DE19547647A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine sind bekannt. Bei einem Common-Rail-System fördert eine Vorförderpumpe Kraftstoff von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich. Von dort wird der Kraftstoff mittels steuerbarer Injektoren den einzelnen Brennräumen der Brennkraftmaschine zugemessen. Die Ansteuerung der Injektoren erfolgt abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Ein Sensor erfaßt den Druck im Hochdruckbereich, der bei der Steuerung berücksichtigt wird. Eine genaue Kraftstoffzumessung ist nur möglich, wenn der genaue Wert des Druckes im Hochdruckbereich bekannt ist.

Bei üblichen Common-Railsystemen liegt der Druck im Bereich zwischen einigen 100 bis ca. 2000 bar. Innerhalb dieses Bereichs muß der Drucksensor zuverlässig ein Signal bereitstellen. Ein Ausfall des Drucksensors bzw. ein fehlerhaftes Signal des Drucksensors führt zu einer ungenauen Kraftstoffzumessung.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Aus der DE-OS 43 35 700 ist eine Einrichtung und ein Verfahren bekannt, bei der eine Drift des Ausgangssignals eines Positionssensors sicher erkannt wird. Hierzu wird in bestimmten Betriebszuständen, in denen die Position eines Stellers annähernd bekannt ist, die Meßgröße erfaßt und mit dem erwarteten Wert verglichen. Ausgehend von diesem Vergleich läßt sich eine Drift oder ein Fehler des Positionssensors erkennen.

Vorteile der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist eine genaue Kraftstoffzumessung möglich. Drifterscheinungen und Fehler des Drucksensors eines Common-Railsystems können sicher erkannt und ggf. kompensiert werden.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Common-Railsystems, Fig. 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein Common-Railsystem als Blockdiagramm dargestellt. Mit 100 ist eine Steuerung bezeichnet. Diese umfaßt u. a. eine Drucksteuerung 101, die ein Schaltmittel 102 ansteuert und mit den Ausgangssignalen eines Strommeßmittels 103 beaufschlagt wird. Die Stromsteuerung 101 verarbeitet ferner das Ausgangssignal eines Drucksensors 110 sowie die Ausgangssignale von weiteren Sensoren 105. Der erste Eingang des Schaltmittels 102 ist über das Strommeßmittel 103 mit Batteriespannung verbunden. Der zweite Anschluß des Schaltmittels 102 steht mit einer Spule 115 in Kontakt, deren zweiter Eingang mit Masse in Verbindung steht.

Bei den weiteren Sensoren 105 handelt es sich um Sensoren, die verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine und des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs erfassen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Drehzahl N der Brennkraftmaschine und die Fahrpedalstellung, die den Fahrerwunsch kennzeichnen.

Der Drucksensor 110 erfaßt den Druck in einem Rail 112, das dem Hochdruckbereich des Kraftstoffzumeßsystems zugeordnet ist. Das Rail 112 steht mit verschiedenen Injektoren 111 in Kontakt. Das Rail 112 ist über eine Hochdruckleitung 122 mit einer Hochdruckpumpe 125 verbunden. Die Hochdruckleitung 122 steht ferner über ein Druckregelventil 120 mit einer Rückführleitung 121 in Kontakt. Die Hochdruckpumpe 125 steht mit einer Vorförderpumpe 127 und einem Filter 129 mit einem Tank in Verbindung. Mit dem Tank steht auch die Rückführleitung 121 in Verbindung.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Die Vorförderpumpe 127 fördert den Kraftstoff über das Filter 129 aus dem Tank zur Hochdruckpumpe 125. Dieser Bereich wird als Niederdruckbereich bezeichnet. Die Hochdruckpumpe 125 fördert den Kraftstoff unter hohem Druck über die Hochdruckleitung 122 in das Rail 112. Der Druck im Rail 112 und damit im Hochdruckbereich wird mittels des Drucksensors 110 erfaßt und der Steuerung 100 zugeleitet.

Abhängig von dem Drucksignal P, das der Drucksensor 110 bereitstellt, sowie den Ausgangssignalen der weiteren Sensoren beaufschlagt die Steuerung 100 die Injektoren 111 mit Ansteuersignalen, die die Kraftstoffzumessung steuern.

Mittels des Druckregelventils 120 kann der Druck in der Hochdruckleitung 122 und damit im Rail 112 auf vorgebbare Werte eingestellt werden. Das Druckregelventil 120 ist so ausgebildet, daß es bei einem vorgebbaren Druck im Hochdruckbereich die Verbindung zur Rückführleitung 121 freigibt und damit der Druck abgebaut wird, bis er unter dem vorgebbaren Druckwert abfällt. Der Druckwert, bei dem das Druckregelventil 120 die Verbindung freigibt, kann mittels der Spule 115 eingestellt werden. Abhängig von dem Strom I, der durch die Spule 115 fließt, stellen sich unterschiedliche Druckwerte im Hochdruckbereich ein.

Da der Druck P des Kraftstoffes im Rail 112 einen großen Einfluß auf die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung hat, ist es wichtig, das Ausgangssignal P des Drucksensors 110 auf Fehler und Drift zu überwachen. Hierzu wird wie in Fig. 2 dargestellt, vorgegangen.

In einem Schritt 200 wird überprüft, ob ein definierter Betriebszustand vorliegt. Liegt dieser vor, so wird in Schritt 210 der tatsächliche Druck PI vom Drucksensor 110 erfaßt. Im Schritt 220 wird ausgehend von verschiedenen Größen, die mittels Sensoren 225 erfaßt werden, ein erwarteter Wert PS für den Druck ermittelt. Der Wert PS wird vorzugsweise abhängig von geeigneten Größen aus einem Kennfeldspeicher ausgelesen. Im anschließenden Schritt 230 werden die beiden Druckwerte PI und PS auf Plausibilität überprüft.

Zur Prüfung auf Plausibilität wird überprüft, ob der Betrag der Abweichung zwischen dem gemessenen Druck PI und einem erwarteten Druck PS größer als ein Schwellwert S ist.

Ist der gemessene Druckwert PI plausibel, so setzt das Programm mit Schritt 200 fort. Erkennt die Abfrage 230, daß die Werte nicht plausibel sind, so werden in Schritt 250 die Meßwerte PI korrigiert bzw. es wird auf Fehler erkannt.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird bei unplausiblen Druckwerten auf Fehler erkannt. Dieser wird in Schritt 250 angezeigt. Dies kann zum einen mittels einer Anzeigeeinrichtung erfolgen. Andrerseits ist es auch möglich in diesem Fall ein Notfahrbetrieb einzuleiten.

Bei einer anderen Ausgestaltung wird auf Drift erkannt und diese korrigiert. Hierzu wird in Schritt 250 die Differenz zwischen dem erwarteten Wert PS und dem gemessenen Wert PI bestimmt. Ausgehend von dieser Differenz läßt sich dann ein Korrekturwert für den Meßwert PI bestimmen. Mit diesem Korrekturwert wird der Meßwert laufend korrigiert.

Bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird in Schritt 200 überprüft, ob ein Schubbetrieb vorliegt. Im Schubbetrieb wird üblicherweise kein Kraftstoff eingespritzt. Wird der Schubbetrieb erkannt, so wird das Druckregelventil 120 derart angesteuert, daß es in seiner geöffneten Stellung verbleibt. Der sich nun einstellende Druckwert PS weist nur noch eine relativ geringe Streuung auf. Erfindungsgemäß wird der für diesen Betriebszustand erwartete Wert PS abhängig von der Drehzahl N in einem Kennfeld abgelegt. Weicht der gemessene Druck PI von dem drehzahlabhängigen Wert PS um mehr als einen vorgebbaren Schwellwert ab, so wird in Schritt 250 auf Fehler erkannt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Überprüfung vor dem Start der Brennkraftmaschine bzw. nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine. Beim Abstellen der Brennkraftmaschine wird üblicherweise das Druckregelventil 120 so angesteuert, daß sich der Druck abbaut. Üblicherweise baut sich der Druck auf Atmosphärendruck ab bzw. er baut sich auf einen vorgegebenen Wert ab. Dieser vorgegebene Wert hängt von der Ausgestaltung des Druckregelventils ab. Erfindungsgemäß wird daher in der Abfrage 200 überprüft, ob die Brennkraftmaschine abgestellt ist, das heißt, ob sie sich vor dem Start bzw. im Nachlauf befindet.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß das Programm ab Schritt 210 jeweils vor dem Start oder nach dem Abstellen automatisch abgearbeitet wird.

Befindet sich die Brennkraftmaschine vor dem Start bzw. im Nachlauf, so wird der Druck PI erfaßt und mit einem vorgegebenen Wert, der von dem verwendeten Druckregelventil 120 abhängt. Ist das Druckregelventil so ausgestaltet, daß es einen Abbau des Drucks bis auf Atmosphärendruck ermöglicht, so kann ein Ausgangssignal eines Atmosphärendruckfühlers als Vergleichswert PS verwendet werden.

Weichen der erwartete Wert PS und der gemessene Wert PI um mehr als ein zulässiger Differenzwert voneinander ab, so wird auf Fehler oder Drift erkannt. Bei einem erkannten Fehler kann der Start der Brennkraftmaschine unterbunden werden.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der erfaßte Wert PI des Drucks mit einem Wert PS verglichen, der vom Strom I, der durch das Druckregelventil 115 fließt, abhängt. Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß es einen definierten Zusammenhang zwischen dem Druck P und dem durch das Druckregelventil I fließenden Strom gibt. Abhängig vom Strom I wird im Schritt 220 ein Sollwert PS für den Sollwert des Druckes vorgegeben. Vorzugsweise ist der erwartete Druckwert als Funktion vom Strom in einem Kennfeld abgelegt. Mittels dieser Vorgehensweise ist die Überprüfung der korrekten Funktion des Drucksensors ohne Verwendung weiterer Sensoren möglich.

Claims (8)

1. Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine, bei dem der Kraftstoff mittels einer Pumpe von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich gefördert wird, und von dort mittels betriebskenngrößenabhängig steuerbarer Injektoren den Brennräumen der Brennkraftmaschine zumeßbar ist, wobei ein Sensor ein Drucksignal bereitstellt, das den Druck im Hochdruckbereich charakterisiert, dadurch gekennzeichnet, daß in vorgegebenen Betriebszuständen das Drucksignal mit einem erwarteten Wert verglichen wird und abhängig von dem Vergleich ein fehlerhaftes Drucksignal erkannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckregelventil derart ansteuerbar ist, daß der Druck im Hochdruckbereich auf einen vorgegebenen Wert abfällt, und überprüft wird, ob das Drucksignal auf den erwarteten Wert abfällt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erwartete Wert abhängig von der Drehzahl vorgebbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erwartet Wert von einem Atmosphärendrucksensor bereitgestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ein Druckregelventil mit einem vorgebbaren Strom beaufschlagbar ist, und überprüft wird, ob das Drucksignal auf den erwarteten Wert abfällt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erwartete Wert abhängig vom Strom, der durch das Druckregelventil fließt, vorgebbar ist.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung im Nachlauf, im Schubbetrieb und/oder vor dem Start erfolgt.

8. Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine, bei dem der Kraftstoff mittels einer Pumpe von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich gefördert wird, und von dort mittels betriebskenngrößenabhängig steuerbarer Injektoren den Brennräumen der Brennkraftmaschine zumeßbar ist, wobei ein Sensor ein Drucksignal bereitstellt, das den Druck im Hochdruckbereich charakterisiert, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die in vorgegebenen Betriebszuständen das Drucksignal mit einem erwarteten Wert vergleichen und abhängig von dem Vergleich ein fehlerhaftes Drucksignal erkennen.