DE102007003150A1

DE102007003150A1 - Verfahren zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleunigens einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007003150A1
Application number: DE102007003150A
Authority: DE
Inventors: Uwe Jung; Janos Radeczky; Michael Wirkowski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2027-01-23
Also published as: CN101583787B; CN101583787A; US20100049426A1; WO2008090135A1; DE102007003150B4; US8108124B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleunigens einer Brennkraftmaschine. Dabei ist jedem Lastzustand der Brennkraftmaschine ein Ventilöffnungsquerschnitt zugeordnet. Ein unkontrolliertes Beschleunigen der Brennkraftmaschine wird dadurch ermittelt, dass ein Reglerwert sich außerhalb eines Grenzbereichs befindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleunigens einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs 1.
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zum Betrieb einer Brennkraftmaschine sind generell seit vielen Jahren bekannt. Bei einem sogenannten Common-Rail Einspritzsystem erfolgt die Kraftstoffzuführung in den jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine durch Injektoren, insbesondere durch Piezoinjektoren. Bei Kraftstoffeinspritzsystemen ist dabei das erzeugte Motordrehmoment unter anderem durch die eingespritzte Kraftstoffmenge pro Arbeitshub abhängig. Dabei wird bei Einspritzsystemen die Kraftstoffmenge nicht selbst gemessen, sondern über die Einspritzdauer und den anliegenden Kraftstoffdruck berechnet. Sollte ein Fehler im System vorliegen, der die Einspritzmenge erhöht, wie z. B. ein klemmender Injektor und/oder ein falsch messender Raildrucksensor, so wird die Erhöhung der Einspritzmenge durch das System nicht erkannt. In diesem Fall stimmt das erzeugte Drehmoment nicht mit dem Fahrerwunsch überein und das Fahrzeug kann, vom Fahrer unbeabsichtigt, beschleunigen. Im schlimmsten Fall kann es zu einem „run away", einem unkontrollierten Beschleunigen, der Brennkraftmaschine kommen, welche zu einer Zerstörung derselben führen kann.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren bereitzustellen, das eine unbeabsichtigte Erhöhung der Kraftstoffmenge und damit ein ungewolltes Beschleunigen der Brennkraftmaschine ermittelt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine Betrachtung einer Ausgangsgröße einer Reglereinheit ein ungewolltes Beschleunigen der Brennkraftmaschine identifiziert wird. Somit können weitere Maßnahmen zur Vermeidung des unkontrollierten Beschleunigens der Brennkraftmaschine durch z. B. ein Steuergerät eingeleitet werden. Weiterhin ermöglicht das Verfahren, jeweils abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, eine Plausibilisierung der sich im Einspritzsystem befindlichen Kraftstoffmenge. Es ist folglich möglich, zu jedem Zeitpunkt zu überprüfen, ob z. B. eine Leckage innerhalb des Einspritzsystems aufgetreten ist, da hier eine, im Vergleich zu einem Einspritzsystem ohne Leckage, höhere Kraftstoffmenge durch das Einspritzsystem strömt.
Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
1: ein Blockschaltbild eines Einspritzsystems zur Regelung des einzuspritzenden Kraftstoffs,
2: zeigt ein Blockschaltbild eines Regelkreises zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleunigens einer Brennkraftmaschine.
3: zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrensablaufs in der Diagnoseeinheit DIAG2 zur Bestimmung, ob ein unkontrolliertes Beschleunigen der Brennkraftmaschine vorliegt.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Einspritzsystems zur Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge. Dabei besteht das Einspritzsystem aus einem Kraftstofftank 1, einer Niederdruck pumpe 2, die Kraftstoff aus dem Tank fördert, einem Volumenstromregelventil 3 mit Rückführleitung 5 zum Kraftstofftank 1, einer Hochdruckpumpe 4, die Kraftstoff einem Hochdruckspeicher 6 zuführt, und Injektoren 7, 7' und 7'' zum Einspritzen des Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, welcher in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Mittels einer Niederdruckpumpe 2 wird Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 1 gefördert und dann einer Hochdruckpumpe 4 zugeführt. Die Hochdruckpumpe 4 speist dann einen Hochdruckspeicher 6 mit dem aus der Niederdruckpumpe 2 zugeführten Kraftstoff. Dabei können sich im Hockdruckspeicher 6 Drücke bis 1800 bar aufbauen. Über Injektoren 7, 7', und 7'' kann der Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 6 in einen Brennraum eingespritzt werden. Um den Druck innerhalb des Hochdruckspeichers 6 regeln zu können, ist zwischen der Niederdruckpumpe 2 und der Hochdruckpumpe 4 ein Volumenstromregelventil 3 mit einer Rückführleitung 5 zum Kraftstofftank angeordnet. Mit Hilfe des Volumenstromregelventils wird das Ansaugvolumen der Hochdruckpumpe 2 geregelt.
2 zeigt ein Blockschaltbild eines Regelkreises RK zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleunigens einer Brennkraftmaschine. Ausgehend von einem Eingang 1 zugeführten Drucksollwert P_soll besteht der Regelkreis RK aus einer Regeleinheit 2, einer Regelstreckeneinheit 5 und einer zwischengeschalteten Verknüpfungseinheit 4 zur Einspeisung eines in einer Vorsteuereinheit 3 generierten Vorsteuerwertes, der zusammen mit dem Ausgangssignal R1 der Regeleinheit 2 das Eingangssignal R2 der Regelstreckeneinheit 5 bildet. Das Ausgangssignal P_ist der Regelstreckeneinheit 5 wird an den Eingang 1 zurückgeführt und entspricht dem aktuellen Druck im Hochdruckspeicher. Weiterhin befinden sich innerhalb des Regelkreises RK zwei Diagnoseeinheiten DIAG1 und DIAG2, die ausgewählte Werte des Regelkreises RK auf Plausibilität überprüfen. Die DIAG2 hat noch zusätzlich die Aufgabe, zu ermitteln, ob ein unkontrolliertes Beschleunigen der Brennkraftmaschine vorliegt.
Am Eingang 1 des Regelkreises RK wird durch Subtraktion des Ausgangssignals P_ist der Regelstreckeneinheit 5 vom vorgebbaren Drucksollwert P_soll ein Differenzsignal dp gebildet, das als Eingangsgröße für die Regeleinheit 2 dient. Das Differenzsignal dp wird vorab von einer ersten Diagnoseeinheit DIAG1 überprüft, ob dieser Wert für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine plausibel ist. Ein unplausibler Wert wird dabei dadurch ermittelt, dass der zu überprüfende Wert einen zweiten Grenzbereich überschreitet. Dieser zweite Grenzbereich steht in Beziehung zu einem ersten Grenzbereich, der auf einer Zuordnung der Ventilöffnungsstellung der Regelstrecke zu jedem Betriebspunkt basiert.
Das Ausgangssignal R1 der Regeleinheit 2 wird ebenfalls auf Plausibilität durch eine zweite Diagnoseeinheit DIAG2 überprüft. Dabei erfolgt das Verfahren zur Überprüfung des Ausgangssignals R1 analog dem Verfahren der ersten Diagnoseeinheit DIAG1. Ferner erfolgt in der zweiten Diagnoseeinheit DIAG2 eine zusätzliche Überprüfung, ob das Ausgangssignal R1 sich außerhalb des normalen Arbeitsbereichs der Regeleinheit 2 befindet. Dieses Verfahren wird im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung zu 3 nochmals näher erörtert. Wie bereits erwähnt wird das Ausgangssignal R1 der Regeleinheit 2 mit einem Vorsteuerwert der Vorsteuereinheit 3 addiert. Dabei kann der Vorsteuerwert zeitlich konstant oder variabel sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass der Vorsteuerwert jeweils abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist.
Bei der Regelstreckeneinheit 5 handelt es sich dabei beispielhaft um ein volumenstrombasiertes Regelventil. Mit Hilfe eines im System hinterlegten Kennfelds kann dem Eingangssignal R2 der Regelstreckeneinheit 5 eine Ventilöffnungsstellung des Regelventils zugeordnet werden. Basierend auf der Ventilöffnungsstellung des Regelventils der Regelstreckeneinheit 5 kann der Druck im Hochdruckspeicher, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, geregelt werden.
3 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrensablaufs in der Diagnoseeinheit DIAG2 zur Bestimmung, ob ein unkontrolliertes Beschleunigen der Brennkraftmaschine vorliegt. Im Schritt S1 wird durch die zweite Diagnoseeinheit DIAG2 die Ausgangsgröße der Regeleinheit 2 erfasst. Dabei erfolgt im Schritt S10 eine Plausibilitätsüberprüfung des Ausgangswerts der Regeleinheit. Hierzu wird überprüft, ob sich der Ausgangswert innerhalb eines vorgebbaren zweiten Grenzbereichs befindet.
Für den Fall, dass der Ausgangswert sich außerhalb des vorgegebenen zweiten Grenzbereichs befindet, werden im Schritt S20 weitere Maßnahmen durch das System eingeleitet. Sollte sich der Ausgangswert der Regeleinheit innerhalb des vorgegebenen zweiten Grenzbereichs befinden, wird weiterhin überprüft, ob sich die Ausgangsgröße innerhalb eines vorgebbaren ersten Grenzbereichs befindet. Der erste Grenzbereich befindet sich dabei vollständig innerhalb des zweiten Grenzbereichs.
Dieser erste Grenzbereich basiert dabei auf einer Zuordnung der Ventilöffnungsstellung der Regelstrecke zu jedem Betriebspunkt. Er entspricht daher dem Arbeitsbereich des Regelventils. Sollte sich aufgrund z. B. einer Leckage die eingespritzte Kraftstoffmenge erhöhen, muss, um den Druck im Hochdruckspeicher konstant zu halten, der Volumenstrom durch das Regelventil steigen. Dies kann durch eine Vergrößerung des Ventilöffnungsquerschnitts erreicht werden. Dieser erhöhte Volumenstrom durch das Regelventil bewirkt wiederum eine Erhöhung des Ausgangswerts der Regeleinheit. Sollte sich dabei der Ausgangswert der Regeleinheit außerhalb des ersten Grenzwerts befinden, so wird im Schritt S40 ein unkontrolliertes Beschleunigen identifiziert, und weitere Maßnahmen können eingeleitet werden.

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer unkontrollierten Beschleunigung einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem, insbesondere einem Common Rail Einspritzsystem, mit einer Regeleinheit die den Unterschied zwischen einem vorgebbaren Solldruck und einem ermittelten Istdruck in einem Hochdruckspeicher mittels einer volumenstrombasierten Regelstrecke ausregelt, und mit einer Diagnoseeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Regeleinheit ein Regelwert erzeugt wird, welcher als Stellgröße für die volumenstromabhängige Regelstrecke dient, und dass ein unkontrolliertes Beschleunigen der Brennkraftmaschine mittels einer Diagnoseeinheit dann identifiziert wird, wenn der Regelwert sich außerhalb eines vorgebbaren ersten Grenzbereichs befindet, wobei der erste Grenzbereich die sich für alle Betriebszustände ergebenden Regelwerte der volumenstromabhängigen Regelstrecke beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die volumenstromabhängige Regelstrecke durch ein volumenstromabhängiges Regelventil realisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Ventilöffnungsstellung des Regelventils in einem Kennfeld abgespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswert der Regeleinheit mit einem betriebsabhängigen Vorsteuerungswert addiert wird und als Stellgröße für die volumenstromabhängige Regelstrecke dient.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Diagnoseeinheit überprüft wird, ob sich der Reglereingangswert und/oder der Reglerausgangswert innerhalb eines vorgebbaren zweiten Grenzbereichs befindet, wobei der zweite Grenzbereich den ersten Grenzbereich vollständig beinhaltet.