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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung einer Funktionsfähigkeit
eines Kraftstoffversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs auf der
Basis eines in dem Kraftstoffversorgungssystem erfassten Kraftstoffstroms.
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Ferner
betrifft die Erfindung in ihrem Vorrichtungsaspekt sowohl ein Steuergerät eines
solchen Kraftstoffversorgungssystems als auch ein externes Diagnosegerät.
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Ein
solches Verfahren ist aus der
DE 199 28 548 A1 bekannt. Diese Schrift offenbart
ferner eine Einrichtung zur Erfassung einer Leckage eines Kraftstoffeinspritzsystems,
ohne dabei zwischen einem Steuergerät und einem externen Diagnosegerät zu unterscheiden.
Beim Gegenstand der
DE
199 28 548 A1 wird ein aus einem Kraftstofftank entnommener Kraftstoffvolumenstrom
erfasst und mit einem in der gleichen Zeiteinheit von der Motorsteuerung
vorgegebenen Einspritzvolumenstrom verglichen. Anschließend wird
eine Differenz beider Volumenströme
gebildet und mit einem Grenzwert verglichen, der aus einem Speicher
der Motorsteuerung ausgelesen und in Abhängigkeit von Betriebsparametern
des Motors berechnet wird. Wenn die Differenz der Volumenströme größer als
der Grenzwert ist, wird ein Leckagesignal ausgegeben und es werden
von der Motorsteuerung Gegenmaßnahmen
eingeleitet, um eine Schädigung
des Motors oder eine Belastung der Umwelt durch die Leckage zu vermeiden.
Dabei wird in der
DE
199 28 548 A1 insbesondere die Hochdruckpumpe als kritisches
Bauteil betrachtet, bei der eine Leckage zum Beispiel zum Eindringen
von Kraftstoff in einen Schmierölkreislauf
des Verbrennungsmotors führen
kann. Die dort vorgestellte Leckageerkennung soll mit minimalem
vorrichtungstechnischem Aufwand funktionieren. Zur Erfassung des
aus dem Kraftstofftank entnommenen Volumenstroms wird eine Messung
einer Veränderung
des Tank-Füllstandes
pro Zeiteinheit oder eine mittelbare Bestimmung aus einer Druckdifferenz
zwischen zwei Messpunkten auf einer Niederdruckseite der Hochdruckleitung vorgeschlagen.
Als Alternative wird die Verwendung sonstiger Durchflussmessgeräte, beispielsweise
die Verwendung von Wirkdruck-Durchflussmessgeräten (Drosselgeräten, magnetisch-induktiven
Durchflussmessern etc.) genannt.
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Vorteile der
Erfindung
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Im
Gegensatz zu diesem Stand der Technik, der einzelne Werte von Volumenströmen erfasst,
Differenzen bildet und die Differenzen mit einem Schwellenwert vergleicht,
zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren
nach Anspruch 1 dadurch aus, dass ein zeitlicher Verlauf des wenigstens
einen Kraftstoffstroms erfasst wird und dass die Funktionsfähigkeit
auf der Basis des zeitlichen Verlaufs des Kraftstoffstroms beurteilt
wird. Bei dem Kraftstoffstrom kann es sich um einen Volumenstrom
oder um einen Massenstrom handeln. Ferner zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Steuergerät der eingangs
genannten Art dadurch aus, dass es dazu programmiert ist, zusammen
mit einem externen Diagnosegerät
ein solches Verfahren durchzuführen.
Entsprechend zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Diagnosegerät der eingangs
genannten Art dadurch aus, dass es dazu programmiert ist, zusammen
mit einem Steuergerät
des Kraftstoffversorgungssystems ein solches Verfahren durchzuführen.
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Diese
Merkmale eröffnen
Möglichkeiten,
neben einer Leckage auch andere Fehler zu erkennen. So ist aus dem
zeitlichen Verlauf gegebenenfalls auch eine unerwünschte Veränderung
von Durchflusskennlinien von Durchfluss-Stellgliedern des Kraftstoffversorgungssystems
detektierbar, die nicht mit einer Leckage verbunden ist. Außerdem kann zum
Beispiel eine Fehlfunktion einer Hochdruckpumpe mit mehreren Pumpenelementen
erkannt werden, wenn diese Fehlfunktion zum Beispiel mit Unregelmäßigkeiten
zwischen den Fördermengen
einzelner Pumpenelemente verbunden ist, ohne dass dies zu einer
Leckage führen
würde.
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Mit
Blick auf Ausgestaltungen des Verfahrens ist bevorzugt, dass der
Volumenstrom mit Hilfe einer Ultraschall-Durchflussmessung erfasst wird.
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Die
Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Ultraschallsignals ist von der
Strömungsgeschwindigkeit
des Mediums, in dem es sich ausbreitet, abhängig. Aus der Laufzeit der
Ultraschallsignale zwischen Sender und Empfänger ist daher die Strömungsgeschwindigkeit
des Mediums, hier des Kraftstoffs, bestimmbar. Bei bekanntem Strömungsquerschnitt
ergibt sich dann ein Volumenstrom des Kraftstoffs als Produkt des
Strömungsquerschnitts
und der bestimmten Strömungsgeschwindigkeit.
Die Ultraschall-Durchflussmessung hat den besonderen Vorteil, dass
die Messung nicht-invasiv vorgenommen werden kann, da Ultraschallwellen
auch Festkörper durchdringen
und die Sensoren daher auf der Außenwand von Leitungen befestigt
werden können,
ohne die Funktion, insbesondere die Dichtheit, des Kraftstoffversorgungssystems
zu beeinträchtigen.
Eine unerwünschte
Drosselung des Durchflusses oder eine Schwächung der Druckfestigkeit des
Kraftstoffversorgungssystems tritt daher nicht auf.
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Bevorzugt
ist auch, dass die Ultraschall-Durchflussmessung mit Hilfe wenigstens
eines Ultraschall-Durchfluss-Sensors erfasst wird, der nicht zu
dem Kraftstoffversorgungssystem gehört und der mit kraftstoffführenden
Abschnitte des Kraftstoffversorgungssystems nicht-invasiv koppelbar
und entkoppelbar ist.
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Diese
Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Ultraschall-Durchfluss-Sensor
nicht für
jedes Kraftstoffversorgungssystem in jedem Kraftfahrzeug vorzusehen
ist, sondern als Diagnose-Werkzeug für eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen
in Werkstätten oder
im Rahmen einer Band-Ende-Diagnose am Ende eines Herstellungsprozesses
verwendet werden kann.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass
der zeitliche Verlauf in Verbindung mit einer Ansteuerung wenigstens
eines Durchfluss-Stellgliedes erfasst wird.
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Durch
das Ansteuern eines Durchfluss-Stellgliedes werden definierte Bedingungen
erzeugt, auf die ein funktionsfähiges
Kraftstoffversorgungssystem mit definierten Reaktionen antwortet.
Abweichungen von den definierten Reaktionen zeigen daher Fehlfunktionen
des Kraftstoffversorgungssystems an, wobei die Ursache der Fehlfunktion
durch Variation der Anbringung der Durchfluss-Sensorik und durch Variation der Stellsignale
eingrenzbar ist.
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Bevorzugt
ist auch, dass bei einem Kraftstoffversorgungssystem mit einem auf
einer Niederdruckseite einer Hochdruckpumpe angeordneten Zumesseinheit
als Durchfluss-Stellglied ein Zumesseinheits-Stellsignal in vorbestimmter Weise zeitlich
variiert wird und der zeitliche Verlauf als zeitlicher Verlauf eines
Kraftstoffstroms durch die Hochdruckpumpe als Differenz von Kraftstoffströmen bestimmt
wird, die in einem Hochdruckpumpenzulauf und einem Hochdruckpumpenrücklauf erfasst
werden.
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Diese
Ausgestaltung erlaubt insbesondere eine Überprüfung der Kennlinie der Zumesseinheit und
damit eine Überprüfung der
Funktionsfähigkeit des
Zumesseinheit.
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Alternativ
oder ergänzend
ist bevorzugt, dass bei einem Kraftstoffversorgungssystem mit wenigstens
einem Einspritzventil als Durchfluss-Stellglied ein Einspritzventil-Stellsignal
in vorbestimmter Weise zeitlich variiert wird und der zeitliche
Verlauf als zeitlicher Verlauf eines Kraftstoffstroms durch die Hochdruckpumpe
als Differenz von Kraftstoffströmen bestimmt
wird, die in einem Hochdruckpumpenzulauf und einem Hochdruckpumpenrücklauf erfasst
werden.
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Alternativ
oder ergänzend
ist bevorzugt dass der zeitliche Verlauf als zeitlicher Verlauf
eines Kraftstoffstroms in einer von der Hochdruckpumpe wegführenden
Hochdruckleitung bestimmt wird.
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Diese
Ausgestaltung erlaubt eine Überprüfung der
Funktionsfähigkeit
des Bauteile-Verbundes aus Hochdruckpumpe und Zumesseinheit. Wird
beispielsweise der Durchfluss über
das wenigstens eine Einspritzventil in definierter Weise reduziert,
muss der von der Hochdruckpumpe erzeugte Volumenstrom in der von
der Hochdruckpumpe wegführenden Hochdruckleitung
ebenfalls in definierter Weise absinken. Ferner erlaubt diese Ausgestaltung
eine Diagnose einzelner Pumpenelemente der Hochdruckpumpe. Hochdruckpumpen
weisen in der Regel mehrere Pumpenelemente auf, die jeweils einzeln
Beiträge
zur Fördermenge
der Hochdruckpumpe liefern. Die einzelnen Beiträge bilden sich in dem Verlauf
des Kraftstoffstroms in der Hochdruckleitung ab. Ein Fehlen oder
eine starke Streuung der Werte der einzelnen Beiträge zeigt
eine Fehlfunktion der Pumpenelemente an.
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Durch
Erfassung der Kraftstoffströme
auf der Niederdruckseite, also im Hochdruckpumpenzulauf und im Hochdruckpumpenrücklauf,
und zusätzlich
in der Hochdruckleitung, sowie durch Normieren des Kraftstoffstroms
in der Hochdruckleitung auf die Differenz der Kraftstoffströme auf der
Niederdruckseite kann zusätzlich
der Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe nach einer Änderung eines Durchfluss-Stellsignals
beurteilt werden.
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Bevorzugt
ist auch, dass das Zumesseinheits-Stellsignal und/oder das Einspritzventil-Stellsignal
von einem Steuergerät
des Kraftfahrzeugs nach Aufforderung durch ein externes, mit dem
Steuergerät
zeitweise verbundenes Diagnosegerät geändert wird.
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Durch
diese Ausgestaltung werden im Steuergerät ohnehin vorhandene Steuerungsroutinen
zur Durchführung
des Verfahrens verwendet. Das externe Diagnosegerät muss dann
lediglich die entsprechende Steuerroutine im Steuergerät auslösen, in dem
das Diagnosegerät
zum Beispiel eine veränderte
Motordrehzahl anfordert. Das Steuergerät reagiert auf die Anforderung
mit einer Veränderung
der Einspritzmenge, um die veränderte
Drehzahl einzustellen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass Signale des Ultraschall-Durchfluss-Sensors dem
Diagnosegerät
zugeführt
werden und dass die Beurteilung allein in dem Diagnosegerät, allein
in dem angeschlossenem Steuergerät,
oder teilweise in dem Diagnosegerät und teilweise in dem Steuergerät stattfindet.
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Durch
diese Ausgestaltung ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.
Dadurch, dass die Signale des Ultraschall-Durchfluss-Sensors dem Diagnosegerät zugeführt werden,
muss die Schaltungstechnik und Software zur Aufbereitung und Auswertung
dieser Signale nicht in jedem Steuergerät jedes Fahrzeugs vorhanden
sein. Eine Beurteilung allein in dem Diagnosegerät erlaubt zum Beispiel eine
Anpassung von Testroutinen durch Änderung von vergleichsweise
wenigen Diagnosegeräten, beziehungsweise
darin abgespeicherten Kennlinien, Kennfeldern und/oder Programmen.
Eine allein in dem Steuergerät
stattfindende Beurteilung erlaubt eine hochgradig fahrzeugindividuelle
Individualisierung von Testroutinen. Durch die Verteilung von Beurteilungsfunktionen
auf das Diagnosegerät
und das Steuergerät
kann jede zwischen diesen Extremen liegende Möglichkeit verwendet werden.
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Mit
Blick auf Ausgestaltungen des Steuergerätes ist bevorzugt, dass es
dazu programmiert ist, zusammen mit einem externen Diagnosegerät wenigstens
eine der oben genannten Ausgestaltungen des Verfahrens durchzuführen. Entsprechendes
gilt für
das Diagnosegerät.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 ein
Kraftstoffversorgungssystem eines Verbrennungsmotors;
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2 einen
Abschnitt einer Kraftstoffleitung des Kraftstoffversorgungssystems
aus der 1;
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3 ein
Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
und
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4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
des Verfahrens.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein Kraftstoffversorgungssystem 10 eines Verbrennungsmotors 12.
Für den
Betrieb des Verbrennungsmotors 12 wird Kraftstoff aus einem
Hochdruckspeicher 14 über
eine Anordnung aus wenigstens einem Einspritzventil 16 in
Brennräume
des Verbrennungsmotors 12 eingespritzt. Dazu wird die Anordnung
aus wenigstens einem Einspritzventil 16 zum Beispiel mit
Einspritzimpulsbreiten ti von einem Steuergerät 18 angesteuert.
Jedes Einspritzventil 16 stellt insofern ein Durchfluss-Stellglied des
Kraftstoffversorgungssystems 10 dar.
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Zur
Bestimmung der Einspritzimpulsbreiten ti verarbeitet das Steuergerät Signale
verschiedener Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 12 wie dessen
Drehzahl n, Brennraumfüllung,
Drehmomentanforderung durch den Fahrer und so weiter. Stellvertretend
für entsprechende
Sensoren ist in der 1 ein Drehzahlsensor 19 dargestellt.
Der Einspritzdruck, der im Hochdruckspeicher 14 herrscht, wird
durch eine Hochdruckpumpe 20 erzeugt, die Kraftstoff mit
einem entsprechend hohen Druck über eine
Hochdruckleitung 22 in den Hochdruckspeicher 14 fördert. Der
im Hochdruckspeicher 14 herrschende Druck wird durch einen
Hochdrucksensor 24 erfasst und als elektrisches Signal
dem Steuergerät 18 übergeben,
das daraus ein Stellsignal TV_26 für ein Druckregelventil 26 bildet,
das den Hochdruckspeicher 14 über eine Rücklaufleitung 28 zu
einem Kraftstofftank 30 oder allgemeiner, zu einer Niederdruckseite
des Kraftstoffversorgungssystems 10, entlastet. Die Rücklaufleitung 28 ist
darüber
hinaus an die Anordnung aus wenigstens einem Einspritzventil 16 angeschlossen,
um nicht eingespritzten Leckage-Kraftstoff zur Niederdruckseite
des Kraftstoffversorgungssystems zurückzuführen.
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Die
Hochdruckpumpe 20, die üblicherweise als
vom Verbrennungsmotor 12 mechanisch angetriebene Kolbenpumpe
realisiert ist, besitzt auf ihrer Niederdruckseite eine Zumesseinheit 32,
die vom Steuergerät 18 mit
einem Stellsignal TV_32 gesteuert wird, um einen Kraftstoffstrom
vom Kraftstofftank 30 zur Hochdruckpumpe 20, der über einen
Hochdruckpumpenzulauf 34 erfolgt, zu steuern. Der Hochdruckpumpenzulauf 34 wird
von einer Vorförderpumpe 36,
die im Kraftstofftank 30 angeordnet sein kann, mit einem unter
Niederdruck stehenden Kraftstoffstrom gespeist. Typische Werte für den Niederdruck
bewegen sich in einer Größenordnung
von 10 bar, während
typische Werte des Drucks auf der Hochdruckseite, beispielsweise
des Einspritzdrucks, eine Größenordnung
von 103 bar besitzen. Die Zumesseinheit 32 weist
zum Beispiel einen Schieber auf, der mit einem Tastverhältnis als
Stellsignal TV_32 bewegt wird und dabei einen Durchflussquerschnitt
auf der Niederdruckseite der Hochdruckpumpe 20 beeinflusst.
Bei schließender
Ansteuerung der Zumesseinheit 32 erhöht sich damit der Strömungswiderstand
im Hochdruckpumpenzulauf 34 und die Hochdruckpumpe 20 erhält entsprechend
weniger Kraftstoff auf ihrer Niederdruckseite und fördert dann entsprechend
weniger Kraftstoff in die Hochdruckleitung 22.
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In
dem Hochdruckpumpenzulauf 34 ist optional ein Kraftstofftemperatursensor 38 angeordnet, der
eine Kraftstofftemperatur T_K als elektrisches Signal an das Steuergerät 18 übergibt.
Durch die Zumesseinheit 32 geflossener Kraftstoff, der
nicht von der Hochdruckpumpe 20 in die Hochdruckleitung 22 eingespeist
wird, fließt über einen
Hochdruckpumpenrücklauf 40 in
den Kraftstofftank 30 zurück. Der Gegenstand der 1 stellt
ein typisches Kraftstoffversorgungssystems 10 dar, dessen
Funktionsfähigkeit
mit den oben angegebenen Merkmalen beurteilt werden kann. Es versteht
sich aber, dass auch anders aufgebaute Kraftstoffversorgungssysteme durch
die oben aufgeführten
und weiter unten näher erläuterten
Merkmale diagnostiziert werden können.
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Zur
Beurteilung der Funktionsfähigkeit
solcher Kraftstoffversorgungssysteme, beispielsweise des Kraftstoffversorgungssystems 10,
wird wenigstens ein zeitlicher Verlauf eines Kraftstoffstroms in
einer Kraftstoff führenden
Leitung des Kraftstoffversorgungssystems 10 erfasst und
die Funktionsfähigkeit des
Kraftstoffversorgungssystems 10 wird dann auf der Basis
des zeitlichen Verlaufs des Kraftstoffstroms beurteilt.
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Die
Beurteilung erfolgt bevorzugt im Rahmen eines Werkstattbesuchs oder
einer Band-Ende-Prüfung,
bei der ein Diagnosegerät 42 an
das Steuergerät 18 angeschlossen
wird, um Stellsignale und Daten, die in der 1 beide
als DS bezeichnet sind, mit dem Steuergerät 18 auszutauschen.
Der Kraftstoffstrom wird zum Beispiel parallel im Hochdruckpumpenzulauf 34 an
einem Messpunkt 44 und im Hochdruckpumpenrücklauf 40 an
einem Messpunkt 46 gemessen, so dass eine Differenz der
erfassten Kraftstoffströme
einen Durchfluss durch die Zumesseinheit 32 angibt. Alternativ
oder ergänzend
wird der Kraftstoffstrom an einem Messpunkt 48 in der Hochdruckleitung 22 erfasst.
Zur Erfassung der zeitlichen Verläufe der Kraftstoffströme wird
bevorzugt zunächst
ein Kraftstoffvolumenstrom erfasst, der im Falle des optional vorhandenen
Kraftstofftemperatursensors 38 in einen Kraftstoffmassenstrom
umgerechnet werden kann.
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Zur
Erfassung des Volumenstroms oder der Volumenströme wird bevorzugt ein Ultraschall-Durchfluss-Sensor 54 verwendet,
dessen Arbeitsprinzip im Folgenden unter Bezug auf die 2 erläutert wird. 2 zeigt
im Einzelnen einen Abschnitt 50 einer Kraftstoffleitung
des Kraftstoffversorgungssystems 10, wobei der Abschnitt 50 zum
Beispiel zu einem der in der 1 dargestellten
Messpunkte 44, 46 oder 48 gehört. Auf
Wandungen 52 des Abschnitts 50 wird nicht-invasiv
ein Ultraschall-Durchfluss-Sensor 54 befestigt,
wobei die Befestigung zum Beispiel durch einen Klemmsitz erzielt werden
kann. Der Ultraschall-Durchfluss-Sensor 54 weist einen
ersten Transceiver 56 und einen zweiten Transceiver 58 auf,
die abwechselnd und jeweils komplementär zueinander als Sender oder
Empfänger
von Ultraschallsignalen arbeiten. Der Pfeil 57 gibt die
Richtung des durch den Abschnitt 50 fließenden Kraftstoffstroms
an. Der Transceiver 56 sendet ein Ultraschallsignal in
Strömungsrichtung 57 zu
dem Transceiver 58 und der Transceiver 58 sendet
ein Ultraschall-Durchfluss-Sensor gegen die Strömungsrichtung 57 zu
dem Transceiver 56. Beide Transceiver 56, 58 sind
an das Diagnosegerät 42 angeschlossen,
das aus dem Laufzeitunterschied der Ultraschallsignale die Strömungsgeschwindigkeit
des Kraftstoffs in der Strömungsrichtung 57 bestimmt. Dieses
Messprinzip ist im Prinzip bekannt und wird zum Beispiel von der
Firma Flexim für
industrielle Anwendungen angeboten. Aus dem bekannten Strömungsquerschnitt
und der erfassten Strömungsgeschwindigkeit
wird der Volumenstrom als Produkt der beiden genannten Größen gebildet.
Unter zusätzlicher
Berücksichtigung
der Kraftstofftemperatur T_K kann der Kraftstoffmassenstrom bestimmt
werden.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie
es beim Gegenstand der 1 durch den Verbund aus Steuergerät 18 und
Diagnosegerät 42 abgearbeitet
wird, wenn je ein Ultraschall-Durchfluss-Sensor 54 am Messpunkt 44 und
am Messpunkt 46 angeordnet ist. Die Differenz der an den Messpunkten 44 und 46 erfassten
Kraftstoffströme Q_34
und Q_40 ergibt dann den Kraftstoffstrom Q_32 durch die Zumesseinheit 32,
so dass der zeitliche Verlauf dieses Kraftstoffstroms Q_32 durch
die Zumesseinheit 32 zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit
der Zumesseinheit 32 verwendet wird. Dazu befiehlt das
Diagnosegerät 42 dem
Steuergerät 14 in einem
Schritt 60, die Zumesseinheit 32 schließend anzusteuern.
Die schließende
Ansteuerung kann zum Beispiel so erfolgen, dass sich ein Volumenstrom Q_32_soll(t) über der
Zeit t rampenförmig
verringert, wie es in der 3 neben
dem Schritt 60 dargestellt ist. Das Schließen erfolgt
zum Beispiel so, dass nur noch eine vorbestimmte Mindestkraftstoffmenge
durch die Zumesseinheit 32 strömt.
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Anschließend erfolgt
durch Auswertung der Signale der an den Messpunkten 44 und 46 befestigten
Ultraschall-Durchfluss-Sensoren 54 eine
Erfassung eines Ist-Wertes Q_32_ist(t) des Volumenstroms durch die
Zumesseinheit 32 in einem Schritt 62. Der Betrag
d der Differenz von Ist-Volumenstrom Q_32_ist(t)
und des Soll-Volumenstroms Q_32_soll(t) wird im Schritt 64 gebildet
und anschließend
im Schritt 66 mit einem Schwellenwert S verglichen. Sofern
die genannte Differenz kleiner als der Schwellenwert S ist, verzweigt
das Flussdiagramm zu dem Schritt 68, in dem die Zumesseinheit 32 als funktionsfähig (in
Ordnung i. O.) beurteilt wird. Andernfalls verzweigt das Flussdiagramm
vom Schritt 64 in den Schritt 70, in dem die Zumesseinheit 32 als nicht
funktionsfähig
(nicht in Ordnung n. i. O.) beurteilt wird. Rechts neben dem Schritt 66 ist
in der 3 ein zeitlicher Verlauf 71 des Ist-Volumenstroms
Q_32_ist (t) zusammen mit dem Soll-Volumenstrom 72 sowie
einer erlaubten Abweichungsbandbreite, die sich durch den Schwellenwert
S ergibt, dargestellt. Der zeitliche Verlauf 71 bleibt
in diesem Fall innerhalb der erlaubten Abweichungsbandbreite und
kennzeichnet daher eine funktionsfähige Zumesseinheit 32.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem die Ultraschall-Durchfluss-Sensoren 54 ebenfalls
an den Messpunkten 44 und 46 in der 1 angebracht
sind. Das Diagnosegerät 42 befiehlt
dem Steuergerät 18 beim
Gegenstand der 4 im Schritt 74 eine
sprunghafte Verstellung der über
die Anordnung aus wenigstens einem Einspritzventil 16 einzuspritzenden
Kraftstoffmenge Q_16_soll durch eine Veränderung von Einspritzimpulsbreiten
ti, wie es qualitativ rechts neben dem Schritt 74 für den Fall
einer Vergrößerung von Q_16_soll
dargestellt ist. Dabei wird das Druckregelventil 26 geschlossen
gehalten. Die sprungartige Verstellung der Einspritzmenge kann zum
Beispiel dadurch erfolgen, dass das Steuergerät 14 einen erhöhten oder
verringerten Sollwert für
die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 12 vorgibt. Die Hochdruckpumpe 20 muss
der dann steigenden oder sinkenden Mengenanforderung Q_16_soll innerhalb
einer vorgebbaren Zeitspanne dt mit einer entsprechend erhöhten oder
verringerten Fördermenge
Q_20_ist folgen. Die Vorgabe eines Sollwertes für die Drehzahl hat gegenüber anderen
Eingriffen den Vorteil, dass keine unzulässigen Drehzahlen, insbesondere
keine zu hohen Drehzahlen, bei den Änderungen der Einspritzmengen
auftreten. Zur statistischen Absicherung kann die Änderung
der einzuspritzenden Kraftstoffmenge für verschiedene Betriebspunkte,
die durch Anfangsdrehzahlwerte und/oder Solldrehzahlwerte und/oder
Drücke
im Hochdruckspeicher 14 definiert sind, wiederholt werden.
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Die
Fördermenge,
die einem Ist-Kraftstoffstrom Q_20_ist durch die Hochdruckpumpe 20 entspricht,
ergibt sich im Schritt 78 als Differenz d1 der Kraftstoffströme Q_34
im Hochdruckpumpenzulauf 34 und Q_40 Hochdruckpumpenrücklauf 40,
die im Schritt 76 erfasst wurden.
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Im
Schritt 80 wird geprüft,
ob die Differenz d1 dem durch die Drehzahl-Sollwertvorgabe definierten Soll-Kraftstoffstrom Q_16_soll
mit einer Abweichung folgt, die innerhalb einer vorbestimmten erlaubten Bandbreite
ist, die durch den Schwellenwert S1 definiert ist. Die Abfrage im
Schritt 80 wird vorzugsweise nach Ablauf einer vorbestimmten
Zeitspanne dt nach einer Änderung
von Q_16_soll durchgeführt.
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Wird
die Abfrage im Schritt 80 bejaht, wird die Hochdruckpumpe 20 im
Schritt 82 als funktionsfähig (i. O.) beurteilt. Andernfalls
wird die Hochdruckpumpe 20 im Schritt 84 nicht
ausreichend funktionsfähig
(n. i. O.) beurteilt.
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Alternativ
zu einer erhöhten
Sollwertvorgabe Q_16_soll des über
die Anordnung aus wenigstens einem Einspritzventil 16 eingespritzten
Kraftstoffstroms kann auch eine Verringerung der Sollwertvorgabe
im Schritt 74 erfolgen. Die Verringerung wird bevorzugt
bei geschlossenem Druckregelventil 26 durch eine Verringerung
der Drehzahl n um eine vorgebbaren Wert ausgelöst. Die Hochdruckpumpe 20 muss
der verringerten Sollwertvorgabe dann mit einer entsprechend verringerten
Fördermenge
folgen. Eine nicht ausreichende oder nicht ausreichend schnell erfolgende
Verringerung der Fördermenge deutet
auf eine unerwünschte
Nachförderung
der Hochdruckpumpe 20 hin, die zum Beispiel durch eine Fehlfunktion
der Zumesseinheit 32 erzeugt wird.
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Im
Unterschied zur Erfassung der Fördermenge
d1 = Q_20_ist als Differenz von Kraftstoffströmen Q_34, Q_40 im Hochdruckpumpenzulauf 34 und
Hochdruckpumpenrücklauf 40 im
Schritt 76 kann die Fördermenge
d1 auch mit nur einem Ultraschall-Durchfluss-Sensor 54,
der am Messpunkt 48 in der Hochdruckleitung 22 der 1 angebracht wird,
erfasst werden.
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Diese
Ausgestaltung erlaubt zusätzlich
eine Eingrenzung eventueller Fehlfunktionen der Hochdruckpumpe durch
eine Auswertung des zeitlichen Verlaufs des erfassten Kraftstoffstroms über der
Zeit als Funktion der Zahl der Pumpenelemente der Hochdruckpumpe 20 und
der mit der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 10 korrelierenden
Drehzahl eines Antriebs der Hochdruckpumpe 20.
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So
kann überprüft werden,
ob sich über
einem vorbestimmten Drehwinkel alpha, der aus dem Drehzahlsignal
n ableitbar ist, eine passende Zahl k_soll von Förderhüben der Pumpenelemente in dem zeitlichen
Verlauf abbildet. Eine zu geringe Zahl k von Förderhüben (k < k_soll) zeigt einen Ausfall von einem
oder mehreren Pumpenelementen an.
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Alternativ
oder ergänzend
kann eine Streubreite SB der Förderhübe, die
sich als Maxima im zeitlichen Verlauf abbilden, ausgewertet werden. Eine
Streubreite, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet,
zeigt eine Fehlfunktion von Hochdruckventilen an, die jeweils zwischen
einem einzelnen Pumpenelement und der Hochdruckleitung 22 angeordnet
sind.
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Eine
weitere Alternative sieht vor, dass Kraftstoffströme an allen
drei Messpunkten 44, 46, 48 erfasst werden
und dass die in der Hochdruckleitung 22, also am Messpunkt 48 erfassten
Kraftstoffströme auf
eine Differenz der auf der Niederdruckseite, also an den Messpunkten 44 und 46,
erfassten Kraftstoffströme
normiert werden. Die normierte Größe stellt einen Liefergrad
oder Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe 20 dar. Auch bei dieser
Alternative gilt, dass die Fördermenge
der Hochdruckpumpe innerhalb einer vorbestimmten Zeit einer geänderten
Solleinspritzmengenanforderung folgen muss.
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Entsprechend
ergibt sich als Diagnoseergebnis eine Aussage über den Liefergrad der Hochdruckpumpe 20.
Alternativ zu einer Auswertung einer Differenz zwischen einem Sollwert
Q_16_soll und einem Istwert Q_16_ist1 zu einem bestimmten Zeitpunkt
kann auch die Zeit ausgewertet werden, die zwischen einer Änderung
des Sollwerts Q_15_soll und einer Angleichung des Istwerts Q_16_ist1
vergeht. Eine Überschreitung
eines entsprechenden Schwellenwertes zeigt dann ebenfalls eine Fehlfunktion
der Hochdruckpumpe 20 an.