DE19613184C2 - Verfahren zum Erkennen von Betriebsstörungen in einer Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Betriebsstö­ rungen in einer Kraftstoffeinspritzanlage, bei welchem von einer Hochdruckpumpe Kraftstoff in eine gemeinsame Versorgungsleitung (Common-Rail) gefördert und magnetventilgesteuerten Düsen zur Ein­ spritzung zugeführt wird, die Zylindern einer Getriebegänge auf­ weisenden Brennkraftmaschine zugeordnet sind.

Das aus den Komponenten, wie Hochdruckpumpe, gemeinsame Versor­ gungsleitung, Düse, Rückschlagventil und Einspritzleitungen be­ stehende Einspritzsystem wird ständig mit dem hohen Speicherdruck beaufschlagt. Auftretende Betriebsstörungen, die zum Beispiel aus Undichtigkeiten dieser Komponenten resultieren, würden einen hohen Kraftstoffverlust bedeuten. Der Speicherdruck in der Versorgungs­ leitung kann nicht mehr aufgebaut werden. Die Folge ist eine feh­ lerhafte Einspritzung und somit eine Funktionsbeeinträchtigung der Brennkraftmaschine. Bei nicht frühzeitigem Erkennen dieser Be­ triebsstörung besteht die Gefahr, daß das Gesamtsystem ausfällt.

Weitere Betriebsstörungen können durch fehlerhafte Düsen auftre­ ten, deren Düsennadeln hängen, klemmen und somit nicht einwandfrei schließen. Die Brennkraftmaschine wäre infolge einer zu großen Einspritzmenge und eines nicht mehr zu beherrschenden Zündzeit­ punktes bei nachfolgenden Verbrennungen extrem gefährdet.

Um diesen Betriebsstörungen zu begegnen, ist aus der EP 0 501 459 B1 ein Verfahren der gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem Be­ triebsstörungen im Einspritzsystem aufgespürt werden können, näm­ lich fehlerhaft arbeitende Hochdruckpumpen.

Ferner sind aus der DE 43 35 171 C1 verschiedene Kraftstoffein­ spritzanlagen mit mindestens einer Hochdruckpumpe zur Förderung des Kraftstoffes in für magnetventilgesteuerte Einspritzdüsen vor­ gesehene und als Druckspeicher wirkende gemeinsame Versorgungslei­ tungen (Common Rail) bekannt, von denen jeweils eine einer Zylin­ derreihe der mehrzylindrigen Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Bei dieser Ausführung ist im Falle einer Störung in einer der Ver­ sorgungsleitungen die Förderverbindung zu dieser Versorgungslei­ tung unterbrechbar. Nach Fig. 3 wird z. B. bei den hier verwende­ ten Hochdruckpumpen mit druckausgeglichenen Magnetventilen zur Stillegung einer nicht intakten Versorgungsleitung das entspre­ chend zugeordnete Magnetventil abgeschaltet

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Auftreten ei­ ner nicht einwandfrei arbeitenden Düse mit einfachen Maßnahmen in das Kraftstoffeinspritzsystem derart eingreifen, daß der in der gemeinsamen Versorgungsleitung herrschende hohe Druck rasch abge­ baut werden kann und somit motorseitige Beschädigungen vermieden werden können.

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte kann im Falle einer durch den Defekt einer Düse hervorgerufenen Funktionsbeeinträchti­ gung des Kraftstoffeinspritzsystems eine extreme Gefährdung der Brennkraftmaschine bis hin zur Zerstörung verhindert werden. So­ bald nämlich während des Fahrbetriebes ein Hängenbleiben bzw. Klemmen der in Öffnungsstellung befindlichen Düsennadel erkannt wird, wird der in der gemeinsamen Versorgungsleitung anliegende hohe Druck durch Unterbrechung der Hochdruckversorgung und gleich­ zeitiger Aufrechterhaltung der üblichen Einspritzung an den intak­ ten Düsen schnell abgebaut.

Da die in der gemeinsamen Versorgungsleitung gespeicherte Kraft­ stoffmenge lediglich ein geringes Vielfaches von den Einspritzmen­ gen aller Düsen während eines Zyklusses ist, reichen für den Druckabbau in der Versorgungsleitung ein oder zwei Zyklen bzw. ein oder zwei Nockenwellenumdrehungen aus.

Durch Maßnahmen dieser Art kann somit der Zerstörung des Motors bei Auftreten einer fehlerhaften Düse auf einfache Weise entgegen­ gewirkt werden.

Um den Druckabbau zu beschleunigen, können mit dem Stillsetzen der Hochdruckpumpe gleichzeitig die Einspritzmengen für die intakten Düsen vergrößert werden (Anspruch 2).

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgen­ den näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einer Versorgungs­ leitung als Hochdruckspeicher für alle magnetventil­ gesteuerten Düsen und

Fig. 2 in grafischer Darstellung den synchronen Verlauf des Hochdrucks, der Kraftstofförderung und der Kraftstoff­ einspritzung bei störungsfreiem Betrieb der Kraftstoff­ einspritzanlage und

Fig. 3 in grafischer Darstellung den synchronen Verlauf des Hochdrucks, der Kraftstofförderung und der Kraftstoff­ einspritzung bei Betriebsstörung der Kraftstoffeinspritz­ anlage.

Eine für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen vorgesehene Kraft­ stoffeinspritzanlage gemäß Fig. 1 besteht aus einer bedarfsgeregel­ ten Hochdruckpumpe 1, die Kraftstoff in eine für alle magnetven­ tilgesteuerten Düsen 2, 3, 4, 5 vorgesehene gemeinsame Versorgungs­ leitung 6 fördert, die als Hochdruckspeicher ausgebildet ist.

Die Versorgungsleitung 6 ist mit einem den Ist-Druck messenden Hochdrucksensor 7 versehen. Bei Abweichungen vom Soll-Druck im je­ weiligen Betriebsbereich wird der vorgegebene Hochdruck von einem elektronischen Steuergerät 8 eingeregelt, und zwar durch Ansteue­ rung eines mit der Hochdruckpumpe 1 zusammenwirkenden Druckreglers 9. Das Steuergerät 8 arbeitet betriebsparameterabhängig, nämlich in Abhängigkeit von Meßgrößen, Brennkraftmaschinen- und Fahrzeug­ zuständen.

Der an der Versorgungsleitung 6 angebrachte Hochdrucksensor 7 ist nicht allein für die Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckni­ veaus verantwortlich, sondern dient gleichermaßen dazu, fehlerhaft arbeitende Düsen zu erkennen.

In Fig. 2 ist ein Diagramm mit phasensynchronen Verläufen a, b und c für den Hochdruck (Raildruck), für die Kraftstofförderung und für die Kraftstoffeinspritzung gezeigt. Im Verlauf a sind zwischen dem Einspritzende E_e und dem Förderbeginn F_b drei definierte Druck­ meßpunkte P₁, P₂, P₃ vorgesehen, die der Hochdrucksensor 7 auf der Zeitachse t in t₁, t₂, t₃ erfaßt.

Diese Verläufe ergeben sich bei störungsfrei arbeitenden Düsen.

Sobald eine Betriebsstörung bei einer der vier Düsen 2, 3, 4, 5 auf­ tritt, da eine Düsennadel durch Klemmen nicht mehr schließt, er­ gibt sich ein abfallender Verlauf a des Hochdrucks, wie er in Fig. 3 gezeigt ist.

Der Hochdrucksensor 7 erkennt diesen ungewöhnlichen Druckabfall und zeigt dann diesen Druckabfall als Störung an, wenn die ermit­ telten Druckdifferenzen einen vorgegebenen Grenzwert überschrei­ ten. Die Hochdruckpumpe 1 wird in diesem Fall stillgesetzt und die intakten Düsen werden für nachfolgende Kraftstoffeinsprit­ zungen weiterhin mit Kraftstoff versorgt, so daß sich einerseits durch die Unterbrechung der Hochdruckversorgung und andererseits­ durch Weitereinspritzen ein relativ rascher Druckabbau in der ge­ meinsamen Versorgungsleitung 6 ergibt.

Der Druckabfall kann aber im Bedarfsfall noch dadurch beschleunigt werden, wenn im Falle des Stillsetzens der Hochdruckpumpe 1 gleichzeitig die Kraftstoffeinspritzmengen für die einwandfrei ar­ beitenden Düsen erhöht werden, indem die Magnetventile die Düsen­ nadeln länger in Öffnungsstellung halten.

Verfahren dieser Art vermeiden Schadensfälle an der Brennkraftma­ schine, die schlimmstenfalls zur völligen Zerstörung dieser Ma­ schine führen können.

Claims (2)

1. Verfahren zum Erkennen von Betriebsstörungen in einer Kraft­ stoffeinspritzanlage, bei welchem von einer Hochdruckpumpe Kraft­ stoffin eine gemeinsame Versorgungsleitung (Common-Rail) geför­ dert und magnetventilgesteuerten Düsen zur Einspritzung zugeführt wird, die Zylindern einer Getriebegänge aufweisenden Brennkraftma­ schine zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingelegtem Getriebegang zwischen Einspritzende und För­ derbeginn der Hochdruckpumpe (1) die an definierten Druckmeßpunkten jeweils anliegenden Drücke erfaßt werden und erst ab einer einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden Druckdifferenz die Hoch­ druckversorgung durch Stillsetzen der Hochdruckpumpe (1) unterbro­ chen und dennoch an den intakten Düsen (2, 3, 4, 5) während der fol­ genden mindestens ein bis zwei Nockenwellenumdrehungen weiterein­ gespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Weitereinspritzungen - unabhängig vom Lastzustand der Brennkraftmaschine - größere Einspritzmengen eingesteuert werden.