkt in den
Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen.
Insbesondere bei der zuletzt genannten Art, der sogenannten
Direkteinspritzung, ist es erforderlich, daß der Kraftstoff
unter Druck in den Brennraum eingespritzt wird. Zu diesem
Zweck ist ein Druckspeicher vorgesehen, in den der
Kraftstoff mittels einer Pumpe gepumpt und unter einen
hohen Druck gesetzt wird. Von dort wird der Kraftstoff dann
über Einspritzventile in die Brennräume der
Brennkraftmaschine eingespritzt.
Unter anderem aufgrund des hohen Drucks ist es möglich, daß
Bauteile des Kraftstoffversorgungssystems z. B.
alterungsbedingt sich verändern. So ist es möglich, daß das
Drucksteuerventil, mit dem der Druck in dem Druckspeicher
gesteuert und/oder geregelt werden kann, langsam seine
Funktionsfähigkeit verändert. Ebenfalls ist es möglich, daß
das Drucksteuerventil aufgrund von Verschmutzungen
schlagartig ausfällt. Derartige Veränderungen der Funktion
des Drucksteuerventils können Aussetzer oder einen
sonstigen fehlerhaften Lauf der Brennkraftmaschine zur
Folge haben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben
eines Kraftstoffversorgungssystems für eine
Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem ein langsam
auftretender Fehler des Drucksteuerventils schnell und
sicher erkannt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren bzw. einem
Kraftstoffversorgungssystem der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Drucksteuerventil
vollständig geöffnet wird, und daß der gemessene Druck in
dem Druckspeicher mit einem erwarteten Druck verglichen
wird.
Wird das Drucksteuerventil vollständig geöffnet, so hat
dies zur Folge, daß an dem Drucksteuerventil ein Staudruck
entsteht. Dieser Staudruck kann bei einem intakten
Drucksteuerventil vorab ermittelt werden. Der Staudruck ist
dabei insbesondere von Parametern des Drucksteuerventils
abhängig, wie beispielsweise dem Strömungsquerschnitt
desselben. Durch die Messung des tatsächlichen Drucks in
dem Druckspeicher nach dem vollständigen Öffnen des
Drucksteuerventils wird letztlich der aktuell vorliegende
Staudruck an dem Drucksteuerventil gemessen. Dieser
gemessene Staudruck wird dann mit dem erwarteten Staudruck
verglichen und aus dem Vergleich kann dann auf die
Funktionsfähigkeit des Drucksteuerventils geschlossen
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann schnell und ohne einen
wesentlichen zusätzlichen Aufwand durchgeführt werden. Des
weiteren kann mit dem Verfahren sicher erkannt werden, ob
das Drucksteuerventil intakt ist oder nicht. Das
erfindungsgemäße Verfahren kann dabei im Betrieb der
Brennkraftmaschine, aber auch im Rahmen einer Überprüfung
derselben z. B. in einer Werkstatt durchgeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Druck in dem
Druckspeicher erst nach einer Wartezeit nach dem Öffnen des
Drucksteuerventils gemessen wird. Damit wird gewährleistet,
daß sich der Staudruck an dem Drucksteuerventil vollständig
aufgebaut hat.
Bei vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung wird der
erwartete Druck in Abhängigkeit von Parametern eines
intakten Drucksteuerventils und/oder in Abhängigkeit von
aktuellen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine ermittelt.
Es wird dann das Drucksteuerventil als verschmutzt erkannt,
wenn der gemessene Druck größer ist als der erwartete
Druck.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
befindet sich die Brennkraftmaschine im Schiebebetrieb oder
im Leerlaufbetrieb. Dies sind Betriebszustände der
Brennkraftmaschine, in denen sich das erfindungsgemäße
Verfahren besonders gut durchführen läßt.
Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn sich die Temperatur
und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine in einem
zulässigen Bereich befindet. Damit wird die Zuverlässigkeit
des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter verbessert.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren
der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle
beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in
beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung,
unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung
bzw. in der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Kraftstoffversorgungssystems, und
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Betreiben des
Kraftstoffversorgungssystems der Fig. 1.
In der Fig. 1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem 1
dargestellt, das für die Verwendung in einer
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Bei
dem Kraftstoffversorgungssystem 1 handelt es sich um ein
sogenanntes Common-Rail-System, das insbesondere bei einer
Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung zur Anwendung
kommt. Derartige Common-Rail-Systeme sind von Benzin-, wie
auch von Diesel-Brennkraftmaschinen bekannt.
Das Kraftstoffversorgungssystem 1 weist einen Druckspeicher
2 auf, der mit einem Drucksensor 3 und einem
Drucksteuerventil 4 versehen ist. Der Druckspeicher 2 ist
über eine Druckleitung 5 mit einer Hochdruckpumpe 6
verbunden. Die Hochdruckpumpe 6 ist über eine Druckleitung
8 an das Drucksteuerventil 4 angeschlossen. Über eine
Druckleitung 9 und ein Filter ist das Drucksteuerventil 4
und damit auch die Hochdruckpumpe 6 mit einer vorzugsweise
elektrischen Kraftstoffpumpe 10 verbunden, die dazu
geeignet ist, Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 11
anzusaugen.
Das Kraftstoffversorgungssystem 1 weist vier
Einspritzventile 13 auf, die über Druckleitungen 14 mit dem
Druckspeicher 2 verbunden sind. Die Einspritzventile 13
sind dazu geeignet, Kraftstoff in entsprechende Brennräume
der Brennkraftmaschine einzuspritzen.
Mittels einer Signalleitung 15 ist der Drucksensor 3 mit
einem Steuergerät 16 verbunden, an das des weiteren eine
Mehrzahl anderer Signalleitungen als Eingangsleitungen
angeschlossen sind. Mittels einer Signalleitung 17 ist die
Kraftstoffpumpe 10 und über eine Signalleitung 18 ist das
Drucksteuerventil 4 mit dem Steuergerät 16 verbunden. Des
weiteren sind die Einspritzventile 13 mittels
Signalleitungen 19 an das Steuergerät 16 angeschlossen.
Der Kraftstoff wird von der Kraftstoffpumpe 10 aus dem
Kraftstoffbehälter 11 zu der Hochdruckpumpe 6 gepumpt. Mit
Hilfe der Hochdruckpumpe 6 wird in dem Druckspeicher 2 ein
Druck erzeugt, der von dem Drucksensor 3 gemessen wird und
durch eine entsprechende Betätigung des Drucksteuerventils
4 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Über
die Einspritzventile 13 wird dann der Kraftstoff in den
Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
Für die Bemessung der in den Brennraum eingespritzten
Kraftstoffmenge bzw. Kraftstoffmasse ist unter anderem der
Druck in dem Druckspeicher 2 wesentlich. Je größer der
Druck in dem Druckspeicher 2 ist, desto mehr Kraftstoff
wird während derselben Einspritzzeit in den Brennraum
eingespritzt. Dieser Druck in dem Druckspeicher 2 kann von
dem Steuergerät 16 eingestellt und verstellt werden.
Hierzu steuert das Steuergerät 16 das Drucksteuerventil 4
in seinen geschlossenen Zustand, so daß die Hochdruckpumpe
6 und die Kraftstoffpumpe 10 einen immer weiter
ansteigenden Druck in dem Druckspeicher 2 erzeugen.
Umgekehrt steuert das Steuergerät 16 das Drucksteuerventil
4 in seinen geöffneten Zustand, so daß der Kraftstoff aus
dem Druckspeicher 2 wieder abfließt und sich der Druck in
dem Druckspeicher 2 wieder vermindert.
Im vollständig geöffneten Zustand entsteht ein Staudruck an
dem Drucksteuerventil 4. Dieser Staudruck ist von dem
freien Strömungsquerschnitt des Drucksteuerventils 4 und
von der Menge des durchfließenden Kraftstoffs abhängig. Die
letztgenannte Kraftstoffmenge ist wiederum unter anderem
abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Menge
des geförderten Kraftstoffs und der Menge des in die
Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffs.
Nach einer längeren Betriebsdauer des Drucksteuerventils 4
ist es möglich, daß sich der Strömungsquerschnitt des
Drucksteuerventils 4 aufgrund von Verschmutzungen oder
sonstigen Ablagerungen langsam verengt. Dies führt zu einer
schleichenden Veränderung des von dem Drucksteuerventils 4
beeinflussten Drucks in dem Druckspeicher 2. Insbesondere
entsteht bei einem geringeren Strömungsquerschnitt des
Drucksteuerventils 4 in dem Druckspeicher 2 ein größerer
Druck als dies an sich der Fall sein sollte. Im Extremfall
führt eine vollständige Verlegung des Strömungsquerschnitts
des Drucksteuerventils 4 zu dessen Funktionsunfähigkeit und
damit zum Ausfall des Kraftstoffversorgungssystems 1.
Mit dem Verfahren nach der Fig. 2 wird eine schleichende
Verschmutzung des Drucksteuerventils 4 erkannt. Das
Verfahren der Fig. 2 wird von dem Steuergerät 16
durchgeführt.
In einem Block 21 wird von dem Steuergerät 16 überprüft, ob
sich die Temperatur der Brennkraftmaschine in einem
zulässigen Bereich befindet. Dies ist erforderlich, damit
das Verfahren der Fig. 2 zuverlässig durchgeführt werden
kann. Befindet sich die Temperatur nicht in dem zulässigen
Bereich, so wird das Verfahren der Fig. 2 abgebrochen und
in einem späteren Zeitpunkt wieder gestartet.
Befindet sich die Temperatur der Brennkraftmaschine in dem
zulässigen Bereich, so wird in einem nachfolgenden Block 22
überprüft, ob sich die Brennkraftmaschine im Zustand des
Schubabschaltens befindet. In diesem Zustand wird die
Brennkraftmaschine "von außen" angetrieben. Als Beispiel
kann eine Bergabfahrt eines Kraftfahrzeugs angegeben
werden, bei der der Fahrer weder das Fahrpedal, noch das
Kupplungspedal betätigt, so daß das Kraftfahrzeug mit
eingekuppeltem Getriebe, jedoch ohne Antrieb den Berg
hinunterrollt. In diesem Zustand wird die
Brennkraftmaschine von dem bergabwärts rollenden
Kraftfahrzeug "angeschoben". Der Zustand wird deshalb auch
als Schiebebetrieb (oder Schubbetrieb) bezeichnet.
Befindet sich die Brennkraftmaschine nicht im
Schiebebetrieb, so wird das Verfahren der Fig. 2
abgebrochen und in einem späteren Zeitpunkt wiederholt.
Befindet sich jedoch die Brennkraftmaschine im
Schiebebetrieb, so wird in einem Block 23 das
Drucksteuerventil 4 (DSV) vollständig von dem Steuergerät
16 geöffnet.
In einem Block 24 wird von dem Steuergerät 16 eine
Wartezeit abgewartet, bis sich ein Staudruck an dem
Drucksteuerventil 4 aufgebaut hat. Diese Wartezeit ist von
dem Drucksteuerventil 4 abhängig und kann vorab ermittelt
und in dem Steuergerät 16 abgespeichert werden.
Nach Ablauf der Wartezeit wird in einem Block 25 von dem
Drucksensor 3 der Druck in dem Druckspeicher 2 gemessen.
Diese Messung wird von dem Steuergerät 16 veranlaßt und
durchgeführt. Aufgrund des vollständig geöffneten
Drucksteuerventils 4 handelt es sich bei diesem gemessenen
Druck um den Staudruck an dem Drucksteuerventil 4.
In einem nachfolgenden Block 26 wird von dem Steuergerät 16
ein Vergleichswert für den Staudruck berechnet. Bei dem
Vergleichswert handelt es sich um einen erwarteten Druck,
der sich bei intaktem Drucksteuerventil 4 einstellen müßte.
Der Vergleichswert ist abhängig von dem momentanen
Betriebszustand der Brennkraftmaschine, also von den
aktuellen Betriebsgrößen derselben, wie z. B. deren
Drehzahl, Motortemperatur, und dergleichen. Weiterhin ist
der Vergleichswert abhängig von Parametern des
Drucksteuerventils 4, die in einer Kennlinie oder einem
Kennfeld in dem Steuergerät 16 abgespeichert sind. Die
genannten Parameter beziehen sich dabei auf ein intaktes
Drucksteuerventil 4 und können insbesondere vorab an einem
neuwertigen Drucksteuerventil 4 ermittelt und dann in dem
Steuergerät 16 abgespeichert werden.
In einem nachfolgenden Block 27 wird nochmals von dem
Steuergerät 16 überprüft, ob sich die Brennkraftmaschine
noch in dem Zustand des Schubabschaltens befindet. Ist dies
nicht mehr der Fall, so wird das Verfahren der Fig. 2
abgebrochen und in einem späteren Zeitpunkt wiederholt.
Befindet sich die Brennkraftmaschine noch im
Schiebebetrieb, so wird von dem Steuergerät 16 in einem
Block 28 der gemessene Staudruck mit dem Vergleichswert
(MaxWert) verglichen. Ist der gemessene Staudruck kleiner
als der Vergleichswert, so wird daraus von dem Steuergerät
16 in einem Block 29 auf ein intaktes Drucksteuerventil 4
geschlossen.
Ist hingegen der gemessene Staudruck größer als der
berechnete Vergleichswert, so wird von dem Steuergerät 16
in einem Block 30 auf eine Verschmutzung des
Strömungsquerschnitts des Drucksteuerventils 4 geschlossen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist es möglich,
daß anstelle des Schiebebetriebs ein Leerlaufbetrieb der
Brennkraftmaschine zur Druchführung des Verfahrens
ausgewählt wird. Ebenfalls ist es möglich, daß zusätzlich
zu der Voraussetzung, daß sich die Temperatur der
Brennkraftmaschine in einem zulässigen Bereich befinden
muß, als weitere Voraussetzung für die Druchführung des
Verfahrens der Fig. 2 sich die Drehzahl der
Brennkraftmaschine in einem zulässigen Bereich befinden
muß.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann während des
Betriebs der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
Ebenfalls ist es möglich, daß Verfahren in der Werkstatt
mit Hilfe eines entsprechenden Testgeräts ausführen zu
lassen.
Die genannten Parameter des intakten Drucksteuerventils 4
können allgemein für einen bestimmten
Brennkraftmaschinentyp, aber auch individuell für jede
Brennkraftmaschine ermittelt und abgespeichert werden. Bei
einem Austausch des Drucksteuerventils 4 können neue
Parameter ermittelt und in das Steuergerät 16 eingelesen
werden.
Claims (10)
1. Verfahren zum Betreiben eines
Kraftstoffversorgungssystems (1) für eine
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei
dem Kraftstoff von einer Pumpe (6, 10) in einen
Druckspeicher (2) gepumpt wird, bei dem der Druck (prist)
in dem Druckspeicher (2) gemessen wird, und bei dem der
Druck (prist) in dem Druckspeicher (2) durch die
Ansteuerung eines Drucksteuerventils (4) veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (4)
vollständig geöffnet wird, und daß der gemessene Druck in
dem Druckspeicher (2) mit einem erwarteten Druck verglichen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Druck in dem Druckspeicher (2) erst nach einer
Wartezeit nach dem Öffnen des Drucksteuerventils (4)
gemessen wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der erwartete Druck in Abhängigkeit von
Parametern eines intakten Drucksteuerventils (4) ermittelt
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der erwartete Druck in Abhängigkeit von
aktuellen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine ermittelt
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil als verschmutzt
erkannt wird, wenn der gemessene Druck größer ist als der
erwartete Druck.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Brennkraftmaschine im
Schiebebetrieb oder im Leerlaufbetrieb befindet.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Temperatur und/oder die
Drehzahl der Brennkraftmaschine in einem zulässigen Bereich
befindet.
8. Elektrisches Steuerelement, insbesondere Flash-Memory
oder Read-Only-Memory, für ein Steuergerät (16) einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf
dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem
Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor,
ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 7 geeignet ist.
9. Steuergerät (16) für ein Kraftstoffversorgungssystem (1)
einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
wobei bei dem Kraftstoffversogungssystem (1) Kraftstoff von
einer Pumpe (6, 10) in einen Druckspeicher (2) gepumpt
werden kann, der Druck (prist) in dem Druckspeicher (2)
meßbar ist, und der Druck (prist) in dem Druckspeicher (2)
durch die Ansteuerung eines Drucksteuerventils (4)
veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch das
Steuergerät (16) das Drucksteuerventil (4) vollständig
geöffnet werden kann, und daß durch das Steuergerät (16)
der gemessene Druck in dem Druckspeicher (2) mit einem
erwarteten Druck verglichen werden kann.
10. Kraftstoffversorgungssystem (1) für eine
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei
dem Kraftstoff von einer Pumpe (6, 10) in einen
Druckspeicher (2) gepumpt werden kann, bei dem der Druck
(prist) in dem Druckspeicher (2) meßbar ist, und bei dem
der Druck (prist) in dem Druckspeicher (2) durch die
Ansteuerung eines Drucksteuerventils (4) veränderbar ist,
sowie mit einem Steuergerät (16), dadurch gekennzeichnet,
daß durch das Steuergerät (16) das Drucksteuerventil (4)
vollständig geöffnet werden kann, und daß durch das
Steuergerät (16) der gemessene Druck in dem Druckspeicher
(2) mit einem erwarteten Druck verglichen werden kann.
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