DE10155252B4 - Method for checking the plausibility of a fuel pressure value supplied by a pressure sensor in an injection system for internal combustion engines and corresponding injection system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Überprüfung der Plausibilität eines von einem Drucksensor (7) gelieferten Kraftstoffdruckwertes (Pmess), wobei zur Regelung der Druckhöhe in einem Druckspeicher (3) einer Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen ein Kraftstoffdruckwert mittels einer Kraftstoffmassenbilanz ermittelt wird, und mit einem vom Drucksensor (7) gelieferten aktuellen Kraftstoffdruckwert (pmess) im Druckspeicher (3) abgeglichen wird, und wobei, wenn der Abgleichwert außerhalb von Grenzen eines vorgegebenen Intervalls liegt, mittels eines von einer Lambdasonde ermittelten Wertes für den Restsauerstoffgehalt im Abgas ein Quervergleich hinsichtlich der Plausibilität des Kraftstoffdruckwerts des Drucksensors durchgeführt wird.Method for checking the plausibility of a fuel pressure value (P mess ) supplied by a pressure sensor (7), wherein a fuel pressure value is determined by means of a fuel mass balance in order to regulate the pressure level in a pressure accumulator (3) of an injection system for internal combustion engines, and with a pressure sensor (7) delivered current fuel pressure value (p mess ) is compared in the pressure accumulator (3), and if the adjustment value is outside the limits of a predetermined interval, a cross-comparison with regard to the plausibility of the fuel pressure value of the pressure sensor is made by means of a value for the residual oxygen content in the exhaust gas determined by a lambda probe is carried out.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Plausibilität eines von einem Drucksensor gelieferten Kraftstoffdruckwerts in einer Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Plausibilitätsüberprüfung eines Druckwerts der Einspritzanlage.The present invention relates to a procedure for checking the plausibility a fuel pressure value in from a pressure sensor an injection system for Internal combustion engines. The present invention further relates to an injection system for an internal combustion engine with a device for a plausibility check Pressure value of the injection system.
Bei modernen Brennkraftmaschinen werden häufig Speichereinspritzanlagen verwendet, welche zur Speicherung eines unter Druck stehenden Kraftstoffes einen Druckspeicher aufweisen. Aus diesem Druckspeicher werden die den einzelnen Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeordneten Injektoren mit Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoffzufuhr zu dem Druckspeicher erfolgt dabei über eine Hochdruckpumpe, die über ein steuerbares Ventil mit dem Druckspeicher verbunden ist, wobei das zwischen der Hochdruckpumpe und dem Druckspeicher angeordnete Ventil eine Einstellung des in dem Druckspeicher herrschenden Kraftstoffdrucks ermöglicht. So kann das Ventil beispielsweise ein Teil des von der Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffstroms abzweigen und in einen Niederdruckbereich der Einspritzanlage zurückführen, wenn der gewünschte Kraftstoffdruck erreicht oder überschritten ist. Bei einem Unterschreiten des gewünschten Kraftstoffdrucks im Druckspeicher leitet das Ventil dagegen den gesamten von der Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffstrom zum Druckspeicher weiter, um möglichst schnell wieder das gewünschte Druckniveau im Druckspeicher zu erreichen. Das zwischen der Hochdruckpumpe und dem Druckspeicher angeordnete Ventil ermöglicht somit eine Einstellung des im Druckspeicher herrschenden Kraftstoffdrucks, so dass dieses Ventil vor. einer Steuereinheit entsprechend der einzuspritzenden Kraftstoffmenge angesteuert wird.In modern internal combustion engines become common Storage injection systems are used, which for storing a have a pressure accumulator under pressure. From this pressure accumulator the individual combustion chambers of the Internal fuel injector assigned to the engine. The fuel supply to the pressure accumulator takes place via a High pressure pump that over a controllable valve is connected to the pressure accumulator, the valve arranged between the high pressure pump and the pressure accumulator an adjustment of the fuel pressure prevailing in the pressure accumulator allows. For example, the valve can be part of the high pressure pump funded Branch fuel flow and into a low pressure area of the injection system return if the desired one Fuel pressure reached or exceeded is. If the desired fuel pressure in the The valve, however, directs the entire pressure from the high-pressure pump funded Fuel flow to the pressure accumulator in order to get that back as quickly as possible desired To reach pressure level in the pressure accumulator. That between the high pressure pump and the valve arranged in the pressure accumulator thus enables adjustment of the fuel pressure prevailing in the pressure accumulator, so that this Valve in front. a control unit corresponding to the one to be injected Fuel quantity is controlled.
Hinsichtlich des von einem Drucksensor gelieferten Druckwerts in einem Druckspeicher der Einspritzanlage wäre es jedoch wünschenswert, wenn eine Plausibilitätsprüfung des Druckwerts möglich wäre, und bei einer Abweichung eine Ursache für die Abweichung erkannt werden könnte.Regarding that of a pressure sensor delivered pressure value in a pressure accumulator of the injection system would it be however desirable if a plausibility check of the Pressure value possible would be, and in the event of a deviation, a cause for the deviation can be identified could.
Aus der
Die
Die
Aus der
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Plausibilitätsprüfung eines von einem Drucksensor gelieferten Druckwerts des Kraftstoffs in einem Druckspeicher einer Einspritzanlage bereitzustellen und auch eine Aussage über die Funktion des Drucksensors zu ermöglichen, sowie eine Einspritzanlage mit einer Einrichtung zur Plausibilitätsprüfung des Druckwerts im Druckspeicher bereitzustellen.It is therefore the task of the present Invention, a method for checking the plausibility of a pressure sensor delivered pressure value of the fuel in a pressure accumulator Provide injection system and also a statement about the Function of the pressure sensor to enable and an injection system with a device for checking the plausibility of the To provide pressure value in the pressure accumulator.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine Einspritzanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is accomplished through a process with the features of claim 1 or an injection system solved with the features of claim 6. Advantageous further training are the subject of the subclaims.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überprüfung der Plausibilität eines von einem Drucksensor gelieferten Kraftstoffdruckwerts in einem Druckspeicher einer Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen wird bei Auftreten einer Abweichung eines Abgleichwertes, der aus einem mittels einer Kraftstoffmassenbilanz ermittelten Kraftstoffdruckwert und einem Drucksensorwert ermittelt wird, aus einem vorgegebenen Intervall mittels eines von einer Lambdasonde ermittelten Werts des Sauerstoffgehalts im Abgas ein Quervergleich hinsichtlich der Plausibilität des Kraftstoffdruckwerts des Drucksensors ausgeführt. Somit wird erfindungsgemäß ein Plausibilitätsfehler erkannt, wenn der Kraftstoffdruckwert außerhalb des vorgegebenen Intervalls liegt, d.h. eine untere bzw. eine obere Schwelle unter- bzw. überschritten wird. Durch den Vergleich mit dem von der Lambdasonde ermittelten Wert ist es erfindungsgemäß nun möglich, die Ursache der Abweichung derart zu erkennen, ob ein Fehler im Kraftstoffdrucksensor oder im restlichen Kraftstoffsystem gegeben ist, da der Kraftstoffdruck die Einspritzzeitberechnung als Führungsgröße direkt beeinflusst. Zur Regelung des Druckwerts im Druckspeicher wird der Kraftstoffdruckwert mittels einer Kraftstoffmassenbilanz ermittelt. Dadurch ist es möglich, eine genaue Regelung des Druckwerts im Druckspeicher auszuführen und eine Plausibilisierung des vom Drucksensor gelieferten Kraftstoffdruckwerts anhand der Kraftstoffmassenbilanz von eingespritzter Kraftstoffmasse und von einer Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffmasse auszuführen.According to the method according to the invention for checking the plausibility of a fuel pressure value supplied by a pressure sensor in a pressure accumulator of an injection system for internal combustion engines, when a deviation occurs, a comparison value, which is determined from a fuel pressure value determined by means of a fuel mass balance and a pressure sensor value, is determined from a predetermined interval by means of a a value of the oxygen content in the exhaust gas determined by a lambda probe, a cross-comparison is carried out with regard to the plausibility of the fuel pressure value of the pressure sensor. Thus, according to the invention, a plausibility error is recognized when the fuel pressure value lies outside the predetermined interval, ie a lower or an upper threshold is exceeded or undershot. By comparing it with that of the Lambda probe determined value, it is now possible according to the invention to identify the cause of the deviation in such a way whether there is a fault in the fuel pressure sensor or in the rest of the fuel system, since the fuel pressure directly influences the injection time calculation as a reference variable. To regulate the pressure value in the pressure accumulator, the fuel pressure value is determined using a fuel mass balance. This makes it possible to carry out a precise regulation of the pressure value in the pressure accumulator and to carry out a plausibility check of the fuel pressure value supplied by the pressure sensor on the basis of the fuel mass balance of the injected fuel mass and the fuel mass delivered by a fuel pump.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für den Kraftstoffdruckwert und/oder den Restsauerstoffwert des Abgases ein Mittelwert gebildet.According to another preferred Design of the method according to the invention is for the fuel pressure value and / or the residual oxygen value of the exhaust gas averaged.
Vorzugsweise wird der Wert des Kraftstoffdrucks und/oder der Wert des Restsauerstoffgehalts zur Ausschließung kurzfristiger Schwankungen gefiltert.Preferably the value of the fuel pressure and / or the value of the residual oxygen content to exclude short-term Filtered fluctuations.
Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren
zur Plausibilitätsprüfung die
Schritte des Bildens eines Mittelwerts einer adaptiven Kraftstoffmassenkorrektur
der Kraftstoffdruckregelung, welche auf einer Kraftstoffmassenbilanz
basiert, des Vergleichens der aktuellen adaptiven Kraftstoffmassenkorrektur mit
der gemittelten Kraftstoffmassenkorrektur, der Filterung des Vergleichswerts
zur Ausschließung
von kurzfristigen Schwankungen, der Bildung eines Mittelwerts einer
Abweichung der Werte für
den Restsauerstoffgehalt der Lambdasonde, der Filterung dieses Mittelwerts
zur Ausschließung
von kurzfristigen Schwankungen und des Ausführens eines Quervergleichs
des gefilterten Mittelwerts der Kraftstoffmassenkorrektur mit dem gefilterten
Mittelwert der Lambdasonde, wenn der gefilterte Mittelwert der Kraftstoff massenkorrektur
vorgegebene Grenzen eines Intervalls überschreitet. Vorzugsweise
wird der Mittelwert des adaptiven Werts der Kraftstoffmassenkorrektur
mittels einer PT1-Filterung berechnet. Zur Filterung wird
dabei vorzugsweise die Gleichung
Die erfindungsgemäße Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine umfasst eine volumenstromgesteuerte Pumpe zur Förderung von Kraftstoff in einen Druckspeicher, ein regelbares Volumenstromventil zur Einstellung eines Kraftstoffdrucks im Druckspeicher und eine Steuer- bzw. Regeleinheit zur Regelung der Druckhöhe im Druckspeicher. Weiter ist ein Drucksensor zur Aufnahme eines aktuellen Drucks im Druckspeicher und ein Lambdasensor zur Messung eines Werts des Restsauerstoffgehalts im Abgas der Brennkraftmaschine vorhanden. Erfindungsgemäß übernimmt die Steuer- bzw. Regeleinheit auch die Funktion einer Einrichtung zur Plausibilitätsprüfung. Wenn ein Abgleichswert zwischen dem zur Regelung der Druckhöhe vorgesehenen, aus der Kraftstoffmassenbilanz ermittelten Kraftstoffdruckwert und dem Drucksensorwert vorgegebene Grenzen eines Intervalls über- bzw. unterschreitet, wird der Kraftstoffdruckwert des Drucksensors mittels des von der Lambdasonde ermittelten Werts hinsichtlich seiner Plausibilität überprüft und es kann erkannt werden, ob der Drucksensor fehlerhaft arbeitet, oder ob der Fehler in einem anderen Bereich der Einspritzanlage liegt. Bei der erfindungsgemäßen Einspritzanlage wird der zur Regelung der Druckhöhe über die Steuer- bzw. Regeleinheit berechnete Kraftstoffdruckwert anhand einer Kraftstoffmassenbilanz berechnet. Dadurch kann der Kraftstoffdruckwert mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden, was eine genaue Einspritzung mittels der Einspritzanlage ermöglicht. Damit kann die erfindungsgemäße Einspritzanlage einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.The injection system according to the invention for an internal combustion engine includes a volume flow controlled pump to deliver fuel into one Pressure accumulator, an adjustable volume flow valve for adjustment a fuel pressure in the pressure accumulator and a control unit to regulate the pressure level in the pressure accumulator. There is also a pressure sensor for recording a current pressure in the pressure accumulator and a lambda sensor for measurement a value of the residual oxygen content in the exhaust gas of the internal combustion engine available. According to the invention the control unit also functions as a device for plausibility check. If a comparison value between that provided for regulating the pressure level, from the fuel mass balance determined fuel pressure value and limits of an interval predetermined or the pressure sensor value falls below, the fuel pressure value of the pressure sensor by means of checked the plausibility of the value determined by the lambda probe and it can be recognized whether the pressure sensor is working incorrectly, or whether the fault is in another area of the injection system. at the injection system according to the invention is used to regulate the pressure level via the Control or regulating unit calculated fuel pressure value based on a fuel mass balance. This can reduce the fuel pressure value can be calculated with high accuracy, what an accurate injection made possible by the injection system. The injection system according to the invention can thus have a high efficiency.
Es sei angemerkt, dass die Steuer- bzw. Regeleinheit die Druckhöhe im Druckspeicher vorzugsweise z.B. durch Öffnen bzw. Schließen des Regelventils und/oder durch eine Änderung der Antriebsdrehzahl der Pumpe regelt.It should be noted that the tax or control unit the pressure level in the pressure accumulator preferably e.g. by opening or closing the Control valve and / or by changing the drive speed the pump regulates.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren mehrere Ausführungsbeispiele von Einspritzanlagen beschrieben, welche das erfindungsgemäße Plausibilitätsprüfungsverfahren ermöglichen.The following are with reference on the figures several embodiments described by injection systems, which the plausibility check method according to the invention enable.
In der Zeichnung ist: In the drawing is:
Unter Bezugnahme auf die
Wie in
Wie in
Weiterhin ist vor dem Druckspeicher
Die Funktion der Einspritzanlage
ist dabei wie folgt. Im Ansaughub der Pumpe
Die Bestimmung des Kraftstoffdrucks
p im Druckspeicher
Dabei wird der Druck p auch von der Kraftstofftemperatur TKraftstoff der Dichte ρ des Kraftstoffs, des E-Moduls E des Kraftstoffs und des Druckspeichervolumens VRail bestimmt. Der E-Modul E und das Druckspeichervolumen VRail bleiben konstant. Unter dem E-Modul des Kraftstoffs wird ein Wert verstanden, welcher von der Art des Kraftstoffs, der Temperatur und der Kompressibilität des Kraftstoffs, der Dehnbarkeit des Druckspeichers und dem Material des Druckspeichers abhängt, wobei der E-Modul des Kraftstoffs insbesondere von der Temperatur und der Kompressibilität des Kraftstoffs abhängt. Der E-Modul E hängt insbesondere neben der Temperatur und der Kompressibilität des Kraftstoffs auch von der Elastizität des Druckspeichers ab, da bei heutigen Einspritzanlagen sehr hohe Drü cke im Druckspeicher auftreten. Anhand dieser Gleichung 1 kann somit eine genaue Druckhöhenregelung mittels einer Kraftstoffmassenbilanz erfolgen, so dass eine unnötige Rückförderung von Kraftstoff im wesentlichen vermieden werden kann und ein signifikant höherer Wirkungsgrad als im Stand der Technik erreicht werden kann.The pressure p is also determined by the fuel temperature T fuel, the density ρ of the fuel, the modulus of elasticity E of the fuel and the pressure storage volume V Rail . The modulus of elasticity E and the pressure accumulator volume V Rail remain constant. The modulus of elasticity of the fuel is understood to be a value which depends on the type of fuel, the temperature and the compressibility of the fuel, the extensibility of the pressure accumulator and the material of the pressure accumulator, the modulus of elasticity of the fuel in particular on the temperature and depends on the compressibility of the fuel. In addition to the temperature and the compressibility of the fuel, the modulus of elasticity E also depends in particular on the elasticity of the pressure accumulator, since very high pressures occur in the pressure accumulator in today's injection systems. Based on this equation 1, an accurate pressure level control can be carried out by means of a fuel mass balance, so that an unnecessary return of fuel can be substantially avoided and a significantly higher efficiency than in the prior art can be achieved.
Aufgrund einer Vielzahl weiterer äußerer Einflüsse kann
es jedoch notwendig sein, den Druckwert p des Druckspeichers
Dieser prädizierte Kraftstoffdruck ppräd stellt
dabei das in
Um das Sensorverhalten des Kraftstoffdrucksensors
Zusätzlich wird mittels eines Streckenmodells
ECU noch das Abtastverhältnis
der ECU
Somit wird der Korrekturwert mcor aus dem oben erwähnten adaptiven Korrekturwert
madapt und dem Ausgang des PI-Reglers ΔmRegler mittels der Gleichung 5 errechnet:
Somit wird die in
Damit wird die gesamte, von der Kraftstoffpumpe
Somit kann erfindungsgemäß die Druckhöhe im Druckspeicher
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Plausibilitätsprüfung eines
Kraftstoffdruckwerts, welcher zur Regelung der Druckhöhe im Druckspeicher
Wenn nun der Vergleichswert der adaptiven Kraftstoffmassenkorrektur vorbestimmte Grenzen eines Intervalls über- bzw. unterschreitet, wird zur Plausibilitätsprüfung ein Quervergleich mit dem gefilterten Vergleichswert der Lambdasonde vorgenommen.If now the comparative value of the adaptive Fuel mass correction exceeds or exceeds predetermined limits of an interval falls below, a cross-comparison is made with the plausibility check the filtered comparison value of the lambda probe.
Erfindungsgemäß wird somit durch das Erkennen
des Überschreitens
einer Grenze des Intervalls ein Plausibilitätsfehler des Kraftstoffdruckwerts
erkannt. Mittels des Quervergleichs kann dann erkannt werden, ob die
Ursache des Fehlers an einem defekten Drucksensor
Somit kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine verlässliche
Aussage gemacht werden, ob der Drucksensor
Wie bei der in
In
Es sei angemerkt, dass weiterhin
eine Ansaugung von Kraftstoff gleichzeitig sowohl durch das Rückschlagventil
In
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist beim zweiten Ausführungsbeispiel
eine Mehrkolbenpumpe
Die Plausibilitätsüberprüfung des Kraftstoffdruckwerts
entspricht dabei dem des ersten Ausführungsbeispiels, wobei das
Regelventil
Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein verfahren zur Plausibilitätsprüfung eines zur Regelung einer volumenstromgesteuerten Pumpe verwendeten Kraftstoffdruckwerts, welcher mit einem von einem Drucksensor gelieferten Kraftstoffdruckwert abgeglichen wird. Bei einer Abweichung des Kraftstoffdruckwerts für die Druckregelung von einem vorgegebenen Intervall wird mittels eines von einer Lambdasonde ermittelten Werts des Sauerstoffgehalts im Abgas ein Quervergleich hinsichtlich der Plausibilität des Kraftstoffdruckwerts durchgeführt und eine Aussage gemacht, ob die Abweichung auf einen Fehler des Drucksensors zurückzuführen ist oder ob der Fehler in einem anderen Bereich der Einspritzanlage liegt.The present invention thus relates a procedure for checking the plausibility of a fuel pressure value used to control a volume flow controlled pump, which with a fuel pressure value supplied by a pressure sensor is compared. If there is a deviation in the fuel pressure value for pressure control from a predetermined interval is by means of a lambda probe determined value of the oxygen content in the exhaust gas a cross comparison in terms of plausibility the fuel pressure value and made a statement whether the deviation is due to a fault in the pressure sensor or whether the fault is in another area of the injection system.
- 11
- Kolbenpumpepiston pump
- 22
- Regelventilcontrol valve
- 33
- Druckspeicheraccumulator
- 44
- Injektorinjector
- 55
- Rückschlagventilcheck valve
- 66
- NiederdruckleitungLow-pressure line
- 77
- Drucksensorpressure sensor
- 88th
- Steuer- und RegeleinheitTax- and control unit
- 99
- Leitungmanagement
- 1010
- Durchlasspassage
- 1111
- Leitungmanagement
- 1212
- EinlassrückschlagventilInlet check valve
- 13a-c13a-c
- Kolbenpumpepiston pump
- 14a-c14a-c
- Rückschlagventilecheck valves
- 15a-c15a-c
- Rückschlagventilecheck valves
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