DE102006061894A1 - Fuel injection system's e.g. fuel injector, malfunctioning diagnosing device for motor vehicle, has controlling and evaluating unit to diagnose malfunctioning of system from sensor signal by considering diagnostic operating condition - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Aufgrund der zunehmenden Komplexität der in Fahrzeugen eingesetzten Systeme und Komponenten ist eine hohe Diagnosetiefe in Verbindung mit einer schnellen und erfolgreichen Fehlersuche in Service-Werkstätten erforderlich. Im Mittelpunkt stehen hierbei insbesondere das Kraftstoffeinspritzsystem sowie zunehmend auch das Luft- bzw. Abgassystem eines Fahrzeuges.by virtue of the increasing complexity of vehicles used in vehicles Systems and components have a high diagnostic depth in connection with fast and successful troubleshooting in service workshops required. The focus here is in particular the fuel injection system and increasingly also the air or exhaust system of a vehicle.
So
sind aus dem Stand der Technik zahlreiche Sensorsysteme zur Überwachung
der Funktionalität von in Kraftfahrzeugen eingesetzten
Brennkraftmaschinen bekannt. Als Beispiel sind hierbei die so genannten
Lambdasonden zu erwähnen, welche seit ca. 30 Jahren in
Abgassystemen von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden und welche
entscheidend zur Verbesserung der Abgasqualität von Kraftfahrzeugen
beigetragen haben. Verschiedene Typen derartiger Lambdasonden sind
bekannt und sind beispielsweise in
Die bekannten Sensorsysteme und Diagnosesysteme sind jedoch in der Regel lediglich ausgestaltet, um einen Betrieb der Brennkraftmaschine zu regeln bzw. zu optimieren. Objektive Verfahren und Systeme zur Detektion von Fehlern in der Motorfunktion, insbesondere zur Detektion einer fehlerhaften oder ganz ausbleibenden Einspritzmenge an einem Zylinder, sind jedoch aus dem Stand der Technik nicht bekannt.The However, known sensor systems and diagnostic systems are usually merely configured to operate the internal combustion engine to regulate or optimize. Objective methods and systems for Detection of errors in the engine function, in particular for detection a faulty or missing injection quantity on a cylinder, however, are not known in the art.
Derartige Fehler im Einspritzverhalten der Brennkraftmaschine können sich beispielsweise durch einen Verschleiß oder eine Drift von Einspritzkomponenten ergeben. Bekannte Verfahren zur Untersuchung der Einspritzmenge basieren lediglich auf subjektiven Beurteilungen, wie beispielsweise der Veränderung des Verbrennungsgeräuschs. Eine derartige sub jektive Auswertung muss jedoch in der Regel von einem erfahrenen Ingenieur oder Mechaniker durchgeführt werden, welcher über umfangreiche Erfahrung auf diesem Gebiet verfügt. Weiterhin müssen die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine bei dieser Art von Auswertung sehr sorgfältig eingestellt sein, da sich der zu diagnostizierende Fehler unter verschiedenen Betriebsbedingungen unterschiedlich auswirken kann und es daher zu einer Fehldiagnose kommen kann.such Errors in the injection behavior of the internal combustion engine can For example, by a wear or a drift of injection components. Known method of investigation the injection quantity are based only on subjective assessments, such as changing the combustion noise. However, such subjective evaluation usually has to be done by performed by an experienced engineer or mechanic which has extensive experience on this Area. Furthermore, the operating conditions the engine in this type of evaluation very carefully be set because the error to be diagnosed under different operating conditions can have different effects and it can therefore lead to a misdiagnosis.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird daher eine Vorrichtung zur Diagnose von Fehlfunktionen im Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, welche die oben beschriebenen Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vermeidet und insbesondere eine objektive Diagnose von Fehlfunktionen im Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine ermöglicht. Dadurch lassen sich System- und Komponentenfunktionen des Einspritzsystems von Brennkraftmaschinen objektiv und zuverlässig untersuchen. Die vorgeschlagene, von der Vorrichtung durchgeführte Diagnosemethode vermeidet subjektive Beurteilungskriterien und führt somit zu einer hohen Reproduzierbarkeit der Diagnose. Ein Ausbau der zu diagnostizierenden Komponenten kann insbesondere vermieden werden. Weiterhin ist die Vorrichtung prinzipbedingt nicht eingeschränkt auf spezielle Arten von Einspritzsystemen.It Therefore, a device for diagnosing malfunctions in the injection system an internal combustion engine proposed which the above-described Disadvantages of the known from the prior art method avoids and in particular an objective diagnosis of malfunctions in the injection system an internal combustion engine allows. This can be done System and component functions of the injection system of internal combustion engines examine objectively and reliably. The proposed, avoids the diagnostic method performed by the device subjective evaluation criteria and thus leads to a high reproducibility of the diagnosis. An expansion of the to be diagnosed Components can be avoided in particular. Furthermore, the Device not limited in principle to special Types of injection systems.
Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst mindestens eine Steuer- und Auswerteeinheit, welche eingerichtet ist, um die Brennkraftmaschine in mindestens einem vorgegebenen Diagnose-Betriebszustand zu betreiben. Dabei wird von der Steuer- und Auswerteeinheit mindestens ein Signal mindestens eines im Abgassystem der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoffsensors verarbeitet und aus diesem Signal unter Berücksichtigung des vorgegebenen Diagnose-Betriebszustandes auf eine Fehlfunktion des Einspritzsystems geschlossen.The proposed device comprises at least one control and evaluation unit, which is set to the internal combustion engine in at least to operate a predetermined diagnostic operating condition. there is at least one signal from the control and evaluation at least a arranged in the exhaust system of the internal combustion engine oxygen sensor processed and taking this signal into account the predetermined diagnostic operating condition on a malfunction closed the injection system.
Bei dem Sauerstoffsensor kann es sich insbesondere um einen Sauerstoffsensor zur Messung eines Sauerstoff-Partialdrucks handeln, vorzugsweise um eine oder mehrere der oben beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Lambdasonden. Verschiedene Arten von Lambdasonden können eingesetzt werden, insbesondere Sprungsonden oder vorzugsweise Breitbandsonden. Es können sowohl Signale der bereits serienmäßig in Fahrzeugen verbauten Lambdasonden eingesetzt werden als auch, alternativ oder zusätzlich, von Lambdasonden, welche mobil ausgestaltet sind und, beispielsweise im Rahmen einer Werkstattdiagnose, vorübergehend in das Abgassystem der Brennkraftmaschine eingebracht bzw. mit diesem verbunden werden können. Letzteres bietet sich insbesondere an, wenn eine entsprechende Lambdasonde nicht serienmäßig im Abgasstrom vorgesehen ist.at The oxygen sensor may in particular be an oxygen sensor to measure an oxygen partial pressure, preferably one or more of those described above, from the prior art known lambda probes. Different types of lambda sensors can be used especially jump probes or preferably broadband probes. It can both signals the already standard used in vehicles lambda probes are used as well, alternatively or additionally, of lambda probes which are mobile designed and, for example, as part of a workshop diagnosis, temporarily in the exhaust system of the internal combustion engine can be introduced or connected to this. The latter is particularly suitable if a corresponding lambda probe not provided as standard in the exhaust stream.
Insbesondere ist die Vorrichtung vorzugsweise eingerichtet, um Signale des Sauerstoffsensors mit Vergleichsdaten bzw. Sollsignalen zu vergleichen. Beispielsweise kann es sich bei diesen Sollsignalen um Vergleichsdaten von Motoren mit bekanntem Einspritzverhalten bzw. bekannter Funktion handeln, oder auch um Vergleichsdaten von Brennkraftmaschinen, bei welchen gezielt bestimmte Fehlfunktionen vorgegeben wurden. Alternativ oder zusätzlich zu dem Vergleich mit Sollsignalen können jedoch auch andere Verfahren zur Auswertung der Signale des Sauerstoffsensors herangezogen werden. So können beispielsweise Korrelationen mit weiteren Signalen durchgeführt werden, oder es kann eine analytische oder semiempirische Auswertung erfolgen, wie beispielsweise eine Fourieranalyse der Signale, beispielsweise um gezielt nach bestimmten Frequenzanteilen zu suchen. Auch andere Auswertungsalgorithmen lassen sich einsetzen und sind dem Fachmann bekannt.In particular, the device is preferably set up to compare signals of the oxygen sensor with comparison data or desired signals. For example, these setpoint signals may be comparison data of engines with known injection behavior or known function, or even comparison data of internal combustion engines, in which specifically certain radio errors specified. Alternatively or in addition to the comparison with setpoint signals, however, other methods for evaluating the signals of the oxygen sensor can also be used. Thus, for example, correlations can be carried out with further signals, or an analytical or semiempirical evaluation can be carried out, such as a Fourier analysis of the signals, for example in order to search specifically for specific frequency components. Other evaluation algorithms can be used and are known in the art.
Dabei können statische Signale verarbeitet werden, oder es kann auch ein zeitlicher Verlauf eines Signals mit einem zeitlichen Sollsignalverlauf verglichen werden. So kann beispielsweise der Diagnose-Betriebszustand eine zeitliche Abfolge mehrerer Betriebszustände umfassen, mit einem oder mehreren Wechseln von Betriebszuständen, wobei der zeitliche Verlauf des Sauerstoffsignals aufgenommen und mit vorgegebenen Sollsignalverläufen verglichen wird. Durch Abweichung von Sollsignalen bzw. Ähnlichkeit mit vorgegebenen bestimmten Sollsignalen (beispielsweise bekannten Fehlersignalen) kann hieraus beispielsweise auf eine Fehlfunktion in einem bestimmten Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, beispielsweise einem einzelnen Kraftstoffinjektor, geschlossen werden.there static signals can be processed or it can Also, a time course of a signal compared with a desired time waveform become. Thus, for example, the diagnostic operating state a temporal sequence of several operating states include, with one or more changes of operating conditions, wherein the temporal course of the oxygen signal recorded and with predetermined Sollsignalverläufen is compared. By Deviation of nominal signals or similarity with given certain desired signals (for example known error signals) This may, for example, indicate a malfunction in a particular one Injection system of an internal combustion engine, for example a single Fuel injector, to be closed.
Insbesondere kann die Steuer- und Auswerteeinheit eingerichtet sein, um periodische Modulationen in einem Signalverlauf des Signals des Sauerstoffsensors zu detektieren und mit einer Motordrehzahl zu korrelieren. Insbesondere kann dabei ein Drehzahlsignal eines Drehzahlsensors der Brennkraftmaschine verarbeitet werden. So können beispielsweise gezielt periodisch wiederkehrende Signalanteile mit einem ganzzahligen Vielfachen oder einem ganzzahligen Bruchteil der Drehzahl der Brennkraftmaschine gezielt im Signalverlauf des Sauerstoffsensors detektiert werden, beispielsweise automatisch, beispielsweise unter Einsatz bestimmter Filtertechniken wie zum Beispiel von Bandpassfiltern. Wenn vorzugsweise zusätzlich die Motorphase berücksichtigt wird, können auf diese Weise die Signalanteile gezielt bestimmten Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet werden. Weiterhin kann aus der beschriebenen Korrelation der periodischen Modulationen mit der Drehzahl eine Plausibilitätsbetrachtung der Fehlerdetektion durchgeführt werden, um Fehlinterpretationen zu vermeiden.Especially the control and evaluation unit can be set up to periodic Modulations in a waveform of the signal of the oxygen sensor to detect and correlate with an engine speed. Especially can be a speed signal of a speed sensor of the internal combustion engine are processed. For example, periodically recurrent signal components with an integer multiple or an integer fraction of the speed of the internal combustion engine be detected selectively in the waveform of the oxygen sensor, For example, automatically, for example, using certain Filtering techniques such as bandpass filters. If preferred in addition the engine phase is considered, In this way, the signal components can be specifically determined Cylinders are assigned to the internal combustion engine. Furthermore, can from the described correlation of the periodic modulations with the speed a plausibility view of the error detection be performed in order to avoid misinterpretations.
Der oben beschriebene Diagnose-Betriebszustand kann einen statischen oder auch einen zeitlich veränderbaren Betriebszustand der Brennkraftmaschine umfassen. Insbesondere können einer oder mehrere der folgenden Betriebsmodi umfasst sein:
- – mindestens ein Einspritzventil, vorzugsweise genau ein Einspritzventil, der Brennkraftmaschine wird derart angesteuert, dass dieses mit von den anderen Einspritzventilen abweichenden Betriebsparametern, insbesondere abweichenden Ansteuersignalformen, beaufschlagt wird;
- – mindestens ein Einspritzventil, vorzugsweise genau ein Einspritzventil, der Brennkraftmaschine wird derart angesteuert, dass dieses ausschließlich eine Teileinspritzung durchführt, insbesondere eine Voreinspritzung und/oder eine Haupteinspritzung und/oder eine Nacheinspritzung.
- - At least one injection valve, preferably exactly one injection valve, the internal combustion engine is controlled such that it is acted upon by deviating from the other injectors operating parameters, in particular deviating Ansteuersignalformen;
- - At least one injection valve, preferably exactly one injection valve, the internal combustion engine is controlled such that this exclusively performs a partial injection, in particular a pilot injection and / or a main injection and / or a post-injection.
Durch dieses gezielte Beeinflussen einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine und die Beobachtung der Änderung des Sauerstoffsignals in Folge dieser gezielten Einflussnahme kann eine objektive Diagnose durchgeführt werden, ohne die entsprechenden Komponenten ausbauen zu müssen. So kann insbesondere eine vollständige Abschaltung der Einspritzung eines einzelnen oder mehrerer Einspritzventile erfolgen, also eine Ansteuerung, bei der die Ansteuerdauern für alle Teileinspritzungen auf Null gesetzt werden.By this targeted influencing individual cylinder of the internal combustion engine and the observation of the change in the oxygen signal as a consequence of this purposeful influence an objective diagnosis can be made be carried out without the corresponding components to have to expand. So in particular a complete Shutdown of the injection of a single or multiple injectors take place, so a control in which the drive times for all partial injections are set to zero.
Die Steuer- und Auswerteeinheit kann als eine einzelne, zentrale Einheit oder alternativ als dezentrale Einheit mit mehreren separaten Komponenten ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Steuer- und Auswerteeinheit einen Computer, beispielsweise einen Mikrocomputer umfassen, welcher programmtechnisch eingerichtet ist, um die oben beschriebenen Funktionen durchzuführen. Dieser Computer kann insbesondere über einen oder mehrere flüchtige oder nichtflüchtige Datenspeicher verfügen, in welchen beispielsweise die genannten Sollsignale hinterlegt sein können. Auch entsprechende Eingabe- und Ausgabemittel, insbesondere Schnittstellen, graphische Ausgabegeräte oder Ähnliches können vorgesehen sein.The Control and evaluation unit can be considered a single, central unit or alternatively as a decentralized unit with several separate components be designed. In particular, the control and evaluation unit a computer, for example a microcomputer, which Programmed is set to the functions described above perform. This computer can in particular via one or more volatile or non-volatile Have memory in which, for example, the mentioned Target signals can be stored. Also appropriate Input and output means, in particular interfaces, graphical Output devices or the like may be provided be.
So kann beispielsweise die Steuer- und Auswerteeinheit in einem Diagnosemodul umfasst sein, welches im Fahrzeug integriert sein kann oder vorzugsweise mobil bzw. werkstattgebunden ausgestaltet sein kann. Dieses Diagnosemodul kann eingerichtet sein, um mittels einer Schnittstelle mit der Brennkraftmaschine und/oder einem Motorsteuerungsgerät der Brennkraftmaschine verbunden zu werden. Das Diagnosemodul kann beispielsweise mit entsprechenden mechanischen und/oder elektrischen Schnittstellen ausgebildet sein, um in einen Kraftfahrzeugprüfstand in einer Kraftfahrzeugwerkstatt integriert zu werden. Das Diagnosemodul kann beispielsweise mit einer graphischen Ausgabeeinheit zur Darstellung von Diagnoseergebnissen ausgestattet sein, sowie mit einer Eingabeeinheit (beispielsweise einer Tastatur oder ähnlichen, dem Fachmann bekannten Eingabemitteln), sowie entsprechenden Vorgabemöglichkeiten, um es einem Benutzer zu ermöglichen, gezielt Diagnosebedingungen (beispielsweise im Rahmen vorgegebener oder benutzerdefinierter Diagnoseprogramme auszuwählen.Thus, for example, the control and evaluation unit may be included in a diagnostic module, which may be integrated in the vehicle or may preferably be designed to be mobile or workshop-bound. This diagnostic module can be set up to be connected by means of an interface to the internal combustion engine and / or an engine control unit of the internal combustion engine. The diagnostic module can be designed, for example, with corresponding mechanical and / or electrical interfaces in order to be integrated in a motor vehicle test stand in a motor vehicle workshop. The diagnostic module can be equipped, for example, with a graphical output unit for displaying diagnostic results, as well as with an input unit (for example a keyboard or similar input means known to the person skilled in the art), as well as appropriate default options for enabling a user to selectively diagnose conditions (eg be selected within given or user-defined diagnostic programs.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
In
Die
Steuer- und Auswerteeinheit
Weiterhin
ist die Steuer- und Auswerteeinheit
Die
Brennkraftmaschine
Zur
Diagnose eines Einspritzsystems der Brennkraftmaschine
Wird
aufgrund eines Komponentenfehlers (zum Beispiel durch Drift oder
Verschleiß eines Common-Rail-Injektors) beispielsweise
bei einem Zylinder der Brennkraftmaschine
Wie
oben beschrieben, kann die Steuer- und Auswerteeinheit
Wie
oben beschrieben kann die Vorrichtung
In
den
In
Wie
sich aus dem Signalverlauf in
Weiterhin
sind in dem Signalverlauf zwischen den Zeitpunkten
Um
die Signaloszillationen
Weiterhin
ist, wie in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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