DE19983014B4

DE19983014B4 - Vorrichtung zum Diagnostizieren von Störungen und Fehlerbedingungen in einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE19983014B4
Application number: DE19983014T
Authority: DE
Inventors: Jonathan A. Columbus Stavnheim; Stephen Greenwood West; Shyamala Columbus Raghunathan
Original assignee: Cummins Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2019-03-02
Also published as: WO1999045259A3; WO1999045259A2; DE19983014T1; GB2351351B; DE19964424B3; JP2002506159A; US6526948B1; US6076504A; JP3943835B2; GB2351351A; GB0021973D0

Abstract

Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine, mit
– einer ersten Kraftstoffpumpe (22; 24b), die in Abhängigkeit von einem Pumpensollwertsignal unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von einer Niederdruck-Kraftstoffquelle (14) fördert,
– einem den genannten unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von der genannten ersten Kraftstoffpumpe (22; 24b) empfangenden Druckspeicher (34),
– einem Ventil (38), das in Abhängigkeit von einem Ventilsteuersignal unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus dem genannten Druckspeicher (34) entnimmt und ihn an die Verbrennungskraftmaschine liefert,
– einer Einrichtung (72) zum Erfassen des Kraftstoffdruckes im genannten Druckspeicher (34) und zum Erzeugen eines entsprechenden Drucksignals, wobei das genannte Drucksignal Spitzenwerte, die Spitzendrücken des ihm durch die genannte erste Kraftstoffpumpe (22; 24b) zugeförderten Kraftstoffs entsprechen, und niedrigere Talwerte aufweist, die Taldrücken des im genannten Druckspeicher vorhandenen Kraftstoffs entsprechen, welche sich aus dem Abzug von Kraftstoff aus ihm ergeben, und
– einem Steuerrechner (58), der eine Vielzahl erster...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Techniken zum Steuern von Kraftstoffanlagen, insbesondere Techniken zum Diagnostizieren von Störungen und Fehlerbedingungen in einer Kraftstoffanlage.

Elektronisch gesteuerte Hochdruck-Kraftstoffanlagen sind bekannt und werden in der Kraftfahrzeug- und in der Schwerlastkraftwagenindustrie allgemein verwendet. Solche Anlagen können eine Kraftstoffpumpe aufweisen, die unter hohem Druck stehenden Kraftstoff einer Sammeleinheit zufördert, die den unter Druck stehenden Kraftstoff einer oder mehreren Kraftstoffinjektoren zuführt. Üblicherweise sind ein oder mehrere Drucksensoren zum Überwachen und Steuern der Kraftstoffdrucks in der gesamten Anlage vorgesehen.

Ein Beispiel einer solchen Anlage ist im US-Patent Nr. 5,678,521 auf den Namen Thompson et al. beschrieben, das an den Erwerber der Rechte an der vorliegenden Erfindung abgetreten ist. Die Kraftstoffanlage nach Thompson et al. umfaßt ein Paar über Nocken angetriebene Hochdruck-Kraftstoffpumpen, die Kraftstoff von einer Niederdruck-Kraftstoffquelle an einen Druckspeicher liefern. Der Druckspeicher leitet den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff an ein einzelnes Einspritz steuerventil, das zum Abgeben des Kraftstoffs an eine Verteilereinheit elektronisch steuerbar ist. Der Verteiler verteilt seinerseits den Kraftstoff an jeden aus einer Vielzahl Kraftstoffinjektoren. Der Druckspeicher weist einen Drucksensor zum Überwachen des Druckes im Druckspeicher auf. Eine elektronische Steuereinheit überwacht den Druckspeicherdruck, die Drosselklappenstellung und die Motordrehzahl und steuert die Arbeitsweise der Kraftstoffanlage dementsprechend.

Hochdruck-Kraftstoffanlagen des gerade beschriebenen Typs weisen zwar viele Vorteile gegenüber herkömmlichen mechanischen Systemen auf, sind aber mit gewissen Nachteilen verbunden. Beispielsweise kann eine Störung elektrischer und/oder mechanischer Bauteile der Anlage zu einem Ausfall der gesamten Anlage führen, in welchem Falle der Motor häufig abgeschaltet wird und das Fahrzeug und der Fahrzeuginsasse somit liegenbleiben. In schwerwiegenden Fällen kann der Ausfall solcher Bauteile zu einer katastrophalen Zerstörung von Bauteilen der Kraftstoffanlage führen.

Benötigt wird daher ein System zum Diagnostizieren von Fehlern und Störungen in einer elektronische gesteuerten Kraftstoffanlage des eben beschriebenen Typs. Ein solches System sollte im Idealfall Fehlercodes protokollieren, die mit der Kraftstoffanlage verbundene Störungen anzeigen, um bei Reparaturarbeiten zu unterstützen, und sollte zusätzlich eine oder mehrere Betriebsarten mit Notrückkehr-Kraftstoffversorgung vorsehen, so daß das Fahrzeug aus einer Gefahrensituation herausgefahren und/oder zu einer Reparaturwerkstatt gefahren werden kann.

Aus der DE 195 47 647 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Vorrichtung weist eine Vorförderpumpe und eine Hockdruckpumpe auf, die den Kraftstoff unter hohem Druck in ein Common-Rail fördern. Das Common-Rail steht in Kontakt mit verschiedenen Injektoren, die mit Ansteuersignalen zum Steuern der Kraftstoffzumessung von einer Steuerung versorgt werden.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist auf die vorstehend angegebenen Nachteile gerichtet. Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine eine erste Kraftstoffpumpe, die in Abhängigkeit von einem Pumpensollwertsignal unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus einer Niederdruck-Kraftstoffquelle fördert, einen den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von der ersten Kraftstoffpumpe empfangenden Druckspeicher, ein Ventil, das in Abhängigkeit von einem Ventilsteuersignal unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus dem Druckspeicher entnimmt und ihn an die Verbrennungsmaschine liefert, eine Einrichtung zum Erfassen des Kraftstoffdruckes im Druckspeicher und zum Erzeugen eines dementsprechenden Drucksignals, wobei das Drucksignal Spitzenwerte, die Spitzendrücken des ihm durch die erste Kraftstoffpumpe zugeförderten Kraftstoffs entsprechen, und niedrigere Talwerte aufweist, die Taldrücken des im Druckspeicher vorhandenen Kraftstoffs entsprechen, welche sich aus dem Abzug von Kraftstoff aus ihm ergeben. Ein Steuerrechner ist vorgesehen, der eine Vielzahl erster Druckwerte abtastet, die je nahe einem der Spitzenwerte liegen, und eine Vielzahl zweiter Druckwerte, die je nahe einem der Talwerte des Drucksignals liegen, und auf dieser Grundlage einen Durchschnittsdruckwert bestimmt. Der Steuerrechner vergleicht jeden Druckwert aus der Vielzahl erster und zweiter Druckwerte mit dem Durchschnittsdruckwert und inkrementiert einen Fehlerzähler, wenn wenigstens ein Druckwert von der Vielzahl erster und zweiter Druckwerte außerhalb eines Schwellenbereichs des Durchschnittsdruckwertes liegt.

Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage ei ner Verbrennungskraftmaschine die Schritte: Betätigen einer ersten Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle zu einem Druckspeicher auf der Grundlage eines Zielkraftstoffdruckwertes, Messen eines ersten Druckwertes im Druckspeicher nahe eines in ihm bestehenden tatsächlichen Spitzendruckwertes, der sich aus der Betätigung der ersten Kraftstoffpumpe ergibt, Betätigen eines Steuerventils zum Abziehen unter Druck stehenden Kraftstoffs aus dem Druckspeicher als Folge der Betätigung der ersten Kraftstoffpumpe zum Liefern des Kraftstoffs an die Verbrennungskraftmaschine, wobei der Druckspeicher danach einen in ihm bestehenden Kraftstofftaldruck definiert, Messen eines zweiten Druckwertes im Druckspeicher nahe dem Kraftstofftaldruck, Bestimmen eines Durchschnittsdruckwertes auf der Grundlage einer Vielzahl der ersten und zweiten Druckwerte, Vergleichen jedes Druckwertes von der Vielzahl erster und zweiter Druckwerte mit dem Durchschnittsdruckwert, und Inkrementieren eines Fehlerzählers, wenn wenigstens ein Druckwert von der Vielzahl erster und zweiter Druckwerte außerhalb eines Schwellenbereichs des Durchschnittsdruckwertes liegt.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine, die umfaßt: eine erste Kraftstoffpumpe, die in Abhängigkeit von ersten Pumpensollwertsignalen unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von einer Niederdruck-Kraftstoffquelle fördert, einen den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von der ersten Kraftstoffpumpe empfangenden Druckspeicher, eine Einrichtung zum Erfassen des Kraftstoffdrucks im Druckspeicher und zum Erzeugen eines dementsprechenden Drucksignals, und eine Steuerrechner, der das Drucksignal empfängt und die ersten Pumpensteuersignale erzeugt, wobei der Steuerrechner eine Vielzahl erster Pumpensollwertsignale erzeugt, die einer Kraftstoffversorgung nach Sollwert null entsprechen, und erste entsprechende Änderungen im Drucksignal überwacht, wobei der Steuerrechner einen Fehlerzähler inkrementiert, wenn wenigstens eine Änderung der ersten entsprechenden Änderungen des Drucksignals einen im voraus definierten Druckänderungsschwellenwert überschreitet.

Gemäß einem noch anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine die Schritte: Betätigen einer ersten Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff nach Sollwert null von einer Kraftstoffquelle zu einem Druckspeicher, Messen einer ersten entsprechenden Änderung des Drucks im Druckspeicher, die sich aus der Betätigung der ersten Kraftstoffpumpe mit Kraftstoff nach Sollwert null ergibt, mehrmaliges Wiederholen der genannten Betätigungs- und Meßschritte, Vergleichen jeder Druckänderung von der genannten Vielzahl erster entsprechender Druckänderungen mit einem Druckänderungsschwellenwert, und Inkrementieren eines Fehlerzählers, wenn wenigstens eine Druckänderung von der genannten Vielzahl erster entsprechender Druckänderungen einen Druckänderungsschwellenwert überschreitet.

Gemäß einem noch weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine eine erste Kraftstoffpumpe, die in Abhängigkeit von ersten Pumpensollwertsignalen unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von einer Niederdruck-Kraftstoffquelle fördert, eine zweite Kraftstoffpumpe, die in Abhängigkeit von zweiten Pumpensollwertsignalen unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von der Niederdruck-Kraftstoffquelle fördert, einen den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von der ersten und der zweiten Kraftstoffpumpen empfangenden Druckspeicher, eine Einrichtung zum Erfassen des Kraftstoffdrucks im Druckspeicher und zum Erzeugen eines dementsprechenden Drucksignals, und einen Steuerrechner, der eine Vielzahl der ersten und zweiten Pumpensollwertsignale erzeugt und erste und zweite entsprechende Änderungen im Drucksignal überwacht, wobei der Steuerrechner ausgehend von zugehörigen Änderungen von der Vielzahl erster und zweiter entsprechender Drucksignaländerungen erste und zweite Durchschnittsdruckänderungswerte bestimmt, wobei der Steuerrechner einen Fehlerzähler inkrementiert, wenn eine Differenz zwischen den ersten und zweiten Durchschnittsdruckänderungswerten größer als ein erster Druckänderungsgrenzwert bzw. kleiner als ein zweiter Druckänderungsgrenzwert ist.

Gemäß einem noch anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine die Schritte• Betätigen einer ersten Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff zu einem Druckspeicher auf der Grundlage eines Zielkraftstoffdruckwertes, Betätigen einer zweiten Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff zum Druckspeicher auf der Grundlage des Zielkraftstoffdruckwertes, Bestimmen eines ersten Druckänderungswertes, der einer Kraftstoffdruckänderung im Druckspeicher entspricht, die sich aus der Betätigung der ersten Pumpe ergibt, Bestimmen eines zweiten Druckänderungswertes, der einer Kraftstoffdruckänderung im Druckspeicher entspricht, die sich aus der Betätigung der zweiten Pumpe ergibt, mehrmaliges Wiederholen der Betätigungs- und Bestimmungsschritte, Berechnen eines ersten Durchschnittsdruckänderungswertes als Mittel der Vielzahl erster Druckänderungswerte, Berechnen eines zweiten Durchschnittsdruckänderungswertes als Mittel der Vielzahl zweiter Druckänderungswerte, und Inkrementieren eines Fehlerzählers, wenn eine Differenz zwischen den ersten und zweiten Durchschnittsdruckänderungswerten größer als ein erster Druckänderungsgrenzwert bzw. kleiner als ein zweiter Druckänderungsgrenzwert ist.

Gemäß einem noch anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine eine Kraftstoffpumpe, die in Abhängigkeit von einem Pumpensollwertsignal unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von einer Niederdruck-Kraftstoffquelle fördert, einen den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe empfangenden Druckspeicher, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Kraftstoffbedarfssignals, eine Einrichtung zum Erfassen des Kraftstoffdrucks im Druckspeicher und zum Erzeugen eines dementsprechenden Drucksignals, eine Einrichtung zum Erfassen der Motordrehzahl und zum Erzeugen eines dementsprechenden Motordrehzahlsignals, und einen Steuerrechner, der die Druck-, Motordrehzahl- und Kraftstoffbedarfssignale empfängt und das Pumpensollwertsignal erzeugt, wobei der Steuerrechner ausgehend von den Motordrehzahl- und Kraftstoffbedarfssignalen einen Kraftstoffsollwert bestimmt, ausgehend von üblichen Werten des Drucksignals, des Motordrehzahlsignals und des Kraftstoffsollwertes einen vorausgesagten Pumpensollwert bestimmt, einen Fehlercode protokolliert, wenn eine Differenz zwischen einem üblichen Wert des Pumpensollwertsignals und dem vorausgesagten Pumpensollwert größer ist als ein Schwellenniveau.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine die Schritte: Erfassen eines Kraftstoffbedarfssignals, Erfassen eines Motordrehzahlsignals, Erfassen eines Drucksignals, das Kraftstoffdruck in einem Teil einer Kraftstoffanlage bildenden Druckspeicher anzeigt, Bestimmen eines Kraftstoffsollwertes ausgehend von den Kraftstoffbedarfs- und Motordrehzahlsignalen, Bestimmen eines Kraftstoffpumpensollwertes ausgehend von den Kraftstoffbedarfs- und Drucksignalen, wobei der Pumpensollwert eine Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff zum Druckspeicher betätigt, Bestimmen eines vorausgesagten Kraftstoffpumpensollwertes ausgehend von üblichen Werten des Motordrehzahlsignals, des Drucksignals und des Kraftstoffsollwertes, und Protokollieren eines Fehlercodes, wenn eine Differenz zwischen einem üblichen Wert des Pumpensollwertes und dem vorausgesagten Pumpensollwert größer als ein Schwellenwert ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Systems zum Diagnostizieren von Störungsbedingungen in einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffanlage.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines solchen Systems zum Diagnostizieren von Störungen eines Drucksensors im Bereich.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines solchen Systems zum Diagnostizieren von Störungen durch abruptes Schließen von Kraftstoffpumpeninjektoren.

Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines solchen Systems zum Diagnostizieren von Störungen einer Kraftstoffpumpe bei einer Anlage mit doppelter Kraftstoffpumpe.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines solchen Systems zum Diagnostizieren von Überpumpen unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs an die elektronisch gesteuerte Kraftstoffanlage.

Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffanlage für eine Verbrennungskraftmaschine und eines mit ihr verbundenen Steuersystems,
2 eine Darstellung in Form eines Blockschaltbildes einiger der internen Merkmale des Steuerrechners gemäß 1 bei normaler Arbeitsweise desselben, soweit sie die vorliegende Erfindung betreffen,
3 zusammengesetzt aus den 3A bis 3G, eine Darstellung von Wellenformendiagrammen bei normaler Arbeitsweise der in 1 dargestellten Kraftstoffanlage und des mit ihr verbundenen Steuersystems,
4 eine grafische Darstellung einer normalen, dem Druckspeicher gemäß 1 zugeordneten Druckwellenform,
5 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Softwarealgorithmus zum Diagnostizieren der in 4 dargestellten Wellenform bei Störungen des Drucksensors im Bereich,
6 eine grafische Darstellung einer dem Druckspeicher gemäß 1 zugeordneten Druckwellenform mit der Darstellung einer Störungsbedingung des Drucksensors im Bereich,
7 zusammengesetzt aus den 7A und 7B, ein Flußdiagramm mit einer Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Softwarealgorithmus zum Diagnostizieren der in 4 dargestellten Wellenform für eine Störungsbedingung aus abruptem Schließen des Kraftstoffpumpen-Einspritzsteuerventils,
8 eine grafische Darstellung einer dem Druckspeicher gemäß 1 zugeordneten Druckwellenform mit der Darstellung einer Störungsbedingung aus abruptem Schließen des Kraftstoffpumpen-Einspritzsteuerventils,
9 zusammengesetzt aus den 9A und 9B, ein Flußdiagramm mit einer Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Softwarealgorithmus zum Diagnostizieren der Wellenform gemäß 4 für eine Kraftstoffpumpenstörung,
10 eine grafische Darstellung einer dem Druckspeicher gemäß 1 zugeordneten Druckwellenform für eine Kraftstoffpumpenstörung,
11 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Softwarealgorithmus zum Diagnostizieren von Kraftstoffüberpumpen in der Kraftstoffanlage gemäß 1,
12 eine Tabelle mit einer Darstellung eines Teils einer Nachschlagtabelle zur Verwendung beim Diagnostizieren von Kraftstoffüberpumpen in der Kraftstoffanlage gemäß 1.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Um das Verständnis der Grundsätze der Erfindung zu fördern, wird nunmehr auf eine in den Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsform Bezug genommen und zum Beschreiben derselben eine spezifische Sprache benutzt. Es versteht sich dennoch, daß dadurch keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, da solche Änderungen und Weiterentwicklungen der dargestellten Ausführungsform und solche weiteren Anwendungen der Grundsätze der dort dargestellten Er findung als für einen Fachmann, an den sich die Erfindung richtet, normalerweise sich ergebende betrachtet werden.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Kraftstoffanlage mit einem zugehörigen Steuersystem 10 dargestellt. Das System 10 umfaßt einen Kraftstoffbehälter 12 oder eine ähnliche Kraftstoffquelle 14 mit einem Kraftstoffweg 15, der sich in eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe 16 erstreckt. Die Niederdruckpumpe 16 ist vorzugsweise eine bekannte Zahnradpumpe mit einem manuell einstellbaren Getriebe 18 und einem Kraftstoffdruckregler 20. Eine Kraftstoffleitung 24a erstreckt sich in eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 mit einem ersten (vorderen) Pumpenelement 24b und einem zweiten (hinteren) Pumpenelement 24c. Die Pumpenelemente 24b und 24c werden von einem Motorantrieb 28 über Nocken 26a bzw. 26b mechanisch angetrieben. Die Kraftstoffleitung 24a liefert an ein erstes Pumpensteuerventil 30a mit einer abgehenden Kraftstoffleitung 24d zum Pumpenelement 24b. Die Kraftstoffleitung 24a ist auch mit einer Kraftstoffleitung 24e verbunden, die ein zweites Pumpensteuerventil 30b versorgt, das mit einer abgehenden Kraftstoffleitung 24f an das Pumpenelement 24c angeschlossen ist. Das erste Pumpenelement 24b ist mit einem Hochdruck-Kraftstoffdruckspeicher 34 über eine Leitung 36a mit dazwischen angeordnetem Rückschlagventil 32a verbunden. In ähnlicher Weise ist das zweite Pumpenelement 24c mit dem Druckspeicher 34 über eine Leitung 36b mit dazwischen angeordnetem Rückschlagventil 32b verbunden.
Der Hochdruck-Druckspeicher 34 ist über eine Leitung 40 mit einem Einspritzsteuerventil 38 verbunden. Das Einspritzsteuerventil 38 weist eine Ablaßleitung 42 und eine Auslaßleitung 44 auf, die an einen Einlaß 46 eines Kraftstoffverteilers 48 liefert. Der Verteiler 48 weist eine Vielzahl Auslaßöffnungen auf, von denen sechs Auslaßöffnungen 50₁ bis 50₆ in 1 dargestellt sind. Es versteht sich jedoch, daß der Verteiler 48 eine beliebige Anzahl Auslaßöffnungen zum Verteilen von Kraftstoff an eine Vielzahl Kraftstoffinjektoren oder Gruppen von Kraftstoffinjektoren aufweisen kann. In 1 ist ein solcher Kraftstoffinjektor 52 mit der Auslaßöffnung 50₂ über eine Kraftstoffleitung 54 verbunden, wobei der Injektor 52 einen Einspritzauslaß 56 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Motorzylinder aufweist.
Das System 10 wird von einem Steuerrechner 58 in Abhängigkeit von einer Vielzahl Sensoren und Motor/Fahrzeug-Betriebsbedingungen elektronisch gesteuert. Vorzugsweise ist ein Gaspedal 60 mit einem (nicht dargestellten) Gaspedalstellungssensor versehen, der ein die Stellung oder die prozentuale Öffnung des Gaspedals anzeigendes Signal an einen Eingang IN1 des Steuerrechners 58 über eine Signalleitung 62 liefert, wenngleich die vorliegende Erfindung die Benutzung beliebiger bekannter Fühlervorrichtungen in Betracht zieht, die dem Steuerrechner 58 ein Kraftstoffbedarfssignal vom Gaspedal 60 bereitstellen. Ein Kraftstoffbedarfssignal wird von einer bekannten Geschwindigkeitsregeleinheit 64 über eine Signalleitung 66 an einen Eingang IN2 des Steuerrechners 58 abgegeben, das, wie in der Fachwelt bekannt, bei eingeschalteter Geschwindigkeitsregelung eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit angibt.
Ein Motordrehzahlsensor 68 ist mit einem Eingang IN3 des Steuerrechners 58 über eine Signalleitung 70 verbunden, die dem Steuerrechner 58 ein die Motordrehzahlposition anzeigendes Signal liefert. Bei einer Ausführungsform ist der Motordrehzahlsensor 68 ein bekannter Halleffektsensor, wenngleich die vorliegende Erfindung die Benutzung eines beliebi gen bekannten Sensors in Betracht zieht, der die Motordrehzahl und vorzugsweise die Motorposition zu erfassen vermag, z.B. ein Sensor mit veränderbarem magnetischem Widerstand. Der Hochdruck-Druckspeicher 34 weist einen mit ihm verbundenen Drucksensor 72 auf, der den Druck im Druckspeicher 34 zu erfassen vermag. Der Drucksensor 72 liefert ein den Druckspeicherdruck anzeigendes Drucksignal über eine Signalleitung 74 an einen Eingang IN4 des Steuerrechners 58. Der Drucksensor 72 ist vorzugsweise ein bekannter kombinierter Druck- und Kraftstofftemperatursensor, wenngleich die vorliegende Erfindung die Benutzung eines beliebigen bekannten Gerätes, Vorrichtung oder Verfahren in Betracht zieht, das bzw. die dem Steuerrechner 58 ein Signal zuleiten, das den Kraftstoffdruck im Druckspeicher 34, in der Leitung 36a, der Leitung 36b oder der Leitung 40 anzeigt, und eines beliebigen bekannten Gerätes, Vorrichtung oder Verfahren, das bzw. die dem Steuerrechner 58 ein Signal zuleiten, das die Kraftstofftemperatur im Druckspeicher 34, in der Leitung 36a, der Leitung 36b oder der Leitung 40 anzeigt. Somit ist der Druck/Temperatursensor 72 in der Lage, dem Steuerrechner 58 ein Signal zu senden, das den Kraftstoffdruck und die Kraftstofftemperatur im Druckspeicher 34 anzeigt, wenngleich die vorliegende Erfindung die Bereitstellung getrennter Sensoren für die Versorgung des Steuerrechners 58 mit Informationen über Kraftstoffdruck und Kraftstofftemperatur in Betracht zieht. Der Steuerrechner 58 weist auch einen ersten Ausgang OUT1 auf, der über eine Signalleitung 76 mit dem Einspritzsteuerventil 38 verbunden ist, und einen zweiten Ausgang OUT2, der über eine Signalleitung 78 mit den Pumpensteuerventilen 30a und 30b verbunden ist. Die allgemeine Arbeitsweise der Kraftstoffanlage 10 und des mit ihr verbundenen Steuersystems wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben.
In 1 und 2 sind einige der internen Merkmale des Steuerrechners 58, soweit sie sich auf die vorliegende Erfindung beziehen, dargestellt. Das Gaspedalsignal und das Geschwindigkeitsregelsignal werden dem Steuerrechner 58 über eine Signalleitung 62 bzw. 66 zugeleitet. Wie in der Fachwelt bekannt, gehen beide Signale vom Fahrzeugführer entsprechend der gewünschten Kraftstoffversorgung aus, und der Steuerrechner 58 spricht auf beide Signale an, um die Kraftstoffanlage 10 entsprechend zu steuern. Nachstehend wird das Gaspedal- und/oder das Geschwindigkeitsregelsignal allgemein als Kraftstoffbedarfssignal bezeichnet. In jedem Fall wird das Kraftstoffbedarfssignal einem Block 90 für die Umwandlung in Kraftstoffversorgungsanforderung zugeleitet, der das Kraftstoffbedarfssignal gemäß bekannter Verfahren in ein Kraftstoffanforderungssignal umwandelt. Der Block 90 für die Umwandlung in Kraftstoffversorgungsanforderung weist üblicherweise eine Vielzahl Kraftstoff-Kennfelder auf und bestimmt in Abhängigkeit von einer Vielzahl Motor/Fahrzeug-Betriebsbedingungen, zusätzlich zum Kraftstoffbedarfssignal, einen zweckdienlichen Wert der Kraftstoffversorgungsanforderung.
Der Wert der Kraftstoffversorgungsanforderung wird einem Block 92 für die Berechnung eines Bezugsdrucks zugeleitet, der in Abhängigkeit von dem Wert der Kraftstoffversorgungsanforderung einen Bezugsdruck bestimmt, der einen gewünschten Einstellpunkt für den Druckspeicherdruck angibt. Der Bezugsdruck wird einem Druckspeicherdruck-Regelkreis bereitgestellt, der an eine Signalleitung 78 ein Pumpensollwertsignal abgibt, das auf dem Bezugsdruckwert und dem Druckspeicherdruck, den der Drucksensor 72 über die Signalleitung 74 sendet, beruht. Bei einer Ausführungsform wird der Bezugsdruckwert einem positiven Eingang eines Summierknotens Σ₁ zugeleitet, der auch einen mit der Signalleitung 74 verbundenen ne gativen Eingang hat. Ein Ausgang des Summierknotens Σ₁ wird einem Reglerblock 96 zugeleitet, dessen Ausgang mit der Signalleitung 78 verbunden ist. Bei einer Ausführungsform weist der Reglerblock 96 einen bekannten Regler mit PID-Verhalten auf, wenngleich die vorliegende Erfindung die Benutzung anderer bekannter Regler oder Reglertechniken in Betracht zieht.
Der Wert der Kraftstoffversorgungsanforderung wird auch einem Block 94 für die Berechnung der Bezugsdrehzahl zugeleitet, der in Abhängigkeit vom Wert der Kraftstoffversorgungsanforderung eine Bezugsdrehzahl bestimmt, die eine gewünschte Motordrehzahl angibt. Die Bezugsdrehzahl wird einem Motordrehzahl-Regelkreis zugeleitet, der, wie in der Fachwelt bekannt, dementsprechend einen Kraftstoffsollwert erzeugt, ausgehend von der Bezugsdrehzahl und der tatsächlichen, über eine Signalleitung 70 vom Motordrehzahlsensor 68 gelieferten Motordrehzahl. Bei einer Ausführungsform wird der Bezugsdrehzahlwert einem positiven Eingang eines Summierknotens Σ₂ zugeleitet, der auch einen mit der Signalleitung 70 verbundenen negativen Eingang hat. Ein Ausgang des Summierknotens Σ₂ wird einem Reglerblock 98 zugeleitet, dessen Ausgang den Kraftstoffsollwert bildet. Bei einer Ausführungsform weist der Reglerblock 98 einen bekannten Regler mit PID-Verhalten auf, wenngleich die vorliegende Erfindung die Benutzung anderer bekannter Regler oder Reglertechniken in Betracht zieht.
Der Steuerrechner 58 weist auch einen Block 100 zum Berechnen der ICV-Einschaltzeit auf, der eine "Einschaltzeit" zum Betätigen des Einspritzsteuerventils (ICV; Akr. f. engl. injection control valve) 38 bestimmt, ausgehend vom Signal des tatsächlichen Druckspeicherdrucks auf der Signalleitung 74 und vom Kraftstoffsollwert, den der Regler 98 erzeugt. Der Block 100 zum Berechnen der ICV-Einschaltzeit gibt auf eine Signalleitung 76 ein Kraftstoffsignal zum Steuern des Einschaltens/Ausschaltens des Einspritzsteuerventils 38.
In 3, die sich aus den 3A bis 3G zusammensetzt, sind einige Ereignisse der allgemeinen Zeitsteuerung der Kraftstoffanlage 10 dargestellt. Der Steuerrechner 58 vermag den Kraftstoffdruck im Druckspeicher 34 durch Steuern der Pumpensteuerventile 24b und 24c zu steuern. Es wird nunmehr die Steuerung eines der Ventile 24b beschrieben, obwohl es sich versteht, daß dessen Arbeitsweise mit der des Ventils 24c identisch ist. Wenn sich der Pumpenkolben im Pumpenelement 24b unter der Wirkung des Nockens 26a zurückzieht, fließt der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 16 zugeleiteter Kraftstoff in das eingeschlossene Volumen des Kraftstoffpumpenelements 24b, solange das Ventil 30a nicht eingeschaltet ist. Bleibt das Ventil 30a beim Hochgehen des Pumpenkolbens ausgeschaltet, fließt Kraftstoff im eingeschlossenen Volumen zurück zur Niederdruck-Kraftstoffpumpe 16. Beim Einschalten des Pumpensteuerventils 30a wird die abgehende Kraftstoffleitung geschlossen, und der im eingeschlossenen Volumen des Pumpenelements 24b vorhandene Kraftstoff wird beim Hochgehen des Pumpenkolbens unter Druck gesetzt. Wenn der Kraftstoffdruck im eingeschlossenen Volumen eine vorgeschriebene Druckhöhe erreicht, öffnet das Rückschlagventil 32a und der unter Druck stehende Kraftstoff im eingeschlossenen Volumen strömt in den Druckspeicher. Ausgehend von einer Differenz zwischen dem Bezugsdruck (Block 92 gemäß 2) und dem tatsächlichen Druckspeicherdruck (auf der Signalleitung 74), bestimmt der Druckregelkreis gemäß 2 den Winkel vor dem oberen Totpunkt (OT) des Pumpenkolbens, bei den das Pumpensteuerventil 30a eingeschaltet wird. Dieser Winkel wird nachstehend mit Ventilschließwinkel (VCA; Akr. f. engl. valve closing angle) bezeichnet.
Bei einer in den 3B bis 3G dargestellten Ausführungsform der Kraftstoffanlage 10 liegen der OT des Pumpenkolbens (der in 3D und 3F als vorderer bzw. hinterer Nocken dargestellt ist) und der OT des Zylinders (3B) 60 Kurbelwellengrade auseinander (3C). Der VCA gemäß Sollwert kann an beliebiger Stelle zwischen Null und 120 Grad vor dem OT des Pumpenkolbens eintreten (sh. 3D bis 3G). Wenn die Differenz zwischen dem Bezugsdruck und dem tatsächlichen Druckspeicherdruck groß ist, ist der zugehörige Sollwert-VCA groß, und umgekehrt. Beispiele verschiedener Sollwert-VCA sind in 3E und 3G dargestellt, in welchen Pumpenbetätigungs-Sollzeiten mit einer Pumpenbetätigungs-Verzögerungszeit A und einer Pumpenbetätigungszeit B dargestellt sind. VCA-Winkel, die 65 Grad und 30 Grad entsprechen, sind in der 3E durch C bzw. F angegeben, und ein VCA von 120 Grad ist in 3G durch D angegeben. Wenn der tatsächliche Druckspeicherdruck größer als der Bezugsdruck ist, wird der Sollwert-VCA automatisch auf null Grad eingestellt, was einer Nichteinschaltung des Pumpensteuerventils 30a entspricht, wie bei E in 3G dargestellt ist. Gemäß 3A, 3B, 3D und 3F vermag der Steuerrechner 58 ferner zwischen dem OT des Pumpenkolbens und dem OT des Zylinders das Einspritzsteuerventil 38 einzuschalten (zur Kraftstoff-Zeitsteuerung) und das Ventil 38 auszuschalten (zur Steuerung der Kraftstoffmenge). Weitere Einzelheiten der Arbeitsweise und des Aufbaus der Kraftstoffanlage 10 und des mit ihr verbundenen Steuerungssystems sind im US-Patent Nr. 5,678,521 auf den Namen Thompson et al. beschrieben, das auf den Erwerber der Rechte an der vorliegenden Erfindung übertragen ist und dessen Inhalt durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht ist.
Beim Einströmen von Kraftstoff in den Druckspeicher 34 beginnt der Druckspeicherdruck sich zu erhöhen und erreicht den Bezugsdruck (2) etwa 30 Grad nach dem OT des Pumpenkolbens. Bei jedem Pumpereignis tastet der Steuerrechner 58 30 Grad nach dem OT des Pumpenkolbens den Druckspeicherdruck ab und speichert solche Proben als Druckspeicherdruck-Spitzenproben. Etwa 45 bis 75 Grad nach dem OT des Pumpenkolbens schaltet der Steuerrechner 58 das Einspritzsteuerventil 38 (3A) ein, um ein Einspritzereignis zu starten. Wenn als Folge der Einschaltung des Einspritzsteuerventils 38 Kraftstoff aus dem Druckspeicher 34 entnommen wird, sinkt der Druck im Druckspeicher und erreicht etwa 80 Grad nach dem OT des Pumpenkolbens ein Minimum. Der Steuerrechner 58 tastet erneut den Druckspeicherdruck 80 Grad nach dem OT des Pumpenkolbens ab und speichert solche Proben als Druckspeicherdruck-Talproben. Eine grafische Darstellung des Druckspeicherdruckes 110 über den Kurbelwellengraden, im Vergleich zum Bezugsdruck 112, ist in 4 dargestellt. 4 zeigt. ein Druckspeicher-Druckprofil für eine vollständige Nockenumdrehung eines 6-Zylindermotors. Wie die Wellenform 110 zeigt, arbeiten das vordere (24b) und das hintere (24c) Pumpenelement alternierend, und der Steuerrechner 58 erfaßt bei jeder Nockenumdrehung sechs Spitzen- und sechs Taldruckwerte.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung vermag der Steuerrechner 58 die Wellenform des Druckspeicherdruckes zu überwachen, von der ein Beispiel in 4 dargestellt ist, und verschiedene, die Kraftstoffanlage betreffende Fehler- und Störungsbedingungen zu diagnostizieren. Ein Beispiel einer solchen Fehler- oder Störungsbedingung der Kraftstoffanlage ist ein Hängenbleiben des Drucksensors 72 im Bereich. Der Steuerrechner 58 vermag eine solche Störungsbedingung durch Überwachen des Druckspeicherdrucks über die Signalleitung 74 und durch Verarbeiten dieses Signals für erwartete Druckänderungen festzustellen. Wenn der Druckspeicherdruck sich weniger stark als erwartet ändert, protokolliert der Steuerrechner 58 einen Fehlercode und führt einen Algorithmus für Notrückkehr-Kraftstoffversorgung aus, der auf Störungen gerichtet ist, die mit dem Drucksensor verbunden sind.
In 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Softwarealgorithmus 120 zum Diagnostizieren einer Störung des Drucksensors 72 durch Hängenbleiben im Bereich. Der Steuerrechner 58 hat vorzugsweise den Algorithmus 120 in sich gespeichert und vermag den Algorithmus 120, wie in der Fachwelt bekannt, viele Male je Sekunde auszuführen. Der Algorithmus startet mit dem Schritt 122, und im Schritt 124 wird ein Fehlerzähler auf einen willkürlichen Wert gesetzt, im vorliegenden Fall auf Null. Danach tastet der Steuerrechner 58 im Schritt 126 das auf die Signalleitung 74 gegebene Druckscpeicherdrucksignal ab. Bei der vorstehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Kraftstoffanlage erfaßt der Steuerrechner 58 vorzugsweise Druckspeicherdrucksignal, das in 4 dargestellt ist, d.h. sechs Spitzendrucksignale und sechs Taldrucksignale bei einem 6-Zylindermotor. Es versteht sich jedoch, daß andere Druckspeicher-Druckprofile benutzt werden können, bei denen der Schritt 126 vorzugsweise wenigstens das Abtasten aller Druckspitzen- und Drucktalwerte enthält. Unter allen Umständen geht der Algorithmus 120 vom Schritt 126 zum Schritt 128 weiter.
Im Schritt 128 berechnet der Steuerrechner 58 einen durchschnittlichen Druckwert, ausgehend von wenigstens einigen der Druckspeicher-Druckproben. Vorzugsweise werden alle zwölf Probenwerte zum Berechnen des Druckdurchschnittswertes ver wendet, obwohl eine kleinere Anzahl als zwölf Proben bei. dieser Berechnung verwendet werden kann. Bei einer Ausführungsform berechnet der Steuerrechner 58 den Druckdurchschnittswert als algebraisches Mittel der Druckprobenwerte, wenngleich die vorliegende Erfindung die Anwendung anderer Mittelbildungstechniken in Betracht zieht, zum Beispiel die Bestimmung des quadratische Mittels oder des Zentralwertes oder andere kompliziertere Mittelwertbildungstechniken. Unter allen Umständen setzt sich die Ausführung des Algorithmus vom Schritt 128 zum Schritt 1130 fort, wo der Steuerrechner 58 wenigstens einige der Druckspeicher-Druckprobenwerte mit. dem Durchschnittsdruckwert vergleicht, vorzugsweise in Übereinstimmung mit allgemein bekannten Gleichungen. Vorzugsweise vergleicht der Steuerrechner 58 im Schritt 130 jeden der Druckprobenwerte (beim vorliegenden Beispiel 12) mit dem Durchschnittsdruckwert.
Danach bestimmt der Steuerrechner 58 im Schritt 132, ob als Folge des Vergleichsschritts 130 wenigstens einer oder mehrere der Druckspeicherdruckprobenwerte außerhalb eines Schwellenwertes TH (Akr. f. engl. threshold) des Durchschnittsdruckwertes liegt. Der Steuerrechner 58 führt den Schritt 132 vorzugsweise in der Weise aus, daß er bestimmt, ob alle Probenwerte innerhalb des TH des Durchschnittsdruckwertes liegen. Wenn nein, setzt sich die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 134 fort, in dem der Steuerrechner 58 den Fehlerzähler (jedoch vorzugsweise nicht unter Null) dekrementiert. Wenn der Steuerrechner 58 im Schritt 132 feststellt, daß alle Probenwerte innerhalb des TH des Durchschnittsdruckwertes liegen, inkrementiert der Steuerrechner 58 den Fehlerzähler. Von jedem der Schritte 134 und 136 setzt sich die Ausführung des Algorithmus zum Schritt 138 fort. Bei einer Ausführungsform ist der TH auf 100 psi (engl. Pfund je engl. Quadrat zoll; etwa 6,89 bar) eingestellt, wenngleich die vorliegende Erfindung die Verwendung anderer psi-Werte für den TH in Betracht zieht.
Im Schritt 138 vergleicht der Steuerrechner 58 den Fehlerzähler mit einem im voraus festgelegten (vorzugsweise eichbaren) Zählwert. Zählt der Fehlerzähler weniger als den im voraus definierten Zählwert, kehrt die Ausführung des Algorithmus durch die Rückschleife zum Schritt 126 zurück. Wenn der Steuerrechner 58 im Schritt 138 feststellt, daß der Fehlerzähler einen größeren oder den gleichen Zählwert wie der im voraus definierte Zählwert anzeigt, setzt sich die Ausführung des Algorithmus im Schritt 140 fort, in dem der Steuerrechner 58 einen Fehlercode protokolliert, der eine Störung des Drucksensors durch Hängenbleiben im Bereich anzeigt. Bei einer Ausführungsform ist der im voraus definierte Zählwert auf 36 eingestellt, wenngleich die vorliegende Erfindung die Benutzung anderer Zählwerte in Betracht zieht. Die Ausführung des Algorithmus setzt sich vom Schritt 140 aus zum Schritt 142 fort, in dem der Steuerrechner 58 einen Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung ausführt. Der Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung ist darauf gerichtet, wenigstens eine minimale Kraftstoffversorgung zur Aufrechterhaltung des Motorbetriebs vorzusehen, so daß das Fahrzeug aus einer Gefahrensituation herausgefahren und/oder zu einer Wartungs/Reparaturwerkstatt gefahren werden kann. Ein Beispiel eines solchen Notrückkehr-Algorithmus ist in Einzelheiten in dem US-Patent Nr. 5,937,826, eingereicht auf den Namen Olson et al., mit dem Titel APPARATUS FOR CONTROLLING A FUEL SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTIOIN ENGINE (Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine) beschrieben, die auf den Erwerber der Rechte an der vorliegenden Erfindung-übertragen ist und deren Inhalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Die Ausführung des Algorithmus setzt sich vom Schritt 142 aus zum Schritt 144 fort, wo die Ausführung des Algorithmus durch die Rückschleife zur Aufrufroutine zurückkehrt. Alternativ kann vom Schritt 142 durch die Rückschleife zum Schritt 124 zur weiteren Ausführung des Algorithmus 120 zurückgekehrt werden.
In 6 ist ein Beispiel einer Druckspeicherdruck-Wellenform 150 im Vergleich mit einem Bezugsdruckwert 148 dargestellt, wobei die Wellenform 150 sich aus einem Hängenbleiben des Drucksensors 72 im Bereich ergibt. Der Durchschnittsdruckwert, bezogen auf alle zwölf Druckproben, beträgt 11506 psi (etwa 792,76 bar), mit einer durchschnittlichen positiven Änderung von 7,324 psi (etwa 0,50 bar) und einer durchschnittlichen negativen Änderung von 21,973 psi (etwa 1,51 bar). Im Gegensatz dazu beträgt der Durchschnittsdruckwert der Wellenform 110 gemäß 4 14320,4 psi (etwa 986,7 bar), mit einer durchschnittlichen positiven Änderung von 734,86 psi (etwa 50,6 bar) und einer durchschnittlichen negativen Änderung von 759,28 psi (etwa 52,3 bar). Es sei darauf hingewiesen, daß bei bestimmten Motorbetriebsbedingungen der Sollwert-VCA (Pumpensollwert) und das Kraftstoffsignal (das dem Einspritzsteuerventil 38 zugeleitet wird) nahe bei null liegen werden, und daß der Druckspeicherdruck dementsprechend einer flachen Linie über einer Nockenumdrehung ähnelt. Um irrtümliches Feststellen einer Drucksensorstörung durch Hängenbleiben im Bereich zu vermeiden, wird folglich empfohlen, den Algorithmus 120 nicht auszuführen, wenn die durchschnittliche Einschaltzeit des Einspritzsteuerventils, die im Block 100 gemäß 2 bestimmt wird, kleiner ist als ein niedriger Kraftstoffversorgungs-Schwellenwert je Nockenumdrehung (in diesem Fall sechs Einspritzereignisse).
Ein weiteres Beispiel einer Fehler- oder Störungsbedingung der Kraftstoffanlage, die erfindungsgemäß diagnostizierbar ist, ist eine Störung durch abruptes Schließen des Pumpensteuerventils. Unter bestimmten Bedingungen der Kraftstoffversorgung des Motors (z.B. hohe Kurbelwellendrehzahl, Teiletrümmer im Ventil usw.), reicht die Kraft des aus der Pumpenkammer des Pumpenelementes 24b oder 24c ausströmenden Kraftstoffs aus, um das zugehörige Pumpensteuerventil 30a oder 39b mechanisch zu schließen oder zu betätigen. Diese Erscheinung wird üblicherweise als abruptes Schließen des Pumpensteuerventils bezeichnet. Ein Pumpensteuerventil, das abrupt geschlossen hat, ist im allgemeinen in diesen Zustand bei einer Ventilstellung geraten, die einem VCA größer als null Grad vor dem OT des Pumpenkolbens entspricht. Während die normale Arbeitsweise der Kraftstoffanlage 10 nicht beeinflußt wird, wenn der Sollwert-VCA größer ist als der sich aus der abrupten Schließung ergebende VCA, wird somit mehr als der erforderliche Kraftstoff zum Druckspeicher 34 gepumpt, wenn sich der aus der abrupten Schließung ergebende VCA größer als der Sollwert-VCA ist. Folglich wird der Kraftstoffdruck im Druckspeicher über den Bezugsdruck (Einstellpunkt des Druckspeicherdruckes) ansteigen, in welchem Fall der Steuerrechner 58 durch Einstellen eines VCA-Sollwertes null reagiert. Obwohl ein Sollwert-VCA null eingestellt ist, wird als Folge der abrupten Schließung eine gewisse Kraftstoffmenge weiter in den Druckspeicher gepumpt. Der Steuerrechner 58 vermag eine solche Störungsbedingung durch Überwachen des über die Signalleitung 78 geleiteten Sollwert-VCA und durch Überwachen des Druckspeicherdrucks über die Signalleitung 74 und Verarbeiten dieses Signals für erwartete Druckänderungen festzustellen. Wenn der Druckspeicherdruck sich stärker als erwartet ändert, protokolliert der Steuerrechner 58 einen Fehlercode und führt einen Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung aus, der auf pumpenbezogene Störungen gerichtet ist.
In 7, die sich aus den 7A und 7B zusammensetzt, ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Softwarealgorithmus 160 zum Diagnostizieren der Störungsbedingung aus abrupter Schließung des Pumpensteuerventils 30a oder 30b dargestellt. Der Steuerrechner 58 hat den Algorithmus 160 vorzugsweise in sich gespeichert und vermag, wie in der Fachwelt bekannt, den Algorithmus 160 viele Male je Sekunde auszuführen. Der Algorithmus startet im Schritt 162, und im Schritt 164 führt der Steuerrechner 58 eine Voreinstellung des ersten und des zweiten Fehlerzählers auf einen willkürlichen Wert aus, in diesem Falle auf null. Danach setzt der Steuerrechner 58 im Schritt 166 einen Schleifenzähler, cyl, wobei cyl gleich ist der Anzahl Pump/Einspritzereignisse (hier sechs), auf einen willkürlichen Wert, hier eins. Danach bestimmt der Steuerrechner 58 im Schritt 168, ob der Sollwert-VCA gleich null über wenigstens eine vollständige Nockenumdrehung ist, indem er den Kraftstoff-Sollwertausgang auf der Signalleitung 78 überwacht. Wenn im Schritt 168 der Sollwert-VCA nicht gleich null ist, kehrt der Algorithmus in der Rückschleife zum Schritt 164 zurück. Wenn im Schritt 168 der Sollwert-VCA gleich null ist, setzt sich die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 170 fort.
Bei normaler Arbeitsweise der Kraftstoffanlage 10 sollte ein Sollwert-VCA gleich null zu einer minimalen Änderung des Druckspeicherdrucks während der Nockenumdrehung führen. Folglich vermag der Steuerrechner 58 im Schritt 170 eine Änderung im Druckspeicherdruck (ΔAP; Akr. f. engl. difference accumulator pressure) aufgrund der Einstellung des Sollwert-VCA auf null im Schritt 168 festzustellen. Der Steuerrechner 58 spei chert die ΔAP, die dem laufenden Pump/Einspritzereignis entspricht, im Schritt 170, inkrementiert cyl im Schritt 172 und prüft cyl danach, um zu bestimmen, ob alle Pump/Einspritzereignisse verarbeitet worden sind. Beim vorliegenden Beispiel finden sechs Pump/Einspritzereignisse statt, so daß der Steuerrechner sechs solche ΔAP-Werte speichert. Im Schritt 172 prüft somit der Steuerrechner 58 cyl bezüglich des Wertes sechs, und wenn kleiner oder gleich sechs, kehrt die Ausführung des Algorithmus in der Rückschleife zum Schritt 168 zurück. Wenn andererseits der Steuerrechner im Schritt 174 feststellt, daß cyl größer als sechs ist, setzt sich die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 176 fort.
Im Schritt 176 bestimmt der Steuerrechner 58, ob wenigstens einige der ΔAP-Werte größer als ein Druckänderungsschwellenwert TH für die erste (vordere) Kraftstoffpumpe 24b sind. Bei einer Ausführungsform vermag der Steuerrechner 58 im Schritt 176 zu bestimmen, ob alle ΔAP-Werte größer als TH sind, wenngleich die vorliegende Erfindung in Betracht zieht, im Schritt 176 weniger als alle ΔAP-Werte zu prüfen, ob sie kleiner als TH sind. Bei einer Ausführungsform ist TH auf 450 psi (etwa 31 bar) eingestellt, wenngleich die vorliegende Erfindung die Benutzung anderer Werte von TH in Betracht zieht. Wenn im Schritt 176 alle ΔAP-Werte größer als TH sind, setzt sich die Ausführung des Algorithmus in jedem Fall mit dem Schritt 178 fort, in dem der Steuerrechner 58 den ersten Fehlerzähler inkrementiert. Im umgekehrten Fall, wenn im Schritt 176 alle ΔAP-Werte kleiner oder gleich TH sind, setzt sich die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 180 fort, in dem der Steuerrechner 58 den ersten Fehlerzähler (vorzugsweise nicht unter null) dekrementiert. Die Ausführung des Algorithmus setzt sich vom Schritt 178 oder 180 aus mit dem Schritt 182 fort.
Im Schritt 182 bestimmt der Steuerrechner 58, ob wenigstens einige der ΔAP-Werte größer als der Druckänderungsschwellenwert TH für die zweite (hintere) Kraftstoffpumpe 24c sind. Bei einer Ausführungsform vermag der Steuerrechner 58 im Schritt 182 zu bestimmen, ob alle ΔAP-Werte größer als TH sind, wenngleich die vorliegende Erfindung in Betracht zieht, im Schritt 182 weniger als alle ΔAP-Werte auf einen Betrag kleiner als TH zu prüfen. Bei einer Ausführungsform ist TH auf 450 psi (etwa 31 bar) eingestellt, wenngleich die vorliegende Erfindung die Benutzung anderer TH-Werte in Betracht zieht, und ferner die Benutzung eines TH-Wertes in Betracht zieht, der von dem TH-Wert für die erste (vordere) Pumpe 24b verschieden ist. Wenn im Schritt 182 alle ΔAP-Werte größer als TH sind, setzt sich die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 184 fort, in dem der Steuerrechner 58 den zweiten Fehlerzähler inkrementiert. Im umgekehrten Falle, wenn im Schritt 182 alle ΔAP-Werte kleiner oder gleich TH sind, setzt sich die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 186 fort, in dem der Steuerrechner 58 den zweiten Fehlerzähler (vorzugsweise nicht unter null) dekrementiert. Die Ausführung des Algorithmus setzt sich vom Schritt 184 oder 186 aus mit dem Schritt 188 fort, in dem der Steuerrechner 58 prüft, ob jeder der ersten und zweiten Fehlerzähler einen im voraus festgelegten (vorzugsweise eichbaren) Zählstand überschritten hat. Bei einer Ausführungsform beträgt der im voraus definierte Zählstand 36, wenngleich die vorliegende Erfindung die Benutzung anderer Zählstände in Betracht zieht. Wenn keiner der Fehlerzähler den im voraus festgelegten Zählstand überschritten hat, kehrt die Ausführung des Algorithmus in der Rückschleife zum Schritt 166 zurück. Wenn andererseits einer der Fehlerzähler den im voraus festgelegten Zählstand überschritten hat, geht die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 190 weiter, in dem der Steuerrechner einen entsprechenden Fehlercode protokolliert und zum Schritt 192 weitergeht, in dem der Steuerrechner 58 einen Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung ausführt. Der Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung ist vorzugsweise darauf gerichtet, wenigstens eine minimale Kraftstoffversorgung zur Aufrechterhaltung des Motorbetriebs vorzusehen, so daß das Fahrzeug aus einer Gefahrensituation herausgefahren und/oder zu einer Wartungs/Reparaturwerkstätt gefahren werden kann. Ein Beispiel eines solchen Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung ist in Einzelheiten in dem US-Patent Nr. 5,937,826, eingereicht auf den Namen Olson et al., mit dem Titel APPARATUS FOR CONTROLLING A FUEL SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE (Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine) beschrieben, die auf den Erwerber der Rechte an der vorliegenden Erfindung übertragen ist und deren Inhalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Die Ausführung des Algorithmus geht vom Schritt 192 aus zum Schritt 194 weiter, von dem sie zu ihrer Aufrufroutine zurückkehrt. Alternativ kann vom Schritt 192 durch die Rückschleife zum Schritt 164 zur weiteren Ausführung des Algorithmus 160 zurückgekehrt werden.
In 8 ist ein Beispiel einer Druckspeicherdruck-Wellenform 196 im Vergleich zu einem Bezugsdruckwert 198 dargestellt, wobei die Wellenform 196 sich aus einer Störungsbedingung durch abruptes Schließen des Kraftstoffpumpen- Steuerventils bei dem vorderen (ersten) Pumpenelement 24b ergibt. Hinsichtlich der Wellenform 196 und für das vordere Pumpen element 24b ist VCA_f1 = 0, VCA_f2 = 0 und VCA_f3 = 0, wogegen ΔAP_f1 = 1201 psi (etwa 82,75 bar), ΔAP_f2 = 1201 psi (etwa 82,75 bar) und ΔAP_f3 = 1201 psi (etwa 82,75 bar) beträgt. Dagegen sollte die Druckspeicherdruck-Wellenform für eine normal arbeitende Kraftstoffanlage 10 bei einem Sollwert-VCA null ähnlich wie die in 6 dargestellte Wellenform 150 aussehen. Hinsichtlich der Wellenform 150 und für das vordere Pumpenelement 24b beträgt VCA_f1 = 0, VCA_f2 = 0 und VCA_f3 = 0, wogegen ΔAP_f1 = 87,8 psi (etwa 6,05 bar), ΔAP_f2 = 0 psi und ΔAP_f3 = 0 psi beträgt.
Ein weiteres Beispiel einer Fehler- oder Störungsbedingung der Kraftstoffanlage, die erfindungsgemäß diagnostizierbar ist, ist die Störung eines Pumpenelementes (24b oder 24c). Wenn eines der Pumpenelemente 24b oder 24c gestört ist (z.B. gestörter Elektromagnet, festgefressener Pumpenkolben usw.), mit der Folge einer nicht betriebsfähigen Pumpe, vermag der Steuerrechner 58 Druckspeicherdruckänderungen, die durch die verschiedenen Pumpen veranlaßt sind, festzustellen und zu bestimmen, wenn eine der Pumpen versagt hat. Bei normalem Pumpbetrieb ist der Anstieg des Druckspeicherdruckes aufgrund aufeinanderfolgender vorderer und hinterer Pumpereignisse ungefähr gleich. Bei Störung eines Pumpenelementes 24b oder 24c ist die Erhöhung des Druckspeicherdruckes aufgrund dieser Pumpe vernachlässigbar, wogegen das betriebsfähige Pumpenelement stärker pumpt, um das gestörte Pumpenelement auszugleichen. Der Steuerrechner 58 vermag daher eine durchschnittliche Erhöhung des Druckspeicherdruckes, hervorgerufen durch jedes Pumpenelement, zu bestimmen, eine Differenz zwischen ihnen zu bestimmen und diese Differenz mit einem Schwellenwert zu vergleichen.
In 9, die sich aus den 9A und 9B zusammensetzt, ist eine Ausführungsform eines Softwarealgorithmus 200 zum Diagnostizieren der Kraftstoffanlage 10 bei Pumpenelementstörungen dargestellt. Der Steuerrechner 58 hat vorzugsweise den Algorithmus 200 in sich gespeichert und vermag, wie in der Fachwelt bekannt, den Algorithmus 200 viele Male je Sekunde auszuführen. Der Algorithmus startet mit dem Schritt 202, und im Schritt 204 stellt der Steuerrechner 58 den ersten und den zweiten Fehlerzähler auf einen willkürlich Wert vorab ein, in diesem Fall auf null. Danach setzt der Steuerrechner 58 im Schritt 206 einen Schleifenzähler, cyl, wobei cyl gleich ist der Anzahl Pump/Einspritzereignisse (hier sechs), auf einen willkürlichen Wert, eins in diesem Fall. Danach bestimmt der Steuerrechner im Schritt 208 eine Erhöhung des Druckspeicherdruckes ΔAP infolge der Betätigung eines der Pumpenelemente 24b und 24c. Für die Zwecke des Algorithmus 200 bleibt der Bezugsdruck bei jeder Ausführung des Schrittes 204 vorzugsweise konstant. Der Steuerrechner 58 speichert im Schritt 208 die dem laufenden Pump/Einspritzereignis entsprechende ΔAP, erhöht cyl im Schritt 210 und prüft danach cyl zur Bestimmung, ob alle Pump/Einspritzereignisse verarbeitet worden sind. Beim vorliegenden Beispiel finden sechs solcher Pump/-Einspritzereignisse statt, so daß der Steuerrechner sechs solche ΔAP-Werte speichert. Im Schritt 212 vergleicht somit der Steuerrechner 58 cyl mit dem Wert sechs, und bei einem Betrag kleiner oder gleich sechs, kehrt die Ausführung des Algorithmus durch die Rückschleife zum Schritt 208 zurück. Wenn andererseits der Steuerrechner im Schritt 212 feststellt, daß cyl größer als sechs ist, geht die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 214 weiter.
Im Schritt 214 bestimmt der Steuerrechner 58 eine durchschnittliche Erhöhung des Druckspeicherdruckes, ΔAP₁, die das erste (vordere) Pumpenelement 24b hervorgerufen ist. Der Steuerrechner 58 bestimmt ΔAP₁ vorzugsweise als algebraisches Mittel aller dem ersten Pumpenelement 24b zuzuordnenden ΔAP-Werte, wenngleich die vorliegende Erfindung eine Bestimmung von ΔAP₁ entsprechend anderer Mittelwertbildungstechniken in Betracht zieht, z.B. Berechnung des quadratischen Mittels oder des Zentralwertes, oder andere kompliziertere Verfahren. Außerdem zieht die vorliegende Erfindung die Berechnung von ΔAP₁ ausgehend von weniger als allen ΔAP-Werten in Betracht, die dem ersten Pumpenelement 24b zuzuordnen sind. In jedem Falle geht die Ausführung des Algorithmus vom Schritt 214 aus mit dem Schritt 218 weiter.
Im Schritt 218 bestimmt der Steuerrechner 58 eine Durchschnittserhöhung des Druckspeicherdrucks ΔAP₂, die durch das zweite (hintere) Pumpenelement 24c veranlaßt ist. Der Steuerrechner 58 bestimmt die ΔAP₂ vorzugsweise als algebraisches Mittel aller dem zweiten Pumpenelement 24c zuzuordnenden ΔAP-Werte, wenngleich die vorliegende Erfindung die Bestimmung von ΔAP₂ entsprechend anderer Mittelbildungstechniken in Betracht zieht, z.B. Berechnung des quadratischen Mittels oder des Zentralwertes, oder andere kompliziertere Verfahren. Außerdem zieht die vorliegende Erfindung die Berechnung von ΔAP₂ ausgehend von weniger als allen ΔAP-Werten, die dem zweiten Pumpenelement 24c zugeordnet werden können, in Betracht. In jedem Fall geht die Ausführung des Algorithmus vom Schritt 218 aus mit dem Schritt 220 weiter.
Im Schritt 220 bestimmt der Steuerrechner 58 eine Durchschnittserhöhung des Druckspeicherdruckes ΔAP_T, die sowohl durch das erste (vordere) Pumpenelement 24b als auch durch das zweite (hintere) Pumpenelement 24c hervorgerufen ist. Der Steuerrechner 58 berechnet ΔAP_T vorzugsweise als algebraisches Mittel aller dem ersten und dem zweiten Pumpenelement 24b und 24c zuzuordnenden ΔAP-Werte, wenngleich die vorliegende Erfindung die Bestimmung von ΔAP_T entsprechend anderer Mittelbildungstechniken in Betracht zieht, z.B. Berechnung des quadratischen Mittels oder des Zentralwertes, oder andere kompliziertere Verfahren. Außerdem zieht die vorliegende Erfindung die Berechnung von ΔAP_T anhand weniger als aller dem ersten und dem zweiten Pumpenelement 24b und 24c zuzuordnenden ΔAP-Werten in Betracht, wenngleich bei der Berechnung vorzugsweise die gleiche Anzahl ΔAP-Werte, die dem ersten und dem zweiten Pumpenelement 24b und 24c zugeordnet werden können, benutzt werden. In jedem Falle geht die Ausführung des Algorithmus vom Schritt 220 aus mit dem Schritt 222 weiter.
Im Schritt 222 vergleicht der Steuerrechner 58 ΔAP₁ und ΔAP₂, und wenn eine Differenz zwischen ihnen kleiner oder gleich einem Druckänderungsgrenzwert ist, geht die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 216 weiter, in dem beide Fehlerzähler counter1 und counter2 (vorzugsweise nicht unter null) dekrementiert werden und danach die Ausführung des Algorithmus durch die Rückschleife zum Schritt 206 zurückkehrt. Wenn im Schritt 222 die Differenz zwischen ΔAP₁ und ΔAP₂ größer als ein Druckänderungsgrenzwert ist, geht die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 224 weiter. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der im Schritt 222 benutzte Druckänderungsgrenzwert gleich einem Schwellenwert TH mal ΔAP_T/100, wenngleich andere Druckänderungsgrenzwerte in Betracht gezogen werden. Der Schwellenwert TH beträgt bei einer bevorzugten Ausführungsform 100%, wenngleich andere Werte für TH in Betracht gezogen werden.
Im Schritt 224 vergleicht der Steuerrechner 58 erneut ΔAP₁ und ΔAP₂, um zu bestimmen, welches der Pumpenelemente 24b und 24c gestört ist. Wenn die Differenz zwischen ΔAP₁ und ΔAP₂ größer als null ist, ist das zweite (hintere) Pumpenelement 24c gestört und die Ausführung des Algorithmus geht mit dem Schritt 226 weiter, in dem der zweite Fehlerzähler inkrementiert wird. Wenn im Schritt 224 die Differenz zwischen ΔAP₁ und ΔAP₂ kleiner als null ist, ist das erste (vordere) Pumpenelement 24b gestört und die Ausführung des Algorithmus geht mit dem Schritt 228 weiter, in dem der erste Fehlerzähler inkrementiert wird. Von jedem der Schritte 226 und 228 aus geht die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 230 weiter.
Im Schritt 230 bestimmt der Steuerrechner 58, ob beide Fehlerzähler counter1 und counter2 einen größeren als den im voraus definierten (und vorzugsweise eichbaren) Zählstand haben. Wenn keiner der Fehlerzähler einen höheren als den im voraus definierten Zählstand anzeigt, kehrt die Ausführung des Algorithmus durch die Rückschleife zum Schritt 206 zurück. Wenn der Steuerrechner 58 im Schritt 230 bestimmt, daß jeder Fehlerzähler einen höheren als den im voraus definierten Zählstand hat, geht die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 232 weiter, in dem der Steuerrechner 58 einen entsprechenden Fehlercode protokolliert. Danach führt der Steuerrechner 58 im Schritt 234 einen Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung aus, der sich auf pumpenbe zogene Störungen bezieht. Der Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung zielt vorzugsweise darauf, wenigstens eine minimale Kraftstoffversorgung zur Aufrechterhaltung des Motorbetriebs vorzusehen, so daß das Fahrzeug aus einer Gefahrensituation herausgefahren und/oder zu einer Wartungs/-Reparaturwerkstätt gefahren werden kann. Ein Beispiel eines solchen Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung ist in Einzelheiten in dem US-Patent Nr. 5,937,826, eingereicht auf den Namen Olson et al., mit dem Titel APPARATUS FOR CONTROLLING A FUEL SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE (Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine) beschrieben, die dem Erwerber der Rechte an der vorliegenden Erfindung übertragen ist und deren Inhalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht ist. Die Ausführung des Algorithmus geht vom Schritt 234 aus mit dem Schritt 236 weiter, von dem sie zu ihrer Aufrufroutine zurückkehrt. Alternativ kann vom Schritt 234 durch die Rückschleife zum Schritt 204 zur weiteren Ausführung des Algorithmus 200 zurückgekehrt werden.
In 10 ist ein Beispiel einer Druckspeicherdruck-Wellenform 238 im Vergleich zu einem Bezugsdruckwert 240 dargestellt, wobei die Wellenform 238 durch ein gestörtes erstes (vorderes) Pumpenelement 24b hervorgerufen ist. Bezüglich der Wellenform 238 beträgt ΔAP₁ = 78,0 psi (etwa 5,4 bar), ΔAP₂ = 1044,7 psi (etwa 72 bar) und ΔAP_T = 561,3 psi (etwa 38,7 bar). Im Gegensatz dazu sollte die Druckspeicherdruck-Wellenform für eine normal arbeitende Kraftstoffanlage 10 als Reaktion auf einen auf null gesetzten VCA-Sollwert ähnlich wie die in 4 dargestellte Wellenform 110 aussehen. Bei der Wellenform 110 beträgt ΔAP₁ = 1338,0 psi (etwa 92,2 bar), ΔAP₂ = 1367,7 psi (etwa 94,2 bar) und ΔAP_T = 1352,8 psi (etwa 93,2 bar).
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung vermag der Steuerrechner 58 das auf der Signalleitung 78 übertragene Pumpensollwertsignal zu überwachen und laufende Werte dieses Signals mit erwarteten Pumpensollwerten zu vergleichen, die im Steuererechner 58 gespeichert sind, wobei die erwarteten Pumpensollwerte von Motorbetriebsbedingungen ausgehen, die einer üblichen Motordrehzahl, einem üblichen Kraftstoff-Sollwert (2) und einem üblichen Druckspeicherdruck entsprechen. Wenn das laufende Kraftstoff-Sollwertsignal außerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches des erwarteten Pumpensollwertes liegt, protokolliert der Steuerrechner 58 einen Fehlercode und führt einen Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung aus, der sich auf mit der Kraftstoffpumpe verbundene Störungen bezieht. Dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung ist auf das Diagnostizieren von Bedingungen des Überpumpens gerichtet, die mit beiden Kraftstoffpumpenelementen 24b und 24c verbunden sind.
In 11 ist eine Ausführungsform eines Softwarealgorithmus 250 zum Diagnostizieren der Kraftstoffanlage 10 auf Überpumpen-Bedingungen dargestellt, die von jedem der Pumpenelemente 24b und 24c veranlaßt sein können. Der Steuerrechner 58 hat den Algorithmus 250 vorzugsweise in sich gespeichert und vermag, wie der Fachwelt bekannt, den Algorithmus 250 viele Male je Sekunde auszuführen. Der Algorithmus startet mit dem Schritt 252, und im Schritt 254 tastet der Steuerrechner 58 das laufende Pumpensollwertsignal auf der Signalleitung 78 ab, was vorzugsweise der Bestimmung eines gegenwärtigen VCA-Wertes (sh. 3) entspricht. Danach bestimmt der Steuerrechner 58 im Schritt 256 einen laufenden Pumpen-Sollwert (CPC) (sh. 2). Danach bestimmt der Steuerrechner 58 im Schritt 258 einen laufenden Druckspeicherdruckwert, vorzugs weise durch Erfassen des Drucksignals auf der Signalleitung 74. Danach bestimmt der Steuerrechner 58 im Schritt 260 einen laufenden Motordrehzahlwert, vorzugsweise durch Erfassen des Motordrehzahlsignals auf der Signalleitung 70. Danach bestimmt der Steuerrechner 58 im Schritt 262 die Kraftstofftemperatur (FT, Akr. f. engl. fuel temperature) im Druckspeicher 34 oder in den Leitungen 36a, 36b oder 40, vorzugsweise durch Erfassen des vom Sensor 72 auf die Signalleitung 74 gegebenen kombinierten Kraftstoffdruck- und Kraftstofftemperatur-Signals, wie weiter oben beschrieben wurde. Danach bestimmt der Steuerrechner 58 im Schritt 264 einen erwarteten Pumpensollwert (EPC; Akr. f. engl. expected pump command), ausgehend von laufenden Werten des Kraftstoffsollwertes, des Druckspeicherdrucksignals, des Motordrehzahlsignals und des Kraftstofftemperatursignals. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung die Bestimmung des EPC-Wertes ausgehend von irgendeinem oder mehreren der vorstehend genannten Signale oder Werte in Betracht zieht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Steuerrechner 58 eine Vielzahl Nachschlagtabellen gespeichert, die je einem eindeutigen Motordrehzahlbereich und Kraftstofftemperaturbereich entsprechen, und wobei die Anzahl Nachschlagtabellen einen zweckdienlichen Bereich der Motordrehzahlen und Kraftstofftemperaturen umfassen. Ein Beispiel einer Nachschlagtabelle für einen solchen Motordrehzahlbereich (ES; Akr. f. engl. engine speed) ES₁ < ES < ES₂ und Kraftstofftemperaturbereich FT₁ < FT < FT₂ ist in 12 dargestellt. Gemäß 12 entspricht jede Spalte der Nachschlagtabelle 280 einem Druckspeicherdruckwert (AP) und jede Zeile entspricht einem Kraftstoff-Sollwert (FC; Akr, f. engl. fuel command). Die Tabelle 280 ist mit erwarteten Kraftstoff-Sollwerten gefüllt, auf der Basis eines üblichen Motordrehzahlbereichs ES₁ < ES < ES₂, eines üblichen Kraftstofftemperaturbereichs FT₁ < FT < FT₂, eines üblichen Druckspeicherdruckwertes (AP) und eines üblichen Kraftstoffsollwertes (FC). Die vorliegende Erfindung zieht einen alternativen Aufbau der Tabelle 280 mit Zeilen und Spalten in Betracht, die nach verschiedenen der bevorzugten drei Variablen definiert sind. Ein Beispiel eines solchen alternativen Aufbaus bietet eine Vielzahl Nachschlagtabellen je mit einem verschiedenen Druckspeicherdruckbereich und Kraftstofftemperaturbereich, bei dem jede Spalte einem Motordrehzahlwert und jede Zeile einem Kraftstoffsollwert (FC) entspricht. Andere Kombinationen werden ebenfalls in Betracht gezogen. Bei einer alternativen Ausführungsform enthält der Steuerrechner eine Vielzahl dreidimensionaler Tabellen, wobei jede aus der Vielzahl Nachschlagtabellen einem eindeutigen Motordrehzahlbereich (oder einem anderen Betriebsbereich eines der übrigen Parameter) entspricht und die Anzahl der Nachschlagtabellen zusammen einen zweckdienlichen Bereich der Motordrehzahlen umfassen. Die vorliegende Erfindung zieht ebenfalls eine Bestimmung des EPC-Wertes auf der Basis einer mathematischen Funktion des Sollwertes für Kraftstoff, Druckspeicherdruck, Motordrehzahl und Kraftstofftemperatur in Betracht. Eine solche mathematische Funktion könnte stetig, stückweise stetig oder nicht stetig sein.
Gemäß 11 geht die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 266 weiter, in dem der Steuerrechner 58 CPC mit EPC, vorzugsweise durch Berechnen einer Differenz zwischen ihnen vergleicht. Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Steuerrechner 58 eine Vielzahl Wellenformen für erwartete Pumpensollwerte gespeichert sein, wobei jede Wellenform einer oder mehreren speziellen Motorbetriebsbedigungen entspricht, und der Steuerrechner im Schritt 264 ausgehend von laufenden Betriebsbedingungen eine ganz spezielle Wellenform abruft und danach im Schritt 266 einen Vergleich zwischen ihnen durch Modellanalyse oder durch ähnliche, bekannte Signalvergleichsverfahren vornimmt. In jedem Falle setzt sich die Ausführung des Algorithmus nach dem Schritt 266 mit dem Schritt 268 fort, in dem der Steuerrechner durch die Rückschleife zum Schritt 254 zurückkehrt, wenn eine Differenz zwischen CPC und EPC kleiner oder gleich einem Schwellenwert TH ist. Wenn der Steuerrechner 58 im Schritt 268 bestimmt, daß die Differenz zwischen CPC und EPC größer als TH ist, geht die Ausführung des Algorithmus mit dem Schritt 270 weiter, in dem der Steuerrechner 58 einen sich auf übermäßige Kraftstoffversorgung beziehenden Fehlercode protokolliert. Danach führt der Steuerrechner 58 im Schritt 272 einen Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung aus, der sich auf mit der Kraftstoffpumpe verbundene Störungen bezieht. Der Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung ist vorzugsweise darauf gerichtet, wenigstens eine minimale Kraftstoffversorgung zur Aufrechterhaltung des Motorbetriebs vorzusehen, so daß das Fahrzeug aus einer Gefahrensituation herausgefahren und/oder zu einer Wartungs/Reparaturwerkstatt gefahren werden kann. Ein Beispiel eines solchen Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung ist in Einzelheiten in dem US-Patent Nr. 5,937,826, eingereicht auf den Namen Olson et al., mit dem Titel APPARATUS FOR CONTROLLING A FUEL SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE (Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine) beschrieben, die dem Erwerber der Rechte an der vorliegenden Erfindung übertragen ist und deren Inhalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Die Ausführung des Algorithmus setzt sich vom Schritt 272 aus mit dem Schritt 274 fort, in dem sie zu ihrer Aufrufroutine zurückkehrt. Alternativ kann der Schritt 272 durch die Rückschleife zum Schritt 254 zur weiteren Ausführung des Algorithmus 250 zurückkehren.
Zwar ist die Erfindung in den vorstehend genannten Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung in Einzelheiten dargestellt und beschrieben worden, sie muß jedoch als beispielhaft und als nicht einschränkend betrachtet werden, wobei es sich versteht, daß nur eine bevorzugte Ausführungsform derselben dargestellt und beschrieben worden ist, und daß alle Änderungen und Abwandlungen, die sich innerhalb des Rahmens der Erfindung ergeben, zu schützen sind.

Claims

Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine, mit – einer ersten Kraftstoffpumpe (22; 24b), die in Abhängigkeit von einem Pumpensollwertsignal unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von einer Niederdruck-Kraftstoffquelle (14) fördert, – einem den genannten unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von der genannten ersten Kraftstoffpumpe (22; 24b) empfangenden Druckspeicher (34), – einem Ventil (38), das in Abhängigkeit von einem Ventilsteuersignal unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus dem genannten Druckspeicher (34) entnimmt und ihn an die Verbrennungskraftmaschine liefert, – einer Einrichtung (72) zum Erfassen des Kraftstoffdruckes im genannten Druckspeicher (34) und zum Erzeugen eines entsprechenden Drucksignals, wobei das genannte Drucksignal Spitzenwerte, die Spitzendrücken des ihm durch die genannte erste Kraftstoffpumpe (22; 24b) zugeförderten Kraftstoffs entsprechen, und niedrigere Talwerte aufweist, die Taldrücken des im genannten Druckspeicher vorhandenen Kraftstoffs entsprechen, welche sich aus dem Abzug von Kraftstoff aus ihm ergeben, und – einem Steuerrechner (58), der eine Vielzahl erster Druckwerte, die je nahe einem Spitzenwert der genannten Spitzenwerte liegen, und eine Vielzahl zweiter Druckwerte abtastet, die je nahe einem Talwert der genannten Talwerte des genannten Drucksignals liegen, und auf dieser Grundlage einen Durchschnittsdruckwert bestimmt, wobei der genannte Steuerrechner (58) jeden Druckwert von der genannten Vielzahl erster und zweiter Druckwerte mit dem genannten Durchschnittsdruckwert vergleicht und einen Fehlerzähler inkrementiert, wenn wenigstens ein Druckwert der genannten Vielzahl erster und zweiter Druckwerte außerhalb eines Schwellenbereichs des genannten Durchschnittsdruckwertes liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Steuerrechner (58) den genannten Fehlerzähler dekrementiert, wenn wenigstens einige Druckwerte aus der genannten Vielzahl erster und zweiter Druckwerte in den Schwellenbereich des genannten Durchschnittsdruckwertes fallen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Steuerrechner (58) einen Fehlercode protokolliert, wenn der genannte Fehlerzähler einen im voraus definierten Zählwert überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Steuerrechner (58) einen Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung ausführt, wenn der genannte Fehlerzähler einen im voraus definierten Zählwert überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kraftstoffpumpe (24c), die in Abhängigkeit vom genannten Pumpensollwertsignal unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus der genannten Niederdruck-Kraftstoffquelle (14) zum genannten Druckspeicher (34) fördert, wobei das genannte Drucksignal zusätzliche Spitzenwerte, die Spitzendrücken des von der genannten zweiten Kraftstoffpumpe (24c) zu ihm geförderten Kraftstoffs entsprechen, und zusätzliche niedrigere Talwerte aufweist, die Taldrücken des Kraftstoffs im genannten Druckspeicher (34) entsprechen, welche sich durch das Abziehen von Kraftstoff aus ihm ergeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Steuerrechner (58) das genannte Pumpensollwertsignal und das genannte Ventilsteuersignal erzeugt, wobei das genannte Pumpensollwertsignal auf einem Zielspitzendruckwert basiert, der einem angestrebten Kraftstoffspitzendruck im genannten Druckspeicher (34) entspricht.
Verfahren zum Diagnostizieren einer Kraftstoffanlage einer Verbrennungskraftmaschine, mit den Schritten: – Betätigen einer ersten Kraftstoffpumpe (22; 24b) zum Fördern von Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle (14) zu einem Druckspeicher (34) auf der Grundlage eines Zielkraftstoffdruckwertes, – Messen eines ersten Druckwertes im genannten Druckspeicher (34) nahe eines in ihm bestehenden tatsächlichen Spitzendruckwertes, der sich aus der Betätigung der genannten ersten Kraftstoffpumpe (22; 24b) ergibt, – Betätigen eines Steuerventils (38) zum Abziehen unter Druck stehenden Kraftstoffs aus dem genannten Druckspeicher (34) als Folge der Betätigung der genannten ersten Kraftstoffpumpe (22; 24b) zum Liefern des Kraftstoffs an die Verbrennungskraftmaschine, wobei der genannte Druckspeicher (34) danach einen in ihm bestehenden Kraftstofftaldruck definiert, – Messen eines zweiten Druckwertes im genannten Druckspeicher (34) nahe dem genannten Kraftstofftaldruck, – Bestimmen eines Durchschnittsdruckwertes auf der Grundlage einer Vielzahl der genannten ersten und zweiten Druckwerte, – Vergleichen jedes Druckwertes aus der genannten Vielzahl erster und zweiter Druckwerte mit dem genannten Durchschnittsdruckwert, und – Inkrementieren eines Fehlerzählers, wenn wenigstens ein Druckwert von der genannten Vielzahl erster und zweiter Druckwerte außerhalb eines Schwellenbereichs des genannten Durchschnittsdruckwertes liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit dem Schritt – Dekrementieren des genannten Fehlerzählers, wenn wenigstens einige Druckwerte aus der genannten Vielzahl erster und zweiter Druckwerte in den genannten Schwellenbereich des genannten Durchschnittsdruckwertes fallen.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit dem Schritt – Protokollieren eines Fehlercodes, wenn der genannte Fehlerzähler einen im voraus definierten Zählwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit dem Schritt – Ausführen eines Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung, wenn der genannte Fehlerzähler den genannten im voraus definierten Zählwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit den Schritten – Betätigen einer zweiten Kraftstoffpumpe (24c) zum Fördern von Kraftstoff zum genannten Druckspeicher (34) auf der Grundlage des genannten Zielkraftstoffdruckwertes, – Messen eines dritten Druckwertes im genannten Druckspeicher (34) nahe eines darin bestehenden tatsächlichen Spitzendruckwertes, der sich aus der Betätigung der genannten zweiten Kraftstoffpumpe (24c) ergibt, – Betätigen des genannten Steuerventils (38) zum Abziehen unter Druck stehenden Kraftstoffs aus dem genannten Druckspeicher, der als Folge der Betätigung der genannten zweiten Kraftstoffpumpe (24c) zugeführt worden ist, wobei der genannte Druckspeicher (34) danach einen weiteren in ihm bestehenden Talkraftstoffdruck definiert, – Messen eines vierten Druckwertes im genannten Druckspeicher (34) nahe dem genannten anderen Talkraftstoffdruck, – und wobei der genannte Bestimmungsschritt das Bestimmen des genannten Durchschnittsdruckwertes auf der zusätzlichen Grundlage der Vielzahl der genannten dritten und vierten Druckwerte umfaßt, – und wobei der Vergleichsschritt zusätzlich das Vergleichen jedes Druckwertes aus der genannten Vielzahl der dritten und vierten Druckwerte mit dem genannten Durchschnittsdruckwert umfaßt, – und wobei der Inkrementierschritt zusätzlich das Inkrementieren des genannten Fehlerzählers umfaßt, wenn wenigstens ein Druckwert von den genannten dritten und vierten Druckwerten außerhalb des genannten Schwellenbereichs des genannten Durchschnittsdruckwertes liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt – Dekrementieren des genannten Fehlerzählers, wenn wenigstens einige Druckwerte von der genannten Vielzahl erster, zweiter, dritter und vierter Druckwerte in den genannten Schwellenbereich des genannten Durchschnittsdruckwertes fallen.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner mit dem Schritt – Protokollieren eines Fehlercodes, wenn der genannte Fehlerzähler einen im voraus definierten Zählwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner mit dem Schritt – Ausführen eines Algorithmus der Notrückkehr-Kraftstoffversorgung, wenn der genannte Fehlerzähler den genannten im voraus definierten Zählwert überschreitet.