WO2006015893A1 - Prüfverfahren - Google Patents

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WO2006015893A1
WO2006015893A1 PCT/EP2005/052705 EP2005052705W WO2006015893A1 WO 2006015893 A1 WO2006015893 A1 WO 2006015893A1 EP 2005052705 W EP2005052705 W EP 2005052705W WO 2006015893 A1 WO2006015893 A1 WO 2006015893A1
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WO
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pressure
fuel
pump
rail
valve
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Application number
PCT/EP2005/052705
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Haerer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
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Priority to US11/659,358 priority patent/US7775102B2/en
Priority to EP05756927.9A priority patent/EP1776520B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for testing the function of a high pressure pump with several Pumpen ⁇ elements, each of which limit a working space, which can be sucked through a suction valve with a Niederbuchbe ⁇ rich, from the fuel, and is connected via a pressure valve with a high pressure area comprising a zentra ⁇ len fuel high-pressure accumulator (rail) serving to Kraftstoffver ⁇ supply of an internal combustion engine, in which the high-pressure pump delivers the fuel sucked from the Niederbuchbe- rich and the pressure of which is detected by a rail pressure sensor.
  • the high-pressure pump is removed from the internal combustion engine and tested on a special test bench.
  • the object of the invention is to provide a method for testing the function of a high-pressure pump with several pump elements, each delimiting a working space which can be sucked from the fuel via a suction valve with a low-pressure region, and via a pressure valve a high-pressure area is connected, which comprises a central fuel high-pressure accumulator (rail) which serves to supply fuel to an internal combustion engine, into which the high-pressure pump delivers the fuel drawn in from the low-pressure region and its pressure is detected by a rail pressure sensor to provide, which is simple and characterizedgüns ⁇ tiger feasible and still allows a reliable statement about the functioning of the high-pressure pump.
  • the object is in a method for testing the function of a high pressure pump with several Pumpen ⁇ elements, each of which limit a working space, which can be sucked rich from a suction valve with a Niederbuchbe ⁇ , from the fuel, and via a pressure valve with a high pressure area in combination which comprises a zentra ⁇ len fuel high-pressure accumulator (Rail) serving to Kraftstoffver ⁇ an internal combustion engine, in which the high-pressure pump delivers rich from the Niederbuchbe ⁇ rich fuel and its pressure is detected by a rail pressure sensor, da solved by that of In the installed state of the high-pressure pump, values recorded in the rail pressure sensor are used to check the function of the high-pressure pump during operation of the internal combustion engine. As a result, the expansion of the high-pressure pump and the special test stand can be dispensed with.
  • a rail pressure sensor da solved by that of In the installed state of the high-pressure pump, values recorded in the rail pressure sensor are used to check the function of the high-pressure pump during operation of the internal combustion engine.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that an adapter device is connected to the rail pressure sensor in order to transmit the detected pressure values to an external evaluation unit.
  • the adapter device is, for example, an intermediate plug with an interface for a connection. connection cable, in particular an oscilloscope cable.
  • the evaluation unit is preferably an oscilloscope or a test device with oscilloscope function. It is also possible to use a control unit integrated in the internal combustion engine.
  • test takes place in the idle mode of the internal combustion engine.
  • the test can also be carried out in other defined operating states of the internal combustion engine. However, clear tests were achieved during the test at idle in the context of the present invention.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the raw signal des.'Raildrucksensors is used as the measured value for the rail pressure.
  • the signal of the rail pressure sensor can only be used to a limited extent from a control device belonging to the internal combustion engine for checking the function of the high-pressure pump. Significantly better results were achieved with the raw signal of the rail pressure sensor, in particular with larger ratios between the pump speed and the engine speed.
  • a further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that a pressure regulating valve with which the high-pressure pump is equipped is opened in order to increase the delivery rate of the high-pressure pump.
  • the pressure regulating valve releases a connection between the high-pressure region and the low-pressure region.
  • the targeted opening of the pressure control valve artificially increases the delivery rate of the high-pressure pump.
  • a further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the delivery rate of the high-pressure pump is increased by opening a pressure-limiting valve with which the high-pressure fuel accumulator is equipped.
  • the pressure limiting valve is closed during normal operation of the internal combustion engine and opens only when a maximum permissible pressure of, for example, 1,800 bar in the high-pressure fuel accumulator is exceeded. Then the pressure limiting valve reduces the pressure in the high-pressure fuel accumulator to a lower value of, for example, 800 bar in order to enable emergency driving operation.
  • the targeted opening of the pressure relief valve, the randomly ⁇ amount of high-pressure pump is artificially increased.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that a metering unit, which is connected upstream of the high-pressure pump, is opened in order to increase the delivery rate of the high-pressure pump until the pressure-limiting valve is opened. More fuel is supplied via the open metering unit to the preferably suction-throttled high-pressure pump than is required, for example, during idling operation of the internal combustion engine. The artificially increased flow rate eventually causes the pressure relief valve opens.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fuel injection system with a high pressure pump having a pressure control valve
  • Figure 2 is a schematic representation of a fuel injection system with a high-pressure pump, which is connected upstream of a metering unit;
  • FIG. 3 shows a plot of the voltage of a rail pressure sensor over time in the case of an inactive high-pressure pump
  • FIG. 4 shows a plot of the voltage of the rail pressure sensor over time in the case of a defective suction valve
  • FIG. 5 shows a plot of the voltage of the rail pressure sensor over time in the case of a defective pressure valve
  • FIG. 6 shows a plot of the voltage of the rail pressure sensor over time with a pressure relief valve open and an intact high-pressure pump
  • FIG. 7 shows a plot of the voltage of the rail pressure sensor over time with the pressure relief valve open and with a defective suction valve
  • FIG. 8 shows a plot of the voltage of the rail pressure sensor over time with the pressure relief valve open and a defective pressure valve.
  • a common rail fuel injection system is shown schematically.
  • a low-pressure vessel 1 which is also referred to as a fuel tank
  • fuel is conveyed to a high-pressure pump 4 by means of a fuel feed pump 2 via a connecting line 3.
  • an overflow valve 6 is arranged an ⁇ .
  • the low-pressure container 1, the fuel pump 2 and the connecting line 3 are subjected to low pressure and are therefore assigned to the low-pressure region.
  • a pressure control valve 8 is attached, which is connected via a line 9 to the Nieder ⁇ pressure vessel 1.
  • the high-pressure pump 4 starts a high-pressure line 10, which supplies the high-pressure fuel to a high-pressure fuel accumulator 12, which is also referred to as a common rail.
  • high-pressure lines 14 which supply the high-pressure fuel from the high-pressure accumulator 12 to injection valves 15, which are also designated as injectors, and from those in FIG For clarity, only one is shown.
  • the high-pressure line 10, the high-pressure accumulator 12, the high-pressure line 14 and the injection valve 15 contain high-pressure fuel and are therefore assigned to the high-pressure region of the fuel injection system.
  • a pressure-holding valve 18 is connected between the two sections 16 and 17 of the return line.
  • the pressure-retaining valve 18 serves to maintain a minimum pressure of approximately 1.0 bar in the section 16 of the return line.
  • the operation of the fuel injection system is controlled by an electronic control unit 19.
  • FIG. 2 shows a similar fuel injection system as shown in FIG.
  • the fuel injection system comprises a high-pressure pump 20, which is driven by a drive shaft 21 having an eccentric shaft portion 22. At the eccentric shaft portion 22, the ends of three star-shaped pistons 24, 25 and 26 are in abutment. The ends of the pistons 24 to 26 facing away from the drive shaft 21 define working spaces 28, 29 and 30, which are also referred to as pump chambers.
  • the work spaces 28 to 30 are in each case via a suction valve 32, 33 and 34 with the interposition of a metering unit 36 with a low pressure region 38 in connection.
  • the working chambers 28 to 30 are connected via pressure valves 40 to 42 to a high-pressure fuel accumulator 44, which is also referred to as common rail or short rail.
  • a high-pressure fuel accumulator 44 which is also referred to as common rail or short rail.
  • high-pressure lines 46 to 49 lead to fuel injection valves (not shown).
  • the high-pressure fuel storage 44 is connected via a pressure relief valve 52 to the low pressure region 38 in connection.
  • a rail pressure sensor 55 via which the pressure in the high-pressure fuel accumulator 44 is detected, is mounted on the high-pressure fuel accumulator 44.
  • the high-pressure pump 20 serves to convey fuel from the low-pressure region 38 into the high pressure accumulator 44.
  • the suction valves 32 to 34 When sucking open the suction valves 32 to 34, whereas the Druckven ⁇ tile 40 to 42 are closed. Via the metering unit 36, the delivery rate of the high-pressure pump 20 can be controlled.
  • the suction valves 32 to 34 When pumping fuel into the high-pressure fuel storage 44, the suction valves 32 to 34 closed and the pressure valves 40 to 42 open.
  • a dot-dash line 58 it is indicated that the metering unit 36, the suction valves 32 to 34 and the pressure valves 40 to 42 are integrated into the high-pressure pump 20.
  • the high-pressure pump is tested during idling operation of the vehicle without access to the control unit integrated into the vehicle, without the high-pressure pump being removed from the vehicle.
  • the encouragenförde ⁇ tion of the high-pressure pump is artificially increased during testing by either the pressure relief valve 52 (see Figure 2) or the pressure control valve 8 (see Figure 1) is opened.
  • the pressure control valve must be constantly energized or umgeschal ⁇ tet on a pressure control with pressure control valve. Switching to the pressure control valve control can take place automatically when the metering unit is unplugged. This makes it possible to assess the function of suction and pressure valves separately, as will be explained below. It is also possible to automate the course of the test with the aid of suitable software functions.
  • a rail pressure sensor cable adapter is used as an intermediate plug with a tap for an oscilloscope cable.
  • An oscilloscope is used to evaluate the signals from the rail pressure sensor.
  • an oscilloscope function of an existing test device can be used.
  • the inventive method works as follows: The engine is idling. The rail pressure sensor cable adapter is plugged in. In a first measurement, the pressure limiting valve is closed. The engine runs at 600 rpm. The transmission ratio between the pump speed and the engine speed is 5: 3. As a result, the high-pressure pump runs at 1,000 rpm. 1,000 rpm correspond to 16.66 U / sec.
  • a characteristic rail pressure oscillation occurs at 16.66 U / sec.
  • the frequency of this vibration is independent of whether a suction valve or a pressure valve is defective.
  • the associated period is 0.06 seconds.
  • the rail pressure is measured synchronously with injection, that is, shortly before each injection. Every second revolution is injected. With six cylinders, this results in five injections per second for each cylinder, ie thirty injections per second. That's 30 Hz or 0.033 seconds.
  • the vibration on the rail pressure sensor signal from the integrated into the engine control unit can be detected only insufficient. In addition, the signal in the control unit is filtered again.
  • the raw signal of the rail pressure sensor is used as the measured value for the rail pressure and not the signal from the vehicle-integrated control unit.
  • the raw signal of the rail pressure sensor is plotted in volts over time in seconds.
  • the injection quantity is set to 10 mg.
  • the pressure relief valve is closed.
  • the raw signal of the rail pressure sensor has a relatively constant value of approximately 1.4 volts over the considered period of time. The rail pressure is therefore stable.
  • ⁇ f is the raw signal from the rail pressure sensor to the time shown, when a pressure valve is de ⁇ fect.
  • the raw signal of the rail pressure sensor fluctuates approximately between 1.3 and 1.5 volts.
  • the oscillation occurs because the de ⁇ Maschinen pressure valve does not close.
  • a certain amount is conveyed into the high-pressure fuel accumulator in the delivery stroke of the associated piston.
  • this quantity is sucked in again in the following intake stroke of the piston via the defective pressure valve.
  • a certain amount of fuel in the high pressure region is maro ⁇ ben, resulting in the vibration shown in Figure 5.
  • the engine is still idling.
  • a special function of the control unit opens the metering unit to increase the flow rate.
  • the increased flow rate causes the pressure relief valve opens. The same effect is achieved if a pressure regulating valve on the high pressure pump is opened in the low pressure range.
  • the raw signal of the rail pressure sensor is plotted over time when a pressure valve is defective. Again, a vibration of the same frequency occurs.
  • a comparison of two pumping operations with ge opened and closed pressure relief valve can be determined whether a suction or pressure valve is defective in the high-pressure pump.
  • the test method according to the invention can be suspected On a defective high-pressure pump, the function of promoting all pump elements tested and thus indirectly the metering unit be excluded as a cause of failure.
  • an equal promotion of the pump can be detected by suction valves with different opening pressures, since the different opening pressures lead to a similar oscillation behavior.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Funktion einer Hochdruckpumpe (20) mit mehreren Pumpenelementen (24-26), die jeweils einen Arbeits­raum (28-30) begrenzen, der über ein Saugventil (32-34) mit einem Niederdruckbereich (38), aus dem Kraftstoff angesaugt werden kann, und über ein Druckventil (40-42) mit einem Hochdruckbereich in Verbindung steht, der einen zur Kraftstoffversor­gung einer Brennkraftmaschine dienenden zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher (44) umfasst, in den die Hochdruckpumpe (20) den aus dem Niederdruckbe­reich (38) angesaugten Kraftstoff fördert und des­sen Druck von einem Raildrucksensor (55) erfasst wird. Um ein einfach und kostengünstig durchführbares Prüfverfahren bereitzustellen, werden die vom Rail­drucksensor (55) erfassten Werte im eingebauten Zu­stand der Hochdruckpumpe im Betrieb der Brennkraft­maschine zum Prüfen der Funktion der Hochdruckpumpe (20) genutzt.

Description

Prüfverfahren
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Funktion einer Hochdruckpumpe mit mehreren Pumpen¬ elementen, die jeweils einen Arbeitsraum begrenzen, der über ein Saugventil mit einem Niederdruckbe¬ reich, aus dem Kraftstoff angesaugt werden kann, und über ein Druckventil mit einem Hochdruckbereich in Verbindung steht, der einen zur Kraftstoffver¬ sorgung einer Brennkraftmaschine dienenden zentra¬ len Kraftstoffhochdruckspeicher (Rail) umfasst, in den die Hochdruckpumpe den aus dem Niederdruckbe- reich angesaugten Kraftstoff fördert und dessen Druck von einem Raildrucksensor erfasst wird.
Stand der Technik
Bei herkömmlichen Prüfverfahren wird die Hochdruck¬ pumpe aus der Brennkraftmaschine ausgebaut und auf einem speziellen Prüfstand getestet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Prüfen der Funktion einer Hochdruckpumpe mit mehre¬ ren Pumpenelementen, die jeweils einen Arbeitsraum begrenzen, der über ein Saugventil mit einem Nie¬ derdruckbereich, aus dem Kraftstoff angesaugt wer¬ den kann, und über ein Druckventil mit einem Hoch- druckbereich in Verbindung steht, der einen zur Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine die¬ nenden zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher (Rail) umfasst, in den die Hochdruckpumpe den aus dem Nie¬ derdruckbereich angesaugten Kraftstoff fördert und dessen Druck von einem Raildrucksensor erfasst wird, bereitzustellen, das einfach und kostengüns¬ tig durchführbar ist und dennoch eine zuverlässige Aussage über die Funktionsfähigkeit der Hochdruck- pumpe ermöglicht.
Vorteile der Erfindung
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Prüfen der Funktion einer Hochdruckpumpe mit mehreren Pumpen¬ elementen, die jeweils einen Arbeitsraum begrenzen, der über ein Saugventil mit einem Niederdruckbe¬ reich, aus dem Kraftstoff angesaugt werden kann, und über ein Druckventil mit einem Hochdruckbereich in Verbindung steht, der einen zur Kraftstoffver¬ sorgung einer Brennkraftmaschine dienenden zentra¬ len Kraftstoffhochdruckspeicher (Rail) umfasst, in den die Hochdruckpumpe den aus dem Niederdruckbe¬ reich angesaugten Kraftstoff fördert und dessen Druck von einem Raildrucksensor erfasst wird, da¬ durch gelöst, dass die von dem Raildrucksensor er- fassten Werte im eingebauten Zustand der Hochdruck¬ pumpe im Betrieb der Brennkraftmaschine zum Prüfen der Funktion der Hochdruckpumpe genutzt werden. Da- durch kann auf den Ausbau der Hochdruckpumpe und auf den speziellen Prüfstand verzichtet werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Adapterein- richtung an den Raildrucksensor angeschlossen wird, um die erfassten Druckwerte an eine externe Auswer¬ teeinheit zu übermitteln. Bei der Adaptereinrich¬ tung handelt es sich zum Beispiel um einen Zwi¬ schenstecker mit einer Schnittstelle für ein Ver- bindungskabel, insbesondere ein Oszilloskopkabel. Bei der Auswerteeinheit handelt es sich vorzugswei¬ se um ein Oszilloskop oder ein Testgerät mit Oszil- loskopfunktion. Es ist auch möglich, ein in die Brennkraftmaschine integriertes Steuergerät zu ver¬ wenden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine erfolgt. Die Prüfung kann auch in anderen definier¬ ten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine erfol¬ gen. Allerdings wurden bei der Prüfung im Leerlauf im Rahmen der vorliegenden Erfindung eindeutige Er- gebnisse erzielt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rohsignal des.'Raildrucksensors als Messwert für den Raildruck verwendet wird. Im Rahmen der vorliegen¬ den Erfindung wurde herausgefunden, dass das Signal des Raildruckssensors aus einem zu der Brennkraft¬ maschine gehörigen Steuergerät zum Prüfen der Funk¬ tion der Hochdruckpumpe nur eingeschränkt verwend- bar ist. Mit dem Rohsignal des Raildruckssensors wurden, insbesondere bei größeren Übersetzungsver¬ hältnissen zwischen der Pumpendrehzahl und der Mo¬ tordrehzahl, deutlich bessere Ergebnisse erzielt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckregelventil, mit dem die Hochdruckpumpe aus¬ gestattet ist, geöffnet wird, um die Fördermenge der Hochdruckpumpe zu erhöhen. Im geöffneten Zu- stand gibt das Druckregelventil eine Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruck¬ bereich frei. Durch das gezielte Öffnen des Druck¬ regelventils wird die Fördermenge der Hochdruckpum- pe künstlich erhöht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermenge der Hochdruckpumpe erhöht wird, indem ein Druckbegrenzungsventil, mit dem der Kraftstoff¬ hochdruckspeicher ausgestattet ist, geöffnet wird. Das Druckbegrenzungsventil ist im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine geschlossen und öffnet aus Sicherheitsgründen erst, wenn ein maximal zulässi- ger Druck von zum Beispiel 1.800 bar in dem Kraft¬ stoffhochdruckspeicher überschritten wird. Dann re¬ gelt das Druckbegrenzungsventil den Druck in dem Kraftstoffhochdruckspeicher auf einen niedrigeren ■Wert von zum Beispiel 800 bar herunter, um einen Notfahrbetrieb zu ermöglichen. Durch das gezielte Öffnen des Druckbegrenzungsventils wird die Förder¬ menge der Hochdruckpumpe künstlich erhöht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Zumesseinheit, die der Hochdruckpumpe vorgeschaltet ist, geöffnet wird, um die Fördermenge der Hoch¬ druckpumpe zu erhöhen, bis das Druckbegrenzungsven¬ til geöffnet. Über die geöffnete Zumesseinheit ge- langt mehr Kraftstoff zu der vorzugsweise saugge¬ drosselten Hochdruckpumpe als zum Beispiel im Leer¬ laufbetrieb der Brennkraftmaschine benötigt wird. Die künstlich erhöhte Fördermenge führt schließlich dazu, dass das Druckbegrenzungsventil öffnet. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er¬ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Be¬ schreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeich- nung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprü¬ chen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale je¬ weils einzeln für sich oder in beliebiger Kombina¬ tion erfindungswesentlich sein.
Zeichnung
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Hochdruckpumpe, die ein Druckregelventil aufweist;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Hochdruckpumpe, der eine Zumesseinheit vorgeschaltet ist;
Figur 3 eine Auftragung der Spannung eines Rail- druckssensors über der Zeit bei einer in¬ takten Hochdruckpumpe;
Figur4 eine Auftragung der Spannung des Rail- drucksensors über der Zeit bei einem de¬ fekten Saugventil; Figur 5 eine Auftragung der Spannung des Rail- drucksensors über der Zeit bei einem de¬ fekten Druckventil;
Figur 6 eine Auftragung der Spannung des Rail- drucksensors über der Zeit bei einem ge¬ öffneten Druckbegrenzungsventil und einer intakten Hochdruckpumpe;
Figur 7 eine Auftragung der Spannung des Rail- drucksensors über der Zeit bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil und bei einem de¬ fekten Saugventil und
Figur 8 eine Auftragung der Spannung des Rail- drucksensors über der Zeit bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil und einem defekten Druckventil.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritz- system schematisch dargestellt. Aus einem Nieder¬ druckbehälter 1, der auch als Kraftstofftank be- zeichnet wird, wird mit Hilfe einer Kraftstoffför¬ derpumpe 2 über eine Verbindungsleitung 3 Kraft¬ stoff zu einer Hochdruckpumpe 4 gefördert. In der Verbindungsleitung 3 ist ein Überströmventil 6 an¬ geordnet. Der Niederdruckbehälter 1, die Kraft- stoffförderpumpe 2 und die Verbindungsleitung 3 sind mit Niederdruck beaufschlagt und werden des¬ halb dem Niederdruckbereich zugeordnet. An der Hochdruckpumpe 4 ist ein Druckregelventil 8 angebracht, das über eine Leitung 9 an den Nieder¬ druckbehälter 1 angeschlossen ist. Außerdem geht von der Hochdruckpumpe 4 eine Hochdruckleitung 10 aus, die den mit Hochdruck beaufschlagten Kraft¬ stoff zu einem Kraftstoffhochdruckspeicher 12 lie¬ fert, der auch als Common-Rail bezeichnet wird. Von dem Hochdruckspeicher 12 gehen unter Zwischenschal¬ tung von Durchflussbegrenzern 13 Hochdruckleitungen 14 aus, die den mit Hochdruck beaufschlagten Kraft¬ stoff aus dem Hochdruckspeicher 12 zu Einspritzven¬ tilen 15 liefern, die auch als Injektoren bezeich¬ net werden und von denen in Figur 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eines dargestellt ist. Die Hochdruckleitung 10, der Hochdruckspeicher 12, die Hochdruckleitung 14 und das Einspritzventil 15 ent¬ halten mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff und werden demzufolge dem Hochdruckbereich des Kraft¬ stoffeinspritzsystems zugeordnet.
Von dem Kraftstoffeinspritzventil 15 führt eine Rücklaufleitung, die zwei Abschnitte 16 und 17 auf¬ weist, zu dem Niederdruckbehälter 1. Zwischen die beiden Abschnitte 16 und 17 der Rücklaufleitung ist ein Druckhalteventil 18 geschaltet. Das Druckhalte¬ ventil 18 dient dazu, in dem Abschnitt 16 der Rück¬ laufleitung einen Mindestdruck von etwa 1,0 bar aufrechtzuerhalten. Der Betrieb des Kraftstoffein¬ spritzsystems wird durch ein elektronisches Steuer- gerät 19 gesteuert.
In Figur 2 ist ein ähnliches Kraftstoffeinspritz¬ system wie in Figur 1 dargestellt. Das Kraftstoff¬ einspritzsystem umfasst eine Hochdruckpumpe 20, die durch eine Antriebswelle 21 angetrieben ist, die einen exzentrischen Wellenabschnitt 22 aufweist. An dem exzentrischen Wellenabschnitt 22 befinden sich die Enden dreier sternförmig angeordneter Kolben 24, 25 und 26 in Anlage. Die der Antriebswelle 21 abgewandten Enden der Kolben 24 bis 26 begrenzen Arbeitsräume 28, 29 und 30, die auch als Pumpenräu¬ me bezeichnet werden. Die Arbeitsräume 28 bis 30 stehen jeweils über ein Saugventil 32, 33 und 34 unter Zwischenschaltung einer Zumesseinheit 36 mit einem Niederdruckbereich 38 in Verbindung.
Darüber hinaus stehen die Arbeitsräume 28 bis 30 über Druckventile 40 bis 42 mit einem Kraftstoff- hochdruckspeicher 44 in Verbindung, der auch als Common-Rail oder kurz Rail bezeichnet wird. Von dem Kraftstoffhochdruckspeicher 44 führen Hochdrucklei¬ tungen 46 bis 49 zu (nicht dargestellten) Kraft- stoffeinspritzventilen. Der Kraftstoffhochdruck- Speicher 44 steht über ein Druckbegrenzungsventil 52 mit dem Niederdruckbereich 38 in Verbindung. Des Weiteren ist an dem Kraftstoffhochdruckspeicher 44 ein Raildrucksensor 55 angebracht, über den der Druck in dem Kraftstoffhochdruckspeicher 44 erfasst wird.
Die Hochdruckpumpe 20 dient dazu, Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich 38 in den Kraftstoffhoch¬ druckspeicher 44 zu fördern. Beim Ansaugen öffnen die Saugventile 32 bis 34, wohingegen die Druckven¬ tile 40 bis 42 geschlossen sind. Über die Zumess¬ einheit 36 kann die Fördermenge der Hochdruckpumpe 20 gesteuert werden. Beim Fördern von Kraftstoff in den KraftStoffhochdruckspeicher 44 sind die Saug- ventile 32 bis 34 geschlossen und die Druckventile 40 bis 42 geöffnet. Durch eine strichpunktierte Li¬ nie 58 ist angedeutet, dass die Zumesseinheit 36, die Saugventile 32 bis 34 und die Druckventile 40 bis 42 in die Hochdruckpumpe 20 integriert sind.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren wird die Hochdruckpumpe im Leerlaufbetrieb des Fahrzeugs oh¬ ne Zugriff auf das in das Fahrzeug integrierte Steuergerät getestet, ohne dass die Hochdruckpumpe aus dem Fahrzeug ausgebaut wird. Die Mengenförde¬ rung der Hochdruckpumpe wird beim Testen künstlich erhöht, indem entweder das Druckbegrenzungsventil 52 (siehe Figur 2) oder das Druckregelventil 8 (siehe Figur 1) geöffnet wird. Dabei muss das Druckregelventil konstant bestromt werden oder auf eine Druckregelung mit Druckregelventil umgeschal¬ tet werden. Die Umschaltung auf die Druckregelven¬ til-Regelung kann automatisch erfolgen, wenn die Zumesseinheit ausgesteckt wird. Dadurch ist es mög¬ lich, die Funktion von Saug- und Druckventilen ge¬ trennt zu beurteilen, wie im Folgenden erläutert wird. Es ist auch möglich, mit Hilfe geeigneter Softwarefunktionen den Ablauf des Tests zu automa- tisieren.
Bei dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren wird ein Raildrucksensor-Kabeladapter als Zwischenstecker mit einem Abgriff für ein Oszilloskopkabel verwen- det. Zur Auswertung der Signale des Raildrucksen- sors wird ein Oszilloskop verwendet. Alternativ kann eine Oszilloskopfunktion eines bestehenden Testgeräts genutzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert wie folgt: Der Motor läuft im Leerlauf. Der Raildruck- sensor-Kabeladapter ist eingesteckt. Bei einer ers¬ ten Messung ist das Druckbegrenzungsventil ge- schlössen. Der Motor läuft bei 600 U/min. Das Über¬ setzungsverhältnis zwischen der Pumpendrehzahl und der Motordrehzahl beträgt 5:3. Demzufolge läuft die Hochdruckpumpe mit 1.000 U/min. 1.000 U/min ent¬ sprechen 16,66 U/sek. Also ergibt sich bei einem defekten Druckventil, zum Beispiel im Ventil klem¬ menden Partikeln oder einem undichten Sitz,, bei 16,66 U/sek eine charakteristische Raildruckschwin- gung. Die Frequenz dieser Schwingung ist unabhängig davon, ob ein Saugventil oder ein Druckventil de- fekt ist. Die zugehörige Periode beträgt 0,06 Se¬ kunden. In diesem Betriebspunkt wird der Raildruck einspritzsynchron gemessen, das heißt kurz vor je¬ der Einspritzung. Bei jeder zweiten Umdrehung wird eingespritzt. Daraus ergebenrsich bei sechs Zylin- dern fünf Einspritzungen pro Sekunde für jeden Zy¬ linder, also dreißig Einspritzungen pro Sekunde. Das entspricht 30 Hz oder 0,033 Sekunden. Damit kann die Schwingung über das Raildrucksensorsignal aus dem in die Brennkraftmaschine integrierten Steuergerät nur unzureichend erfasst werden. Zu¬ sätzlich wird das Signal in dem Steuergerät noch¬ mals gefiltert. Vor allem bei größeren Überset¬ zungsverhältnissen als 5:3 ist die Erfassung über das Steuergerät nicht zu empfehlen. Deshalb wird gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens das Rohsignal des Raildrucksensors als Messwert für den Raildruck verwendet und nicht das Signal aus dem fahrzeugintegrierten Steuerge¬ rät. In Figur 3 ist das Rohsignal des Raildrucksensors in Volt über der Zeit in Sekunden aufgetragen. Die Einspritzmenge ist auf 10 mg eingestellt. Das Druckbegrenzungsventil ist geschlossen. Das Rohsig¬ nal des Raildrucksensors hat über die betrachtete Zeitspanne einen relativ konstanten Wert von circa 1,4 Volt. Der Raildruck ist also stabil.
In Figur 4 ist ein Saugventil defekt. Im Vergleich zu Figur 3 ist kein wesentlicher Unterschied zu er¬ kennen, da bei einem defekten Saugventil die beiden verbliebenen Pumpenelemente ausreichend Menge nach¬ liefern und durch die geringen Fördermengen im Leerlauf keine Schwingung hoher Amplitude entsteht. Das Druckventil in dem Element mit dem defekten Saugventil bleibt ständig geschlossen.
In Figur 5 ist~fdas Rohsignal des Raildrucksensors über der Zeit dargestellt, wenn ein Druckventil de¬ fekt ist. Wie man in Figur 5 sieht, schwankt das Rohsignal des Raildrucksensors etwa zwischen 1,3 und 1,5 Volt. Die Schwingung entsteht, weil das de¬ fekte Druckventil nicht schließt. Demzufolge wird im Förderhub des zugehörigen Kolbens zwar eine be¬ stimmte Menge in den Kraftstoffhochdruckspeicher gefördert. Diese Menge wird aber im folgenden An¬ saughub des Kolbens über das defekte Druckventil wieder angesaugt. Somit wird eine bestimmte Menge Kraftstoff im Hochdruckbereich hin und her gescho¬ ben, was zu der in Figur 5 gezeigten Schwingung führt. In einem zweiten Teil des erfindungsgemäßen Prüf¬ verfahrens läuft der Motor immer noch im Leerlauf. Über eine spezielle Funktion des Steuergeräts wird die Zumesseinheit geöffnet, um die Fördermenge zu erhöhen. Die erhöhte Fördermenge führt dazu, dass das Druckbegrenzungsventil öffnet. Die gleiche Wir¬ kung wird erzielt, wenn ein Druckregelventil an der Hochdruckpumpe in den Niederdruckbereich geöffnet wird.
In Figur 6 sieht man, dass bei dieser künstlichen Erhöhung des Raildrucks das Rohsignal des Rail- drucksensors von etwa 1,4 auf etwa 2,5 ansteigt.
In Figur 7 ist das Rohsignal des Raildrucksensors über der Zeit aufgetragen, wenn ein Druckventil de¬ fekt ist. Bei dem höheren Druck ergibt sich eine Schwingung mit der gleichen Frequenz wie in Figur 5?"1 da aufgrund des defekten Saugventils ein Pumpen- element nicht fördert. Bei dem erhöhten Druck und der erhöhten Fördermenge wird der Ausfall des Pum¬ penelements nicht durch die beiden übrigen Pumpen¬ elemente ausgeglichen.
In Figur 8 ist das Rohsignal des Raildrucksensors über der Zeit aufgetragen, wenn ein Druckventil de¬ fekt ist. Auch hier tritt eine Schwingung gleicher Frequenz auf.
Über einen Vergleich von zwei Pumpvorgängen mit ge¬ öffnetem und geschlossenem Druckbegrenzungsventil kann festgestellt werden, ob ein Saug- oder Druck¬ ventil in der Hochdruckpumpe defekt ist. Mit dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren kann bei Verdacht auf eine defekte Hochdruckpumpe die Funktion der Förderung aller Pumpenelemente geprüft und damit indirekt die Zumesseinheit als Fehlerursache ausge¬ schlossen werden. Darüber hinaus kann eine Un¬ gleichförderung der Pumpe durch Saugventile mit un¬ terschiedlichen Öffnungsdrücken erkannt werden, da die unterschiedlichen Öffnungsdrücke zu einem ähn¬ lichen Schwingverhalten führen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Prüfen der Funktion einer Hoch- druckpumpe (20) mit mehreren Pumpenelementen (24- 26), die jeweils einen Arbeitsraum (28-30) begren¬ zen, der über ein Saugventil (32-34) mit einem Nie¬ derdruckbereich (38) , aus dem Kraftstoff angesaugt werden kann, und über ein Druckventil (40-42) mit einem Hochdruckbereich in Verbindung steht, der ei¬ nen zur Kraftstoffversorgung einer Brennkraftma¬ schine dienenden zentralen Kraftstoffhochdruckspei¬ cher (44) (Rail) umfasst, in den die Hochdruckpumpe (20) den aus dem Niederdruckbereich (38) angesaug¬ ten Kraftstoff fördert und dessen Druck von einem Raildrucksensor (55) erfasst wird, dadurch gekenn¬ zeichnet:, dass die vom Raildrucksensor (55) erfass- ten Werte im eingebauten Zustand der Hochdruckpumpe im Betrieb der Brennkraftmaschine zum Prüfen der Funktion der Hochdruckpumpe (20) genutzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, dass eine Adaptereinrichtung an den Raildruck- sensor (55) angeschlossen wird, um die erfassten Druckwerte an eine externe Auswerteeinheit zu über¬ mitteln.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung im
Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohsignal des Raildrucksensors (55) als Messwert für den Raildruck verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet:, dass ein Druckregel¬ ventil (8) , mit dem die Hochdruckpumpe (4) ausge¬ stattet ist, geöffnet wird, um die Fördermenge der Hochdruckpumpe (4) zu erhöhen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Fördermenge der Hochdruckpumpe erhöht wird, indem ein Druckbegren¬ zungsventil (52) , mit dem der Kraftstoffhochdruck- speicher (44) ausgestattet ist, geöffnet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich¬ net, dass eine Zumesseinheit (36) , die der Hoch¬ druckpumpe (20) vorgeschaltet ist, geöffnet wird, um die Fördermenge -xLer Hochdruckpumpe zu erhöhen, bis das Druckbegrenzungsventil (52) öffnet.
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