WO2021018840A1 - Verfahren zum überwachen eines brennstoffzufuhrsystems einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine zur durchführung eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zum überwachen eines brennstoffzufuhrsystems einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine zur durchführung eines solchen verfahrens Download PDF

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variable
supply system
fuel supply
filter
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PCT/EP2020/071142
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Thomas Kottke
Robby Gerbeth
Thilo Kreeb
Martin HÄHNLEN
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Mtu Friedrichshafen Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring a fuel supply system of an internal combustion engine and an internal combustion engine with a fuel supply system for performing such a method.
  • Such a fuel supply system has a number of components, in particular a prefilter upstream of a low-pressure pump and a main filter, the
  • the invention is based on the object of a method for monitoring a
  • the object is achieved in particular by creating a method for monitoring a fuel supply system of an internal combustion engine, in which a first pressure variable is detected in the fuel supply system in the area of a prefilter, in particular downstream of the prefilter, and upstream of a low-pressure pump. A second pressure variable is detected in the fuel supply system downstream of the low-pressure pump in the area of a main filter. The first pressure variable and the second pressure variable are monitored for a fault condition of the fuel supply system. As part of the method, an error state is only recognized if the error state is based on both
  • Pressure variables possible to differentiate between defects in the filter, for example filter breakthroughs, on the one hand, and changes in the viscosity of the fuel on the other. This in turn enables improved automated monitoring of the fuel supply system so that there is no need for rigid, systematically too short maintenance intervals.
  • both pressure variables due to the inclusion of both pressure variables in the detection of the error state, slow aging phenomena can be monitored and failures occurring quickly can be detected in good time.
  • a fuel supply system is understood to mean, in particular, a system which is set up to supply fuel - in particular from a storage container, preferably a fuel tank - to an internal combustion engine for combustion, the
  • Fuel supply system is set up in particular to bring the fuel, starting from a low pressure level in the reservoir, in particular ambient pressure, to high pressure for introduction into a combustion chamber of the internal combustion engine, in particular for direct injection.
  • a pressure variable is understood here in particular to be a measurable physical variable that has the unit of a pressure.
  • the print size can be a single value or a value curve over time.
  • the pressure variable can be based on a - in particular local - measurement, or it can be a difference variable, in particular a difference between two measurements recorded at different points.
  • the pressure size can be specified as absolute pressure or as relative pressure, in particular as overpressure.
  • the pressure variable is particularly preferably specified as relative pressure, in particular overpressure.
  • the first pressure variable is preferably detected immediately downstream of the prefilter.
  • the fact that the second pressure variable is detected in the area of the main filter means in particular that the second pressure variable is detected directly upstream and / or immediately downstream of the main filter, with no further hydraulic element being arranged between the position of a pressure sensor for detecting the second pressure variable and the main filter is.
  • the second pressure variable is preferably detected downstream of the low-pressure pump and upstream of a high-pressure pump.
  • the main filter is preferably arranged fluidically between the low-pressure pump and the high-pressure pump, in particular upstream of a suction throttle assigned to the high-pressure pump.
  • the fact that the error state is plausible on the basis of both pressure variables means in particular that the error state is present with a certain probability, which is preferably higher than a predetermined limit probability, based on an evaluation or consideration of both pressure variables, i.e. the first pressure variable and the second pressure variable, and / or that no other, in particular no other, more likely cause for the observed behavior of the two pressure variables can be identified on the basis of the two pressure variables.
  • the fault status is based on the other pressure variable, selected from the second pressure variable and the first pressure variable, is checked.
  • Error status is only accepted if the check returns a positive result, that is, if the check on the basis of the other print variable confirms the error status or at least does not exclude it or makes it appear improbable.
  • the fact that the error state is only accepted in this case means in particular that the error state is only recognized then. That the test returns a positive result still means in particular that the check confirms the error state on the basis of the other print variable, in particular in the sense that it does not suggest any other, more plausible, that is to say in particular more likely cause or explanation of the behavior of one print variable.
  • an error state is only recognized if the error state can be clearly assigned to one of the pressure variables selected from the first pressure variable and the second pressure variable. This is based on the consideration that if the error state can be assigned to both pressure variables, there is probably no error in an individual component, for example the pre-filter or the main filter, but rather a common, in particular non-error-prone cause for that Behavior of the two pressure variables, for example a change in the viscosity of the fuel, whether due to a change in fuel or a change in temperature. Ultimately, this is more likely than that two independent components of the fuel supply system have a fault condition at the same time, for example that both the pre-filter and the main filter have a filter breakthrough at the same time. In this way, too, false-positive error detection can be avoided with great certainty.
  • a pressure value curve over time is recorded as the first pressure variable and as the second pressure variable.
  • the pressure value curve over time is preferably monitored for changes. This proves to be particularly advantageous with regard to monitoring the fuel supply system, since error states are expressed in particular in changes in the behavior of pressure values over time. For example, the pressure dropping across a filter changes slowly and steadily due to unavoidable contamination of the filter, with the latter becoming increasingly clogged. On
  • a filter breakthrough or a sudden clogging of the filter caused by an error manifests itself in an abrupt change in the pressure value curve over time.
  • the pressure value profile over time is preferably monitored for a change in a time derivative, in particular a slope, curvature, or a higher derivative.
  • the pressure value curve is preferably also monitored with regard to pressure limit values, in particular an upper pressure limit and a lower pressure limit, which do not exceed
  • a warning message is preferably output.
  • Additional safety limit values are preferably defined, for example an upper error limit which is higher than the upper pressure limit and / or a lower error limit which is lower than the lower pressure limit, an error message being output if the pressure value curve or the print size exceeds such an error limit. In this case, it is assumed in particular that the fuel supply system is not functioning properly.
  • a tolerance band is preferably provided around an expected or simulated, in particular precalculated, development of the pressure value curve over time, a warning being output if the pressure value curve leaves this tolerance band.
  • a local pressure in particular a local pressure profile, in particular from a single pressure sensor, is recorded for the first pressure variable.
  • a single pressure sensor which detects the first pressure variable is preferably arranged downstream of the prefilter and upstream of the low-pressure pump.
  • a single, local pressure detection is preferably sufficient for the prefilter, the corresponding configuration with only one pressure sensor being inexpensive.
  • the second pressure variable is preferably a differential pressure, in particular
  • two pressure sensors are preferably provided, with a first pressure sensor upstream of the main filter and a second pressure sensor downstream of the main filter, so that a differential pressure can be determined that drops across the main filter by forming the difference between measured values of the first pressure sensor and the second pressure sensor. So the main filter can be particularly precise and
  • a fuel temperature variable is recorded, preferably as a temperature profile over time, with only then being based on the
  • Error state is recognized if the error state is also based on the fuel Temperature variable is plausible. In particular, temperature changes can be excluded as causes for false-positive error detection.
  • a temperature change detected on the basis of the fuel temperature variable is preferably included in the determination of the tolerance band for the pressure value curve, with a tolerance adjustment to the respective fuel temperature being useful here, since the pressure value curve depends significantly on the current fuel temperature.
  • a momentary load point of the internal combustion engine is preferably recorded, the fault condition being recognized only if the fault condition is also plausible on the basis of the momentary load point of the internal combustion engine.
  • the pressure variables are in particular also dependent on the load point, so that a corresponding inclusion of the instantaneous load point of the internal combustion engine is again beneficial in order to avoid false-positive error detection.
  • the fault condition is based on a further development of the at least one pressure variable over time - in particular that pressure variable which indicates the fault condition - is checked for plausibility.
  • the further development of the pressure variable over time can be used to determine whether an error condition is actually present. If, for example, a change in the viscosity of the fuel occurs, which initially appears as a filter breakthrough, the change over time reverses
  • the prefilter and the main filter are monitored for an error state on the basis of the first pressure variable and the second pressure variable.
  • a filter breakthrough on a certain filter, selected from the pre-filter and the main filter is recognized if only the pressure variable assigned to the particular filter, selected from the first pressure variable and the second pressure variable, on the filter breakthrough closes.
  • a filter breakthrough is not recognized if both pressure variables, that is to say the first pressure variable and the second pressure variable, each indicate a filter breakthrough.
  • the first pressure variable is, for example, a pressure value curve that is measured downstream of the prefilter
  • the first pressure variable usually shows a negative slope within a certain tolerance range if there is no fault condition, since the prefilter becomes clogged over time, that is, it ages due to contamination, whereby With a constant delivery rate of the low-pressure pump, a fuel volume flow that decreases over time can be delivered through the prefilter. Thus the pressure downstream of the prefilter decreases over time. If a filter breakthrough of the prefilter now takes place, the slope of the first pressure variable suddenly changes with the filter breakthrough, whereby it assumes a positive sign, since more fuel can now be conveyed through the prefilter. However, the same behavior can also result from lowering the viscosity of the fuel.
  • the second pressure variable is recorded as a differential pressure value curve of the differential pressure dropping across the main filter, this has a positive gradient in normal operation, since the differential pressure is caused by continuous, age-related contamination of the Main filter increases.
  • a filter breakthrough on the main filter leads to a sudden change in the slope, which then assumes a negative sign, since the differential pressure across the main filter drops due to the breakthrough.
  • the second shows the same behavior
  • a pressure variable assigned to a specific filter is understood to mean a pressure variable that is detected locally in the immediate vicinity of the corresponding filter, so that it is directly influenced by the behavior of the corresponding filter and thus allows direct information about the corresponding filter.
  • the first pressure variable is assigned to the prefilter because it is in its area, in particular immediately downstream of the prefilter, in particular in terms of flow between the pre-filter and the low-pressure pump.
  • the second pressure variable is correspondingly assigned to the main filter, since it is recorded in the area of the main filter.
  • the fuel supply system is used to supply a plurality of internal combustion engines, the fault condition being via at least two internal combustion engines of the plurality of internal combustion engines
  • each internal combustion engine is preferably in each case a partial fuel supply system, in particular with its own prefilter and its own
  • Internal combustion engines are thereby preferably supplied with fuel by the various partial fuel supply systems from the same storage container. Analogous to the considerations explained above, this results in particular that a fault condition, in particular a filter breakthrough, is actually only present with a high degree of probability if the same fault condition is not detected on a plurality of internal combustion engines at the same time. If, on the other hand, the same fault condition, for example a filter breakdown, occurs at the same time on a plurality of internal combustion engines, in particular for both filters, namely the respective one
  • Error state conclude that a plurality of components are actually faulty at the same time.
  • a change in the viscosity of the fuel is it due to a change in fuel or a change in temperature, has an effect on a plurality of internal combustion engines, in particular on all internal combustion engines.
  • Filter breakthrough at least with a high probability, only locally on the respective filter and thus in the pressure variable directly assigned to the filter.
  • Such a fuel supply system for supplying a plurality of internal combustion engines is used in particular in what is known as a multi-engine system.
  • multi-engine systems are preferably used to drive rail vehicles, in particular as rail engines, or in water vehicles, in particular as ship or boat engines, in particular yacht or ferry engines.
  • a multi-engine system can also be provided for the parallel operation of a plurality of generators for generating electrical power.
  • the use of multi-engine systems is in no way restricted to the applications mentioned here.
  • the fault condition is monitored, the further component being selected from a group consisting of: a low-pressure pump, preferably including a choke for the low-pressure pump; a shut-off valve; a suction throttle, in particular a suction throttle, which is assigned to a high-pressure pump for regulating the delivery rate; and a high pressure pump, in particular a lubricant supply for a high pressure pump.
  • a low-pressure pump preferably including a choke for the low-pressure pump
  • a shut-off valve a suction throttle, in particular a suction throttle, which is assigned to a high-pressure pump for regulating the delivery rate
  • a high pressure pump in particular a lubricant supply for a high pressure pump.
  • At least the low pressure pump in particular including the
  • the suction throttle and the high-pressure pump designed as a pump unit, in particular arranged integrally with one another and jointly manipulable, in particular removable from and installed in the fuel supply system.
  • the choke is preferably set up in order to limit a volume flow to the low-pressure pump. This limitation is particularly dependent on the first pressure variable and designed for suction operation.
  • the shut-off valve preferably has a volume flow-dependent pressure characteristic.
  • the second pressure variable is characteristic of the function of the Ab control valve, the Ab control valve preferably being arranged in a fluidic Ab control line that branches off from a fluidic connection from the main filter to the suction throttle, and leads back to a point upstream of the low-pressure pump, whereby it opens in particular into a fluidic connection between the prefilter and the low-pressure pump.
  • the pressure detected downstream of the main filter exceeds a certain limit value, it can be concluded that the shut-off valve is defective, since this should trigger if it is functioning correctly and prevent the pressure from rising above the limit value. If, however, the downstream of the main filter points If the detected pressure is too low, this indicates wear, in particular leakage or loss of spring force, of the shut-off valve, with too high a value
  • volume flow flows through the shut-off valve.
  • too low a value of the pressure downstream of the main filter can also indicate a defect in the low-pressure pump, in which case it can no longer provide the delivery rate actually intended.
  • the high-pressure pump is preferably lubricated via a lubrication path as a bypass flow path, which branches off upstream of the suction throttle and provides lubrication
  • the object is also achieved by creating an internal combustion engine that has a
  • the fuel supply system has a storage container, in particular a fuel tank, which is fluidically connected to a low-pressure pump via a prefilter.
  • the low-pressure pump is fluidically connected to a high-pressure pump via a main filter.
  • the internal combustion engine has a first pressure measuring device which is set up to detect a first pressure variable in the fuel supply system in the area of the prefilter, in particular downstream of the prefilter, and upstream of the low-pressure pump.
  • the internal combustion engine also has a second pressure measuring device, which is designed to detect a second pressure variable in the fuel supply system downstream of the low-pressure pump in the area of the main filter.
  • the internal combustion engine also has a control unit which is operatively connected to the first pressure measuring device on the one hand and to the second pressure measuring device on the other hand and is set up to monitor the first pressure variable and the second pressure variable for an error state of the fuel supply system, but only to recognize an error state, if the error state is plausible on the basis of both print variables, that is to say the first print variable and the second print variable.
  • the control device is therefore set up in particular to check the plausibility of the fault state on the basis of both pressure variables.
  • the control device is set up in particular to carry out a method according to the invention or a method according to one of those described above Embodiments. In connection with the internal combustion engine, there are in particular the advantages that have already been explained in connection with the method.
  • the first pressure measuring device is preferably designed as a single, first pressure sensor.
  • the first pressure sensor is preferably arranged downstream of the prefilter and upstream of the low-pressure pump in the fluidic connection between the prefilter and the low-pressure pump, in particular in a fuel line that fluidically connects the prefilter to the low-pressure pump.
  • the second pressure measuring device is preferably arranged upstream of the high pressure pump.
  • the second pressure measuring device is particularly preferred in FIG.
  • Fluidic connection arranged between the low-pressure pump and the high-pressure pump, in particular in a fuel line which fluidically connects the low-pressure pump with the high-pressure pump.
  • a fuel line which fluidically connects the low-pressure pump with the high-pressure pump.
  • Pressure measuring device preferably arranged immediately upstream of the main filter and / or directly downstream of the main filter.
  • the second pressure measuring device has two second pressure sensors, a first, second pressure sensor being arranged upstream of the main filter, in particular immediately upstream of the main filter, and a second second pressure sensor being arranged downstream of the main filter, in particular immediately downstream of the main filter.
  • the control device is preferably operatively connected to the two second pressure sensors. In a preferred embodiment, it is set up to determine, in particular to calculate, a differential pressure dropping across the main filter as a second pressure variable from measured values of the two second pressure sensors.
  • the internal combustion engine preferably has a temperature sensor which is arranged and set up to detect a fuel temperature variable, the control device being operatively connected to the temperature sensor.
  • the control device is furthermore preferably set up to check the plausibility of the fault state on the basis of the detected fuel temperature variable.
  • the temperature sensor is preferably arranged in the fluidic connection between the prefilter and the low-pressure pump, or in the area of the storage container, in particular on the storage container.
  • the fuel supply system preferably has two low-pressure pumps which are fluidically arranged parallel to one another in the fluidic connection between the prefilter and the main filter.
  • the high-pressure pump is preferably assigned a suction throttle, which is arranged downstream of the high-pressure pump in the fluidic connection between the main filter and the high-pressure pump, the control device being operatively connected to the suction throttle, and designed to control the suction throttle to regulate a volume flow delivered by the high-pressure pump.
  • the fuel supply system preferably has an Ab control valve, which is arranged in a diverting line, which consists of the fluidic connection between the main filter and the high-pressure pump, in particular between the main filter and the
  • Suction throttle branches off, and in a preferred embodiment upstream of the at least one low-pressure pump, in particular in the fluidic connection between the
  • Pre-filter and the at least one low-pressure pump opens.
  • the fuel supply system preferably has two high-pressure pumps which are fluidically arranged parallel to one another, the fluidic pumps in particular being different
  • Each high-pressure pump is preferably assigned its own suction throttle, which is arranged upstream of the respective high-pressure pump.
  • the two high-pressure pumps each preferably serve the separate supply of a respectively assigned, separate high-pressure reservoir with fuel.
  • the respective high-pressure accumulator is preferably a combustion chamber group, in particular cylinder bank, of an internal combustion engine, which has two combustion chamber groups, in particular cylinder banks, as the common one
  • High-pressure accumulator in particular as a so-called common rail, set up for the combustion chambers of the respective cylinder bank.
  • three high-pressure pumps are provided, preferably with an associated suction throttle.
  • each high-pressure accumulator of the internal combustion engine is preferably a separate high-pressure pump - in particular with an associated suction throttle - assigned, with all high-pressure pumps - connected to the same main filter - fluidically parallel to one another.
  • each high pressure pump is a shut-off valve in a corresponding one
  • the fuel supply system preferably has a lubrication path for lubricating the at least one high-pressure pump, the lubrication path downstream of the main filter,
  • a lubrication path is preferably assigned to each high-pressure pump. At least one
  • the high pressure pump is therefore lubricated in particular by fuel.
  • the fuel supply system preferably has a leakage path from the at least one high-pressure pump into the storage container, which is in particular designed to act as
  • Lubricant used to lead fuel from the high pressure pump back into the reservoir is preferably assigned to each high-pressure pump.
  • Internal combustion engine is conditional.
  • the internal combustion engine is preferably distinguished by at least one feature which is caused by at least one step of the method according to the invention or an embodiment of the method.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an internal combustion engine with a fuel supply system
  • FIG. 2 shows a first schematic representation of the mode of operation of an embodiment
  • FIG. 3 shows a second schematic representation of the embodiment of the method.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine 1, which has a fuel supply system 3 for supplying fuel to at least one
  • eight combustion chambers 5 are shown schematically by way of example, of which only one is marked with the corresponding reference number for the sake of clarity, the combustion chambers 5 being grouped in four groups in two combustion chamber groups 4, 4 ', in particular cylinder banks.
  • the internal combustion engine 1 is thus preferably designed as a V-engine.
  • the fuel supply system 3 has a storage container 6, here in particular one
  • Low pressure pump 11 is connected.
  • two low-pressure pumps 11, 11 ‘are arranged, in terms of flow, parallel to one another downstream of the prefilter 9.
  • the low-pressure pump 11, here both low-pressure pumps 11, 11 'arranged parallel to one another, is / are above a
  • Main filter 13 fluidically with a high pressure pump 15, here with two
  • the flow path for the fuel branches downstream of the prefilter 9 first to the two low-pressure pumps 11, 11 ', in order then to be reunited downstream of the low-pressure pumps 11, 11', with the low-pressure pumps 11, 11 'having the main filter 13 as a common main filter 13 assigned. Downstream of the main filter 13, the flow path branches off again to the two high-pressure pumps 15, 15 'which are fluidically arranged parallel to one another.
  • Each of the high pressure pumps 15, 15 ‘ is a combustion chamber group 4, 4‘ of the two
  • the internal combustion engine 1 has a first pressure measuring device 16, here a single first pressure sensor 17, which is set up to measure a first pressure variable in the
  • the internal combustion engine 1 also has a second pressure measuring device 18 which is set up to measure a second
  • the second pressure measuring device 18 has two second pressure sensors 19, namely a first second pressure sensor 19.1 upstream of the main filter 13, and a second second second
  • Differential pressure formed from the difference between the pressures detected by the second pressure sensors 19.1, 19.2, is detected.
  • the second pressure variable is thus, in particular, a differential pressure falling across the main filter 13.
  • the internal combustion engine 1 also has a control unit 21 which, for the sake of clarity, is operatively connected to the first pressure sensor 17 on the one hand and to the second pressure sensors 19.1, 19.2 on the other hand, and is set up to measure the first pressure variable and the second pressure variable, because it is not explicitly shown here to monitor a fault condition of the fuel supply system 3, but only to recognize a fault condition if the fault condition is plausible on the basis of both pressure variables.
  • a distinction can be made between a lack of filters, for example filter openings, on the one hand, and changes in the viscosity of the fuel on the other. Last but not least, this reduces the problem of false-positive error detections in such a fuel supply system 3.
  • the control unit 21 is in particular designed to then, if one of the pressure variables, selected from the first pressure variable and the second pressure variable, indicates a fault condition of the fuel supply system 3, the fault status based on the other pressure variable selected from the second pressure variable and the first pressure variable to check and the
  • the control device 21 is set up in particular to recognize an error state only when the error state can be clearly assigned to one of the pressure variables selected from the first pressure variable and the second pressure variable.
  • the control device 21 is set up in particular to record a pressure value curve over time as the first pressure variable and as the second pressure variable, the pressure value curve preferably being on
  • the internal combustion engine 1 also preferably has a temperature sensor 23 which is arranged and configured to detect a fuel temperature variable.
  • Control unit 21 is operatively connected to temperature sensor 23 and is set up to also report the error state on the basis of the detected fuel temperature variable
  • the temperature sensor 23 is shown in FIG.
  • a temperature sensor in particular the temperature sensor 23, in the fluidic connection between the prefilter 9 and the low-pressure pumps 11,
  • the control device 21 is preferably set up alternatively or additionally to detect a load point of the internal combustion engine 1, it only recognizing an error state if the error state is also plausible based on the detected load point.
  • control device 21 is set up to use the first pressure variable and the second pressure variable to monitor the prefilter 9 and the main filter 13 for an error state.
  • the fuel supply system 3 can also supply a plurality of
  • Internal combustion engines 1 are used, the fault state then preferably being checked for plausibility via at least two internal combustion engines 1 of the plurality of internal combustion engines 1.
  • the high-pressure pumps 15, 15 ' are preferably each assigned a suction throttle 25, 25', which is arranged upstream of the respective high-pressure pump 15, 15 'in the fluidic connection between the main filter 13 and the respective high-pressure pump 15, 15'.
  • the control device 21 is preferably operatively connected to the suction throttles 25, 25 'and is set up to to control the suction throttles 25, 25 'to regulate a volume flow delivered by the high-pressure pumps 15, 15'.
  • Each high-pressure pump 15, 15 ‘ is assigned a shut-off valve 29, 29‘, which is arranged in a respective Ab control line 31, 31 ‘.
  • the diverting lines 31, 31 ' each branch off from fluidic connections between the main filter 13 and the respective high pressure pump 15, 15', in particular upstream of the suction throttles 25, 25 ', and preferably open upstream of the low pressure pumps 11, 11' into the flow path for the Fuel again, especially in the fluidic connection between the pre-filter 9 and the low-pressure pumps 11, 11 ⁇
  • Each high-pressure pump 15, 15 ' is also assigned a lubrication path 33, 33', which is used to lubricate the respective high-pressure pump 15, 15 'with fuel as a lubricant.
  • the lubrication path 33, 33 ' branches in each case downstream of the main filter 13, in particular
  • a leakage path 35 is also preferably assigned to the high-pressure pumps 15, 15 ', the at least one leakage path 35 being set up to remove fuel used as a lubricant from the high-pressure pumps 15,
  • leakage path 35 is preferably assigned to each high-pressure pump 15, 15 '.
  • the control device 21 is preferably set up to use the first pressure variable and the second pressure variable - in particular additionally - to control the low-pressure pumps 11, 11 ', the Ab control valves 29, 29 ', the suction throttles 25, 25' and / or the high-pressure pumps 15, 15 ', in particular their lubrication, to be monitored for a fault condition.
  • FIG. 2 shows a first schematic illustration of the mode of operation of an embodiment of a method for monitoring the fuel supply system 3.
  • a first pressure variable in this case a pressure value curve pi detected by the first pressure sensor 17, is plotted against time t at a).
  • a second pressure variable as the differential pressure Dri falling across the main filter 13, which is caused by the second
  • Pressure sensors 19.1, 19.2 is detected, plotted against time t.
  • the first pressure variable shows the normal pressure value curve pi for an aging of the prefilter 9, the pressure detected downstream of the prefilter 9 decreasing with time t because the prefilter 9 becomes clogged.
  • the diagram at b) shows a filter breakthrough on the main filter 13.
  • the differential pressure Ap2 falling across the main filter 13 first increases - as is to be expected with normal aging of the main filter 13 - and then suddenly drops - from the occurrence of the filter breakthrough - with further increasing time t. Since this error condition in the form of the filter breakthrough only occurs on one of the filters, namely the
  • the control unit 21 is in particular designed to recognize a filter breakthrough on a specific filter selected from the pre-filter 9 and the main filter 13 if only the pressure variable assigned to the specific filter 9, 13 indicates the filter breakthrough.
  • FIG. 3 shows a second schematic representation of the embodiment of the method.
  • the diagrams are identical to the diagrams in FIG. 2 with regard to the values plotted against one another, so that reference is made to the preceding description.
  • the control unit 21 is therefore preferably set up not to recognize a filter breakthrough if the first pressure variable and the second pressure variable both indicate a filter breakthrough.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Brennstoffzufuhrsystems (3) einer Brennkraftmaschine (1), wobei eine erste Druckgröße in dem Brennstoffzufuhrsystem (3) im Bereich eines Vorfilters (9) und stromaufwärts einer Niederdruckpumpe (11,11') erfasst wird, wobei eine zweite Druckgröße in dem Brennstoffzufuhrsystem (3) stromabwärts der Niederdruckpumpe (11,11') im Bereich eines Hauptfilters (13) erfasst wird, wobei die erste Druckgröße und die zweite Druckgröße auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems (3) überwacht werden, und wobei nur dann auf einen Fehlerzustand erkannt wird, wenn der Fehlerzustand anhand beider Druckgrößen plausibel ist.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zum Überwachen eines Brennstoffzufuhrsystems einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Brennstoffzufuhrsystems einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffzufuhrsystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Ein solches Brennstoffzufuhrsystem weist eine Reihe von Komponenten auf, insbesondere einen Vorfilter stromaufwärts einer Niederdruckpumpe sowie einen Hauptfilter, der
strömungstechnisch zwischen der Niederdruckpumpe und einer Hochdruckpumpe angeordnet ist. Generell sind Fehlerzustände eines solchen Brennstoffzufuhrsystems schwierig zu detektieren.
Es werden daher häufig - insbesondere für den Niederdruckfilter und den Hochdruckfilter - starre Wartungsintervalle, insbesondere Wechselintervalle, vorgesehen, die dann aber aus Sicherheitsgründen systematisch kürzer als nötig gewählt werden, sodass im Allgemeinen funktionsfähige Filter ausgetauscht werden. Verlässt man sich demgegenüber auf eine sensorgestützte Fehlerdetektion, ergibt sich das Problem falsch-positiver Fehlerdiagnosen, beispielsweise weil eine Änderung der Brennstoffviskosität - sei es durch Wechsel des
Brennstoffs oder durch Temperaturänderung - in einer Sensorrückmeldung einem
Filterdurchbruch gleicht. Weiterhin erweist es sich als schwierig, sowohl langsam verlaufende Alterungserscheinungen als auch schnell auftretende Ausfälle sicher und zielgenau zu erkennen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überwachen eines
Brennstoffzufuhrsystems einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffzufuhrsystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird,
insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Überwachen eines Brennstoffzufuhrsystems einer Brennkraftmaschine geschaffen wird, bei welchem eine erste Druckgröße in dem Brennstoffzufuhrsystem im Bereich eines Vorfilters, insbesondere stromabwärts des Vorfilters, und stromaufwärts einer Niederdruck-Pumpe erfasst wird. Eine zweite Druckgröße wird in dem Brennstoffzufuhrsystem stromabwärts der Niederdruckpumpe im Bereich eines Hauptfilters erfasst. Die erste Druckgröße und die zweite Druckgröße werden auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems überwacht. Im Rahmen des Verfahrens wird nur dann auf einen Fehlerzustand erkannt, wenn der Fehlerzustand anhand beider
Druckgrößen plausibel ist. Die Einbeziehung beider Druckgrößen in die Beurteilung des Fehlerzustands ermöglicht eine deutliche Verringerung des Problems falsch-positiver
Fehlererkennungen. Insbesondere ist es anhand der Plausibilisierung mittels der beiden
Druckgrößen möglich, zwischen Fehlem der Filter, beispielsweise Filterdurchbrüchen, einerseits und Viskositätsänderungen des Brennstoffs andererseits zu unterscheiden. Dies wiederum ermöglicht eine verbesserte automatisierte Überwachung des Brennstoffzufuhrsystems, sodass es keiner starren, systematisch zu kurzen Wartungsintervalle bedarf. Insbesondere aufgrund der Einbeziehung beider Druckgrößen in die Erkennung des Fehlerzustands können sowohl langsam verlaufende Alterungserscheinungen überwacht werden, als auch schnell auftretende Ausfälle rechtzeitig erkannt werden.
Unter einem Brennstoffzufuhrsystem wird insbesondere ein System verstanden, welches eingerichtet ist, um Brennstoff - insbesondere aus einem Vorratsbehälter, vorzugsweise einem Brennstofftank - einer Brennkraftmaschine zur Verbrennung zuzuführen, wobei das
Brennstoffzufuhrsystem insbesondere eingerichtet ist, um den Brennstoff ausgehend von einem geringen Druckniveau in dem Vorratsbehälter, insbesondere Umgebungsdruck, auf einen Hochdruck zum Einbringen in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, insbesondere zur Direkteinspritzung, zu bringen.
Unter einer Druckgröße wird hier insbesondere eine messbare physikalische Größe verstanden, die die Einheit eines Drucks aufweist. Dabei kann die Druckgröße ein einzelner Wert oder ein zeitlicher Werteverlauf sein. Insbesondere kann die Druckgröße auf einer - insbesondere lokalen - Messung basieren, oder eine Differenzgröße, insbesondere eine Differenz aus zwei an verschiedenen Stellen erfassten Messungen, sein. Die Druckgröße kann als absoluter Druck oder als relativer Druck, insbesondere als Überdruck, angegeben werden. Besonders bevorzugt wird die Druckgröße als relativer Druck, insbesondere Überdruck, angegeben. Dass die erste Druckgröße im Bereich des Vorfilters erfasst wird, bedeutet insbesondere, dass die erste Druckgröße unmittelbar stromaufwärts und/oder unmittelbar stromabwärts des Vorfilters erfasst wird, wobei insbesondere zwischen der Position eines Drucksensors zur Erfassung der ersten Druckgröße und dem Vorfilter kein weiteres hydraulisches Element angeordnet ist.
Bevorzugt wird die erste Druckgröße unmittelbar stromabwärts des Vorfilters erfasst.
Dass die zweite Druckgröße im Bereich des Hauptfilters erfasst wird, bedeutet insbesondere, dass die zweite Druckgröße unmittelbar stromaufwärts und/oder unmittelbar stromabwärts des Hauptfilters erfasst wird, wobei insbesondere zwischen der Position eines Drucksensors zur Erfassung der zweiten Druckgröße und dem Hauptfilter kein weiteres hydraulisches Element angeordnet ist.
Die zweite Druckgröße wird bevorzugt stromabwärts der Niederdruckpumpe und stromaufwärts einer Hochdruckpumpe erfasst. Insbesondere ist der Hauptfilter bevorzugt strömungstechnisch zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe, insbesondere stromaufwärts einer der Hochdruckpumpe zugeordneten Saugdrossel, angeordnet.
Dass der Fehlerzustand anhand beider Druckgrößen plausibel ist, bedeutet insbesondere, dass der Fehlerzustand aufgrund einer Auswertung oder Betrachtung beider Druckgrößen, das heißt der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit, die vorzugsweise höher ist als eine vorbestimmte Grenzwahrscheinlichkeit, vorliegt, und/oder dass anhand der beiden Druckgrößen keine andere, insbesondere keine andere wahrscheinlichere Ursache für das beobachtete Verhalten der beiden Druckgrößen erkannt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass, wenn eine der Druckgrößen, ausgewählt aus der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems schließen lässt, der Fehlerzustand anhand der anderen Druckgröße, ausgewählt aus der zweiten Druckgröße und der ersten Druckgröße, geprüft wird. Der
Fehlerzustand wird dabei nur akzeptiert, wenn die Prüfung ein positives Ergebnis zurückgibt, das heißt wenn die Prüfung anhand der anderen Druckgröße den Fehlerzustand bestätigt oder zumindest nicht ausschließt oder unwahrscheinlich erscheinen lässt. Dass der Fehlerzustand nur in diesem Fall akzeptiert wird, bedeutet insbesondere, dass nur dann auf den Fehlerzustand erkannt wird. Dass die Prüfung ein positives Ergebnis zurückgibt, bedeutet weiterhin insbesondere, dass die Prüfung anhand der anderen Druckgröße den Fehlerzustand bestätigt, insbesondere in dem Sinn, dass sie keine andere, plausiblere, das heißt insbesondere eher wahrscheinliche Ursache oder Erklärung des Verhaltens der einen Druckgröße nahelegt.
Insbesondere auf diese Weise können falsch-positive Erkennungen von Fehlerzuständen vermieden werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nur auf einen Fehlerzustand erkannt wird, wenn sich der Fehlerzustand eindeutig einer der Druckgrößen, ausgewählt aus der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, zuordnen lässt. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass dann, wenn der Fehlerzustand beiden Druckgrößen zugeordnet werden kann, wohl eher kein Fehler in einer einzelnen Komponente, beispielsweise dem Vorfilter oder dem Hauptfilter, vorliegt, sondern vielmehr mit höherer Wahrscheinlichkeit eine gemeinsame, insbesondere nicht fehlerbehaftete Ursache für das Verhalten der beiden Druckgrößen, beispielsweise eine Viskositätsänderung des Brennstoffs, sei es durch einen Brennstoffwechsel oder durch eine Temperaturänderung. Dies ist letztlich wahrscheinlicher, als dass zwei unabhängige Komponenten des Brennstoffzufuhrsystems zugleich einen Fehlerzustand aufweisen, beispielsweise dass sowohl der Vorfilter als auch der Hauptfilter zugleich einen Filterdurchbruch aufweisen. Auch auf diese Weise können also sehr sicher falsch-positive Fehlererkennungen vermieden werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als erste Druckgröße und als zweite Druckgröße jeweils ein zeitlicher Druckwerteverlauf erfasst wird. Bevorzugt wird der zeitliche Druckwerteverlauf auf Änderungen überwacht. Dies erweist sich als besonders günstig in Hinblick auf eine Überwachung des Brennstoffzufuhrsystems, da Fehlerzustände sich insbesondere in Änderungen des zeitlichen Verhaltens von Dmckwerten äußern. Beispielsweise ändert sich der über einem Filter abfallende Druck langsam und stetig aufgrund einer unvermeidbaren Verschmutzung des Filters, wobei dieser sich zunehmend zusetzt. Ein
Filterdurchbruch oder eine plötzliche, durch einen Fehler bedingte Verstopfung des Filters äußerst sich in einer abrupten Änderung des zeitlichen Druckwerteverlaufs. Insbesondere wird der zeitliche Druckwerteverlauf bevorzugt auf eine Änderung in einer zeitlichen Ableitung, insbesondere einer Steigung, Krümmung, oder einer höheren Ableitung, hin überwacht. Bevorzugt wird der Druckwerteverlauf auch in Hinblick auf Druck-Grenzwerte, insbesondere eine Druck-Obergrenze sowie eine Druck-Untergrenze überwacht, die nicht über
beziehungsweise unterschritten werden sollen. Wird eine solche Grenze über- oder
unterschritten, wird bevorzugt eine Warnmeldung ausgegeben. Vorzugsweise sind zusätzliche Sicherheits-Grenzwerte definiert, beispielsweise eine Fehler-Obergrenze, die höher ist als die Druck-Obergrenze, und/oder eine Fehler-Untergrenze, die niedriger ist als die Druck- Untergrenze, wobei eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn der Druckwerteverlauf oder die Druckgröße eine solche Fehlergrenze überschreitet. In diesem Fall wird insbesondere von einer mangelnden Funktionsunfähigkeit des Brennstoffzufuhrsystems ausgegangen.
Weiterhin ist bevorzugt ein Toleranzband um eine zu erwartende oder simulierte, insbesondere vorausberechnete zeitliche Entwicklung des Druckwerteverlaufs vorgesehen, wobei eine Warnung ausgegeben wird, wenn der Druckwerteverlauf dieses Toleranzband verlässt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für die erste Druckgröße ein lokaler Druck, insbesondere ein lokaler Druckverlauf, insbesondere von einem einzelnen Drucksensor, erfasst wird. Insbesondere ist bevorzugt stromabwärts des Vorfilters und stromaufwärts der Niederdruckpumpe ein einzelner Drucksensor angeordnet, welcher die erste Druckgröße erfasst. Für den Vorfilter genügt bevorzugt eine einzelne, lokale Druckerfassung, wobei die entsprechende Ausgestaltung mit nur einem Drucksensor kostengünstig ist.
Die zweite Druckgröße wird bevorzugt als Differenzdruck, insbesondere
Differenzdruckwerteverlauf, erfasst, insbesondere als über dem Hauptfilter abfallender
Differenzdruck. Hierzu sind bevorzugt zwei Drucksensoren vorgesehen, wobei ein erster Drucksensor stromaufwärts des Hauptfilters und ein zweiter Drucksensor stromabwärts des Hauptfilters angeordnet ist, sodass durch eine Differenzbildung zwischen Messwerten des ersten Drucksensors und des zweiten Drucksensors jeweils ein Differenzdruck ermittelt werden kann, der über dem Hauptfilter abfällt. So kann der Hauptfilter in besonders exakter und
aussagekräftiger Weise überwacht werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Brennstoff-Temperaturgröße erfasst wird, vorzugsweise als zeitlicher Temperaturverlauf, wobei nur dann auf den
Fehlerzustand erkannt wird, wenn der Fehlerzustand auch anhand der Brennstoff- Temperaturgröße plausibel ist. Insbesondere können so Temperaturänderungen als Ursachen für falsch-positive Fehlererkennungen ausgeschlossen werden.
Weiterhin geht eine anhand der Brennstoff-Temperaturgröße erfasste Temperaturänderung bevorzugt in die Bestimmung des Toleranzbands für den Druckwerteverlauf ein, wobei hier eine Toleranzanpassung an die jeweilige Brennstofftemperatur sinnvoll ist, da der Druckwerteverlauf deutlich von der momentanen Brennstofftemperatur abhängt.
Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt ein momentaner Lastpunkt der Brennkraftmaschine erfasst, wobei nur auf den Fehlerzustand erkannt wird, wenn der Fehlerzustand auch anhand des momentanen Lastpunkts der Brennkraftmaschine plausibel ist. Insoweit hat sich herausgestellt, dass die Druckgrößen insbesondere auch lastpunktabhängig sind, sodass eine entsprechende Einbeziehung des momentanen Lastpunkts der Brennkraftmaschine wiederum günstig ist, um falsch-positive Fehlererkennungen zu vermeiden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass, wenn wenigstens eine der Druckgrößen, ausgewählt aus der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems schließen lässt, der Fehlerzustand anhand einer weiteren zeitlichen Entwicklung der wenigstens einen Druckgröße - insbesondere derjenigen Druckgröße, die auf den Fehlerzustand schließen lässt - plausibilisiert wird. Auf diese Weise kann die weitere zeitliche Entwicklung der Druckgröße herangezogen werden um festzustellen, ob tatsächlich ein Fehlerzustand vorliegt. Tritt beispielsweise eine Viskositätsänderung des Brennstoffs auf, die sich zunächst wie ein Filterdurchbruch äußert, kehrt die zeitliche
Entwicklung der Druckgröße nach einer Einschwingzeit wieder zu einer normalen Entwicklung aufgrund von Alterungs-/Verschmutzungseffekten zurück. Dies wiederum erlaubt die
Feststellung, dass kein Filterdurchbruch vorliegt. Es kann also insbesondere zur Plausibilisierung verwendet werden, dass sich in der Zukunft eine bestimmte zeitliche Entwicklung wieder umkehrt, da die Viskosität sich auf einen bestimmten Wert eingestellt hat, und nun wieder die Mechanismen der Verschmutzung bzw. auch Alterung greifen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass anhand der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße der Vorfilter und der Hauptfilter auf einen Fehlerzustand überwacht werden. Insbesondere in Zusammenhang mit einer Fehlerüberwachung für diese Filter ergeben sich die bereits erwähnten Vorteile des Verfahrens. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf einen Filterdurchbruch an einem bestimmten Filter, ausgewählt aus dem Vorfilter und dem Hauptfilter, erkannt wird, wenn nur die dem bestimmten Filter zugeordnete Druckgröße, ausgewählt aus der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, auf den Filterdurchbruch schließen lässt. Dagegen wird nicht auf einen Filterdurchbruch erkannt, wenn beide Druckgrößen, also die erste Druckgröße und die zweite Druckgröße, jeweils einen Filterdurchbruch anzeigen. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass es unwahrscheinlich ist, dass beide Filter, nämlich der Vorfilter und der Hauptfilter, zur gleichen Zeit einen Filterdurchbruch aufweisen. Fegen daher die beiden Druckgrößen zugleich jeweils nahe, dass ein Filterdurchbruch der ihnen jeweils zugeordneten Filter vorliegt, lässt dies mit höherer Wahrscheinlichkeit als auf einen gleichzeitigen Durchbruch beider Filter vielmehr darauf schließen, dass eine gemeinsame, andere Ursache für die entsprechenden Werte, insbesondere Veränderungen, der Druckgrößen vorliegt. Dies kann insbesondere eine
Viskositätsänderung des verwendeten Brennstoffs sein, wobei insbesondere eine Erniedrigung der Viskosität dazu führt, dass der Brennstoff die Filter leichter, mit geringerem
Strömungswiderstand, durchsetzen kann, was zu einer Veränderung der Druckgrößen führt, die als Filterdurchbruch fehlinterpretiert werden kann. Eine solche Viskositätsänderung kann sich beispielsweise durch einen Wechsel des verwendeten Brennstoffs und/oder durch eine
Temperaturänderung, insbesondere Temperaturerhöhung, ergeben.
Ist die erste Druckgröße beispielsweise ein Druckwerteverlauf, der stromabwärts des Vorfilters gemessen wird, so zeigt die erste Druckgröße üblicherweise eine negative Steigung innerhalb eines bestimmten Toleranzfelds, wenn kein Fehlerzustand vorliegt, da der Vorfilter sich mit der Zeit zusetzt, das heißt durch Verschmutzung altert, wobei bei gleichbleibender Förderleistung der Niederdruckpumpe ein mit der Zeit abnehmender Brennstoff-Volumenstrom durch den Vorfilter gefördert werden kann. Somit sinkt der Druck stromabwärts des Vorfilters mit der Zeit. Erfolgt nun ein Filterdurchbruch des Vorfilters, ändert sich mit dem Filterdurchbruch plötzlich die Steigung der ersten Druckgröße, wobei sie ein positives Vorzeichen annimmt, da nunmehr vermehrt Brennstoff durch den Vorfilter gefördert werden kann. Ein gleiches Verhalten kann sich aber auch durch eine Viskositätserniedrigung des Brennstoffs ergeben.
Wird beispielsweise die zweite Druckgröße als Differenzdruckwerteverlauf des über dem Hauptfilter abfallenden Differenzdrucks erfasst, weist dieser im Normalbetrieb eine positive Steigung auf, da der Differenzdruck durch kontinuierliche, altersbedingte Verschmutzung des Hauptfilters steigt. Ein Filterdurchbruch am Hauptfilter führt zu einer plötzlichen Änderung der Steigung, wobei diese dann ein negatives Vorzeichen annimmt, da der Differenzdruck über dem Hauptfilter aufgrund des Durchbruchs abfällt. Ein gleiches Verhalten zeigt die zweite
Druckgröße allerdings bei einer Viskositätserniedrigung des Brennstoffs. Ändert sich nun sowohl bei dem Vorfilter als auch bei dem Hauptfilter zugleich das Vorzeichen der Steigung der jeweils zugeordneten Druckgröße, lässt dies auf eine Viskositätsänderung des Brennstoffs schließen, da - wie bereits ausgeführt - ein gleichzeitiger Durchbruch an beiden Filtern unwahrscheinlich ist. Ebenso ändern sich in der Zukunft die Vorzeichen wieder in den
Ursprungszustand, wenn sich die Kraftstoffe mit den unterschiedlichen Viskositäten vermischt haben und es wieder zu einem Anstieg der Drücke auf Grund der Verschmutzung des Filters kommt. Dies kann vorteilhaft bei der Plausibilisierung der Daten verwendet werden. Ändert dagegen nur eine der Druckgrößen das Vorzeichen ihrer Steigung, während das Vorzeichen der Steigung bei der anderen Druckgröße konstant bleibt, lässt dies darauf schließen, dass an dem betroffenen Filter, dessen zugeordnete Druckgröße die Änderung des Vorzeichens der Steigung aufweist, ein Filterdurchbruch vorliegt.
Allgemein lässt sich sagen, dass eine Konstellation, in welcher nur eine der Druckgrößen auf einen Fehlerzustand schließen lässt, während die andere Druckgröße diesen Schluss nicht nahelegt, eine gemeinsame Ursache für das entsprechende Verhalten der Druckgrößen quasi ausschließt. Es kann dann folgerichtig auf eine lokale Ursache im Bereich der Erfassung der jeweiligen Druckgröße geschlossen werden, die wiederum auf den Fehlerzustand schließen lässt.
Dass nur die einem bestimmten Filter zugeordnete Druckgröße auf den Filterdurchbruch schließen lässt, bedeutet insbesondere, dass die dem anderen Filter zugeordnete Druckgröße nicht auf einen Filterdurchbruch schließen lässt.
Unter einer einem bestimmten Filter zugeordneten Druckgröße wird eine Druckgröße verstanden, die lokal in der näheren Umgebung des entsprechenden Filters erfasst wird, sodass sie unmittelbar durch das Verhalten des entsprechenden Filters beeinflusst wird und somit eine unmittelbare Aussage über den entsprechenden Filter erlaubt.
Insbesondere ist die erste Druckgröße dem Vorfilter zugeordnet, da sie in dessen Bereich, insbesondere unmittelbar stromabwärts des Vorfilters, insbesondere strömungstechnisch zwischen dem Vorfilter und der Niederdruckpumpe, erfasst wird. Entsprechend ist die zweite Druckgröße dem Hauptfilter zugeordnet, da sie im Bereich des Hauptfilters erfasst wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Brennstoffzufuhrsystem zur Versorgung einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinen verwendet wird, wobei der Fehlerzustand über mindestens zwei Brennkraftmaschinen der Mehrzahl von Brennkraftmaschinen
plausibilisiert wird. Dies ermöglicht eine zusätzliche Sicherheit in der Fehlererkennung, insbesondere in der Vermeidung falsch-positiver Erkennungen von Fehlerzuständen.
Insbesondere ist dabei bevorzugt jeder Brennkraftmaschine jeweils ein Teil- Brennstoffzufuhrsystem, insbesondere mit einem eigenen Vorfilter und einem eigenen
Hauptfilter zugeordnet, wobei entsprechend für jede Brennkraftmaschine jeweils eine erste Druckgröße und eine zweite Druckgröße erfasst werden. Die verschiedenen
Brennkraftmaschinen werden dabei durch die verschiedenen Teil-Brennstoffzufuhrsysteme bevorzugt aus einem selben Vorratsbehälter mit Brennstoff versorgt. Hierbei ergibt sich - analog zu den zuvor erläuterten Überlegungen - insbesondere, dass ein Fehlerzustand, insbesondere ein Filterdurchbruch, nur dann tatsächlich mit hoher Wahrscheinlichkeit vorliegt, wenn derselbe Fehlerzustand nicht zugleich an einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinen erfasst wird. Wird dagegen derselbe Fehlerzustand, beispielsweise ein Filterdurchbruch, zugleich an einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinen, insbesondere jeweils für beide Filter, nämlich den jeweiligen
Hauptfilter und den jeweiligen Vorfilter, erfasst, lässt dies wiederum mit höherer
Wahrscheinlichkeit auf eine andere gemeinsame Ursache, jenseits des vermuteten
Fehlerzustands, schließen, als darauf, dass tatsächlich eine Mehrzahl von Komponenten zugleich fehlerbehaftet sind. Insbesondere wirkt sich eine Viskositätsänderung des Brennstoffs, sei es durch einen Wechsel des Brennstoffs oder durch eine Temperaturänderung, zugleich bei einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei allen Brennkraftmaschinen, aus.
Demgegenüber wirkt sich ein tatsächlich auftretender Fehlerzustand, insbesondere ein
Filterdurchbruch, zumindest mit hoher Wahrscheinlichkeit nur lokal an dem jeweiligen Filter und damit bei der dem Filter unmittelbar zugeordneten Druckgröße aus.
Ein solches Brennstoffzufuhrsystem zur Versorgung einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinen findet insbesondere Anwendung bei einer sogenannten Mehrmotorenanlage. Solche
Mehrmotorenanlagen finden ihrerseits wiederum bevorzugt Anwendung zum Antrieb von Schienenfahrzeugen, insbesondere als Bahnmotoren, oder bei Wasserfahrzeugen, insbesondere als Schiffs- oder Bootsmotoren, insbesondere Yacht- oder Fährenmotoren. Eine solche Mehrmotorenanlage kann aber auch zum parallelen Betreiben einer Mehrzahl von Generatoren zur Erzeugung elektrischer Leistung vorgesehen sein. Keinesfalls ist die Anwendung von Mehrmotorenanlagen auf die hier genannten Anwendungen beschränkt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass anhand der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße - insbesondere zusätzlich zu der zuvor erläuterten Überwachung des Hauptfilters und des Vorfilters - mindestens eine weitere Komponente auf einen
Fehlerzustand hin überwacht wird, wobei die weitere Komponente ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einer Niederdruckpumpe, vorzugsweise einschließlich einer Vordrossel für die Niederdruckpumpe; einem Absteuerventil; einer Saugdrossel, insbesondere einer Saugdrossel, die einer Hochdruckpumpe zur Fördermengenregelung zugeordnet ist; und einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer Schmiermittelversorgung für eine Hochdruckpumpe. In vorteilhafter Weise kann zumindest eine dieser Komponenten anhand der beiden Druckgrößen zusätzlich auf einen Fehlerzustand überwacht werden.
Vorzugsweise sind zumindest die Niederdruckpumpe, insbesondere einschließlich der
Vordrossel, die Saugdrossel und die Hochdruckpumpe als Pumpeneinheit ausgebildet, insbesondere integral miteinander angeordnet und gemeinsam handhabbar, insbesondere aus dem Brennstoffzufuhrsystem aus- und einbaubar.
Die Vordrossel ist bevorzugt eingerichtet, um einen Volumenstrom zu der Niederdruckpumpe zu begrenzen. Diese Begrenzung ist insbesondere abhängig von der ersten Druckgröße und auf saugenden Betrieb ausgelegt.
Das Absteuerventil hat vorzugsweise eine volumenstromabhängige Druckcharakteristik.
Insbesondere ist die zweite Druckgröße für die Funktion des Ab Steuerventil kennzeichnend, wobei das Ab Steuerventil vorzugsweise in einer strömungstechnischen Ab Steuerleitung angeordnet ist, die aus einer strömungstechnischen Verbindung von dem Hauptfilter zu der Saugdrossel abzweigt, und zurück zu einer Stelle stromaufwärts der Niederdruckpumpe führt, wobei sie insbesondere in eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Vorfilter und der Niederdruckpumpe mündet. Insbesondere wenn der stromabwärts des Hauptfilters erfasste Druck einen bestimmten Grenzwert überschreitet, kann auf einen Defekt des Absteuerventils geschlossen werden, da dieses bei korrekter Funktionsweise auslösen und einen Anstieg des Drucks über den Grenzwert verhindern sollte. Weist dagegen der stromabwärts des Hauptfilters erfasste Druck einen zu geringen Wert auf, deutet dies auf Verschleiß, insbesondere Undichtigkeit oder Federkraftverlust, des Absteuerventils hin, wobei ein zu großer
Volumenstrom über das Absteuerventil abströmt. Ein zu geringer Wert des Drucks stromabwärts des Hauptfilters kann aber auch auf einen Defekt der Niederdruckpumpe hinweisen, wobei diese dann die eigentlich vorgesehene Fördermenge nicht mehr bereitstellen kann.
Eine Schmierung der Hochdruckpumpe erfolgt bevorzugt über einen Schmierpfad als Bypass- Strömungspfad, der stromaufwärts der Saugdrossel abzweigt und zu Schmier stellen der
Hochdruckpumpe führt. Verschmutzt dieser Bypass-Strömungspfad, erfolgt keine Schmierung. Dies kann insbesondere durch Überwachung des Drucks stromabwärts des Hauptfilters festgestellt werden. Insbesondere darf der Druckverlauf hier höchstens eine vorbestimmte Maximalsteigung aufweisen, da ansonsten zu wenig Brennstoff über den Bypass-Strömungspfad zu den Schmier stellen abfließt.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die ein
Brennstoffzufuhrsystem zum Zuführen von Brennstoff zu wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine aufweist. Das Brennstoffzufuhrsystem weist einen Vorratsbehälter, insbesondere Brennstofftank, auf, der strömungstechnisch über einen Vorfilter mit einer Niederdruckpumpe verbunden ist. Die Niederdruckpumpe steht über einen Hauptfilter strömungstechnisch mit einer Hochdruckpumpe in Verbindung. Die Brennkraftmaschine weist eine erste Druckmesseinrichtung auf, die eingerichtet ist, um eine erste Druckgröße in dem Brennstoffzufuhrsystem im Bereich des Vorfilters, insbesondere stromabwärts des Vorfilters, und stromaufwärts der Niederdruckpumpe zu erfassen. Die Brennkraftmaschine weist außerdem eine zweite Druckmesseinrichtung auf, die eingerichtet ist, um eine zweite Druckgröße in dem Brennstoffzufuhrsystem stromabwärts der Niederdruckpumpe im Bereich des Hauptfilters zu erfassen. Weiter weist die Brennkraftmaschine ein Steuergerät auf, welches mit der ersten Druckmesseinrichtung einerseits und mit der zweiten Druckmesseinrichtung andererseits wirkverbunden und eingerichtet ist, um die erste Druckgröße und die zweite Druckgröße auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems zu überwachen, jedoch nur dann auf einen Fehlerzustand zu erkennen, wenn der Fehlerzustand anhand beider Druckgrößen, das heißt der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, plausibel ist. Das Steuergerät ist also insbesondere eingerichtet, um den Fehlerzustand auf der Grundlage beider Druckgrößen zu plausibilisieren. Das Steuergerät ist insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
Die erste Druckmesseinrichtung ist bevorzugt als einzelner, erster Drucksensor ausgebildet. Vorzugsweise ist der erste Drucksensor stromabwärts des Vorfilters und stromaufwärts der Niederdruckpumpe in der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Vorfilter und der Niederdruckpumpe, insbesondere in einer Brennstoffleitung, welche den Vorfilter mit der Niederdruckpumpe strömungstechnisch verbindet, angeordnet.
Die zweite Druckmesseinrichtung ist vorzugsweise stromaufwärts der Hochdruckpumpe angeordnet. Besonders bevorzugt ist die zweite Druckmesseinrichtung in der
strömungstechnischen Verbindung zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe angeordnet, insbesondere in einer Brennstoffleitung, welche die Niederdruckpumpe mit der Hochdruckpumpe strömungstechnisch verbindet. Insbesondere ist die erste
Druckmesseinrichtung bevorzugt unmittelbar stromaufwärts des Hauptfilters und/oder unmittelbar stromabwärts des Hauptfilters angeordnet.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist die zweite Druckmesseinrichtung zwei zweite Drucksensoren auf, wobei ein erster zweiter Drucksensor stromaufwärts des Hauptfilters, insbesondere unmittelbar stromaufwärts des Hauptfilters, und ein zweiter zweiter Drucksensor stromabwärts des Hauptfilters, insbesondere unmittelbar stromabwärts des Hauptfilters angeordnet ist. Das Steuergerät ist bevorzugt mit beiden zweiten Drucksensoren wirkverbunden. Es ist in bevorzugter Ausgestaltung eingerichtet, um aus Messwerten der beiden zweiten Drucksensoren einen über dem Hauptfilter abfallenden Differenzdruck als zweite Druckgröße zu ermitteln, insbesondere zu berechnen.
Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine einen Temperatursensor auf, der angeordnet und eingerichtet ist, um eine Brennstoff-Temperaturgröße zu erfassen, wobei das Steuergerät mit dem Temperatursensor wirkverbunden ist. Das Steuergerät ist weiterhin bevorzugt eingerichtet, um den Fehlerzustand auch auf der Grundlage der erfassten Brennstoff-Temperaturgröße zu plausibilisieren. Der Temperatursensor ist bevorzugt in der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Vorfilter und der Niederdruckpumpe, oder im Bereich des Vorratsbehälters, insbesondere an dem Vorratsbehälter, angeordnet. Vorzugsweise weist das Brennstoffzufuhrsystem zwei Niederdruckpumpen auf, die strömungstechnisch parallel zueinander in der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Vorfilter und dem Hauptfilter angeordnet sind.
Der Hochdruckpumpe ist vorzugsweise eine Saugdrossel zugeordnet, die stromabwärts der Hochdruckpumpe in der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Hauptfilter und der Hochdruckpumpe angeordnet ist, wobei das Steuergerät mit der Saugdrossel wirkverbunden ist, und eingerichtet, um die Saugdrossel zur Regulierung eines durch die Hochdruckpumpe geförderten Volumenstroms anzusteuem.
Vorzugsweise weist das Brennstoffzufuhrsystem ein Ab Steuerventil auf, welches in einer Absteuerleitung angeordnet ist, welche aus der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Hauptfilter und der Hochdruckpumpe, insbesondere zwischen dem Hauptfilter und der
Saugdrossel, abzweigt, und in bevorzugter Ausgestaltung stromaufwärts der wenigstens einen Niederdruckpumpe, insbesondere in die strömungstechnische Verbindung zwischen dem
Vorfilter und der wenigstens einen Niederdruckpumpe, einmündet.
Vorzugsweise weist das Brennstoffzufuhrsystem zwei strömungstechnisch parallel zueinander angeordnete Hochdruckpumpen auf, wobei sich insbesondere die strömungstechnische
Verbindung zwischen dem Hauptfilter und den Hochdruckpumpen auf die beiden
Hochdruckpumpen verzweigt. Jeder Hochdruckpumpe ist bevorzugt eine eigene Saugdrossel zugeordnet, die stromaufwärts der jeweiligen Hochdruckpumpe angeordnet ist.
Die beiden Hochdruckpumpen dienen jeweils bevorzugt der separaten Versorgung eines jeweils zugeordneten, separaten Hochdruckspeichers mit Brennstoff. Der jeweilige Hochdruckspeicher ist bevorzugt einer Brennraumgruppe, insbesondere Zylinderbank, einer Brennkraftmaschine, die zwei Brennraumgruppen, insbesondere Zylinderbänke, aufweist, als gemeinsamer
Hochdruckspeicher, insbesondere als sogenanntes Common-Rail, für die Brennräume der jeweiligen Zylinderbank eingerichtet. Selbstverständlich ist bei einer größeren Anzahl von Brennraumgruppen, beispielsweise bei drei Zylinderbänken im Fall eines W-Motors, auch möglich, dass entsprechend drei Hochdruckpumpen - vorzugsweise mit jeweils zugeordneter Saugdrossel - vorgesehen sind. Insbesondere ist bevorzugt jedem Hochdruckspeicher der Brennkraftmaschine separat eine Hochdruckpumpe - insbesondere mit zugeordneter Saugdrossel - zugeordnet, wobei alle Hochdruckpumpen - strömungstechnisch parallel zueinander - mit demselben Hauptfilter verbunden sind.
Vorzugsweise ist jeder Hochdruckpumpe ein Absteuerventil in einer entsprechenden
Ab Steuerleitung zugeordnet.
Das Brennstoffzufuhrsystem weist bevorzugt einen Schmierpfad zur Schmierung der wenigstens einen Hochdruckpumpe auf, wobei der Schmierpfad stromabwärts des Hauptfilters,
vorzugsweise stromaufwärts der Saugdrossel, aus der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Hauptfilter und der Hochdruckpumpe abzweigt und in die Hochdruckpumpe, insbesondere an wenigstens eine Schmierstelle der Hochdruckpumpe, einmündet. Vorzugsweise ist jeder Hochdruckpumpe ein solcher Schmierpfad zugeordnet. Die wenigstens eine
Hochdruckpumpe wird also insbesondere durch Brennstoff geschmiert.
Bevorzugt weist das Brennstoffzufuhrsystem einen Leckagepfad von der wenigstens einen Hochdruckpumpe in den Vorratsbehälter auf, der insbesondere eingerichtet ist, um als
Schmiermittel verwendeten Brennstoff von der Hochdruckpumpe zurück in den Vorratsbehälter zu führen. Insbesondere ist bevorzugt jeder Hochdruckpumpe ein solcher Leckagepfad zugeordnet.
Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und der Brennkraftmaschine andererseits sind bevorzugt komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine· Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrens schritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine oder eines Ausführungsbeispiels der
Brennkraftmaschine bedingt ist. Die Brennkraftmaschine zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffzufuhrsystem;
Figur 2 eine erste schematische Darstellung der Funktionsweise einer Ausführungsform
eines Verfahrens zum Überwachen eines Brennstoffzufuhrsystems einer Brennkraftmaschine, und
Figur 3 eine zweite schematische Darstellung der Ausführungsform des Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1, die ein Brennstoffzufuhrsystem 3 zum Zuführen von Brennstoff zu wenigstens einem
Brennraum 5 der Brennkraftmaschine 1 aufweist. In Figur 1 sind schematisch beispielhaft acht Brennräume 5 dargestellt, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur einer mit dem entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet ist, wobei die Brennräume 5 zu je vieren in zwei Brennraumgruppen 4, 4‘, insbesondere Zylinderbänken, gruppiert sind. Die Brennkraftmaschine 1 ist insofern bevorzugt als V-Motor ausgebildet.
Das Brennstoffzufuhrsystem 3 weist einen Vorratsbehälter 6, hier insbesondere einen
Brennstofftank 7, auf, der strömungstechnisch über einen Vorfilter 9 mit einer
Niederdruckpumpe 11 verbunden ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine 1 sind zwei Niederdruckpumpen 11, 11‘ strömungstechnisch parallel zueinander stromabwärts des Vorfilters 9 angeordnet. Die Niederdruckpumpe 11, hier beide parallel zueinander angeordneten Niederdruckpumpen 11, 11‘, steht/stehen über einen
Hauptfilter 13 strömungstechnisch mit einer Hochdruckpumpe 15, hier mit zwei
Hochdruckpumpen 15, 15‘ in Verbindung. Dabei verzweigt sich der Strömungspfad für den Brennstoff stromabwärts des Vorfilters 9 zunächst auf die beiden Niederdruckpumpen 11, 11‘, um dann stromabwärts der Niederdruckpumpen 11, 11‘ wieder vereinigt zu werden, wobei den Niederdruckpumpen 11, 11‘ der Hauptfilter 13 als gemeinsamer Hauptfilter 13 zugeordnet ist. Stromabwärts des Hauptfilters 13 verzweigt sich dann der Strömungspfad wieder auf die beiden strömungstechnisch parallel zueinander angeordneten Hochdruckpumpen 15, 15‘.
Jede der Hochdruckpumpen 15, 15‘ ist dabei einer Brennraumgruppe 4, 4‘ der beiden
Brennraumgruppen 4, 4‘ zugeordnet. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine erste Druckmesseinrichtung 16, hier einen einzelnen ersten Drucksensor 17 auf, der eingerichtet ist, um eine erste Druckgröße in dem
Brennstoffzufuhrsystem 3 im Bereich, insbesondere stromabwärts des Vorfilters 9, und stromaufwärts der Niederdruckpumpen 11, 1 G zu erfassen. Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem eine zweite Druckmesseinrichtung 18 auf, die eingerichtet ist, um eine zweite
Druckgröße in dem Brennstoffzufuhrsystem 3 stromabwärts der Niederdruckpumpen 11, 11‘ im Bereich des Hauptfilters 13 zu erfassen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die zweite Druckmesseinrichtung 18 zwei zweite Drucksensoren 19 auf, nämlich einen ersten zweiten Drucksensor 19.1 stromaufwärts des Hauptfilters 13, und einen zweiten zweiten
Drucksensor 19.2 stromabwärts des Hauptfilters 13, wobei die zweite Druckgröße als
Differenzdruck, gebildet aus der Differenz der durch die zweiten Drucksensoren 19.1, 19.2 erfassten Drücke, erfasst wird. Die zweite Druckgröße ist somit insbesondere ein über dem Hauptfilter 13 abfallender Differenzdruck.
Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem ein Steuergerät 21 auf, welches in hier der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht explizit dargestellter Weise mit dem ersten Drucksensor 17 einerseits und mit den zweiten Drucksensoren 19.1, 19.2 andererseits wirkverbunden und eingerichtet ist, um die erste Druckgröße und die zweite Druckgröße auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems 3 hin zu überwachen, jedoch nur dann auf einen Fehlerzustand zu erkennen, wenn der Fehlerzustand anhand beider Druckgrößen plausibel ist. Auf diese Weise ergibt sich eine verbesserte automatisierte Überwachung des Brennstoffzufuhrsystems 3, wobei insbesondere sowohl langsam verlaufende Alterungserscheinungen überwacht als auch schnell auftretende Ausfälle rechtzeitig erkannt werden können. Insbesondere kann zwischen Fehlen der Filter, beispielswiese Filterdurchbrüchen, einerseits, und Viskositätsänderungen des Brennstoffs andererseits unterschieden werden. Nicht zuletzt dadurch wird das Problem falsch-positiver Fehlererkennungen in einem solchen Brennstoffzufuhrsystem 3 vermindert.
Das Steuergerät 21 ist insbesondere eingerichtet, um dann, wenn eine der Druckgrößen, ausgewählt aus der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems 3 schließen lässt, den Fehlerzustand anhand der anderen Druckgröße, ausgewählt aus der zweiten Druckgröße und der ersten Druckgröße, zu prüfen, und den
Fehlerzustand nur dann zu akzeptieren, wenn die Prüfung ein positives Ergebnis zurückgibt. Das Steuergerät 21 ist insbesondere eingerichtet, um nur dann auf einen Fehlerzustand zu erkennen, wenn sich der Fehlerzustand eindeutig einer der Druckgrößen, ausgewählt aus der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, zuordnen lässt. Das Steuergerät 21 ist insbesondere eingerichtet, um als erste Druckgröße und als zweite Druckgröße jeweils einen zeitlichen Druckwerteverlauf zu erfassen, wobei bevorzugt der Druckwerteverlauf auf
Änderungen überwacht wird.
Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem bevorzugt einen Temperatur sensor 23 auf, der angeordnet und eingerichtet ist, um eine Brennstoff-Temperaturgröße zu erfassen. Das
Steuergerät 21 ist mit dem Temperatursensor 23 wirkverbunden und eingerichtet, um den Fehlerzustand auch auf der Grundlage der erfassten Brennstoff-Temperaturgröße zu
plausibilisieren. Der Temperatursensor 23 ist bei dem in Figur 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel an dem Brennstofftank 7 angeordnet. Es ist alternativ oder zusätzlich aber auch möglich, dass ein Temperatursensor, insbesondere der Temperatursensor 23, in der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Vorfilter 9 und den Niederdruckpumpen 11,
11‘ angeordnet ist.
Das Steuergerät 21 ist bevorzugt alternativ oder zusätzlich eingerichtet, um einen Lastpunkt der Brennkraftmaschine 1 zu erfassen, wobei es nur dann auf einen Fehlerzustand erkennt, wenn der Fehlerzustand auch anhand des erfassten Lastpunkts plausibel ist.
Insbesondere ist das Steuergerät 21 eingerichtet, um anhand der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße den Vorfilter 9 und den Hauptfilter 13 auf einen Fehlerzustand zu überwachen.
Das Brennstoffzufuhrsystem 3 kann auch zur Versorgung einer Mehrzahl von
Brennkraftmaschinen 1 verwendet werden, wobei dann der Fehlerzustand bevorzugt über mindestens zwei Brennkraftmaschinen 1 der Mehrzahl von Brennkraftmaschinen 1 plausibilisiert wird.
Den Hochdruckpumpen 15, 15‘ ist bevorzugt jeweils eine Saugdrossel 25, 25‘ zugeordnet, die stromaufwärts der jeweiligen Hochdruckpumpe 15, 15‘ in der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Hauptfilter 13 und der jeweiligen Hochdruckpumpe 15, 15‘ angeordnet ist. Das Steuergerät 21 ist bevorzugt mit den Saugdrosseln 25, 25‘ wirkverbunden und eingerichtet, um die Saugdrosseln 25, 25‘ zur Regulierung eines durch die Hochdruckpumpen 15, 15‘ geförderten Volumenstroms anzusteuern.
Die beiden Hochdruckpumpen 15, 15‘ dienen jeweils bevorzugt der separaten Versorgung eines jeweils zugeordneten, separaten Hochdruckspeichers 27, 27‘ mit Brennstoff. Dabei sind die Hochdruckspeicher 27, 27‘ jeweils einer der Brennraumgruppen 4, 4‘ zugeordnet. Insbesondere sind die Hochdruckspeicher 27, 27‘ jeweils als gemeinsamer Hochdruckspeicher, insbesondere Common-Rail, für die Brennräume 5 der jeweilig zugeordneten Brennraumgruppe 4, 4‘ beziehungsweise Zylinderbank ausgebildet.
Jeder Hochdruckpumpe 15, 15‘ ist hier ein Absteuerventil 29, 29‘ zugeordnet, das in einer jeweiligen Ab Steuerleitung 31, 31‘ angeordnet ist. Die Absteuerleitungen 31, 31‘ zweigen jeweils aus strömungstechnischen Verbindungen zwischen dem Hauptfilter 13 und der jeweiligen Hochdruckpumpe 15, 15‘, insbesondere stromaufwärts der Saugdrosseln 25, 25‘, ab, und münden bevorzugt stromaufwärts der Niederdruckpumpen 11, 11‘ in den Strömungspfad für den Brennstoff wieder ein, insbesondere in die strömungstechnische Verbindung zwischen dem Vorfilter 9 und den Niederdruckpumpen 11, 11 \
Jeder Hochdruckpumpe 15, 15‘ ist außerdem ein Schmierpfad 33, 33‘ zugeordnet, welcher der Schmierung der jeweiligen Hochdruckpumpe 15, 15‘ mit Brennstoff als Schmiermittel dient. Der Schmierpfad 33, 33‘ zweigt jeweils stromabwärts des Hauptfilters 13, insbesondere
stromaufwärts der Saugdrosseln 25, 25‘, aus der strömungstechnischen Verbindung zwischen dem Hauptfilter 13 und den Hochdruckpumpen 15, 15‘ ab und mündet jeweils in wenigstens eine Schmier stelle der zugeordneten Hochdruckpumpe 15, 15‘ ein.
Den Hochdruckpumpen 15, 15‘ ist außerdem bevorzugt ein Leckagepfad 35, oder auch eine Mehrzahl solcher Leckagepfade 35, zugeordnet, wobei der mindestens eine Leckagepfad 35 eingerichtet ist, um als Schmiermittel verwendeten Brennstoff von den Hochdruckpumpen 15,
15‘ zurück in den Brennstofftank 7 zu führen. Insbesondere ist bevorzugt jeder Hochdruckpumpe 15, 15‘ ein solcher Leckagepfad 35, oder aber ein gemeinsamer Leckagepfad 35, zugeordnet.
Das Steuergerät 21 ist bevorzugt eingerichtet, um anhand der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße - insbesondere zusätzlich - die Niederdruckpumpen 11, 11‘, die Ab Steuerventile 29, 29‘, die Saugdrosseln 25, 25‘ und/oder die Hochdruckpumpen 15, 15‘, insbesondere deren Schmierung, auf einen Fehlerzustand zu überwachen.
Fig. 2 zeigt eine erste schematische Darstellung der Funktionsweise einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Überwachen des Brennstoffzufuhrsystems 3.
Dabei ist bei a) eine erste Druckgröße, in diesem Fall ein durch den ersten Drucksensor 17 erfasster Druckwerteverlauf pi, gegen die Zeit t aufgetragen. Bei b) ist eine zweite Druckgröße als über dem Hauptfilter 13 abfallender Differenzdruck Dri, der durch die zweiten
Drucksensoren 19.1, 19.2 erfasst wird, gegen die Zeit t aufgetragen.
Die erste Druckgröße zeigt den normalen Druckwerteverlauf pi für eine Alterung des Vorfilters 9, wobei der stromabwärts des Vorfilters 9 erfasste Druck mit der Zeit t abnimmt, weil sich der Vorfilter 9 zusetzt. Dementsprechend kann mit zunehmender Alterung weniger Brennstoff pro Zeiteinheit den Vorfilter 9 passieren. Das Diagramm bei b) zeigt einen Filterdurchbruch an dem Hauptfilter 13 an. Dabei nimmt der über dem Hauptfilter 13 abfallende Differenzdruck Ap2 zuerst - wie bei normaler Alterung des Hauptfilters 13 zu erwarten - zu, und fällt dann aber plötzlich - ab Auftreten des Filterdurchbruchs - mit weiter zunehmender Zeit t ab. Da dieser Fehlerzustand in Form des Filterdurchbruchs nur an einem der Filter, hier nämlich dem
Hauptfilter 13, und nicht an dem anderen Filter, nämlich dem Vorfilter 9, erfasst wird, erkennt das Steuergerät 21 hier korrekt auf einen Fehlerzustand, nämlich auf einen Filterdurchbruch des Hauptfilters 13.
Das Steuergerät 21 ist insbesondere eingerichtet, um auf einen Filterdurchbruch an einem bestimmten Filter, ausgewählt aus dem Vorfilter 9 und dem Hauptfilter 13, zu erkennen, wenn nur die dem bestimmten Filter 9, 13 zugeordnete Druckgröße auf den Filterdurchbruch schließen lässt.
Fig. 3 zeigt eine zweite schematische Darstellung der Ausführungsform des Verfahrens. Dabei sind die Diagramme bezüglich der gegeneinander aufgetragenen Größen identisch zu den Diagrammen der Figur 2, sodass insoweit auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird.
Hier ist nun aber bei beiden Druckgrößen im zeitlichen Verlauf ein Ereignis zu erkennen, das grundsätzlich auf einen Filterdurchbruch schließen lassen könnte, nämlich ein entsprechender Knick, wie oben in Figur 2b). Im Fall des Vorfilters 9 steigt dabei der Druck pi nach dem vermeintlichen Filterdurchbruch wieder an, was insoweit auch bei einem tatsächlich
vorliegenden Filterdurchbruch gegeben wäre, da dann wieder mehr Brennstoff pro Zeiteinheit durch den Vorfilter 9 strömt. Da aber nun der entsprechende Filterdurchbruch - insbesondere zu einem gleichen Zeitpunkt ti, oder nur mit geringer zeitlicher Verzögerung innerhalb eines vorbestimmten Toleranz-Zeitintervalls - erfasst wird, erscheint es wahrscheinlicher, dass für das beobachtete Phänomen eine gemeinsame Ursache gegeben ist, wobei es demgegenüber unplausibel erscheint, dass beide Filter, nämlich der Vorfilter 9 und der Hauptfilter 13, zu zumindest nahezu der gleichen Zeit einen Filterdurchbruch erleiden. Eine Situation, wie sie die Diagramme a) und b) von Figur 3 zeigen, kann beispielsweise eintreten, wenn sich die Viskosität des Brennstoffs 3 ändert, hier insbesondere wenn die Viskosität des Brennstoffs abnimmt.
Analog kann eine solche Situation auch eintreten, wenn die Temperatur des Brennstoffs zunimmt. Die in Figur 3 dargestellte Situation lässt also eher auf eine Brennstoffänderung als auf einen Fehlerzustand der Filter schließen. Ebenso kann zur Plausibilisierung verwendet werden , dass sich zu einem späteren Zeitpunkt t2 die Steigung erneut ändert, also quasi der Knick wieder umkehrt, da die Viskosität sich nun auf einen bestimmten Wert eingestellt hat, jedoch nun wieder die Mechanismen der Verschmutzung bzw. auch Alterung greifen. Insbesondere kann daher vorgesehen sein, dass, wenn wenigstens eine der Druckgrößen, ausgewählt aus der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems 3 schließen lässt, der Fehlerzustand anhand einer weiteren zeitlichen Entwicklung der wenigstens einen Druckgröße plausibilisiert wird
Das Steuergerät 21 ist daher bevorzugt eingerichtet, nicht auf einen Filterdurchbruch zu erkennen, wenn die erste Druckgröße und die zweite Druckgröße beide einen Filterdurchbruch anzeigen.
Es wird deutlich, dass die hier vorgeschlagene Plausibilisierung eines Fehlerzustands anhand beider Druckgrößen insbesondere eine Verringerung des Problems falsch-positiver
Fehlererkennungen ermöglicht.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Überwachen eines Brennstoffzufuhrsystems (3) einer Brennkraftmaschine (1), wobei
- eine erste Druckgröße in dem Brennstoffzufuhrsystem (3) im Bereich eines Vorfilters (9) und stromaufwärts einer Niederdruckpumpe (11,11‘) erfasst wird, wobei
- eine zweite Druckgröße in dem Brennstoffzufuhrsystem (3) stromabwärts der
Niederdruckpumpe (11,11‘) im Bereich eines Hauptfilters (13) erfasst wird, wobei
- die erste Druckgröße und die zweite Druckgröße auf einen Fehlerzustand des
Brennstoffzufuhrsystems (3) überwacht werden, und wobei
- nur dann auf einen Fehlerzustand erkannt wird, wenn der Fehlerzustand anhand beider Druckgrößen plausibel ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine der Druckgrößen, ausgewählt aus der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems (3) schließen lässt, der Fehlerzustand anhand der anderen Druckgröße, ausgewählt aus der zweiten Druckgröße und der ersten Druckgröße, geprüft wird, wobei der Fehlerzustand nur akzeptiert wird, wenn die Prüfung ein positives Ergebnis zurückgibt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur auf einen Fehlerzustand erkannt wird, wenn sich der Fehlerzustand eindeutig einer der
Druckgrößen, ausgewählt aus der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, zuordnen lässt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Druckgröße und als zweite Druckgröße jeweils ein zeitlicher Druckwerteverlauf erfasst wird, wobei bevorzugt der Druckwerteverlauf auf Änderungen überwacht wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste Druckgröße ein lokaler Druck (pi) erfasst wird, wobei die zweite Druckgröße als Differenzdruck (Ap2) erfasst wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Brennstoff-Temperaturgröße erfasst wird, wobei nur auf einen Fehlerzustand erkannt wird, wenn der Fehlerzustand auch anhand der Brennstoff-Temperaturgröße plausibel ist, und/oder
b) ein Lastpunkt der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird, wobei nur auf einen
Fehlerzustand erkannt wird, wenn der Fehlerzustand auch anhand des erfassten
Lastpunkts der Brennkraftmaschine (1) plausibel ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn wenigstens eine der Druckgrößen, ausgewählt aus der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße, auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems (3) schließen lässt, der Fehlerzustand anhand einer weiteren zeitlichen Entwicklung der wenigstens einen Druckgröße plausibilisiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße der Vorfilter (9) und der Hauptfilter (13) auf einen Fehlerzustand überwacht werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Filterdurchbruch an einem bestimmten Filter, ausgewählt aus dem Vorfilter (9) und dem Hauptfilter (13), erkannt wird, wenn nur die dem bestimmten Filter zugeordnete Druckgröße auf den Filterdurchbruch schließen lässt, wobei nicht auf einen Filterdurchbruch erkannt wird, wenn die erste Druckgröße und die zweite Druckgröße einen Filterdurchbruch anzeigen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzufuhrsystem (3) zur Versorgung einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinen (1) verwendet wird, wobei der Fehlerzustand über mindestens zwei Brennkraftmaschinen (1) der Mehrzahl von Brennkraftmaschinen (1) plausibilisiert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der ersten Druckgröße und der zweiten Druckgröße mindestens eine weitere
Komponente auf einen Filterzustand hin überwacht wird, wobei die weitere Komponente ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einer Niederdruckpumpe (11,11‘), einem Ab Steuerventil (29,29‘), einer Saugdrossel (25,25‘), und einer Hochdruckpumpe (15, 15‘)-
12. Brennkraftmaschine (1), mit einem Brennstoffzufuhrsystem (3) zum Zuführen von
Brennstoff zu wenigstens einem Brennraum (5) der Brennkraftmaschine (3), wobei das
Brennstoffzufuhrsystem (3)
- einen Vorratsbehälter (6) aufweist, der strömungstechnisch über einen Vorfilter (9) mit einer Niederdruckpumpe (11,11‘) verbunden ist, wobei die
- Niederdruckpumpe (11,11‘) strömungstechnisch über einen Hauptfilter (13) mit einer Hochdruckpumpe (15, 15‘) verbunden ist, wobei
- das Brennstoffzufuhrsystem (3) eine erste Druckmesseinrichtung (16) aufweist, die
eingerichtet ist, um eine erste Druckgröße in dem Brennstoffzufuhrsystem (3) im Bereich des Vorfilters (9) und stromaufwärts der Niederdruckpumpe (11,11‘) zu erfassen, wobei
- das Brennstoffzufuhrsystem (3) eine zweite Druckmesseinrichtung (18) aufweist, die eingerichtet ist, um eine zweite Druckgröße in dem Brennstoffzufuhrsystem (3) stromabwärts der Niederdruckpumpe (11,11‘) im Bereich des Hauptfilters (13) zu erfassen, und wobei
- die Brennkraftmaschine (1) ein Steuergerät (21) aufweist, das mit der ersten
Druckmesseinrichtung (16) und mit der zweiten Druckmesseinrichtung (18)
wirkverbunden und eingerichtet ist, um die erste Druckgröße und die zweite Druckgröße auf einen Fehlerzustand des Brennstoffzufuhrsystems (3) zu überwachen, und nur dann auf einen Fehlerzustand zu erkennen, wenn der Fehlerzustand anhand der ersten
Druckgröße und anhand der zweiten Druckgröße plausibel ist, wobei das Steuergerät vorzugsweise eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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