DE10145194C1

DE10145194C1 - Prüfverfahren für einen Drucksensor einer Einspritzanlage

Info

Publication number: DE10145194C1
Application number: DE10145194A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Eser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2021-09-14

Abstract

Prüfverfahren für einen Drucksensor einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit den folgenden Schritten: Erfassung eines ersten Messwerts des Kraftstoffdrucks durch den Drucksensor vor dem Starten einer Niederdruckpumpe, Starten der Niederdruckpumpe, Erfassung eines zweiten Messwerts des Kraftstoffdrucks durch den Drucksensor, DOLLAR A Bestimmung eines die Funktionsfähigkeit des Drucksensors wiedergebenden Prüfsignals in Abhängigkeit von dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren für einen Drucksen sor einer Einspritzanlage gemäß Anspruch 1.

Herkömmliche Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise eine Niederdruckpumpe auf, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter ansaugt und an eine stromabwärts ge legene Hochdruckpumpe weiterleitet, die den zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine er forderlichen Kraftstoffdruck erzeugt.

Im Niederdruckbereich zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe ist hierbei ein Niederdruckregelventil ange ordnet, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoff drucks in dem Niederdruckbereich einen Teil des von der Nie derdruckpumpe geförderten Kraftstoffstroms abzweigt und in den Kraftstoffbehälter zurückführt.

Die Hochdruckpumpe ist ausgangsseitig mit einem Druckspeicher (common rail) verbunden, aus dem die den einzelnen Brennräu men der Brennkraftmaschine zugeordneten Injektoren den einzu spritzenden Kraftstoff entnehmen.

Die Steuerung des Kraftstoffdrucks in dem Druckspeicher kann beispielsweise durch ein Hochdruckregelventil erfolgen, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks in dem Druckspeicher einen Teil des von der Hochdruckpumpe geforder ten Kraftstoffstroms abzweigt und in den Niederdruckbereich oder in den Kraftstoffbehälter zurückführt. Es ist jedoch zur Steuerung des Kraftstoffdrucks in dem Druckspeicher auch mög lich, eine volumenstromgesteuerte Hochdruckpumpe zu verwen den, deren Förderleistung zur Anpassung des Kraftstoffdrucks eingestellt werden kann.

In beiden Fällen muss jedoch der aktuelle Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher gemessen werden, um das Hochdruckregelven til bzw. die volumenstromgesteuerte Hochdruckpumpe entspre chend regeln zu können. Hierzu wird ein mit dem Druckspeicher verbundener Drucksensor verwendet, der ein druckabhängiges Spannungssignal ausgibt.

Nachteilig daran ist, dass Ausfall des Drucksensors bei spielsweise aufgrund einer Unterbrechung der Spannungsversor gung des Drucksensors oder einer Unterbrechung der Sensorzu leitung zu einer fehlerhaften Regelung des Kraftstoffdrucks in dem Druckspeicher führen kann.

Aus DE 199 25 099 A1 ist ein Prüfverfahren für einen Druck sensor bekannt, bei dem eine Messung des Kraftstoffdrucks er folgt, wenn der Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher durch den Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich bestimmt wird. Hierbei erfolgen zwei Messungen, bei denen der Kraftstoff druck durch verschiedene Niederdruckregler mit einem vorgege benen Soll-Druck festgelegt wird. Aus dem Vergleich der ge messenen Kraftstoffdrücke einerseits und der bekannten Soll- Drücke andererseits kann dann auf die Funktionsfähigkeit des Drucksensors geschlossen werden.

Nachteilig daran ist jedoch, dass zur Festlegung der beiden als Referenzwerte dienenden Soll-Drücke zwei Niederdruckreg ler erforderlich sind, was aufwändig ist.

Ferner ist aus DE 199 08 411 A1 ein Betriebsverfahren für ei ne Einspritzanlage bekannt, bei dem ein Drucksensor anhand von gemessenen Kraftstoffdrücken im Niederdruckbereich abge glichen wird. Als Referenzwert dienen hierbei stets bekannte Kraftstoffdrücke zwischen Niederdruckwerten und Hochdruckwer ten.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die möglichst einfache Erkennung einer Fehl funktion des Drucksensors ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ge mäß Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung geht von der technischen Erkenntnis aus, dass der Druckaufbau beim Einschalten der Niederdruckpumpe durch den vorgegebenen Soll-Regeldruck für den Niederdruckbereich der Einspritzanlage vorgegeben ist und deshalb eine Überprü fung der korrekten Funktion des Drucksensors ermöglicht. Im Rahmen der Erfindung wird deshalb der Druckaufbau während des Einschaltens der Niederdruckpumpe gemessen und mit dem vorge gebenen Soll-Regeldruck verglichen, um in Abhängigkeit von dem gemessenen Druckaufbau ein Prüfsignal zu erzeugen, das die Funktionsfähigkeit des Drucksensors wiedergibt.

Hierzu wird vor oder unmittelbar nach dem Ein schalten der Niederdruckpumpe ein erster Meßwert für den Kraftstoffdruck bestimmt, der im wesentlichen dem Umgebungs druck entspricht, da die Niederdruckpumpe zum Druckaufbau ei ne vorgegebene Totzeit benötigt. Die Erfassung des ersten Messwertes für den Kraftstoffdruck kann also auch innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls nach dem Einschalten der Niederdruckpumpe erfolgen, sofern innerhalb dieses Intervalls noch kein nennenswerter Druckaufbau erfolgt ist.

Das erfindungsgemäße Prüfverfahren wird nur dann durchge führt, wenn die Niederdruckpumpe bzw. die Brennkraftmaschine zuvor mindestens für eine vorgegebene Ausschaltzeit ausge schaltet war, damit der Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich der Einspritzanlage wieder auf Umgebungsdruck abgeklungen sein kann. Dies ist vorteilhaft, da ansonsten der im Nieder druckbereich verbliebene Restdruck die Messung verfälschen würde.

Darüber hinaus erfolgt vorzugsweise auch eine Plausibilitäts prüfung des ersten Messwertes des Kraftstoffdrucks, um Fehl messungen auszuschließen. Hierzu wird vorzugsweise aus dem Umgebungsdruck und der bauteilspezifischen Messtoleranz des Drucksensors die Fehlerbandbreite des Drucksensors berechnet. Anschließend wird dann überprüft, ob der gemessene erste Messwert innerhalb der vorgegebenen Fehlerbandbreite liegt. Falls dies nicht der Fall ist, so kann ohne weiteres von ei nem Sensorfehler ausgegangen werden. Falls der erste Messwert dagegen innerhalb der Fehlerbandbreite liegt, so wird zu nächst eine vorgegebene Totzeit abgewartet, welche die Nie derdruckpumpe benötigt, um im Niederdruckbereich den Soll- Kraftstoffdruck aufzubauen. Anschließend wird dann ein zwei ter Messwert für den Kraftstoffdruck gemessen und mit dem ersten Messwert verglichen, um in Abhängigkeit von beiden Messwerten ein Prüfsignal zu bestimmen, das die Funktionsfä higkeit des Drucksensors wiedergibt. Üblicherweise wird hier bei von einer korrekten Sensorfunktion ausgegangen, wenn die Differenz zwischen den beiden Messwerten einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusam men mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbei tende Einspritzanlage als Blockschaltbild, und

Fig. 2 das erfindungsgemäße Verfahren als Flussdiagramm.

Die in Fig. 1 dargestellte Einspritzanlage ist weitgehend herkömmlich aufgebaut und weist eine Niederdruckkraftstoff pumpe 1 auf, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 2 ansaugt und an eine stromabwärts nachgeordnete Hochdruckpumpe 3 weiterleitet, die den zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erforderlichen Kraft stoffdruck erzeugt.

In dem Niederdruckbereich zwischen der Niederdruckkraftstoff pumpe 1 und der Hochdruckkraftstoffpumpe 3 ist ein Nieder druckregelventil 4 angeordnet, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich einen Teil des von der Niederkraftstoffpumpe 1 geförderten Kraft stoffstroms abzweigt und in den Kraftstoffbehälter 2 zurück führt, so dass der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich zwischen der Niederdruckkraftstoffpumpe 1 und der Hochdruck kraftstoffpumpe 3 im Normalbetrieb der Einspritzanlage annä hernd konstant bleibt.

Der Antrieb der Niederdruckkraftstoffpumpe 1 erfolgt durch einen nicht dargestellten Elektromotor, wohingegen der An trieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 3 durch eine Nockenwelle 5 erfolgt, jedoch ist auch ein gemeinsamer Antrieb durch die Nockenwelle 5 möglich.

Ausgangsseitig ist die Hochdruckkraftstoffpumpe 3 über ein Rückschlagventil 6 mit einem Druckspeicher 7 verbunden, aus dem die den einzelnen Brennräumen der Brennkraftmaschine zu geordneten und hier nur schematisch dargestellten Injektoren den Kraftstoff zur Einspritzung in die Brennräume der Brenn kraftmaschine entnehmen.

Der Druckspeicher 7 ist in herkömmlicher Weise mit einem Drucksensor 8 verbunden, der ein Spannungssignal erzeugt, das den Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 7 wiedergibt, wobei das Spannungssignal des Drucksensors 8 an eine elektronische Motorsteuerung 9 weitergeleitet wird.

Die elektronische Motorsteuerung 9 hat u. a. die Aufgabe, die volumenstromgesteuerte Hochdruckkraftstoffpumpe 3 so anzu steuern, dass die Förderleistung der Hochdruckkraftstoffpumpe 3 an den jeweiligen Kraftstoffbedarf angepasst ist, damit der Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher annähernd konstant bleibt. Das von der elektronischen Motorsteuerung 9 an die Hochdruckkraftstoffpumpe 3 ausgegebene Steuersignal bestimmt also die Förderleistung der Hochdruckkraftstoffpumpe 3 und damit den Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 7.

Es ist jedoch auch möglich, anstelle der volumenstromgesteu erten Hochdruckkraftstoffpumpe 3 eine kontinuierlich fördern de Hochdruckkraftstoffpumpe in Verbindung mit einem Proporti onalregelventil einzusetzen. Bei dieser Technologie wird das Proportionalregelventil mit einer pulsweitenmodulierten Span nung beaufschlagt, wobei die Spannung einen Stromfluss her vorruft, der einen dazu proportionalen Kraftstoffdruck verur sacht.

Die elektronische Motorsteuerung 9 führt hierbei das im fol genden beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durch, um den Drucksensor 8 zu prüfen.

Das erfindungsgemäße Prüfverfahren beginnt gemäß der Darstel lung nach Fig. 2 in einem ersten Schritt 10 mit der Messung eines ersten Messwertes U₁ für den Kraftstoffdruck durch den Drucksensor 8, wobei der erste Messwert U₁ in der elektroni schen Motorsteuerung 9 zwischengespeichert wird.

In einem zweiten Schritt 11 wird dann die Niederdruckpumpe 1 angeschaltet, wobei die Messung des ersten Messwertes U₁ wahlweise auch kurz nach dem Einschalten der Niederdruckpumpe 1 erfolgen kann, sofern die Messung so frühzeitig erfolgt, dass noch kein wesentlicher Druckaufbau in dem Niederdruckbe reich erfolgt ist.

In einem dritten Schritt 12 wird dann die Ausschaltzeit T_AUS der Niederdruckpumpe 1 seit dem letzten Betrieb der Ein spritzanlage bestimmt. Dies ist wichtig, da der Kraftstoff druck in dem Niederdruckbereich der Einspritzanlage nach dem Ausschalten der Einspritzanlage nur langsam abklingt, so dass der verbliebene Restdruck möglicherweise das erfindungsgemäße Prüfverfahren stört.

In einem nächsten Schritt 13 wird die Ausschaltzeit T_AUS des halb mit einem Minimalwert T_MIN verglichen, wobei das erfin dungsgemäße Prüfverfahren abgebrochen wird, wenn die Aus schaltzeit T_AUS den vorgegebenen Minimalwert T_MIN unterschrei tet, da der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich der Einspritzanlage in einem solchen Fall noch nicht bis auf Um gebungsdruck abgeklungen ist.

Andernfalls wird in einem nächsten Schritt 14 die Fehlerband breite des Drucksensors 8 berechnet. Hierbei wird davon aus gegangen, dass in dem Niederdruckbereich bei der Messung des ersten Messwertes U₁ Umgebungsdruck P_UMG herrscht, so dass sich aus der bekannten Spannungs-Druck-Kennlinie des Druck sensors 8 und der ebenfalls bekannten Bauteilspezifischen Messtoleranz ΔU_FEHLER die Fehlerbandbreite berechnen lässt.

In einem nächsten Schritt 15 wird dann überprüft, ob der ers te Messwert U₁ innerhalb der vorgegebenen Fehlerbandbreite liegt, um eine Fehlmessung ausschließen zu können. Falls der erste Messwert U₁ nicht innerhalb der vorgegebenen Fehler bandbreite liegt, so wird in einem nächsten Schritt 16 von einem Sensorfehler ausgegangen und das erfindungsgemäße Prüf verfahren abgebrochen.

Andernfalls wird in einem Schritt 17 zunächst eine vorgegebe ne Totzeit T_tot abgewartet, die für den Druckaufbau in dem Niederdruckbereich der Einspritzanlage erforderlich ist.

Anschließend wird dann in einem Schritt 18 ein zweiter Mess wert U₂ für den Kraftstoffdruck von dem Drucksensor 8 gemes sen, um in einem nächsten Schritt 19 den gemessenen Druckauf bau U₂ - U₁ mit dem technisch vorgegebenen Druckaufbau ΔU vergleichen zu können. Falls der gemessene Druckaufbau klei ner ist als der technisch vorgegebene Druckaufbau, so kann in dem Schritt 16 von einem Sensorfehler ausgegangen werden. An dernfalls wird zu einem Schritt 20 übergegangen und von einer korrekten Sensorfunktion ausgegangen.

Claims

1. Prüfverfahren für einen Drucksensor (8) einer Einspritz anlage für eine Brennkraftmaschine, die einen Niederdruck bereich und einen Hochdruckbereich aufweist, mit den folgen den Schritten:

- Erfassung eines ersten Messwerts des Kraftstoffdrucks durch den Drucksensor (8),
- Starten der Niederdruckpumpe (1),
- Erfassung eines zweiten Messwerts des Kraftstoffdrucks durch den Drucksensor (8) nach dem Starten der Nieder druckpumpe (1),
- Bestimmung eines die Funktionsfähigkeit des Drucksensors (8) wiedergebenden Prüfsignals in Abhängigkeit von dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert,

dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Messwert vor oder kurz nach dem Starten der Nieder druckpumpe (1) erfasst wird und
dass die Ausschaltzeit zwischen dem letzten Abschalten der Brennkraftmaschine und dem darauf folgenden Einschalten der Niederdruckpumpe (1) gemessen wird, wobei der erste Messwert für den Kraftstoffdruck nur dann bei der Bestimmung des Prüf signals berücksichtigt wird, wenn die Ausschaltzeit eine vor gegebene Zeitdauer überschreitet.

2. Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Starten der Niederdruckpumpe (1) und der Erfassung des zweiten Messwerts des Kraftstoffdrucks eine vorgegebene Totzeit abgewartet wird.

3. Prüfverfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messwert des Kraftstoffdrucks einer Plausi bilitätsprüfung unterzogen und nur bei erfolgreicher Plausi bilitätprüfung bei der Bestimmung des Prüfsignals berück sichtigt wird.

4. Prüfverfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messwert mit einem vorgegebenen Minimalwert verglichen und bei der Bestimmung des Prüfsignals nur berück sichtigt wird, wenn er oberhalb des Minimalwertes liegt.

5. Prüfverfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messwert mit einem vorgegebenen Maximalwert verglichen und bei der Bestimmung des Prüfsignals nur berück sichtigt wird, wenn er unterhalb des Maximalwertes liegt.

6. Prüfverfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Prüfsignals die Differenz zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert des Kraftstoff drucks ermittelt wird und mit einem vorgegebenen Minimalwert verglichen wird, wobei das Prüfsignals von dem Vergleich ab hängt.