EP2184473A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung eines Drucksensors einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung eines Drucksensors einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung Download PDF

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EP2184473A2
EP2184473A2 EP09170017A EP09170017A EP2184473A2 EP 2184473 A2 EP2184473 A2 EP 2184473A2 EP 09170017 A EP09170017 A EP 09170017A EP 09170017 A EP09170017 A EP 09170017A EP 2184473 A2 EP2184473 A2 EP 2184473A2
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pressure
fuel
pressure sensor
injection
difference
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EP09170017A
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Rene Zieher
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
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    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • F02D2041/223—Diagnosis of fuel pressure sensors

Definitions

  • the present invention relates to a method for checking a pressure sensor of a fuel injection device, in particular of a motor vehicle, wherein the fuel injection device has a pressure accumulator, which is associated with the pressure sensor and an injection valve, wherein the method, an amount of fuel is injected under pressure from the injection valve.
  • the invention relates to a device for checking a pressure sensor of a fuel injection device, in particular of a motor vehicle, wherein the fuel injection device has a pressure accumulator, which is associated with the pressure sensor and an injection valve, wherein an amount of fuel can be injected under pressure from the injection valve.
  • the current legislation requires the monitoring of components of the injection system. This includes the pressure sensor. This must be monitored for its signal.
  • the publication DE 10 2004 028 891 A1 describes a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, in which the pressure sensor measures the pressure acting on the fuel to be injected and inaccuracies and deviations of the measured from the actual pressure are determined and corrected. At this time, fuel is injected under an actual pressure from an injector, and a pressure from the pressure sensor is measured. A difference signal is determined which represents a deviation of the pressure measured by the pressure sensor from the actual pressure. On the basis of the difference signal, a correction of the signal measured by the pressure sensor can be made.
  • the present invention has for its object to improve the detection of inaccuracies and malfunctions of the pressure sensor.
  • no other components in particular no further pressure sensor, are used to verify the pressure measured by the pressure sensor.
  • the pressure difference is compared with a pressure difference detected by measuring the pressure, in particular by a targeted scanning of the pressure, and the pressure sensor is evaluated as a function of this.
  • the pressure sensor is evaluated as a function of this.
  • the device comprises means for determining a pressure difference, which is caused by a pressure drop due to the injection process, in dependence on the pressure and the amount of fuel ,
  • the pressure drop can thus be determined by means of only two factors, the steady-state adjusted pressure and the injected fuel quantity.
  • the device comprises means for comparing the pressure difference with a pressure difference detected by measuring the pressure, in particular by a targeted scanning of the pressure, and means for evaluating the pressure sensor as a function of the comparison.
  • the means comprise an electrical control device.
  • the means comprise a computer program executable on a computing device, in particular a processor. A computer program is easily changeable and interchangeable.
  • FIG. 1 a fuel supply system 1 of an internal combustion engine is shown in simplified form.
  • the fuel supply system 1 is usually also referred to as a common rail system and is suitable for the direct injection of fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine under high pressure.
  • the fuel passes from a fuel tank 3 via various controlled by a controller D aid 5 to a high-pressure pump 7.
  • the high-pressure pump 7 is connected to a fuel reservoir 9, which is often referred to as a rail.
  • the fuel reservoir 9 is connected via fuel lines with injection valves 11 in contact. About the injectors 11, the fuel is injected into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • Connected to the fuel accumulator 9 is a pressure regulating valve 15, which is coupled on the output side to the fuel tank 3.
  • the pressure in the fuel accumulator 9 is measured with a pressure sensor S, in accordance with the measurement data, for example, to control the pressure regulating valve 15 with the control unit D accordingly.
  • An in FIG. 2a illustrated characteristic 25 shows an example of the injection process.
  • the ordinate indicates the opening state of the injection valve 11 and thus the injection rate and the abscissa the time.
  • An in FIG. 2b characteristic curve 27 shows the pressure curve in the fuel accumulator 9, which at the same time to the in FIG. 2a shown injection process results.
  • the ordinate represents the current pressure in the fuel accumulator 9 and the abscissa represents the time.
  • FIG. 2b also shows two measurement times 29 and 31, each representing an observation time at which the clocked measured pressure is detected.
  • the measuring time 29 represents the detection of the steady-state pressure p1 before the beginning of the injection process, the measuring time 31 the measured pressure p1 after the injection. It is based on the characteristic 27 in FIG. 2b recognizable that the pressure p1 in the context of in FIG. 2a decreases injection process shown decreases.
  • FIG. 3 shows a block diagram of the inventive solution for checking the signal of the pressure sensor S.
  • the detected by the pressure sensor S pressure p1 in the fuel reservoir 9 is measured continuously clocked and fed the measurement signal to the control unit D.
  • the control unit D determines from the pressure difference in the fuel storage at the beginning and at the end of the injection process, the difference value corresponding to a real pressure drop ⁇ p2.
  • the pressure signal p1 is supplied to a modeling M together with a signal Q representing the injection quantity.
  • the modeling M determines a target pressure difference ⁇ p1, which corresponds to the real pressure drop ⁇ p2 in the fuel accumulator 9 due to such an injection process, on the basis of the pressure p1 and the injection quantity Q, which are adjusted in a stationary manner at the beginning of the injection process, by a mathematical simulation of the injection process. From the two pressure differences .DELTA.p1 and .DELTA.p2, a difference signal e is generated, which provides information on whether and to what extent a deviation of the measured by sampling, real pressure difference .DELTA.p2 of the determined by means of modeling M target pressure difference .DELTA.p1 is present. For example, due to a correspondingly high deviation, an error can be deduced.
  • the invention thus makes it possible to observe and monitor the pressure profile due to a known stationary adjusted injection pressure and a known injection quantity, wherein in particular no further pressure sensor and no additional function variables for legally compliant checking are required.

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Abstract

Verfahren zur Überprüfung eines Drucksensors (S) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung einen Druckspeicher (9) aufweist, dem der Drucksensor (S) und ein Einspritzventil (11) zugeordnet ist, wobei bei dem Verfahren eine Kraftstoffmenge (Q) unter einem Druck (pl) von dem Einspritzventil (11) eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckdifferenz (”p1), die durch einen Druckeinbruch auf Grund des Einspritzvorgangs entsteht, in Abhängigkeit von dem Druck (pl) und der Kraftstoffmenge (Q) ermittelt wird.

Description

    Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung eines Drucksensors einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung einen Druckspeicher aufweist, dem der Drucksensor und ein Einspritzventil zugeordnet ist, wobei bei dem Verfahren eine Kraftstoffmenge unter einem Druck von dem Einspritzventil eingespritzt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überprüfung eines Drucksensors einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung einen Druckspeicher aufweist, dem der Drucksensor und ein Einspritzventil zugeordnet ist, wobei eine Kraftstoffmenge unter einem Druck von dem Einspritzventil einspritzbar ist.
  • Die aktuelle Gesetzgebung fordert die Überwachung von Komponenten des Einspritzsystems. Hierunter fällt auch der Drucksensor. Dieser muss hinsichtlich seines Signals überwacht werden.
  • Eine Möglichkeit, mit der ein solcher Drucksensor überwacht werden kann, ist im Stand der Technik bereits beschrieben. Die Druckschrift DE 10 2004 028 891 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem der Drucksensor den auf den einzuspritzenden Kraftstoff einwirkenden Druck misst und Ungenauigkeiten und Abweichungen des gemessenen vom tatsächlichen Druck ermittelt und korrigiert werden. Dabei wird Kraftstoff unter einem tatsächlichen Druck von einem Einspritzventil eingespritzt, und ein Druck von dem Drucksensor gemessen. Es wird ein Differenzsignal ermittelt, das eine Abweichung des von dem Drucksensor gemessenen Drucks von dem tatsächlichen Druck repräsentiert. Auf der Grundlage des Differenzsignals kann eine Korrektur des von dem Drucksensor gemessenen Signals vorgenommen werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erfassung von Ungenauigkeiten und Fehlfunktionen des Drucksensors zu verbessern. Dabei sollen keine anderen Komponenten, insbesondere kein weiterer Drucksensor, zum Einsatz kommen, um den von dem Drucksensor gemessenen Druck zu verifizieren.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird, ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art, vorgeschlagen, dass eine Druckdifferenz die durch einen Druckeinbruch aufgrund des Einspritzvorgangs entsteht, in Abhängigkeit von dem Druck und der Kraftstoffmenge ermittelt wird. Erfiindungsgemäß ist erkannt worden, dass aufgrund der bekannten eingespritzten Kraftstoffmenge und des bekannten stationär eingeregelten Drucks der tatsächliche Druckverlauf beobachtet und überwacht werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Druckdifferenz mit einer durch Messung des Drucks, insbesondere durch ein gezieltes Abtasten des Drucks, erfassten Druckdifferenz verglichen und in Abhängigkeit davon der Drucksensor beurteilt wird. Somit reicht zur Ermittlung einer korrekten oder fehlerhaften Funktionsweise des Drucksensors ein Vergleich der beiden Druckdifferenzen und aus, wobei nur ein einziger Drucksensor zur Messung des Drucks eingesetzt werden muss.
  • Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird, ausgehend von der Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 3, vorgeschlagen, dass die Vorrichtung Mittel zur Ermittlung einer Druckdifferenz, die durch einen Druckeinbruch aufgrund des Einspritzvorgangs entsteht, in Abhängigkeit von dem Druck und der Kraftstoffmenge aufweist. Der Druckeinbruch kann somit mittels nur zwei Faktoren, dem stationär eingeregelten Druck und der eingespritzten Kraftstoffmenge, ermittelt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung Mittel zum Vergleichen der Druckdifferenz mit einer durch Messung des Drucks, insbesondere durch ein gezieltes Abtasten des Drucks, erfassten Druckdifferenz und Mittel zur Beurteilung des Drucksensors in Abhängigkeit von dem Vergleich aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mittel ein elektrisches Steuergerät umfassen. Vorzugsweise umfassen die Mittel ein Computerprogramm, das auf einem Rechengerät, insbesondere einem Prozessor, ablauffähig ist. Ein Computerprogramm ist auf einfache Weise flexibel änderbar und austauschbar.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug,
    Figur 2a
    die Kennlinie eines Einspritzvorgangs,
    Figur 2b
    den Raildruckverlauf, insbesondere während des Einspritzvorgangs,
    Figur 3
    ein schematisches Blockschaltbild zur Ermittlung eines Differenzsignals.
  • In Figur 1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem 1 einer Brennkraftmaschine vereinfacht dargestellt. Das Kraftstoffversorgungssystem 1 wird üblicherweise auch als Common-Rail-System bezeichnet und ist zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine unter Hochdruck geeignet. Dabei gelangt der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 3 über verschiedene von einem Steuergerät D gesteuerte Hilfsmittel 5 zu einer Hochdruckpumpe 7. Die Hochdruckpumpe 7 ist mit einem Kraftstoffspeicher 9 verbunden, der häufig auch als Rail bezeichnet wird. Der Kraftstoffspeicher 9 steht über Kraftstoffleitungen mit Einspritzventilen 11 in Kontakt. Über die Einspritzventile 11 wird der Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt. Mit dem Kraftstoffspeicher 9 ist ein Druckregelventil 15 verbunden, das ausgangsseitig mit dem Kraftstofftank 3 gekoppelt ist.
  • Bei der Einspritzung von Kraftstoff über die Einspritzventile 11 in den Brennraum erfolgt eine Kraftstoffentnahme aus dem Kraftstoffspeicher 9, die eine Reduzierung des Drucks in dem Kraftstoffspeicher 9 zur Folge hat.
  • Um die einzuspritzende Kraftstoffmenge beeinflussen zu können, ist es notwendig, den Druck im Kraftstoffspeicher 9 zu regeln und/oder zu steuern. Hierzu wird mit einem Drucksensor S der Druck im Kraftstoffspeicher 9 gemessen, um gemäß den Messdaten beispielsweise das Druckregelventil 15 mit dem Steuergerät D entsprechend anzusteuern.
  • Dies setzt eine korrekte Funktionsweise des Drucksensors S voraus. Ungenauigkeiten, Alterungsvorgänge oder Fehlfunktionen des Drucksensors S können dazu führen, dass die von dem Einspritzventil 11 eingespritzte Kraftstoffmenge nicht korrekt ist oder dass gar kein Kraftstoff eingespritzt wird. Abweichungen des tatsächlichen Drucks vom gemessenen Druck müssen daher ermittelt und korrigiert werden.
  • Eine in Figur 2a dargestellte Kennlinie 25 zeigt beispielhaft den Einspritzvorgang. Die Ordinate gibt dabei den Öffnungszustand des Einspritzventils 11 und damit die Einspritzrate wieder und die Abszisse den Zeitablauf. Eine in Figur 2b dargestellte Kennlinie 27 zeigt den Druckverlauf im Kraftstoffspeicher 9, der sich gleichzeitig zu dem in Figur 2a dargestellten Einspritzvorgang ergibt. Dabei stellt die Ordinate den aktuellen Druck im Kraftstoffspeicher 9 und die Abszisse die Zeit dar. Figur 2b zeigt zudem zwei Messzeitpunkte 29 und 31, die jeweils einen Beobachtungszeitpunkt darstellen, zu dem der getaktet gemessene Druck erfasst wird. Der Messzeitpunkt 29 repräsentiert die Erfassung des stationären Drucks p1 vor Beginn des Einspritzvorgangs, der Messzeitpunkt 31 den gemessenen Druck p1 nach der Einspritzung. Es ist anhand der Kennlinie 27 in Figur 2b erkennbar, dass der Druck p1 im Rahmen des in Figur 2a dargestellten Einspritzvorgangs abnimmt.
  • Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Lösung zur Überprüfung des Signals des Drucksensors S. Der vom Drucksensor S erfasste Druck p1 im Kraftstoffspeicher 9 wird kontinuierlich getaktet gemessen und das Messsignal dem Steuergerät D zugeleitet. Das Steuergerät D ermittelt aus der Druckdifferenz im Kraftstoffspeicher zu Beginn und am Ende des Einspritzvorgangs den Differenzwert, der einem realen Druckabfall Δp2 entspricht. Außerdem wird das Drucksignal p1 zusammen mit einem Signal Q, welches die Einspritzmenge wiedergibt, einer Modellierung M zugeführt. Die Modellierung M ermittelt auf der Basis des zu Beginn des Einspritzvorgangs stationär eingeregelten Drucks p1 und der Einspritzmenge Q durch eine rechnerische Nachbildung des Einspritzvorgangs eine Soll-Druckdifferenz Δp1, die dem realen Druckabfall Δp2 im Kraftstoffspeicher 9 aufgrund eines solchen Einspritzvorgangs entspricht. Aus den beiden Druckdifferenzen Δp1 und Δp2 wird ein Differenzsignal e erzeugt, welches Auskunft darüber gibt, ob und inwieweit eine Abweichung der durch Abtasten gemessenen, realen Druckdifferenz Δp2 von der mittels der Modellierung M ermittelten Soll-Druckdifferenz Δp1 vorliegt. Zum Beispiel kann aufgrund einer entsprechend hohen Abweichung auf einen Fehler geschlossen werden.
  • Die Erfindung ermöglicht es somit, den Druckverlauf aufgrund eines bekannten stationär eingeregelten Einspritzdrucks und einer bekannten Einspritzmenge zu beobachten und zu überwachen, wobei insbesondere kein weiterer Drucksensor und keine zusätzlichen Funktionsgrößen zur gesetzeskonformen Überprüfung erforderlich sind.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Überprüfung eines Drucksensors (S) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung einen Druckspeicher (9) aufweist, dem der Drucksensor (S) und ein Einspritzventil (11) zugeordnet ist, wobei bei dem Verfahren eine Kraftstoffmenge (Q) unter einem Druck (p1) von dem Einspritzventil (11) eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckdifferenz (Δp1), die durch einen Druckeinbruch auf Grund des Einspritzvorgangs entsteht, in Abhängigkeit von dem Druck (p1) und der Kraftstoffmenge (Q) ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz (Δp1) mit einer durch Messung des Drucks (p1), insbesondere durch ein Abtasten des Drucks (p1), erfassten Druckdifferenz (Δp2) verglichen und in Abhängigkeit davon der Drucksensor (S) beurteilt wird.
  3. Vorrichtung zur Überprüfung eines Drucksensors (S) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung einen Druckspeicher (9) aufweist, dem der Drucksensor (S) und ein Einspritzventil (11) zugeordnet ist, wobei eine Kraftstoffmenge (Q) unter einem Druck (p1) von dem Einspritzventil (11) einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System Mittel zur Ermittlung einer Druckdifferenz (Δp1), die durch einen Druckeinbruch auf Grund des Einspritzvorgangs entsteht, in Abhängigkeit von dem Druck (p1) und der Kraftstoffmenge (Q) aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das System Mittel zum Vergleichen der Druckdifferenz (Δp1) mit einer durch Messung des Drucks (p1), insbesondere durch ein Abtasten des Drucks (p1), erfassten Druckdifferenz (Δp2) und Mittel zur Beurteilung des Drucksensors (S) in Abhängigkeit von dem Vergleich aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein elektrisches Steuergerät (D) umfassen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein Computerprogramm umfassen, das auf einem Rechengerät, insbesondere einem Prozessor, ablauffähig ist.
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