DE10031066A1 - Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betrieb einer Einspritzanlage - Google Patents

Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betrieb einer Einspritzanlage

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Abstract

Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einem Druckspeicher (9) zur Speicherung von einzuspritzendem Kraftstoff, einem steuerbaren Stellglied (12) zur Einstellung eines vorgegebenen Drucks in dem Druckspeicher (9), einer ausgangsseitig mit dem Stellglied (12) verbundenen Steuereinheit (16) zur Ansteuerung des Stellglieds (12) mit einem Steuersignal (s), um den Druck in dem Druckspeicher (9) einzustellen, wobei die Steuereinheit (16) ausgangsseitig mit einer Auswertungseinheit (24) verbunden ist, die aus dem Steuersignal (s) den in dem Druckspeicher (9) herrschenden Druck ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brenn­ kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Einspritzanlage gemäß Anspruch 8.
Es sind sog. Common-Rail-Einspritzanlagen bekannt, bei denen die den einzelnen Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeord­ neten Injektoren durch einen gemeinsamen Druckspeicher ("Com­ mon Rail") mit Kraftstoff versorgt werden. Bei derartigen Einspritzanlagen läßt sich der Einspritzvorgang steuern, in­ dem beispielsweise die Einspritzdauer, der Einspritzwinkel o­ der der Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher verändert wird. In dem Druckspeicher ist deshalb üblicherweise ein Drucksen­ sor angeordnet, der den Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher mißt und somit eine relativ genaue Regelung des Kraftstoff­ drucks durch eine Steuereinheit ermöglicht. Problematisch hierbei ist jedoch, dass der Drucksensor aufgrund einer Fehl­ funktion fehlerhafte Druckwerte liefern kann, was zu einer Störung des Einspritzvorgangs führt.
Aus der deutschen Patentschrift DE 197 21 176 C2 ist zur Lö­ sung dieses Problems ein System zur Überprüfung eines Druck­ sensors einer Einspritzanlage bekannt. Zur Überprüfung des Drucksensors wird der in dem Druckspeicher der Einspritzanla­ ge herrschende Kraftstoffdruck um einen vorgegebenen Wert er­ höht, so dass entsprechend mehr Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Dies führt wiederum zu einer Änderung des Verbrennungsverhaltens des Kraftstoffs, die beispielsweise durch eine im Abgasstrom der Brennkraftma­ schine angeordnete Lambda-Sonde erfaßt werden kann. In Abhän­ gigkeit von der Änderung des Verbrennungsverhaltens kann dann auf die Funktion des Drucksensors geschlossen werden.
Entspricht beispielsweise die erfaßte Veränderung des Verbrennungsverhaltens der aufgrund der Druckänderung zu er­ wartenden Veränderung, so kann daraus geschlossen werden, dass der Drucksensor ordnungsgemäß funktioniert.
Entspricht die erfaßte Änderung des Verbrennungsverhaltens dagegen nicht der vorgegebenen Druckänderung, so kommen zwei Fehlermöglichkeiten in Betracht. Einerseits besteht die Mög­ lichkeit, dass der Drucksensor nicht ordnungsgemäß funktio­ niert, so dass auch die Änderung des Kraftstoffdrucks nicht ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Andererseits besteht jedoch die Möglichkeit, dass der Drucksensor ordnungsgemäß funktio­ niert und dementsprechend auch der Kraftstoffdruck zum Test des Drucksensors ordnungsgemäß verändert wurde, wohingegen die Einspritzanlage defekt ist, was zu dem überraschenden Verbrennungsverhalten führt.
Nachteilig an diesem bekannten System zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Drucksensors ist jedoch, dass hierfür in jedem Fall der Druck gegenüber dem normalen Betriebsdruck verändert werden muß, was während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine unerwünscht ist.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ spritzanlage für eine Brennkraftmaschine bzw. ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Einspritzanlage zu schaffen, bei dem der in dem Druckspeicher herrschende Druck unabhängig von einem Drucksensor ermittelt werden kann.
Die Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. - hinsichtlich des Betriebsver­ fahrens - durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.
Die Erfindung geht von der überraschenden technischen Er­ kenntnis aus, dass der in dem Druckspeicher herrschende Druck bei einer Einspritzanlage mit einem Stellglied (z. B. Druckre­ gelventil) üblicherweise durch den aktuellen Wert des Steuer­ signals für das Stellglied vorgegeben ist, so dass ein funk­ tionaler Zusammenhang zwischen dem Druck in dem Druckspeicher und dem Steuersignal besteht.
Im Rahmen der Erfindung wird deshalb das Steuersignal zur An­ steuerung des Stellglieds (z. B. Hochdruckregelventil) zur Er­ mittlung des Drucks in dem Druckspeicher verwendet. Hierzu ist die das Stellglied ansteuernde Steuereinheit der Ein­ spritzanlage ausgangsseitig mit einer Auswertungseinheit ver­ bunden, die aus dem Steuersignal den in dem Druckspeicher herrschenden Druck ermittelt.
Vorzugsweise weist die Auswertungseinheit hierzu ein Kennli­ nienglied auf, in dem der Zusammenhang zwischen dem Steuer­ signal für das Stellglied und dem in dem Druckspeicher herr­ schenden Druck in Form einer Kennlinie gespeichert ist. Das Kennlinienglied kann beispielsweise als Speicherelement aus­ gebildet sein, in dem eine Look-Up-Table abgelegt ist, die eine Zuordnung der Werte des Steuersignals zu den daraus re­ sultierenden Druckwerten ermöglicht.
Die Auswertungseinheit kann jedoch statt dessen auch eine Re­ cheneinheit aufweisen, die den in dem Druckspeicher herr­ schenden Druck in Abhängigkeit von dem Steuersignal und ggf. weiteren vorgegebenen, beispielsweise bauteilspezifischen Pa­ rametern berechnet. Vorzugsweise ist hierbei eine weitere Re­ cheneinheit vorgesehen, welche die bauteilspezifischen Para­ meter für die Druckberechnung durch die andere Recheneinheit aus mindestens zwei Wertepaaren des Steuersignals und des zu­ gehörigen gemessenen Drucks ermittelt. Vorzugsweise vor dem eigentlichen Betrieb der Einspritzanlage erfolgt also zu­ nächst eine Kalibrierung, wobei für beispielsweise zwei Werte des Steuersignals der zugehörige Druck in dem Druckspeicher gemessen wird. Anschließend werden dann aus den auf diese Weise ermittelten Wertepaaren des Steuersignals und des zuge­ hörigen gemessenen Drucks die bauteilspezifischen Parameter zur Berechnung des Drucks in Abhängigkeit von dem Steuersig­ nal berechnet.
Vorzugsweise ist zur Messung des in dem Druckspeicher herr­ schenden Drucks ein Drucksensor vorgesehen, wobei der Druck­ sensor und die Auswertungseinheit ausgangsseitig mit einer Vergleichereinheit verbunden sind, die Abweichungen zwischen dem durch den Drucksensor gemessenen Druck und dem durch die Auswertungseinheit aus dem Steuersignal ermittelten Druck er­ faßt. Beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für die Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Druck und dem von der Auswertungseinheit ermittelten Druck kann dann auf eine Fehlfunktion des Drucksensors oder auf eine Fehl­ funktion der Einspritzanlage geschlossen werden. Andere vor­ teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung an­ hand der Fig. 1 näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einspritzanlage in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Auswertungseinheit der in Fig. 1 dargestellten Einspritzanlage,
Fig. 3 das Kalibrierungsverfahren für die in Fig. 2 dargestellte Auswertungseinheit,
Fig. 4 ein alternatives Ausführungbeispiel der in Fig. 1 dargestellten Auswertungseinheit,
Fig. 5 das Kalibrierungsverfahren der in Fig. 4 darge­ stellten Auswertungseinheit sowie
Fig. 6a, 6b zwei alternative Kalibrierungsverfahren, bei de­ nen mehrere Parameter des funktionalen Zusammen­ hangs zwischen dem Steuersignal und dem Druck bekannt sind,
Fig. 7 ein Testverfahren zum Testen des Drucksensors.
Die in Fig. 1 dargestellte Einspritzanlage weist eine Vor­ förderpumpe 1 auf, die von einer Antriebswelle 2 mechanisch angetrieben wird und Kraftstoff über einen Kraftstoffilter 3 und zwei Rückschlagventile 4.1, 4.2 aus einem Kraftstofftank 5 fördert. Ausgangsseitig ist die Vorförderpumpe mit einem Vordruckregelventil 6 verbunden, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks an der Ausgangsseite der Vor­ förderpumpe 1 einen Teil des von der Vorförderpumpe 1 geför­ derten Kraftstoffstroms abzweigt und an die Ansaugseite der Vorförderpumpe 1 zurückführt, so daß der Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 1 im Normalbetrieb weit­ gehend konstant gehalten wird.
Weiterhin ist die Vorförderpumpe 1 ausgangsseitig über eine Kraftstoffleitung 7 mit einer Hochdruckpumpe 8 verbunden, die den zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erforderlichen relativ hohen Einspritz­ druck erzeugt. Ausgangsseitig ist die Hochdruckpumpe 8 mit einem Druckspeicher 9 (englisch: common rail) verbunden, aus dem vier Injektoren 10.1 bis 10.4 den Kraftstoff zur Ein­ spritzung in die einzelnen Brennräume der Brennkraftmaschine beziehen. Die einzelnen Injektoren 10.1 bis 10.4 sind wieder­ um mit einer gemeinsamen Rückführleitung 11 verbunden, durch die überschüssiger Kraftstoff zurück in den Kraftstofftank 5 geführt wird.
An der Ausgangsseite der Hochdruckpumpe 8 ist weiterhin ein Hochdruck-Regelventil 12 angeordnet, das beim Überschreiten eines vorgegebenen maximalen Kraftstoffdrucks an der Aus­ gangsseite der Hochdruckpumpe 8 einen Teil des von der Hoch­ druckpumpe 8 geförderten Kraftstoffstroms über eine Rückführ­ leitung 13 in den Kraftstofftank 5 zurückführt, wobei in der Rückführleitung 13 ein Rückschlagventil 14 angeordnet ist. Zur Steuerung des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich weist die dargestellte Einspritzanlage einen Drucksensor 15 auf, der den Druck in dem Druckspeicher 9 mißt und in ein Spannungssignal umwandelt, das einer elektronischen Steuereinheit 16 zugeführt wird, wobei die elektronische Steuereinheit 16 in Abhängigkeit von dem gemessenen Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher das Hochdruck-Regelventil 12 ansteuert. Weiter­ hin steuert die Steuereinheit 16 ein Volumenstrom-Regelventil 17 an, das in der Kraftstoffleitung 7 zwischen der Vorförder­ pumpe 1 und der Hochdruckpumpe 8 angeordnet ist.
Zwischen der Vorförderpumpe 1 und der Hochdruckpumpe 8 zweigt eine Spülleitung von der Kraftstoffleitung 7 ab, wobei die Spülleitung ausgangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 8 mündet, so daß die Hochdruckpumpe 8 im Normalbetrieb durch den aus der Kraftstoffleitung 7 abgezweigten Kraftstoff ge­ spült wird, was eine Kühlung und Schmierung der Hochdruckpum­ pe 8 bewirkt. Der zu Spülungszwecken verwendete Kraftstoff verläßt das Gehäuse der Hochdruckpumpe 8 anschließend wieder über eine Rückführleitung 18, die in die Rückführleitung 13 mündet, so daß der zu Spülungszwecken verwendete Kraftstoff anschließend in den Kraftstofftank 5 zurückgeführt wird. In der Spülleitung ist zunächst eine Drossel 19 angeordnet, um den über die Spülleitung abzweigenden Kraftstoffstrom zu be­ grenzen. Darüber hinaus ist in der Spülleitung auch ein Rück­ schlagventil 20 angeordnet, das erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich öffnet, so daß die Spülung der Hochdruckpumpe erst einsetzt, wenn sich im Niederdruckbereich eine für den Betrieb der Hoch­ druckpumpe 8 ausreichender Kraftstoffdruck gebildet hat.
Problematisch bei der vorstehend beschriebenen Einspritzanla­ ge ist, daß der Druckaufbau im Niederdruckbereich zwischen der Vorförderpumpe 1 und der Hochdruckpumpe 8 im teilweise luftgefüllten Zustand verzögert oder gar verhindert wird, da Luft stark kompressibel ist. Die dargestellte Einspritzanlage weist deshalb eine Entlüftungsleitung auf, die von der Kraft­ stoffleitung 7 stromabwärts der Vorförderpumpe 1 abzweigt und ausgangsseitig in dem Gehäuse der Hochdruckpumpe 8 mündet. In der Entlüftungsleitung ist ein Membranfilter 21 angeordnet, der für Kraftstoff weitgehend undurchlässig ist, Luft jedoch nahezu ungehindert durchläßt. Die in dem Niederdruckbereich zwischen der Vorförderpumpe 1 und dem Volumenstromregelventil 17 befindliche Luft wird deshalb gegebenenfalls von der Vor­ förderpumpe über die Entlüftungsleitung durch den Membranfil­ ter 21 in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 8 gepumpt und an­ schließend über die Rückführleitungen 18 und 13 zurück in den Kraftstofftank geführt. In der Entlüftungsleitung sind vor und hinter dem Membranfilter 21 jeweils Rückschlagventile 22 bzw. 23 angeordnet, die verhindern, daß bei Stillstand des Systems durch den Höhenunterschied zwischen dem Tank 5 und der Pumpe Luft über die Entlüftungsleitung und den Membran­ filter 21 Luft angesaugt wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Er­ findung wird der Niederdruckbereich also relativ schnell ent­ lüftet, indem die im Niederdruckbereich befindliche Luft in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 8 gepumpt wird und anschlie­ ßend wieder in den Kraftstofftank gelangt.
Darüber hinaus weist die in Fig. 1 dargestellte Einspritzan­ lage eine Auswertungseinheit 24 auf, die eingangsseitig zur Erfassung des Drucks PMess mit dem Drucksensor 15 und zur Er­ fassung der Stellgröße S für das Hochdruckregelventil 12 mit der Steuereinheit 16 verbunden ist. Die Auswertungseinheit 25 ist detailliert in Fig. 2 dargestellt und weist ein Kennli­ nienglied 25 auf, das eingangsseitig das Steuersignal S für das Hochdruckregelventil 12 aufnimmt und in Abhängigkeit da­ von den Druck P in dem Druckspeicher 9 berechnet. Ausgangs­ seitig ist das Kennlinienglied 25 mit einem Subtrahierer 26 verbunden, der die Differenz ΔP zwischen dem durch das Kenn­ linienglied 25 ermittelten Druck und dem von dem Drucksensor 15 ermittelten Druck PMess berechnet.
Weiterhin weist die Auswertungseinheit 24 ein Schwellenwert­ glied 27 auf, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für die Druckabweichung ΔP ein Fehlersignal F erzeugt. Ausgangsseitig ist das Schwellenwertglied mit der Steuereinheit 16 verbunden, damit diese anhand des Fehlersig­ nals F eine Fehlfunktion des Drucksensors 15 bzw. der Ein­ spritzanlage erkennen kann.
Darüber hinaus ist auch das Kennlinienglied 25 ausgangsseitig mit der Steuereinheit 16 verbunden, damit diese den aus dem Steuersignal S für das Hochdruckregelventil 12 ermittelten Druck P zu Steuerzwecken heranziehen kann.
Das Kennlinienglied 25 besteht im wesentlichen aus einem Speicherelement, in dem in Form einer "Look-Up-Table" zahl­ reiche Wertepaare des Steuersignals S und des zugehörigen Drucks P abgelegt sind, wobei die einzelnen Wertepaare Stütz­ stellen der entsprechenden Kennlinie bilden. Diese Stützstel­ len werden im Rahmen eines dem normalen Betrieb vorangehenden Kalibrierungsverfahrens durch eine Steuereinheit 28 bestimmt. Hierzu gibt die Steuereinheit 16 nacheinander verschiedene Werte des Steuersignals S vor, die der Steuereinheit 28 zuge­ führt werden. Gleichzeitig erfaßt die Steuereinheit 28 von dem Drucksensor 15 den zugehörigen Druck PMESS in dem Druck­ speicher 9 und speichert das zugehörige Wertepaar als Stütz­ stelle in dem Kennlinienglied 25 ab. Zur Einleitung des Ka­ librierungsvorgangs steuert die Steuereinheit 16 das Kennli­ nienglied 25 und die Steuereinheit 28 durch das Steuersignal PROG entsprechend an.
Fig. 3 zeigt das vorstehend beschriebene Kalibrierungsver­ fahren in Form eines Flußdiagramms. Zu Beginn des Kalibrie­ rungsverfahrens wird zunächst das Steuersignal PROG auf den Wert 1 gesetzt, um dem Kennlinienglied 25 und der Steuerein­ heit 28 zu signalisieren, dass der Kalibrierungsvorgang be­ ginnt. Anschließend wird dann ein Schleifenzähler i initiali­ siert und von der Steuereinheit 16 der erste Wert s1 des Steuersignals ausgegeben. Daraufhin wird dann von dem Druck­ sensor 15 der zugehörige Wert des Drucks gemessen und an­ schließend als Stützstelle zusammen mit dem Wert des Steuersignals in dem Kennlinienglied 25 abgespeichert. Daraufhin wird dann der Schleifenzähler inkrementiert und der nächsthö­ here Wert des Steuersignals von der Steuereinheit 16 ausgege­ ben.
Diese Schleife wird durchlaufen, bis insgesamt imax Stützstel­ len ausgemessen und abgespeichert wurden, woraufhin der Ka­ librierungsvorgang beendet ist und demzufolge das Steuersig­ nal PROG auf 0 gesetzt wird.
Das in Fig. 4 dargestellte alternative Ausführungsbeispiel der Auswertungseinheit 24 stimmt weitgehend mit dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der Auswertungseinheit 24 überein, so dass im folgenden für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden und diesbezüglich zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung zu Fig. 2 verwiesen wird.
Die Besonderheit des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei­ spiels der Auswertungseinheit 24 besteht darin, dass die in dem Kennlinienglied 25 abgelegte Kennlinie durch die Funktion f(s - s0) vorgegeben ist, wobei die Kennlinie jedoch durch ei­ nen variablen bauteilspezifischen Faktor k und eine ebenfalls bauteilspezifische Konstante P0 verändert werden kann. Der in dem Druckspeicher 9 herrschende Druck ergibt sich also aus dem Steuersignal S entsprechend folgender Formel:
P(s) = k. f(s - s0) + P0
Die bauteilspezifischen Parameter k und P0 werden hierbei durch die Recheneinheit 28 im Rahmen eines Kalibrierungsvor­ gangs ermittelt, der in Fig. 5 in Form eines Flußdiagramms dargestellt ist. Zu Beginn des Kalibrierungsvorgangs setzt die Steuereinheit 16 zunächst das Steuersignal PROG auf den Wert 1, um der Auswertungseinheit 24 zu signalisieren, dass der Kalibrierungsvorgang beginnt. Anschließend wird an zwei Stützstellen s = s1 und s = s2 jeweils der Druck P1 bzw. P2 gemes­ sen. Aus den auf diese Weise ermittelten Wertepaaren ergibt sich aufgrund der o. g. Gleichung ein Gleichungssystem mit zwei Gleichungen und den beiden Variablen k und P0, die somit vollständig bestimmt sind und in den darauffolgenden Schrit­ ten berechnet werden. Anschließend gibt die Recheneinheit 28 die Parameter P0 und k an das Kennlinienglied 25, damit die­ ses während des normalen Betriebs der Einspritzanlage aus dem Steuersignal s den Druck in dem Druckspeicher 9 berechnen kann.
Problematisch hierbei ist, daß eine Fehlfunktion des Druck­ sensors 15 während des Kalibrierungsvorgangs zu einer fehler­ haften Kalibrierung führt. Im Rahmen des in Fig. 5 darge­ stellten Kalibrierungsverfahren wird deshalb die korrekte Funktion des Drucksensors 15 überprüft. Hierzu wird ein defi­ nierter Zustand der Einspritzanlage eingestellt, für den der Druck P = PREF in dem Druckspeicher 9 bekannt ist. Dann wird von dem Drucksensor 15 der Druck PMESS bei dem vorgegebenen Zu­ stand der Einspritzanlage gemessen.
Bei einer ordnungsgemäßen Funktion des Drucksensors 15 muß der Meßwert PMESS mit dem bekannten Druckwert PREF übereinstim­ men, so daß die beiden Werte PREF und PMESS miteinander vergli­ chen werden. Bei einer Abweichung der beiden Werten liegt ei­ ne Fehlfunktion vor und das Fehlersignal F wird auf den Wert F = 1 gesetzt, während der Drucksensor 15 bei einer Überein­ stimmung von PREF und PMESS ordnungsgemäß funktioniert, so daß das Fehlersignal F entsprechend auf den Wert F = 0 gesetzt wird.
Am Ende des Kalibrierungsvorgangs setzt die Steuereinheit 16 dann das Steuersignal PROG wieder auf 0, um das Ende des Ka­ librierungsverfahrens zu signalisieren.
Die in den Fig. 6a und 6b in Form eines Flußdiagramms dar­ gestellten Kalibrierungsverfahren stimmen weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in Fig. 5 dargestellten Kalib­ rierungsverfahren überein, so daß zur Vermeidung von Wiederholungen im wesentlichen auf die vorstehende Beschreibung zu Fig. 5 verwiesen wird.
Die Besonderheit des Kalibrierungsverfahrens gemäß Fig. 6a besteht darin, daß von dem funktionalen Zusammenhang P(s) = k . f(s - s0) + P0 neben der Funktion f und der Größe so auch der Parameter P0 bekannt ist. Die einzige Unbekannte ist also die Größe k, so daß zur Kalibrierung nur eine einzige Messung erforderlich ist.
Im Gegensatz dazu besteht die Besonderheit des Kalibrierungs­ verfahrens gemäß Fig. 6b darin, daß von dem funktionalen Zu­ sammenhang P(s) = k . f(s - s0) + P0 neben der Funktion f und der Grö­ ße so auch der Parameter k bekannt ist. Die einzige Unbekann­ te ist also die Größe P0, so daß auch bei diesem Kalibrie­ rungsverfahren nur eine einzige Messung des Drucks P erfor­ derlich ist, um den funktionalen Zusammenhang zwischen dem Steuersignal s und dem Druck P zu bestimmen.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Kalibrierungsverfahren wird von der Steuereinheit 16 zunächst das Signal PROG auf den Wert 1 gesetzt, um den Kalibrierungsvorgang einzuleiten. An­ schließend wird für imax äquidistante Stützstellen si = s0 + i . Δs der Druck Pi = P(si) in dem Druckerspeicher von dem Drucksensor gemessen. Daraufhin wird dann nach der Formel
für jede Stützstelle (Pi, si) ein Wert Ki berechnet, wobei die Werte P0, s0 und die Funktion f(s - s0) als bekannt vorausge­ setzt werden. Anschließend wird dann die Standardabweichung δ aller Werte ki berechnet und mit einem vorgegebenen Maximal­ wert δmax verglichen, um die Funktion des Drucksensors beur­ teilen zu können.
Beim überschreiten des vorgegebenen Maximalwerts δmax liegt eine Fehlfunktion des Drucksensors 15 vor, da sich für verschiedene Stützstellen unterschiedliche k-Werte ergeben. In diesem Fall wird das Fehlersignal F auf den Wert F = 1 gesetzt.
Liegt die Standardabweichung δ dagegen unter dem vorgegebenen Maximalwert δmax, so arbeitet der Drucksensor 15 korrekt und das Fehlersignal F wird entsprechend auf den Wert F = 0 ge­ setzt.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gear­ teten Ausführungen Gebrauch macht.
Bezugszeichenliste
1
Vorförderpumpe
2
Antriebswelle
3
Kraftstofffilter
4.1
,
4.2
Rückschlagventile
5
Kraftstofftank
6
Vordruckregler
7
Kraftstoffleitung
8
Hochdruckpumpe
9
Druckspeicher
10.1-10.4
Injektoren
11
Rückführleitung
12
Hochdruckregler
13
Rückführleitung
14
Rückschlagventil
15
Drucksensor
16
Steuereinheit
17
Volumenstromregelventil
18
Rückführleitung
19
Drossel
20
Rückschlagventil
21
Membranfilter
22
,
23
Rückschlagventil
24
Auswertungseinheit
25
Kennlinienglied
26
Subtrahierer
27
Schwellenwertglied
28
Recheneinheit

Claims (12)

1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit
einem Druckspeicher (9) zur Speicherung von einzuspritzendem Kraftstoff,
einem steuerbaren Stellglied (12) zur Einstellung eines vor­ gegebenen Drucks in dem Druckspeicher (9),
einer ausgangsseitig mit dem Stellglied (12) verbundenen Steuereinheit (16) zur Ansteuerung des Stellglieds (12) mit einem Steuersignal (s), um den Druck in dem Druckspeicher (9) einzustellen,
dadurch gekennnzeichnet,
daß die Steuereinheit (16) ausgangsseitig mit einer Auswer­ tungseinheit (24) verbunden ist, die aus dem Steuersignal (s) den in dem Druckspeicher (9) herrschenden Druck ermittelt.
2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinheit (24) ein Kennlinienglied (25) auf­ weist, in dem der Zusammenhang zwischen dem Steuersignal (s) und dem in dem Druckspeicher herrschenden Druck in Form einer Kennlinie gespeichert ist.
3. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinheit (24) eine erste Recheneinheit (25) aufweist, welche den in dem Druckspeicher herrschenden Druck in Abhängigkeit von dem Steuersignal (s) und vorgegebenen, bauteilspezifischen Parametern (k, P0) berechnet.
4. Einspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Recheneinheit (25) mit einer zweiten Rechenein­ heit (28) verbunden ist, welche die bauteilspezifischen Para­ meter (k, P0) für die Druckberechnung aus mindestens zwei Wertepaaren des Steuersignals (s) und des zugehörigen gemes­ senen Drucks (PMESS) ermittelt.
5. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des in dem Druckspeicher (9) herrschenden Drucks ein Drucksensor (15) vorgesehen ist, wobei der Druck­ sensor (15) und die Auswertungseinheit (24) ausgangsseitig mit einer Vergleichereinheit (26, 27) verbunden sind, die Ab­ weichungen zwischen dem durch den Drucksensor (15) gemessenen Druck (PMESS) und dem durch die Auswertungseinheit (24) aus dem Steuersignal (s) ermittelten Druck erfaßt.
6. Einspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichereinheit einen Subtrahierer (26) aufweist, der eingangsseitig mit dem Drucksensor (15) und mit der Aus­ wertungseinheit (24) verbunden ist und die Differenz zwischen dem gemessenen Druck (PMESS) und dem aus dem Steuersignal (s) ermittelten druck bildet.
7. Einspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Subtrahierer (26) ein Schwellenwertglied (27) nachge­ schaltet ist, das beim Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz ein Fehlersignal erzeugt.
8. Verfahren zum Betrieb einer Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden Schritten:
  • - Bestimmung des funktionalen Zusammenhangs zwischen dem Steuersignal (s) und dem in dem Druckspeicher herrschenden Druck,
  • - Ermittlung des in dem Druckspeicher (9) herrschenden Drucks aus dem Steuersignal (s) während des normalen Betriebs anhand des zuvor ermittelten funktioalen Zusammen­ hangs.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Druckspeicher (9) herrschende Druck gemessen wird, wobei der gemessene Druck (PMESS) mit dem aus dem Steu­ ersignal (s) ermittelten Druck verglichen wird, um fehlerhaf­ te Veränderungen der Einspritzanlage zu erkennen.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bestimmung des funktionalen Zusammenhangs zwischen dem Steuersignal (s) und dem in dem Druckspeicher (9) herr­ schenden Druck eine Kennlinie ermittelt wird, indem für meh­ rere verschiedene Werte des Steuersignals der Druck gemessen wird und
daß die auf diese Weise ermittelte Kennlinie in Form von Stützstellen gespeichert werden, wobei die Stützstellen je­ weils Wertepaare des Drucks und des Steuersignals darstellen.
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Druckspeicher (9) herrschende Druck für min­ destens zwei verschiedene Werte des Steuersignals gemessen und daraus der funktionale Zusammenhang zwischen dem in dem Druckspeicher herrschenden Druck und dem Steuersignal berech­ net wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß ein vorgegebener Zustand der Einspritzanlage eingestellt wird, bei dem sich ein bekannter Druck in dem Druckspeicher (9) einstellt,
daß bei dem vorgegebenen Zustand der Einspritzanlage der in dem Druckspeicher (9) herrschende Druck mit einem Drucksensor (15) gemessen wird,
daß der vorgegebene Druck mit dem gemessenen Druck verglichen wird, um den Drucksensor (15) zu überprüfen.
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