EP1711704B8 - Verfahren zum überwachen der funktionsfähigkeit eines kraftstoffeinspritzsystems - Google Patents

Verfahren zum überwachen der funktionsfähigkeit eines kraftstoffeinspritzsystems

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EP1711704B8
EP1711704B8 EP06704233A EP06704233A EP1711704B8 EP 1711704 B8 EP1711704 B8 EP 1711704B8 EP 06704233 A EP06704233 A EP 06704233A EP 06704233 A EP06704233 A EP 06704233A EP 1711704 B8 EP1711704 B8 EP 1711704B8
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Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the operability of a fuel injection system according to claim 1.
  • a fuel supply system for an internal combustion engine of a motor vehicle in which fuel is pumped by a pump in a pressure accumulator.
  • injection valves are connected, which supply the fuel of the internal combustion engine according to a control by a control unit.
  • the control unit causes a pressure change in the pressure accumulator. Subsequently, the time required to set the pressure change is detected. The recorded time is compared with experimentally determined time values and an error is concluded if the recorded time values do not correspond to the stored time values.
  • the object of the invention is to provide an improved
  • the object of the invention is achieved by the features of claim 1.
  • the method according to claim 1 has the advantage that an analysis of the cause of the error is carried out and a more accurate determination of the error source is made possible.
  • the leaktightness of the injection system is recognized as a source of error if the setpoint pressure in the accumulator is undershot during a change in the injection quantity and a constant pressure is established in the pressure accumulator. In this way, leaks in the pressure system of the injection system can be accurately detected. Thus, corresponding emergency programs can be processed by the control unit.
  • Fuel pressure in the accumulator the fuel supply detected as a source of error can be carried out and, upon detection of a malfunction of the fuel supply system by the control unit, a corresponding emergency program can be used.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fuel injection system
  • FIG. 2 shows two diagrams for detecting a first error case
  • 3 shows two diagrams for detecting a second error case.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a common rail injection system.
  • the injection system has a high-pressure accumulator 1, which is connected to injection valves 2.
  • the high-pressure accumulator 1 via a
  • a control unit 6 which controls the fuel supply system 4 and the injection valves 2 as a function of operating conditions of an internal combustion engine 8.
  • the control unit 6 has a data memory 7 in which corresponding control programs are stored.
  • a control line 11 is provided between the control unit 6 and the Kraftstoffzulite- system 4.
  • 8 sensors 9 are arranged on the internal combustion engine, which detect the operating conditions of the internal combustion engine 8. As operating conditions are For example, the speed and accelerator pedal position determined and forwarded to the control unit 6.
  • control lines are formed between the injection valves 2 and the control unit 6 for controlling the injection valves 2.
  • a pressure sensor 10 is provided on the high pressure accumulator 1, which detects the fuel pressure in the high pressure accumulator 1 and forwards it to the control unit 6.
  • the task of the fuel supply system 4 is to supply the high-pressure accumulator 1 with fuel according to the control by the control unit 6 with a desired setpoint pressure.
  • the fuel supply system 4 may have various components.
  • the fuel supply system 4 includes a fuel pump 12 and an inflow control valve 13 interposed between the fuel tank 5 and the fuel pump 12.
  • a pressure valve 14 is connected, the output of which is connected to a return line 15.
  • a flow cross-section of the inflow control valve 13 is opened up by the control unit 6 to a greater or lesser extent, so that more or less fuel can be conveyed into the high-pressure accumulator 1 by the fuel pump 12.
  • the pressure valve 14 is available, which is also controlled by the control unit 6. If the pressure valve 14 is opened by the control unit 6, fuel which has already been compressed by the fuel pump 12 and pumped into the supply line 3 is conveyed via the return line 15 back into the fuel tank 5. Thus, the fuel pressure in the high-pressure accumulator 1 is lowered.
  • the fuel supply drove to the high-pressure accumulator 1, the fuel pressure in the high-pressure accumulator 1 and set the output from the injectors 2 amount of fuel.
  • the fuel pressure with which the fuel is injected is an essential feature for the exhaust quality of the internal combustion engine and therefore must be precisely adhered to.
  • the fuel pressure in the high-pressure accumulator is also a measurement signal that can be used for an error analysis of the injection system.
  • FIG. 2 shows in an upper diagram the time profile of the quantity of fuel which is emitted by the injection valves 2.
  • the course of the pressure in the high-pressure accumulator 1, which is detected by the pressure sensor 10 is plotted in parallel over time.
  • the upper diagram shows that the fuel quantity at time t ⁇ decreases from an upper value to a lower value at time t1 and then increases again to a higher value at time t2, again to fall to a lower value at time t3.
  • the time period between the Oth time t ⁇ and the third time t3 is longer than 1 second.
  • both the nominal value of the fuel pressure and the measured pressure p are plotted over time in the lower diagram.
  • the desired value is predetermined by control programs depending on operating conditions of the internal combustion engine.
  • the controller 6 controls the fuel supply system 4 so that the target pressure is adjusted. From the lower diagram, it can be seen that during the measurement period, i. H . From the OT point of time until the third time t3, the detected pressure value p remains almost constant and is below the setpoint pressure.
  • control unit 6 detects that a malfunction of the fuel supply system 4 is present. Furthermore, that recognizes Control unit 6 due to the present situation that the injected fuel quantity changes over time and the pressure prevailing in the high-pressure accumulator 1 fuel pressure remains almost constant and below the target pressure that a malfunction of the pressure valve is present. For the detection of a nearly constant pressure, a pressure range of, for example, 3% is set, in which the pressure in the high-pressure accumulator 1 can change during the measurement, although the control unit 6 nevertheless detects a constant fuel pressure in the high-pressure accumulator 1.
  • an appropriately prepared emergency program is used by the control unit 6 for the further control of the fuel supply system 4 and / or the injection valves 2.
  • the emergency program is stored in the memory 7 of the control unit 6.
  • FIG. 3 shows a further error case.
  • FIG. 3 again shows in the upper diagram the change with time of the fuel quantity injected by the injection valves 2.
  • the nominal value of the fuel pressure and the measured fuel pressure p are plotted in parallel over time. Also in this situation, the injected from the injectors 2 fuel in the
  • the period between the Oth time t ⁇ and the third time t3 corresponds to approximately 1 second.
  • the time course of the measured pressure in Hochdruckspei- rather 1 has a fuel change opposite pressure change, d. H . as the amount of fuel injected decreases, the fuel pressure in the high pressure Memory 1 to and vice versa.
  • the control unit 6 clearly detects a malfunction of the inflow control valve 13.
  • a corresponding emergency program for the further control of the feed system 4 and / or the injection valves 2 is used by the control unit 6.
  • the emergency program which is used in a malfunction of the inflow control valve, for example, reduces the amount of fuel to be injected from the injectors 2.
  • the desired value of the pressure is also limited.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Überwachen einer Funktionsfähigkeit eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem bei einer Veränderung der eingespritzten Kraftstoffmenge abhängig vom Verhalten des im Hochdruckspeicher herrschenden Drucks eine Fehlerquelle detektiert wird. Abhängig von der erkannten Fehlerquelle wird ein entsprechendes Notsteuerprogramm vom Steuergerät ausgeführt. Durch das beschriebene Verfahren kann eine einfache und genaue Analyse einer Fehlerquelle ermöglicht werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines KraftstoffeinspritzSystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß Anspruch 1.
Im Stand der Technik sind verschiedenste Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Kraftstoffeinspritzsystems bekannt . Die immer strenger werdenden Abgasvorschriften erfordern eine zunehmende Präzision der Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen . Deshalb steigen auch die An- forderungen an die Verfahren zur Überwachung der Funktionalität von Kraftstoffeinspritzanlagen .
Aus DE 198 56 203 C2 ist ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem Kraftstoff von einer Pumpe in einen Druckspeicher gepumpt wird. An den Druckspeicher sind Einspritzventile angeschlossen, die gemäß einer Ansteuerung durch ein Steuergerät den Kraftstoff der Brennkraftmaschine zuführen . Zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des Kraftstoffversorgungssystems wird vom Steuergerät eine Druckänderung im Druckspeicher veran- lasst . Anschließend wird die Zeit erfasst, die zur Einstellung der Druckänderung benötigt wird. Die erfasste Zeit wird mit experimentell ermittelten Zeitwerten verglichen und auf einen Fehler geschlossen, wenn die erfassten Zeitwerte nicht den abgelegten Zeitwerten entsprechen .
Weiterhin ist es aus DE 199 46 506 Cl bekannt, eine Fehlfunktion im Drucksystem einer Kraftstoffeinspritzanlage dadurch zu überwachen, dass die Druckänderung des Drucksystems er- fasst wird und periodische Druckschwankungen ermittelt werden . Es wird eine Fehlermeldung ausgegeben, wenn die Periodi- zität des registrierten Druckmesssignals hinsichtlich der Amplitude und/oder Gleichförmigkeit der Schwankungen des Drucks deutlich von dem Muster abweicht, das bei fehlerfreiem Betrieb des Systems zu erwarten ist .
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes
Verfahren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Kraft- stoffeinspritzsystems bereit zu stellen .
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des An- spruchs 1 gelöst . Das Verfahren gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass eine Analyse der Fehlerursache durchgeführt wird und eine genauere Ermittlung der Fehlerquelle ermöglicht wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Fehlerquelle die Dichtigkeit des Einspritzsystems erkannt, wenn bei einer Änderung der Einspritzmenge der Solldruck im Druckspeicher unterschritten wird und sich ein konstanter Druck im Druckspeicher einstellt . Auf diese Weise können Undichtigkeiten im Drucksystem des Einspritzsystems genau erkannt werden . Somit können entsprechende Notprogramme vom Steuergerät abge- arbeitet werden .
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Änderung der Einspritzmenge und bei einem Unterschreiten des Solldrucks im Druckspeicher und ei- nem sich entgegen der Änderung der Einspritzmenge ändernden
Kraftstoffdrucks im Druckspeicher die KraftstoffZuführung als Fehlerquelle erkannt . Somit kann mit dem beschriebenen Verfahren eine Überwachung des Kraftstoffzuführsystems durchgeführt werden und bei Erkennen einer Fehlfunktion des Kraft- stoffzuführsystems vom Steuergerät ein entsprechendes Notprogramm verwendet werden . In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Druck im Druckspeicher nach einer Änderung der Einspritzmenge über einen Zeitraum von 1 sec . erfasst und der während der Messzeit erfasste Druck mit einem Sollwert oder Sollwertverlauf verglichen . Durch den längeren Zeitraum werden kurzzeitige Fehler, die beispielsweise durch defekte Einspritzventile auftreten können, herausgemittelt . Damit werden nur Fehler erkannt, die vom Einspritzsystem und nicht von den Einspritzventilen verursacht werden .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert . Es zeigen :
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffein- spritzsystems ;
Figur 2 zwei Diagramme zur Erfassung eines ersten Fehlerfalls ; und
Figur 3 zwei Diagramme zur Erfassung eines zweiten Fehlerfalls .
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem. Das Einspritzsystem weist einen Hochdruckspeicher 1 auf, der mit Einspritzventilen 2 verbunden ist . Zudem ist der Hochdruckspeicher 1 über eine
Zuleitung 3 mit einem Kraftstoffzuführsystem 4 verbunden . Das Kraftstoffzuführsystem ist an einen Kraftstofftank 5 angeschlossen . Weiterhin ist ein Steuergerät 6 vorgesehen, das abhängig von Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine 8 das Kraftstoffzuführsystem 4 und die Einspritzventile 2 steuert . Dazu weist das Steuergerät 6 einen Datenspeicher 7 auf, in dem entsprechende Steuerprogramme abgespeichert sind. Zum Ansteuern des Kraftstoffzuführsystems 4 ist eine Steuerleitung 11 zwischen dem Steuergerät 6 und dem Kraftstoffzuführ- System 4 vorgesehen . Weiterhin sind an der Brennkraftmaschine 8 Sensoren 9 angeordnet, die die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 8 erfassen . Als Betriebsbedingungen werden beispielsweise die Drehzahl und die Gaspedalstellung ermittelt und an das Steuergerät 6 weitergeleitet . Zudem sind auch Steuerleitungen zwischen den Einspritzventilen 2 und dem Steuergerät 6 zur Ansteuerung der Einspritzventile 2 ausge- bildet . Weiterhin ist am Hochdruckspeicher 1 ein Drucksensor 10 vorgesehen, der den Kraftstoffdruck im Hochdruckspeicher 1 erfasst und an das Steuergerät 6 weiterleitet .
Die Aufgabe des Kraftstoffzuführsystems 4 besteht darin, den Hochdruckspeicher 1 gemäß der Ansteuerung durch das Steuergerät 6 mit Kraftstoff mit einem gewünschten Solldruck zu versorgen . Dazu kann das Kraftstoffzuführsystem 4 verschiedene Komponenten aufweisen . In der dargestellten Ausführungsform weist das Kraftstoffzuführsystem 4 eine Kraftstoffpumpe 12 und ein zwischen dem Kraftstofftank 5 und der Kraftstoffpumpe 12 geschaltetes Zuflussregelventil 13 auf . Zudem ist in der Zuleitung 3 zwischen der Kraftstoffpumpe 12 und dem Hochdruckspeicher 1 ein Druckventil 14 geschaltet, dessen Ausgang mit einem Rücklauf 15 verbunden ist .
Für die Steuerung der dem Hochdruckspeicher 1 zugeführten Kraftstoffmenge wird vom Steuergerät 6 ein Durchflussquerschnitt des Zuflussregelventils 13 weiter oder weniger weit aufgesteuert, so dass von der Kraftstoffpumpe 12 mehr oder weniger Kraftstoff in den Hochdruckspeicher 1 befördert werden kann . Zudem steht als weiteres Mittel zur Beeinflussung des Kraftstoffdrucks im Hochdruckspeicher 1 das Druckventil 14 zur Verfügung, das ebenfalls vom Steuergerät 6 angesteuert wird. Wird das Druckventil 14 vom Steuergerät 6 aufgesteuert, so wird Kraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe 12 bereits verdichtet und in die Zuleitung 3 gepumpt wurde, über den Rücklauf 15 zurück in den Kraftstofftank 5 befördert . Damit wird der Kraftstoffdruck im Hochdruckspeicher 1 gesenkt .
Während des Betriebes der Brennkraftmaschine wird in Abhängigkeit von festgelegten Steuerprogrammen abhängig von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 8 die Kraftstoffzu- fuhr zum Hochdruckspeicher 1 , der Kraftstoffdruck im Hochdruckspeicher 1 und die von den Einspritzventilen 2 abgegebene Kraftstoffmenge eingestellt .
Der Kraftstoffdruck, mit dem der Kraftstoff eingespritzt wird, ist für die Abgasqualität der Brennkraftmaschine ein wesentliches Merkmal und deshalb präzise einzuhalten . Zudem ist der Kraftstoffdruck im Hochdruckspeicher auch ein Messsignal, das für eine Fehleranalyse des Einspritzsystems ver- wendet werden kann .
Figur 2 zeigt in einem oberen Diagramm den zeitlichen Verlauf der Kraftstoffmenge, der von den Einspritzventilen 2 abgegeben wird. Im unteren Diagramm ist dazu zeitlich parallel der Verlauf des Druckes im Hochdruckspeicher 1 aufgetragen, der vom Drucksensor 10 erfasst wird. Das obere Diagramm zeigt, dass die Kraftstoffmenge zum Zeitpunkt tθ von einem oberen Wert auf einen niedrigeren Wert zum Zeitpunkt tl abfällt und anschließend wieder auf einen höheren Wert zum Zeitpunkt t2 ansteigt, um wiederum zu einem Zeitpunkt t3 auf einen niedrigeren Wert abzufallen . Die Zeitdauer zwischen dem Oten Zeitpunkt tθ und dem dritten Zeitpunkt t3 ist länger als 1 Sekunde .
Parallel dazu ist im unteren Diagramm sowohl der Sollwert des Kraftstoffdruckes als auch der gemessene Druck p über die Zeit aufgetragen . Der Sollwert wird von Steuerprogrammen abhängig von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine vorgegeben . Das Steuergerät 6 steuert das Kraftstoffzuführsystem 4 so an, dass der Solldruck eingestellt wird. Aus dem unteren Diagramm ist ersichtlich, dass während der Messdauer, d. h . vom Oten Zeitpunkt bis zum dritten Zeitpunkt t3 der erfasste Druckwert p nahezu konstant bleibt und unter dem Solldruck liegt .
Damit erkennt das Steuergerät 6, dass eine Fehlfunktion des Kraftstoffzuführsystems 4 vorliegt . Weiterhin erkennt das Steuergerät 6 aufgrund der vorliegenden Situation, dass sich die eingespritzte Kraftstoffmenge über die Zeit ändert und der im Hochdruckspeicher 1 vorherrschende Kraftstoffdruck nahezu konstant und unter dem Solldruck bleibt, dass eine Fehl- funktion des Druckventils vorliegt . Für die Erkennung eines nahezu konstanten Drucks wird ein Druckbereich von beispielsweise 3% festgelegt, in dem sich der Druck im Hochdruckspeicher 1 während der Messung ändern kann, wobei j edoch das Steuergerät 6 trotzdem einen konstanten Kraftstoffdruck im Hochdruckspeicher 1 erkennt .
Wird vom Steuergerät 6 ein Fehler im Druckventil 14 erkannt, so wird ein entsprechend vorbereitetes Notprogramm vom Steuergerät 6 für die weitere Ansteuerung des Kraftstoffzuführ- Systems 4 und/oder der Einspritzventile 2 verwendet . Das Notprogramm ist im Speicher 7 des Steuergeräts 6 abgelegt .
In Figur 3 wird ein weiterer Fehlerfall dargestellt .
Figur 3 zeigt im oberen Diagramm wieder die zeitliche Änderung der von den Einspritzventilen 2 eingespritzten Kraft- stoffmenge . Im unteren Diagramm ist der Sollwert des Kraftstoffdruckes und der gemessene Kraftstoffdruck p parallel ü- ber die Zeit aufgetragen . Auch in dieser Situation wird der von den Einspritzventilen 2 eingespritzte Kraftstoff in der
Menge vom Zeitpunkt tθ von einem hohen Wert auf einen niedrigeren Wert zum ersten Zeitpunkt tl gesenkt, anschließend wieder auf einen höheren Wert zum zweiten Zeitpunkt t2 erhöht und daraufhin wieder auf einen niedrigeren Wert zum dritten Zeitpunkt t3 gesenkt . Der Zeitraum zwischen dem Oten Zeitpunkt tθ und dem dritten Zeitpunkt t3 entspricht ungefähr 1 Sekunde .
Der zeitliche Verlauf des gemessenen Drucks im Hochdruckspei- eher 1 weist eine der Kraftstoffänderung entgegengesetzte Druckänderung auf, d. h . während die eingespritzte Kraftstoffmenge abnimmt, nimmt der Kraftstoffdruck im Hochdruck- Speicher 1 zu und umgekehrt . Damit wird vom Steuergerät 6 eindeutig eine Fehlfunktion des Zuflussregelventils 13 erkannt . Bei Erkennen einer Fehlfunktion des Zuflussregelventils 13 wird vom Steuergerät 6 ein entsprechendes Notprogramm für die weitere Ansteuerung des Zuführsystems 4 und/oder der Einspritzventile 2 verwendet .
Das Notprogramm, das bei einer Fehlfunktion des Zuflussregelventils eingesetzt wird, erniedrigt beispielsweise die von den Einspritzventilen 2 einzuspritzende Kraftstoffmenge . Bei erkennen eines defekten Druckventils wird zudem beispielsweise der Sollwert des Drucks limitiert .
In Abhängigkeit von der Anwendung können auch weitere Parame- ter bei den zu verwendenden Notprogrammen begrenzt oder verändert werden .

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Überwachen einer Funktionsfähigkeit eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, mit einem Druckspeicher, mit einem am Druckspeicher angeschlossenen Einspritzventil, mit einem regelbaren Kraftstoffzu- führsystem, das den Druckspeicher mit Kraftstoff versorgt, mit einem Drucksensor, der am Druckspeicher angeschlossen ist und den Druck im Druckspeicher erfasst, mit einem Steuergerät, dem der Druck im Druckspeicher über den Drucksensor zugeführt wird und das die vom Einspritzventil abgeführte und die vom Kraftstoffzu- führsystem zugeführte Kraftstoffmenge abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gesteuert wird, wobei die vom Einspritzventil abzugebene Kraftstoffmenge verändert wird, wobei der sich daraufhin einstellende Druck erfasst wird, wobei der sich einstellende Druck mit einem Solldruck für die gegebenen Betriebsbedingungen verglichen wird, und abhängig von der Abwei- chung des gemessenen Drucks vom Vergleichswert und bei Unterschreiten des Solldrucks eine Fehlerquelle erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Änderung der Einspritzmenge, bei einem Unterschreiten des Solldrucks im Druckspeicher und bei einem annähernd konstanten Druck im Druckspeicher als Fehlerquelle ein am Druckspeicher angeschlossener Druckventil erkannt wird, das den gewünschten Druck nicht einstel- len kann .
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Änderung der Einspritzmenge, bei einem Unterschreiten des Solldrucks im Druckspeicher und bei einem sich entgegen der Änderung der Einspritzmenge ändernden Kraftstoffdruck im Druckspeicher, als Fehlerquelle das Kraftstoffzuführsystem erkannt wird, das nicht ausrei- chend Kraftstoff zuführt .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck über eine Messzeit von 1 Sekunde erfasst wird und das zeitliche Verhalten des Drucks während der Messzeit mit einem Sollwertverlauf verglichen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass abhängig vom erkannten Fehler ein entsprechendes Notprogramm zur Steuerung von dem Steuergerät verwendet wird, wobei für die verschiedenen Fehler entsprechende Notprogramme für das Steuergerät zur Verfügung stehen .
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