DE19521791A1 - Verfahren zum Erkennen von Betriebsstörungen in einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zum Erkennen von Betriebsstörungen in einer Kraftstoffeinspritzanlage einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen von
Betriebsstörungen in einer Kraftstoffeinspritzanlage einer
Brennkraftmaschine nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Merkmalen.
Aus der EP 0 501 459 A2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem von
einer Hochdruckpumpe Kraftstoff unter hohem Druck in eine für
alle Düsen vorgesehenen gemeinsamen Versorgungsleitung (Common
Rail) gefördert wird. Bei diesem Einspritzsystem sind Mittel zum
Aufspüren von Betriebsstörungen eingesetzt, durch die z. B.
fehlerhaft arbeitende Hochdruckpumpen ermittelt werden können.
Das hierbei aus den Komponenten, wie Düse bzw. Injektor,
gemeinsame Versorgungsleitung, Rückschlagventil und
Einspritzleitungen zwischen Injektor und Versorgungsleitung
bestehende Einspritzsystem wird ständig mit dem hohen
Speicherdruck beaufschlagt. Betriebsstörungen, die z. B. aus
Undichtigkeiten dieser Komponenten resultieren, würden einen
hohen Kraftstoffverlust bedeuten. Der Speicherdruck in der
Versorgungsleitung kann nicht mehr aufgebaut werden. Die Folge
ist eine fehlerhafte Einspritzung und damit eine Betriebsstörung
des Motors, die bei nicht frühzeitigem Erkennen zum Ausfall des
Gesamtsystems führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch besondere
Maßnahmen eine sichere Kontrolle über auftretende Undichtig
keiten von Komponenten in der Kraftstoffeinspritzanlage zu
ermöglichen.
Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen der
unabhängigen Patentansprüche 1, 2 und 3 angegebenen Merkmale.
In dem Unteranspruch ist noch eine förderliche Weiterbildung der
Erfindung angegeben.
Durch die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte gemäß Anspruch 1,
nämlich in dem einen Block zwischen dem Ende einer Einspritzung
und dem Förderbeginn oder in dem anderen Block zwischen dem Ende
der Förderung und dem Beginn der Einspritzung den Druck
mindestens zweier Zeitpunkte des jeweilig zugeordneten Blocks zu
erfassen und die ermittelte Druckdifferenz erst bei Über
schreiten eines definierten Grenzwertes anzuzeigen, können auf
einfache Weise große Undichtigkeiten festgestellt werden.
Die Ermittlung von großen Undichtigkeiten bietet sich
insbesondere bei einem Einspritzsystem als Common-Rail-System
an. Bei diesen Systemen wird im normalen, also störungsfreien
Betrieb der Druck im Hochdruckspeicher bzw. in der für alle
magnetventilgesteuerten Düsen bestimmten gemeinsamen Ver
sorgungsleitung durch die verschiedenen Vorgänge, wie Förderung
und Einspritzung dauernd verändert. Jede Einspritzung führt
hierbei zu einer üblichen rapiden Druckabsenkung, die allerdings
in der nachfolgenden Förderung der Hochdruckpumpe wieder
ausgeglichen wird. Ein zusätzlicher Druckabfall als Folge einer
Undichtigkeit wird somit durch die besonderen Verfahrensschritte
erkannt und zur Anzeige gebracht.
Die Ermittlung des Druckverlaufs kann aber erschwert werden,
wenn die Kraftstoffvolumina zwischen der Druckpumpe und den
Düsen bzw. Injektoren klein sind. In diesem Fall wird der
Systemdruck von Reflexionswellen stark beeinflußt.
Durch Abschaltung eines oder mehrerer Zylinder während des
Betriebes der Brennkraftmaschine, indem mindestens eine der
nächstfolgenden Einspritzungen und Förderungen ausgesetzt wird,
ist trotz der kleinen Volumina eine exakte Messung zum Erkennen
von Undichtigkeiten durchführbar.
Die Ermittlung des Druckverlaufes kann aber auch dann erschwert
werden, wenn im System zwischen der Druckpumpe und den Düsen
bzw. Injektoren kleine Undichtigkeiten auftreten. Die Druck
regelung im System würde kleine Undichtigkeiten durch erhöhte
Förderleistung der Druckpumpe ausgleichen wollen.
Durch die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte gemäß Anspruch 3
sind auftretende Undichtigkeiten auf einfache Weise aufspürbar.
Die Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt und im folgenden
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einer Druckver
sorgungsleitung als gemeinsame Hochdruckversorgungs
leitung für alle magnetventilgesteuerten Düsen bzw.
Injektoren,
Fig. 2 in einem Diagramm den synchronen Verlauf des Drucks,
der Förderung und der Einspritzung,
Fig. 3 in vergrößerter Darstellung den Druckverlauf bei
störungsfreiem und undichtem System, jeweils im
Motorbetrieb,
Fig. 4 in vergrößerter Darstellung den Druckverlauf bei
störungsfreiem und undichtem System, jeweils im
Motorbetrieb, allerdings bei ausgesetzter Förderung
und Einspritzung,
Fig. 5 den Druckverlauf bei undichtem System im Schubbetrieb,
bei dem die Förderung und die Einspritzung
abgeschaltet ist.
In Fig. 1 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage 1 einer mehr
zylindrigen Brennkraftmaschine 2 gezeigt, die im wesentlichen
aus einer bedarfsgeregelten Hochdruckpumpe 3 sowie aus einem
Einspritzleitungssystem 4 mit einer für alle magnetventilge
steuerten Düsen bzw. Injektoren 5, 6, 7, 8 vorgesehenen gemein
samen Hochdruckversorgungsleitung 9 besteht.
Ein mit 10 bezeichneter Drucksensor mißt den Ist-Druck in der
Hochdruckversorgungsleitung 9. Abweichungen vom Soll-Druck in
dem jeweiligen Betriebsbereich werden durch eine elektronische
Steuereinheit 11 ausgeglichen, indem ein angesteuertes
Verstellorgan 12 an der Hochdruckpumpe 3 den vorgegebenen Druck
einregelt.
Der Drucksensor 10 dient nicht allein zur Regulierung des
Hochdruckregelkreises für die Einhaltung eines bestimmten
Druckniveaus, sondern wird auch zur Ermittlung von Undichtig
keiten im hochdruckseitigen Leitungssystem herangezogen, worauf
nachfolgend näher eingegangen ist.
In Fig. 2 sind phasensynchrone Verläufe a,b,c hinsichtlich des
Raildrucks, der Förderung und der Einspritzung aufgetragen. Die
dargestellten Verläufe ergeben sich im normalen, also
störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine. Im einzelnen
bedeuten
FB = Förderbeginn
FE = Förderende
EB = Einspritzbeginn
EE = Einspritzende
t₁ = erster Zeitpunkt und
t₂ = zweiter Zeitpunkt für die Druckmessung (nach Einspritzphase)
t₁′ = erster Zeitpunkt und
t₂′ = zweiter Zeitpunkt für die Druckmessung (nach Förderphase).
FB = Förderbeginn
FE = Förderende
EB = Einspritzbeginn
EE = Einspritzende
t₁ = erster Zeitpunkt und
t₂ = zweiter Zeitpunkt für die Druckmessung (nach Einspritzphase)
t₁′ = erster Zeitpunkt und
t₂′ = zweiter Zeitpunkt für die Druckmessung (nach Förderphase).
Der Drucksensor 10 erfaßt den jeweiligen Druck zum vorgegebenen
Zeitpunkt t₁ und t₂. Beide Zeitpunkte sind zwischen dem
Einspritzende EE und dem Förderbeginn FB gewählt. Bei störungs
freiem, also dichtem Leitungssystem ergibt sich ein mit
durchgehender Linie in Fig. 3 dargestellter Druckverlauf. Es
liegt keine nennenswerte Druckdifferenz zwischen den ermittelten
Drücken bei t₁ und t₂ und gegebenenfalls t₃ vor.
Bei undichtem System ergibt sich ein mit unterbrochener Linie
dargestellter Druckverlauf bzw. Druckabfall.
Wenn die hier ermittelte Druckdifferenz einen definierten
Grenzwert überschreitet, wird dieser Zustand als Störung
angezeigt.
Dieses Verfahren, das zum Erkennen von großen Undichtigkeiten
eingesetzt werden kann, eignet sich besonders bei
Leitungssystemen mit großen Kraftstoff-Volumina zwischen der
Hochdruckpumpe und den Injektoren.
Die Ermittlung des Druckverlaufs ist aber bei kleinen Volumina
aufgrund der den Systemdruck stark beeinflussenden Reflexions
wellen erschwert.
Für diesen Fall ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem im
normalen Betrieb der Brennkraftmaschine in unregelmäßigen
Abständen eine erzwungene Abschaltung mindestens einer Förderung
und mindestens einer Einspritzung erfolgt.
In Fig. 4 sind die Zeitpunkte t₁ und t₂, gegebenenfalls weitere
Zeitpunkte, zur Erfassung des jeweiligen Drucks sowie der
Förder- und Einspritzverlauf bei vorübergehender Abschaltung der
Förderung und Einspritzung gezeigt.
Der Raildruckverlauf ist bei intaktem System und bei undichtem
System ähnlich wie derjenige nach Fig. 3.
Für den Fall, daß im System zwischen der Hochdruckpumpe und den
Injektoren kleine Undichtigkeiten auftreten, ist ein Verfahren
angewendet, das nur im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine zum
Tragen kommt. Bei jedem Übergang vom normalen in den
Schubbetrieb, erkennbar am Signal eines Fahrpedalgebers, wird
zusätzlich zu den in diesem Betriebszustand ohnehin
abgeschalteten Injektoren auch die Hochdruckpumpe auf
Nullförderung eingestellt.
In Fig. 5 sind die Zeitpunkte t₁ und t₂ zur Druckerfassung im
Schubbetrieb sowie der Druckverlauf bei undichtem System dar
gestellt.
Der Zeitpunkt t₁ kann nach dem Übergang in den Schubbetrieb
frühestens innerhalb der zweiten Umdrehung der Kurbelwelle für
die Ermittlung des Raildrucks ausgewählt werden. Die erste
Umdrehung der Kurbelwelle kann dabei zur Beruhigung der Druck
schwingungen im System benutzt werden. Der Raildruck wird an
mehreren Zeitpunkten gemessen, z. B. innerhalb von zehn
Umdrehungen der Kurbelwelle, und aus den Messungen die Druck
abfallrate ermittelt, die bei Überschreiten eines bestimmten
Grenzwertes als Störung angezeigt wird.
Die Zeitpunkte zur Druckerfassung können aber auch auf höherem
Druckniveau ausgewählt werden, und zwar zwischen dem Förderende
FE und dem Einspritzbeginn EB. Die Zeitpunkte sind mit t₁′ und
t₂′ bezeichnet und beispielhaft in Fig. 2 dargestellt.
Die Festlegung der Zeitpunkte t₁′ und t₂′ gilt gleichermaßen für
die anderen Ausführungen.
Claims (5)
1. Verfahren zum Erkennen von Betriebsstörungen in einer
Kraftstoffeinspritzanlage, bei dem von einer Druckpumpe
Kraftstoff in eine Druckversorgungsleitung gefördert und
Zylindern einer Brennkraftmaschine zugeordneten Düsen zur Ein
spritzung zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Ende einer Einspritzung und dem Beginn der
Förderung oder zwischen dem Ende einer Förderung und dem Beginn
einer Einspritzung der an mindestens zwei vorgegebenen
Zeitpunkten (t₁; t₂ oder t₁′; t₂′) jeweils anliegende Druck erfaßt
und die ermittelte Druckdifferenz erst bei Überschreiten eines
definierten Grenzwertes als Störung angezeigt wird.
2. Verfahren zum Erkennen von Betriebsstörungen in einer
Kraftstoffeinspritzanlage, bei dem von einer Druckpumpe
Kraftstoff in eine Druckversorgungsleitung gefördert und
Zylindern einer Brennkraftmaschine zugeordneten Düsen zur
Einspritzung zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine mindestens eine
der nächstfolgenden Einspritzungen und Förderungen für
mindestens einen Zylinder abgeschaltet wird und der an
mindestens zwei vorgegebenen Zeitpunkten (t₁; t₂ oder t₁′; t₂′)
anliegende Druck erfaßt und die ermittelte Druckdifferenz erst
bei Überschreiten eines definierten Grenzwertes als Störung
angezeigt wird.
3. Verfahren zum Erkennen von Betriebsstörungen in einer
Kraftstoffeinspritzanlage, bei dem von einer Druckpumpe
Kraftstoff in eine Druckversorgungsleitung gefördert und
Zylindern einer Brennkraftmaschine zugeordneten Düsen zur
Einspritzung zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine bei abgeschalteten
Düsen (5-8) und Nullförderung der Hochdruckpumpe (3) der an
mindestens zwei vorgegebenen Zeitpunkten (t₁; t₂ oder t₁′; t₂′)
jeweils anliegende Druck erfaßt und die ermittelte
Druckdifferenz erst bei Überschreiten eines definierten
Grenzwertes als Störung angezeigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitpunkte (t₁; t₂ oder t₁′; t₂′) mindestens innerhalb
einer Umdrehung der Kurbelwelle, vorzugsweise innerhalb von zehn
Umdrehungen erfaßt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitpunkte (t₁; t₂ oder t₁′; t₂′) zur Druckerfassung
frühestens ab der zweiten Umdrehung der Kurbelwelle nach dem
Übergang in den Schubbetrieb gelegt werden.
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