DE10061855A1 - Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Bei einer Brennkraftmaschine (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wird der Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe (32) in eine Kraftstoffleitung (26) gefördert. Um eine Kraftstoffleckage sicher erkennen zu können, wird in einem Zustand der Brennkraftmaschine (10), in dem keine Förderung des Kraftstoffes durch die Kraftstoffpumpe (32) erfolgt und die Kraftstoffleitung (26) Teil eines abgeschlossenen Kraftstoffsystems (20-26) ist (80, 94), der Kraftstoffdruck in dem abgeschlossenen Kraftstoffsystem (20-26) erfasst (82, 86, 100, 104). Dann, wenn der Druck in dem abgeschlossenen Kraftstoffsystem (20-26) um einen Betrag abfällt, der oberhalb eines Grenzwertes liegt (88, 106), erfolgt eine Meldung (90, 108).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines
Kraftfahrzeugs, bei dem der Kraftstoff von einer
Kraftstoffpumpe in eine Kraftstoffleitung gefördert wird.
Ein solches Verfahren ist vom Markt her bekannt. Es wird
z. B. bei Brennkraftmaschinen eingesetzt, welche mit Benzin-
Direkteinspritzung (BDE) arbeiten. Bei einer
Brennkraftmaschine, die nach einem solchen Verfahren
betrieben wird, sind die Einspritzventile direkt an den
Brennräumen angeordnet. Der Kraftstoff wird den
Einspritzventilen über eine Kraftstoff-Sammelleitung
zugeführt, welche auch als "Rail" bezeichnet wird. Der
Kraftstoff in der Kraftstoff-Sammelleitung wird von einer
Hochdruck-Kraftstoffpumpe unter sehr hohen Druck gesetzt.
Der Kraftstoff wird der Hochdruck-Kraftstoffpumpe wiederum
durch eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe zugeführt.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist direkt an die
Brennkraftmaschine angeflanscht und wird von der
Nockenwelle angetrieben. Die Abdichtung zwischen dem
ölgefüllten Bereich der Brennkraftmaschine und dem mit
Kraftstoff gefüllten Bereich der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
erfolgt über einen oder mehrere O-Ringe. Diese Abdichtung
sollte möglichst gut sein, da unbedingt vermieden werden
muss, dass Kraftstoff von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe in
den ölgefüllten Bereich der Brennkraftmaschine gelangt und
dort das Öl verdünnt, was schließlich zu einem Schaden an
der Brennkraftmaschine führen kann. Aus diesem Grund ist im
Allgemeinen zwischen dem kraftstoffgefüllten Bereich der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe und dem ölgefüllten Bereich der
Brennkraftmaschine ein Zwischenraum vorgesehen, aus dem
durch Leckage übergetretener Kraftstoff ab- und z. B. zum
Kraftstofftank hin zurückgefördert wird.
Kommt es jedoch z. B. aufgrund von Verschleiß oder
Fertigungsmängeln zu einem Bruch der Dichtelemente zwischen
Hochdruck-Kraftstoffpumpe und Brennkraftmaschine, kann es
zu einer Leckage kommen, die doch zu einem Übertritt von
Kraftstoff in den ölgefüllten Bereich der
Brennkraftmaschine führt. Eine solche Leckage könnte z. B.
durch Sensoren erkannt werden, was jedoch aus Kosten- und
Wartungsgründen unerwünscht ist.
Ein weiteres Verfahren der eingangs genannten Art ist
ebenfalls vom Markt her bekannt und wird bei
Brennkraftmaschinen eingesetzt, welche mit
Saugrohreinspritzung arbeiten. In diesem Fall fördert eine
Niederdruck-Kraftstoffpumpe vom Tank direkt in eine
Kraftstoffleitung, an der die Einspritzventile angeordnet
sind. Die Einspritzventile sind im stromlosen Zustand
geschlossen. Klemmt jedoch eines der Einspritzventile, kann
der sich in der Kraftstoffleitung unter Druck befindliche
Kraftstoff bei abgestellter Brennkraftmaschine aus dem
Einspritzventil in das Ansaugrohr abströmen. Dies kann beim
Wiederanlassen der Brennkraftmaschine zu Problemen führen.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, ein
Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
dass mit ihm zuverlässig und auf einfache und
kostengünstige Art und Weise eine Kraftstoff-Leckage
erkannt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, dass in einem Zustand der
Brennkraftmaschine, in dem keine Förderung des Kraftstoffes
durch die Kraftstoffpumpe erfolgt und die Kraftstoffleitung
Teil eines abgeschlossenen Kraftstoffsystems ist, der
Kraftstoffdruck in dem abgeschlossenen Kraftstoffsystem
erfasst wird und dann, wenn der Druck in dem
abgeschlossenen Kraftstoffsystem um einen Betrag abfällt,
der oberhalb eines Grenzwerts liegt, eine Meldung erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, dass auch
dann, wenn die Kraftstoffpumpe keinen Kraftstoff in die
Kraftstoffleitung fördert, was z. B. dann der Fall ist, wenn
die Brennkraftmaschine nicht im Betrieb ist, der Druck in
der Kraftstoffleitung aufrechterhalten wird, diese also
Teil eines abgeschlossenen Systems ist. Diese
Vorgehensweise wird gewählt, um zu verhindern, dass sich
bei einer Druckabsenkung in der Kraftstoffleitung
Dampfblasen bilden, die beim Wiederanlassen der
Brennkraftmaschine die Kraftstoffförderung beeinträchtigen.
Wird in einem solchen Zustand der Druck in diesem
abgeschlossenen Kraftstoffsystem erfasst und festgestellt,
dass der Druck stärker als zulässig abfällt, kann hieraus
auf eine Leckage in diesem abgeschlossenen Kraftstoffsystem
geschlossen werden. Die Messung des Drucks in dem
abgeschlossenen Kraftstoffsystem ist ohne zusätzlichen
Sensor möglich, da ein Drucksensor zur Regelung des
Kraftstoffdrucks im Betrieb der Brennkraftmaschine ohnehin
vorhanden ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also möglich,
eine Kraftstoff-Leckage zuverlässig zu erfassen, ohne dass
ein zusätzlicher Sensor oder aufwendige Leckage-
Erfassungstechniken erforderlich sind. Die
Brennkraftmaschine kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
also zuverlässiger betrieben werden, ohne dass zusätzliche
Kosten entstehen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in
Unteransprüchen angegeben.
In einer ersten bevorzugten Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist genannt, dass die Meldung
nur dann erfolgt, wenn der Betrag des Druckabfalls
innerhalb eines bestimmten Zeitraums den Grenzwert
übersteigt. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein
Druckabfall aufgrund z. B. einer Temperaturänderung im
Kraftstoffsystem, der nur relativ langsam erfolgt, von
einem Druckabfall aufgrund einer Leckage unterschieden
werden kann. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit bei der
Leckageerkennung erhöht.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Druck in dem
Kraftstoffsystem während eines Zeitraums nach dem
Abschalten der Brennkraftmaschine erfasst wird. Nach dem
Abschalten der Brennkraftmaschine erfolgt keine Förderung
des Kraftstoffes, so dass sich dieser Zustand zur
Leckageerkennung besonders gut eignet.
Möglich ist aber auch, dass während des Betriebs der
Brennkraftmaschine die Kraftstoffpumpe in einem geeigneten
Betiebspunkt kurzzeitig ausgeschaltet und der Druckabfall
in dem abgeschlossenen Kraftstoffsystem erfasst wird. Die
Prüfung auf eine Leckage kann somit öfter durchgeführt
werden, was die Sicherheit beim Betrieb der
Brennkraftmaschine nochmals erhöht.
Dabei ist besonders bevorzugt, wenn während einer
Schubphase der Brennkraftmaschine die Kraftstoffpumpe
abgeschaltet und der Druck in dem abgeschlossenen
Kraftstoffsystem erfasst wird. Während der Schubphase der
Brennkraftmaschine wird bei heutigen Brennkraftmaschinen im
Allgemeinen kein Kraftstoff in die Brennräume der
Brennkraftmaschine eingespritzt. Eine Förderung von
Kraftstoff ist während dieser Phase also nicht
erforderlich, so dass die Kraftstoffpumpe abgeschaltet
werden kann, ohne dass der Betrieb der Brennkraftmaschine
hierdurch beeinträchtigt wird.
Unter dem oben eingeführten Begriff "Meldung" können
verschiedene Maßnahmen verstanden werden. So kann die
Meldung z. B. das Setzen eines bestimmten Flagzustands
und/oder einen Eintrag in einen Fehlerspeicher und/oder die
Ausgabe einer Warn- und/oder Alarmmeldung umfassen.
Bezüglich des Flagzustandes ist es möglich, dass das Flag
bei erkannter Leckage gesetzt wird; möglich ist aber auch,
dass ein im Normalzustand gesetztes Flag bei einer
erkannten Leckage gelöscht wird.
Der Flagzustand oder der Eintrag im Fehlerspeicher kann
dann z. B. von einer Diagnoseeinheit in einer Werkstatt
ausgelesen werden, so dass in der Werkstatt sofort der
Leckagezustand des Kraftstoffsystems erfasst werden kann.
Durch eine Warn- und/oder Alarmmeldung wird der Benutzer
der Brennkraftmaschine, z. B. der Fahrer eines
Kraftfahrzeugs, auf das Leckageproblem hingewiesen, so dass
er von sich aus entsprechende Maßnahmen ergreifen, z. B.
eine Werkstatt aufsuchen kann. In diesem Zusammenhang sei
darauf hingewiesen, dass gegebenenfalls auch mehrere
Grenzwerte vorgegeben werden können, mit denen der
Druckabfall verglichen wird. Auf diese Weise kann der Grad
der Leckage festgestellt und abhängig von diesem
beispielsweise eine Warn- oder eine Alarmmeldung ausgegeben
werden.
Um zu verhindern, dass bei einer festgestellten Leckage die
Brennkraftmaschine beschädigt wird, indem z. B. Kraftstoff
in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine gelangt, das Öl
verdünnt und hierdurch die Schmierwirkung des Öls
beeinträchtigt, wird in einer bevorzugten Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass beim Start
der Brennkraftmaschine der Fehlerspeicher und/oder das Flag
ausgelesen und bei einem Eintrag im Fehlerspeicher und/oder
bei entsprechendem Flagzustand eine Sicherheitsmaßnahme
durchgeführt, vorzugsweise ein weiteres Anlassen der
Brennkraftmaschine verhindert wird.
Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung (BDE)
umfassen üblicherweise ein Kraftstoffsystem mit einem
Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich.
Üblicherweise wird der Druck im Hochdruckbereich über einen
Drucksensor erfasst. Um auch den Druck im
Niederdruckbereich überwachen zu können und hierdurch eine
entsprechende Leckage feststellen zu können, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass dann, wenn die
Kraftstoffpumpe nicht fördert, ein Hochdruckbereich des
Kraftstoffsystems mit einem Niederdruckbereich des
Kraftstoffsystems so verbunden wird, dass in ihnen in etwa
der gleiche Druck herrscht und der Druck im
Hochdruckbereich erfasst wird.
In Weiterbildung dieser Ausführungsform wird vorgeschlagen,
dass der Hochdruckbereich mit dem Niederdruckbereich nur
dann verbunden wird, wenn die Temperatur im
Hochdruckbereich so niedrig ist, dass bei einer Absenkung
des Drucks im Hochdruckbereich auf den Druck im
Niederdruckbereich im Kraftstoff keine Dampfblasen
entstehen. Diese Weiterbildung trägt der Tatsache Rechnung,
dass die im Betrieb der Brennkraftmaschine aufgeheizten
Teile der Brennkraftmaschine zu einer Erwärmung der
Kraftstoffleitung und damit des Kraftstoffes und daher zu
einer Erhöhung des Dampfdrucks des Kraftstoffes führen.
Würde der Druck eines solchermaßen erwärmten Kraftstoffes
abgesenkt werden, könnten sich in dem entsprechenden System
Dampfblasen bilden, die die Förderung des Kraftstoffes
beeinträchtigen. Dies könnte bei einem sogenannten
"Heißstart" der Brennkraftmaschine, wenn diese also in
warmem Zustand wieder angelassen wird, zu Startproblemen
führen. Solche Probleme werden durch die erfindungsgemäße
Maßnahme vermieden.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches
zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, wenn
es auf einem Computer ausgeführt wird. Dabei ist besonders
bevorzugt, dass das Computerprogramm auf einem Speicher,
insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Steuer- und/oder
Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei der der Kraftstoff
von einer Kraftstoffpumpe in eine Kraftstoffleitung
gefördert wird. Um mit einem solchen Steuer- und/oder
Regelgerät eine Leckage im Kraftstoffsystem zuverlässig
erkennen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass es zur Steuerung und/oder Regelung des oben genannten
Verfahrens geeignet ist. Dabei ist wiederum besonders
bevorzugt, wenn das Steuer- und/oder Regelgerät mit einem
der oben genannten Computerprogramme versehen ist.
Die Erfindung betrifft schließlich noch eine
Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe, welche
Kraftstoff in eine Kraftstoffleitung fördert, und mit einem
Drucksensor, welcher den Druck in der Kraftstoffleitung
erfasst. Um sicherzustellen, dass bei einer solchen
Brennkraftmaschine eine Kraftstoff-Leckage zuverlässig
erkannt wird, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die
Brennkraftmaschine ein Steuer- und oder Regelgerät der oben
genannten Art umfasst, welches die Signale des Drucksensors
verarbeitet.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail
erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1: ein Blockschaltbild eines ersten
Ausführungsbeipiels einer Brennkraftmaschine;
Fig. 2: eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
Hochdruck-Kraftstoffpumpe der Brennkraftmaschine
von Fig. 1;
Fig. 3: ein Flussdiagramm eines ersten Verfahrens zum
Betreiben der Brennkraftmaschine von Fig. 1;
Fig. 4: ein Flussdiagramm eines zweiten Verfahrens zum
Betreiben der Brennkraftmaschine von Fig. 1; und
Fig. 5: ein Blockschaltbild eines zweiten
Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine.
In Fig. 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das
Bezugszeichen 10. Sie umfasst mehrere Brennräume, von denen
aus Übersichtlichkeitsgründen nur der Brennraum 12
dargestellt ist, dem Luft über ein Ansaugrohr 14 zugeführt
wird. Die Abgase werden über ein Abgasrohr 16 abgeleitet.
Kraftstoff wird dem Brennraum 12 direkt durch
Einspritzventile zugeführt, von denen in Fig. 1 allerdings
nur eines dargestellt ist. Dieses trägt das Bezugszeichen
18. Das Einspritzventil 18 ist an eine als "Rail"
bezeichnete Kraftstoff-Sammelleitung 20 angeschlossen. Der
Kraftstoff wird in diese wiederum durch eine Hochdruck-
Kraftstoffpumpe 22 gefördert und unter Druck gesetzt.
Zwischen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 und der
Kraftstoff-Sammelleitung 20 ist eine Hochdruck-
Kraftstoffleitung 24 vorgesehen.
Von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 führt eine
Niederdruck-Kraftstoffleitung 26 zu einem Tank 28. In der
Niederdruck-Kraftstoffleitung 26 ist ein Kraftstofffilter
30 und eine elektrische Niederdruck-Kraftstoffpumpe 32
abgeordnet. Über eine Zweigleitung 34 ist ein
Niederdruckregler 36 an die Niederdruck-Kraftstoffleitung
26 angeschlossen. Eine Leckageleitung 38 verbindet die
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 ebenfalls mit der Zweigleitung
34.
Zwischen Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 und Filter 30 sind
noch ein zum Tank 28 hin sperrendes Rückschlagventil 40 und
ein Druckdämpfer 42 vorgesehen. Eine Rückströmleitung 44
ist einerseits zwischen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22
und der Kraftstoff-Sammelleitung 20 mit der Hochdruck-
Kraftstoffleitung 24 und andererseits zwischen Druckdämpfer
42 und zweitem Rückschlagventil 40 mit der Niederdruck-
Kraftstoffleitung 26 verbunden. In der Rückströmleitung 44
ist ein Mengensteuerventil 46 zwischengeschaltet. Bei
diesem handelt es sich um ein 2/2-Schaltventil, welches in
seiner einen Extremstellung die Rückströmleitung 44
vollständig sperrt und in der anderen Extremstellung die
Rückströmleitung 44 vollständig freigibt. Das
Mengensteuerventil 46 wird durch einen Magnetsteller 48
betätigt. Im stromlosen Zustand wird das Mengensteuerventil
46 durch eine Feder 50 in seine vollständig geöffnete
Extremstellung gedrückt.
Die Kraftstoff-Sammelleitung 20 ist mit einem
Druckbegrenzungsventil 52 verbunden, welches wiederum
fluidisch mit der Niederdruck-Kraftstoffleitung 26 an einer
Stelle zwischen dem Druckdämpfer 42 und dem Filter 30
verbunden ist. Bei dem Druckbegrenzungsventil 52 handelt es
sich um ein federbelastetes Kugelventil.
Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 wird von einem
Drucksensor 54 erfasst, der entsprechende Signale an ein
Steuer- und Regelgerät 56 leitet. Eingangsseitig ist das
Steuer- und Regelgerät 56 noch mit einem Stellungsgeber 58
eines Zündschlosses (nicht dargestellt) verbunden.
Ausgangsseitig steuert das Steuer- und Regelgerät 56 den
Magnetsteller 48 des Mengensteuerventils 46, die
elektrische Kraftstoffpumpe 32 sowie das Einspritzventil 18
an.
Im Normalbetrieb wird die Kraftstoff-Sammelleitung 20 von
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 unter Druck gesetzt. Der
Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoff-Sammelleitung 20
wird dabei durch einen geschlossenen Regelkreis geregelt,
welcher den Drucksensor 54 und das Mengensteuerventil 46
umfasst.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 ist in Fig. 2 im Detail
dargestellt. Bei ihr handelt es sich um eine Kolbenpumpe
mit sternförmig angeordneten Verdrängungskolben (ohne
Bezugszeichen). Sie umfasst ein Gehäuse 60, in dem eine
zentrale Antriebswelle 62 aufgenommen ist. Die
Antriebswelle 62 ist im Gehäuse 60 endseitig durch Lager 64
und 66 gelagert. Auf der in Fig. 2 linken Seite weist das
Gehäuse 60 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 eine Öffnung 68
auf, welche koaxial zur Antriebswelle 62 ist. In die
Öffnung 68 greift das Ende einer Nockenwelle 70 ein, die
über eine hier nicht näher beschriebene Kupplung drehfest
mit der Antriebswelle 62 verbunden ist. Die Nockenwelle 70
ist auch in Fig. 1 dargestellt. Die mechanische Verbindung
zwischen der Antriebswelle 62 und der Nockenwelle 70 ist in
Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet.
Das Gehäuse 60 ist an den Motorblock (nicht dargestellt)
der Brennkraftmaschine 10 angeflanscht. Die Abdichtung des
in Fig. 2 auf der rechten Seite der Hochdruck-
Kraftstoffpumpe 22 liegenden kraftstoffgefüllten Bereiches
gegenüber dem in Fig. 2 auf der linken Seite liegenden
ölgefüllten Bereich der Brennkraftmaschine 10 erfolgt über
Wellendichtungen 72 und 74. Zwischen den beiden Dichtungen
72 und 74 ist ein Zwischenraum 76 gebildet, aus dem
Leckagekraftstoff über die Förderleitung 38 zum Tank 28 hin
gefördert werden kann.
Bei einer übergroßen Leckage, z. B. bei einem Bruch der
Dichtung 72 und/oder der Dichtung 74, besteht jedoch die
Gefahr, dass Kraftstoff in den ölgefüllten Bereich der
Brennkraftmaschine 10 gelangt. Hierdurch käme es zu einer
Verdünnung des Öls und zu einer Verschlechterung der
Schmiereigenschaften des Öls, was zu einer Beschädigung der
Brennkraftmaschine 10 führen kann. Um eine solche übergroße
Leckage erkennen zu können, ist in dem Steuer- und
Regelgerät 56 ein Computerprogramm abgelegt, mit dem die
Brennkraftmaschine 10 in folgender Weise betrieben werden
kann (vgl. Fig. 3 und 4):
Nach dem Start des Computerprogramms (Block 78 in Fig. 3) wird überprüft, ob die Brennkraftmaschine 10 in Betrieb ist. Dies erfolgt durch eine Abfrage des Stellungsgebers 58 des Zündschlosses. Wird dieses von der Betriebsstellung in die Ausstellung gebracht, wird dies im Block 80 erfasst. In diesem Fall lautet das Ergebnis der Abfrage "nein", und es wird angenommen, dass auch die Kraftstoffpumpe 32 nicht fördert. Möglich sind aber auch alle anderen Arten der Erkennung eines Stillstands der Kraftstoffpumpe 32. Dann wird in einem Block 82 das Drucksignal vom Drucksensor 54 ausgelesen und als Druck P1 zwischengespeichert.
Nach dem Start des Computerprogramms (Block 78 in Fig. 3) wird überprüft, ob die Brennkraftmaschine 10 in Betrieb ist. Dies erfolgt durch eine Abfrage des Stellungsgebers 58 des Zündschlosses. Wird dieses von der Betriebsstellung in die Ausstellung gebracht, wird dies im Block 80 erfasst. In diesem Fall lautet das Ergebnis der Abfrage "nein", und es wird angenommen, dass auch die Kraftstoffpumpe 32 nicht fördert. Möglich sind aber auch alle anderen Arten der Erkennung eines Stillstands der Kraftstoffpumpe 32. Dann wird in einem Block 82 das Drucksignal vom Drucksensor 54 ausgelesen und als Druck P1 zwischengespeichert.
Da im ausgeschalteten Zustand der Brennkraftmaschine 10 der
Magnetsteller 48 stromlos ist, wird das 2/2-
Mengensteuerventil 46 von der Feder 50 in seine vollkommen
geöffnete Stellung gedrückt, so dass die Hochdruck-
Kraftstoffleitung 24 über die Rückströmleitung 44 mit der
Niederdruck-Kraftstoffleitung 26 verbunden ist. In beiden
Kraftstoffleitungen 24 und 26 herrscht somit der gleiche
Druck, der vom Drucksensor 54 erfasst wird. In einem nicht
dargestellten Ausführungsbeispiel wird vor einer Verbindung
von Hochdruckbereich und Niederdruckbereich die Temperatur
der Brennkraftmaschine erfasst und die Verbindung nur dann
hergestellt, wenn keine temperaturbedingte
Dampfblasenbildung im Hochdruckbereich bei einer Absenkung
des Drucks im Hochdruckbereich zu befürchten ist.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das
Mengensteuerventil 46 im stromlosen Zustand geschlossen.
Hierdurch wird eine unerwünschte Druckabsenkung in der
Hochdruck-Kraftstoffleitung 24 durch eine Verbindung mit
der Niederdruck-Kraftstoffleitung 26 vermieden, was bei
einer relativ hohen Betriebstemperatur der
Brennkraftmaschine 10 zu einer Dampfblasenbildung in der
Hochdruck-Kraftstoffleitung 24 bzw. der Kraftstoff-
Sammelleitung 20 führen könnte. Dies wäre wiederum bei
einem nachfolgenden Startvorgang problematisch. Bei dem
entsprechenden Verfahren würde daher zunächst gewartet
werden, bis die Temperatur so weit abgesunken ist, dass bei
einer Druckabsenkung in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 24
bzw. der Kraftstoff-Sammelleitung 20 keine
Dampfblasenbildung zu befürchten ist. Erst dann würde das
Mengensteuerventil 46 vom Steuer- und Regelgerät 56 aktiv
angesteuert und geöffnet werden.
Nach der Messung des Drucks P1 im Block 82 wird eine
bestimmte Zeit t abgewartet (Block 84). Nach Ablauf dieses
Zeitintervalls t wird im Block 86 der vom Drucksensor 54
erfasste Druck P2 ausgelesen. In einem Block 88 wird dann
die Differenz zwischen dem Druck P2 und dem Druck P1
gebildet. Hierbei handelt es sich um den Druckabfall,
welcher in dem abgeschlossenen Kraftstoffsystem, welches
aus der Kraftstoff-Sammelleitung 20, der Hochdruck-
Kraftstoffpumpe 22, der Hochdruck-Kraftstoffleitung 24 und
der Niederdruck-Kraftstoffleitung 26 gebildet wird, während
des Zeitraums t eingetreten ist. Dieser Druckabfall P1-P2
wird im Block 88 mit einem Grenzwert PG verglichen. Ist der
Betrag des Druckabfalls größer als der Grenzwert, ist die
Antwort auf die Frage im Block 88 also "ja", was auf eine
Leckage im Kraftstoffsystem hindeutet, wird im Block 90 ein
Flag F gesetzt. Das in Fig. 3 dargestellte Verfahren endet
in einem Endblock 92. Eine bezüglich einer Leckage
unkritische Druckerhöhung, welche z. B. durch ein Aufheizen
des Kraftstoffs ausgelöst werden kann, kann aus dem
Vorzeichen der Differenz P1-P2 erkannt werden.
Wird im Block 80 festgestellt, dass die Brennkraftmaschine
12 im Betrieb ist, lautet die Antwort also "ja", wird in
einem Block 94 überprüft, ob die Brennkraftmaschine 10 im
Schubbetrieb arbeitet. In einem solchen Schubbetrieb
erfolgt normalerweise keine Einspritzung von Kraftstoff
durch die Einspritzventile 18 in den Brennraum 12. Daher
kann in einem Block 96 die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 32
ausgeschaltet werden. Dies geschieht im Block 96.
Anschließend wird im Block 98 das Mengensteuerventil 46 so
angesteuert, dass es vollkommen geöffnet ist, dass also die
Hochdruck-Kraftstoffleitung 24 mit der Niederdruck-
Kraftstoffleitung 26 verbunden ist.
Im Block 100 wird anschließend der Druck P1 gemessen, wie
dies bereits oben beschrieben worden ist. Nach einem
Zeitintervall t (Block 102) wird im Block 104 der Druck P2
gemessen und im Block 106 der Druckabfall zwischen P1 und
P2 mit einem Grenzwert PG verglichen. Überschreitet der
Druckabfall betragsmäßig den Grenzwert, wird im Block 108
ein Flag F gesetzt. Außerdem wird im Block 110 eine Warnung
erzeugt, welche dem Benutzer der Brennkraftmaschine 10, im
Falle eines Kraftfahrzeugs also dem Fahrer, angezeigt wird.
Auf diese Weise wird er auf die Leckage im Kraftstoffsystem
hingewiesen. Auch hier endet das Verfahren in dem Endblock
92. Im Hinblick auf eine gegebenenfalls erfolgte
Druckerhöhung gilt das oben Gesagte. In einem nicht
dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt zusätzlich zum
Setzen des Flags F ein Eintrag in einen Fehlerspeicher, der
z. B. von einem Diagnosegerät in einer Werkstatt ausgelesen
werden kann.
In Fig. 4 ist ein ebenfalls in dem Steuer- und Regelgerät
56 als Computerprogramm abgelegtes Verfahren dargestellt,
mit dem das Flag F verarbeitet wird. Nach dem Start im
Block 112 wird im Block 114 wiederum der Stellungsgeber 58
abgefragt, welcher die Stellung bzw. die Bewegung des
Zündschlosses (nicht dargestellt) anzeigt. Wird
festgestellt, dass die Zündung eingeschaltet wird und ein
Startvorgang eingeleitet werden soll (Antwort auf die
Abfrage im Block 114 ist "ja"), wird im Block 116
abgefragt, ob das Flag F gesetzt ist. Ist dies der Fall,
wird ein Steuersignal vom Steuer- und Regelgerät 56
abgegeben, wodurch bewirkt wird, dass die Niederdruck-
Kraftstoffpumpe 32 nicht eingeschaltet werden kann (Block
118). Hierdurch wird verhindert, dass bei einer
festgestellten Leckage z. B. aufgrund einer beschädigten
Dichtung 72 und/oder 74, welche zu einem Schaden der
Brennkraftmaschine 10 aufgrund einer zu starken
Ölverdünnung führen könnte, die Brennkraftmaschine 10
überhaupt eingeschaltet werden kann. Das Verfahren endet
dann im Endblock 120. Ist das Flag F nicht gesetzt, wird
dies im Block 116 erkannt und die übliche Startsequenz der
Brennkraftmaschine 10 eingeleitet (Block 122).
In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Brennkraftmaschine 10 dargestellt. Diese arbeitet nicht mit
Benzin-Direkteinspritzung (BDE), sondern mit einer
Saugrohreinspritzung. Solche Teile, welche äquivalente
Funktionen zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles
aufweisen, tragen in Fig. 5 die gleichen Bezugszeichen und
sind nicht nochmals im Detail erläutert.
Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 32, die bei der in Fig. 5
dargestellten Brennkraftmaschine zum Einsatz kommt, wird im
Allgemeinen nicht von der Brennkraftmaschine 10 direkt
angetrieben, sondern verfügt über einen Elektromotor. Das
Problem der Leckage zwischen der Niederdruck-
Kraftstoffpumpe 32 und der Brennkraftmaschine 10 existiert
in diesem Fall also nicht. Möglich ist aber, dass das
Einspritzventil 18 klemmt und im stromlosen Zustand nicht,
wie an sich erforderlich, vollständig geschlossen ist. Dies
bedeutet, dass bei abgestellter Brennkraftmaschine 10 der
in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 26 befindliche und
unter Druck stehende Kraftstoff durch das Einspritzventil
18 in das Ansaugrohr 14 austreten kann. Bei einem
anschließenden Starten der Brennkraftmaschine 10 kann dies
zu Problemen führen. Um auch eine solche Leckage aufgrund
eines schadhaften Einspritzventils 18 erkennen zu können,
wird auch bei der in Fig. 5 dargestellten
Brennkraftmaschine das in den Fig. 3 und 4 dargestellte
Verfahren vom Steuer- und Regelgerät 56 angewendet.
Es versteht sich, dass Voraussetzung für die zuverlässige
Durchführung des in den Fig. 3 und 4 dargestellten
Verfahrens die Abgeschlossenheit des Kraftstoffsystems ist,
d. h. dass ein Rückfluss von Kraftstoff in den Tank 28 durch
geeignete Maßnahmen ausgeschlossen werden muss.
Claims (14)
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10),
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem der Kraftstoff
von einer Kraftstoffpumpe (32) in eine Kraftstoffleitung
(26) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem
Zustand der Brennkraftmaschine (10), in dem keine Förderung
des Kraftstoffes durch die Kraftstoffpumpe (32) erfolgt und
die Kraftstoffleitung (26) Teil eines abgeschlossenen
Kraftstoffsystems (20, 22, 24, 26) ist (80, 94), der
Kraftstoffdruck in dem abgeschlossenen Kraftstoffsystem
(20, 22, 24, 26) erfasst wird (82, 86, 100, 104) und dann,
wenn der Druck in dem abgeschlossenen Kraftstoffsystem (20,
22, 24, 26) um einen Betrag (P1-P2) abfällt, der oberhalb
eines Grenzwerts (PG) liegt (88, 106), eine Meldung erfolgt
(90, 108).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Meldung (90, 108) nur dann erfolgt, wenn der Betrag
(P1-P2) des Druckabfalls innerhalb eines bestimmten
Zeitraums (84, 102) den Grenzwert (PG) übersteigt (88,
106).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Druck in dem Kraftstoffsystem (20,
22, 24, 26) während eines Zeitraums nach dem Abschalten
(80) der Brennkraftmaschine (10) erfasst wird (82, 86, 100,
104).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der
Brennkraftmaschine (10) die Kraftstoffpumpe (32) in einem
geeigneten Betriebspunkt (94) kurzzeitig ausgeschaltet (96)
und der Druckabfall (P1-P2) in dem abgeschlossenen
Kraftstoffsystem (20, 22, 24, 26) erfasst wird (100, 104).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
während einer Schubphase (94) der Brennkraftmaschine (10)
die Kraftstoffpumpe (32) abgeschaltet (96) und der Druck in
dem abgeschlossenen Kraftstoffsystem (20-26) erfasst wird
(100, 104).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Meldung das Setzen eines
bestimmten Flagzustands (90, 108) und/oder einen Eintrag in
einen Fehlerspeicher und/oder die Ausgabe einer Warn-
und/oder Alarmmeldung (110) umfasst.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
beim Start (114) der Brennkraftmaschine (10) der
Fehlerspeicher und/oder das Flag ausgelesen (116) und bei
einem Eintrag im Fehlerspeicher und/oder bei entsprechendem
Flagzustand eine Sicherheitsmaßnahme durchgeführt (118),
vorzugsweise ein weiteres Anlassen der Brennkraftmaschine
verhindert wird (118).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Kraftstoffpumpe
(32) nicht fördert, ein Hochdruckbereich (20, 24) des
Kraftstoffsystems (20-26) mit einem Niederdruckbereich
(26) des Kraftstoffsystems (20-26) so verbunden wird,
dass in ihnen der gleiche Druck herrscht, und der Druck im
Hochdruckbereich (20, 24) erfasst wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der Hochdruckbereich (20, 24) mit dem Niederdruckbereich
(26) nur dann verbunden wird, wenn die Temperatur im
Hochdruckbereich (20, 24) so niedrig ist, dass bei einer
Absenkung des Drucks im Hochdruckbereich (20, 24) auf den
Druck im Niederdruckbereich (26) im Kraftstoff keine
Dampfblasen entstehen.
10. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur
Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis
9 geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.
11. Computerprogramm nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass es auf einem Speicher, insbesondere
auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.
12. Steuer- und/oder Regelgerät (56) zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine (10) insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
bei der der Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe (32) in
eine Kraftstoffleitung (26) gefördert wird, dadurch
gekennzeichnet, dass es zur Steuerung und/oder Regelung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 geeignet ist.
13. Steuer- und/oder Regelgerät (56) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Computerprogramm
nach einem der Ansprüche 8 oder 11 versehen ist.
14. Brennkraftmaschine (10) mit einer Kraftstoffpumpe (32),
welche Kraftstoff in eine Kraftstoffleitung (26) fördert,
und mit einem Drucksensor (54), welcher den Druck (P1, P2)
in der Kraftstoffleitung (26) erfasst, dadurch
gekennzeichnet, dass sie ein Steuer- und/oder Regelgerät
(56) nach einem der Ansprüche 12 oder 13 umfasst, welches
die Signale des Drucksensors (54) verarbeitet.
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