DE10003906A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Drucksensors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Drucksensors

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Jens Wolber
Thomas Frenz
Hansjoerg Bochum
Matthias Kuesell
Markus Amler
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Drucksensors (7) eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffzumesssystem eine Hochdruckpumpe (2) zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich (ND) in einen Hochdruckbereich (HD), betriebskenngrößenaghängig ansteuerbare Injektoren (5) zum Zumessen des Kraftstoffs aus dem Hochdruckbereich (HD) in Brennräume (6) der Brennkraftmaschine und den Drucksensor (7) zum Messen des Drucks in dem Hochdruckbereich (HD) aufweist. Um den Drucksensor (7) derart zu kalibrieren, dass der Offset-Fehler minimiert wird, wird vorgeschlagen, dass ein in dem Hochdruckbereich (HD) herrschender Druck als Referenzdruck herangezogen wird, dass der in dem Hochdruckbereich (HD) herrschende Druck als Sensordruck durch den Drucksensor (7) gemessen wird und dass die Kennlinie des Drucksensors (7) derart korrigiert wird, dass die Differenz aus Referenzdruck und Sensordruck minimiert wird.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Drucksensors eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine. Das Kraftstoffzumesssystem weist eine Hochdruckpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich, betriebskenngrößenabhängig steuerbare Injektoren zum Zumessen des Kraftstoffs aus dem Hochdruckbereich in Brennräume der Brennkraftmaschine und den Drucksensor zum Messen des Drucks in dem Hochdruckbereich auf.
Das Kraftstoffzumesssystem ist beispielsweise als ein Common-Rail-Kraftstoff-Direkteinspritzungssystem mit einer Vorförderpumpe und einer bedarfsgesteuerten bzw. bedarfsgeregelten Hochdruckpumpe ausgebildet. Die Vorförderpumpe ist beipielsweise als eine Elektrokraftstoffpumpe ausgebildet und fördert Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Vorratsbehälter in den Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems. In dem Niederdruckbereich herrscht ein Vordruck von beispielsweise 4 bar. Die Hochdruckpumpe fördert den Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in einen Hochdruckspeicher in dem Hochdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems. In dem Hochdruckspeicher herrscht bei Benzin-Kraftstoff beispielsweise ein Druck von 150 bis 200 bar und bei Diesel-Kraftstoff ein Druck von beispielsweise 1500 bis 2000 bar. Von dem Hochdruckspeicher zweigen mehrere Injektoren ab, die bei entsprechender Ansteuerung den Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher mit dem dort anliegenden Einspritzdruck in die Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen. Die Injektoren sind in Abhängigkeit von bestimmten Betriebskenngrößen ansteuerbar. In dem Hochdruckspeicher ist des Weiteren ein Drucksensor angeordnet, durch den der in dem Hochdruckspeicher herrschende Einspritzdruck ermittelt und ein entsprechendes elektrisches Signal an ein Steuergerät der Brennkraftmaschine geleitet wird. Schließlich zweigt aus dem Hochdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems eine Drucksteuerleitung ab, die über ein Drucksteuerventil in den Niederdruckbereich mündet. Aus dem Niederdruckbereich des Kraftstoffversorgungssystems zweigt eine Niederdruckleitung ab, die über einen Niederdruckregler zurück in den Kraftstoff-Vorratsbehälter führt.
Drucksensoren, wie sie auch in Kraftstoffzumesssystemen eingesetzt werden, weisen üblicherweise einen statischen Offset-Fehler auf, d. h. der Nullpunkt wird nicht zuverlässig angezeigt. Ein Offset-Fehler führt dazu, dass der Messwert von Drucksensoren insbesondere im Niederdruckbereich große relative Abweichungen zu dem tatsächlichen Druckwert aufweisen kann.
In der Starterphase von direkt einspritzenden Rail- Brennkraftmaschinen liegt in der Regel ein niedriger Druck vor. Die Brennkraftmaschine wird zumeist mit einem von der Vorförderpumpe erzeugten niedrigen Vordruck gestartet, und erst später wird auf den Hochdruck umgeschaltet. Da die über die Injektoren in die Brennräume eingespritzte Kraftstoffmasse stark von dem in dem Hochdruckspeicher herrschenden Einspritzdruck abhängig ist, müsste dieser in der Startphase der Brennkraftmaschine mit in die Berechnung der Einspritzzeit einbezogen werden. Aufgrund der oben beschriebenen Ungenauigkeiten des Drucksensors, insbesondere bei niedrigen Drücken, ist dies jedoch zumeist nicht möglich. Deshalb läuft nach dem Stand der Technik der Start einer direkt einspritzenden Brennkraftmaschine in der Regel ohne die Einrechnung des aktuellen, in dem Hochdruckbereich herrschenden Drucks ab.
Aus den vorgenannten Nachteilen des Standes der Technik ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drucksensor eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine derart zu kalibrieren, dass der Offset- Fehler minimiert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass ein in dem Hochdruckbereich herrschender Druck als Referenzdruck herangezogen wird, dass der in dem Hochdruckbereich herrschende Druck als Sensordruck durch den Drucksensor gemessen wird und dass die Kennlinie des Drucksensors derart korrigiert wird, dass die Differenz aus Referenzdruck und Sensordruck minimiert wird.
Vorteile der Erfindung
Da der Offset-Fehler von Drucksensor zu Drucksensor eine starke Streuung aufweist, ist keine allgemein gültige Applikation zur Minimierung eines Offset-Fehlers bei Drucksensoren möglich, sondern es muss jeder Drucksensor individuell abgeglichen werden.
Erfindungsgemäss wird also für jeden Drucksensor individuell eine Adaption der Sensorkennlinie durchgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Überlegung, dass in einem Messbereich, in dem der Drucksensor den größten Offset-Fehler aufweist, der Referenzdruck mit einer höheren Genauigkeit bestimmt wird, als der Sensordruck durch den Drucksensor gemessen werden kann. Wenn dann die Sensorkennlinie derart korrigiert wird, dass die Differenz aus Differenzdruck und Sensordruck minimiert, vorzugsweise gleich Null gesetzt, wird, kann davon ausgegangen werden, dass der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kalibrierte Drucksensor eine höhere Messgenauigkeit aufweist als ein Drucksensor mit nicht adaptierter Sensorkennlinie.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass nach dem Messen des Sensordrucks durch den Drucksensor und vor dem Korrigieren der Kennlinie des Drucksensors überprüft wird, ob sich der gemessene Sensordruck innerhalb vorgegebener Plausibilitätsschranken befindet. Falls sich der Sensordruck außerhalb einer Plausibilitätsschranke befindet, wird davon ausgegangen, dass der Drucksensor defekt ist. In diesem Fall macht eine Adaption der Sensorkennlinie keinen Sinn, die Kalibrierung des Drucksensors wird abgebrochen und eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben.
Als Referenzdruck können verschiedene Drücke herangezogen werden. Voraussetzung ist allerdings, dass der Referenzdruck mit einer höheren Genauigkeit bestimmt werden kann, als der Sensordruck durch den Drucksensor gemessen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Druck in dem Hochdruckbereich erzeugt wird, indem eine Vorförderpumpe des Kraftstoffzumesssystems zur Erzeugung des Niederdrucks in dem Niederdruckbereich aktiviert und der Niederdruck in den Hochdruckbereich geleitet wird. Somit liegt der von der Vorförderpumpe erzeugte Vordruck auch in dem Hochdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems an.
Der Niederdruckregler des Kraftstoffzumesssystems weist bspw. eine Genauigkeit von etwa ±6% auf, was bei einem Vordruck von etwa 4 bar ± 240 mbar entspricht. Ein an dem Niederdruckregler eingestellter Druck kann somit mit einer höheren Genauigkeit bestimmt werden, als der Sensordruck durch den Drucksensor in dem Hochdruckbereich gemessen werden kann. Der in dem Niederdruckbereich herrschende Druck kann bspw. über zusätzliche Druckausgleichsleitungen oder durch Öffnen bereits vorhandener Verbindungsleitungen zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich in den Hochdruckbereich geleitet werden. Als Referenzdruck wird dann vorteilhafterweise der an einem Niederdruckregler des Kraftstoffzumesssystems in dem Niederdruckbereich eingestellte Druck herangezogen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Druck aus dem Niederdruckbereich durch geöffnete Einlassventile und Auslassventile der Hochdruckpumpe in den Hochdruckbereich geleitet wird, wobei als Referenzdruck der an einem Niederdruckregler des Kraftstoffzumesssystems in dem Niederdruckbereich eingestellte Druck unter Berücksichtigung des Öffnungsdrucks der Einlassventile und Auslassventile der Hochdruckpumpe herangezogen wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich keine zusätzlichen Druckausgleichsleitungen vorgesehen werden müssen; vielmehr wird eine bereits vorhandene Verbindung zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich über die Einlassventile, die Hochdruckpumpe und die Auslassventile dazu verwendet, den Druck aus dem Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich zu leiten. Die Öffnungsdrücke der Einlass- und Auslassventile der Hochdruckpumpe weisen eine Genauigkeit von ebenfalls etwa ±6% auf, so dass sich der Referenzdruck mit einer Genauigkeit von mindestens ±500 mbar bestimmen lässt. Bei einem in einem Kraftstoffzumesssystem einer direkt einspritzenden Benzin-Brennkraftmaschine eingesetzten Hochdrucksensor mit einem Messbereich von etwa 150 bar entspricht dies einer Genauigkeit von etwa ±0,3%. Mit einer so hohen Genauigkeit lässt sich der Sensordruck durch den Drucksensor nicht bestimmen.
Alternativ wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass der Referenzdruck durch einen zumindest zeitweise in dem Hochdruckbereich angeordneten hochgenauen Niederdrucksensor gemessen wird. Der Niederdrucksensor kann beispielsweise zum Zwecke der Messung des Referenzdrucks in den Hochdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems eingebracht und nach der Messung daraus wieder entfernt werden. Eine weitere Möglichkeit ist, das der Niederdrucksensor im Niederdruckbereich fest eingebaut ist und dass als Referenzdruck der gemessene Wert des Niederdrucksensors abzüglich der Öffnungsdrücke der Ein- und Auslassventile der Hochdruckpumpe verwendet wird. Der Niederdrucksensor weist einen Messbereich von etwa 5 bar auf. Aufgrund dieses im Vergleich zu dem Sensor des Kraftstoffzumesssystems beschränkten Messbereichs wirken sich relative Ungenauigkeiten (in Prozent) weniger stark auf den absoluten Wert (in bar) des gemessenen Druckes aus. Mit Hilfe des Niederdrucksensors kann der Referenzdruck somit wesentlich genauer gemessen werden, als der Sensordruck durch den Drucksensor gemessen werden kann.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass als Referenzdruck der Umgebungsdruck herangezogen wird. Der Umgebungsdruck liegt in der Regel mit einer wesentlich höheren Genauigkeit vor, als der Sensordruck durch den Drucksensor gemessen werden kann. Der Umgebungsdruck kann über einen speziellen Umgebungsdrucksensor gemessen werden. Nach einer vorgegebenen Standzeit der Brennkraftmaschine kann der Umgebungsdruck auch durch einen Saugrohrdrucksensor gemessen werden. Der Umgebungsdruck kann auch manuell eingegeben werden. Der eingegebene Wert kann beispielsweise ein an dem Standort gemessener Wert oder ein für den Standort typischer Wert sein.
Als weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung ergibt sich eine zusätzliche Diagnosemöglichkeit des Kraftstoffzumesssystems. Nach erfolgter Adaption der Sensorkennlinie kann die Vorförderpumpe angesteuert werden, so dass sich ein Vordruck aufbaut. Der Vordruck wird in den Hochdruckbereich geleitet. Der sich in dem Hochdruckbereich, insbesondere in dem Hochdruckspeicher, einstellende Druck wird gemessen und als Normalwert in einem Speicher des Steuergeräts der Brennkraftmaschine abgelegt. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird dann der sich bei einem längeren Vorlauf der Vorförderpumpe in dem Hochdruckbereich einstellende Druck mit dem gespeicherten Normalwert verglichen. Falls der Druck und der Normalwert über einen vorgegebenen Grenzwert hinaus voneinander abweichen, wird auf einen Fehler in dem Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems geschlossen.
Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass als Referenzdruck der Öffnungsdruck eines Drucksteuerventils bzw. eines Druckbegrenzungsventils des Kraftstoffzumesssystems in einem bestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine herangezogen wird. Ein Drucksteuerventil des Kraftstoffzumesssystems ist üblicherweise stromlos geschlossen mit Federbelastung. Das Drucksteuerventil ist also ohne elektrische Ansteuerung geschlossen und öffnet bei einem vorgegebenen Druck. Dieser Öffnungsdruck kann von Umgebungsparametern, wie Drehzahl der Brennkraftmaschine, Massendurchfluss durch das Drucksteuerventil, Umgebungstemperatur usw., abhängen, ist jedoch in bestimmten Betriebszuständen grundsätzlich mit einer relativ hohen Genauigkeit bekannt. So ist z. B. bei direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschinen bei Leerlaufdrehzahl der Öffnungsdruck des Drucksteuerventils mit einer Genauigkeit von etwa ±2,5 bar bekannt. Die Ungenauigkeiten des Drucksensors des Kraftstoffzumesssystems liegen üblicherweise wesentlich höher. Wenn während des Betriebs der Brennkraftmaschine bei Leerlaufdrehzahl das Drucksteuerventil öffnet, kann davon ausgegangen werden, dass in dem Hochdruckbereich ein Druck herrscht, der in etwa dem Öffnungsdruck des Drucksteuerventils entspricht. Dieser Druck wird dann als Referenzdruck für die Adaption der Sensorkennlinie herangezogen.
Ein Kraftstoffzumesssystem mit einer bedarfsgesteuerten Hochdruckpumpe besitzt kein Drucksteuerventil, sondern nur ein passives, durch Federbelastung geschlossenes Überdruckventil (Druckbegrenzungsventil) mit den gleichen Druckwerten wie ein Drucksteuerventil. Das erfindungsgemäße Verfahren kann hier in analoger Weise durchgeführt werden.
Diese erfindungsgemäße Weiterbildung hat darüber hinaus den Vorteil, dass Fehler des Kraftstoffzumesssystems während des Betriebs der Brennkraftmaschine erkannt werden können. Im Betrieb des Kraftfahrzeugs wird das Drucksteuerventil während bestimmter Betriebszustände stromlos geschaltet, d. h. geschlossen. Der sich in dem Hochdruckbereich einstellende Druck wird gemessen und mit einem Sollwert verglichen, der in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern, insbesondere dem Massendurchfluss durch das Drucksteuerventil und der Temperatur des Drucksteuerventils, in dem Steuergerät der Brennkraftmaschine abgelegt ist. Falls der gemessene Druck über einen vorgegebenen Grenzwert hinaus von dem Sollwert abweicht, wird davon ausgegangen, dass ein Fehler des Kraftstoffzumesssystems vorliegt. Denkbare Betriebszustände für diesen Funktionstest sind beispielsweise während einer Schubabschaltung oder in einer Leerlaufphase der Brennkraftmaschine. Um den Temperatureinfluss auf den Funktionstest einzuschränken, ist es zusätzlich noch denkbar, den Funktionstest nur innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs auszuführen. Dies ist ohne Weiteres möglich, da der Funktionstest auf langsame Veränderungen des Kraftstoffzumesssystems reagiert und es üblicherweise ausreichend ist, den Funktionstest einmal pro Fahrt durchzuführen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Verfahren während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine nach dem Einschalten der Zündung und vor der Aktivierung des Anlassers automatisch durchgeführt wird. Während dieses Zeitraumes wird von der Vorförderpumpe ein Vordruck in dem Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems aufgebaut; in dem Hochdruckbereich liegt noch kein Einspritzdruck an.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verfahren während des Nachlaufs der Brennkraftmaschine nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine und vor dem Ausschalten der Zündung automatisch durchgeführt wird. Während des Nachlaufs liegt kein Einspritzdruck mehr in dem Hochdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems an; die Vorförderpumpe baut weiterhin einen Vordruck auf.
Schließlich wird vorgeschlagen, dass das Verfahren nach der Montage oder nach einer Reparatur des Kraftstoffzumesssystems der Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem Austausch des Drucksensors, durchgeführt wird. Mit Hilfe eines geeigneten Testers kann die Vorförderpumpe derart angesteuert werden, dass sie einen Vordruck aufbaut. Die übrigen Elemente des Kraftstoffzumesssystems werden derart angesteuert, dass in dem Hochdruckbereich kein Einspritzdruck anliegt und dass der Vordruck aus dem Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich geleitet wird.
Als Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird, ausgehend von der Vorrichtung zum Kalibrieren eines Drucksensors der eingangs genannten Art, des Weiteren vorgeschlagen, dass die Vorrichtung Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
Zeichnungen
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform; und
Fig. 2 ein Kraftstoffzumesssystem einer Brennkraftmaschine, in dem ein Drucksensor mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Fig. 1 kalibriert wird.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein Ablaufdiagramm einer bevorzugen Ausführungsform eines Verfahrens zum Kalibrieren eines Drucksensors eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine dargestellt. In Fig. 2 ist ein als Common-Rail-Kraftstoff-Direkteinspritzungssystem ausgebildetes Kraftstoffzumesssystem dargestellt. Es weist eine Vorförderpumpe 1 und eine bedarfsgesteuerte bzw. bedarfsgeregelte Hochdruckpumpe 2 auf. Die Vorförderpumpe 1 ist als eine Elektrokraftstoffpumpe ausgebildet und fördert Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 in einen Niederdruckbereich ND des Kraftstoffzumesssystems. In dem Niederdruckbereich ND herrscht ein Vordruck von etwa 4 bar.
Die Hochdruckpumpe 2 fördert den Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich ND in einen Hochdruckspeicher 4, den sog. Rail, in einem Hochdruckbereich HD des Kraftstoffzumesssystems. In dem Hochdruckspeicher 4 herrscht bei Benzin-Kraftstoff ein Druck von etwa 150 bis 200 bar und bei Diesel-Kraftstoff ein Druck von etwa 1500 bis 2000 bar. Von dem Hochdruckspeicher 4 zweigen vier Injektoren 5 ab, die betriebskenngrößenabhängig angesteuert werden und bei entsprechender Ansteuerung den Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 4 mit dem dort anliegenden Einspritzdruck in Brennräume 6 der Brennkraftmaschine einspritzen.
In dem Hochdruckspeicher 4 ist des Weiteren ein Drucksensor 7 angeordnet, durch den der in dem Hochdruckspeicher 4 herrschende Einspritzdruck ermittelt und ein entsprechendes elektrisches Signal an ein Steuergerät 8 der Brennkraftmaschine geleitet wird. Die Signalleitungen 9 sind in Fig. 2 gestrichelt dargestellt. Schließlich zweigt aus dem Hochdruckspeicher 4 des Kraftstoffzumesssystems eine Drucksteuerleitung 10 ab, die über ein Drucksteuerventil 11 in den Niederdruckbereich ND mündet.
Aus dem Niederdruckbereich ND des Kraftstoffversorgungssystems zweigt eine Niederdruckleitung 12 ab, die über einen Niederdruckregler 13 zurück in den Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 führt. Zwischen der Vorförderpumpe 1 und der Hochdruckpumpe 2 ist ein Filterelement 14 angeordnet. Von der Hochdruckpumpe 2 zweigt eine Leckleitung 15 ab, über die Lecköl bzw. Leckbenzin der Hochdruckpumpe 2 zurück in den Kraftstoffbehälter 3 fließen kann.
Der Drucksensor 7, wie er in dem Kraftstoffzumesssystem eingesetzt wird, weist einen statischen Offset-Fehler auf, d. h. der Nullpunkt wird nicht zuverlässig angezeigt. Ein Offset-Fehler führt dazu, dass der Messwert des Drucksensors 7, insbesondere im Niederdruckbereich, große relative Abweichungen zu dem tatsächlich herrschenden Druckwert aufweist.
In der Starterphase von direkt einspritzenden Common-Rail- Brennkraftmaschinen herrscht in der Regel ein niedriger Druck in dem Hochdruckspeicher 4. Die Brennkraftmaschine wird zumeist mit einem von der Vorförderpumpe 1 erzeugten niedrigen Vordruck gestartet, und erst später wird auf den Hochdruck umgeschaltet. Da die über die Injektoren 5 in die Brennräume 6 eingespritzte Kraftstoffmasse stark von dem in dem Hochdruckspeicher 4 herrschenden Einspritzdruck abhängig ist, müsste dieser in der Startphase der Brennkraftmaschine mit in die Berechnung der Einspritzzeit einbezogen werden. Aufgrund der oben beschriebenen Ungenauigkeiten des Drucksensors 7, insbesondere bei niedrigen Drücken, ist dies jedoch zumeist nicht möglich. Deshalb läuft nach dem Stand der Technik der Start einer direkt einspritzenden Brennkraftmaschine in der Regel ohne die Einrechnung des aktuellen, in dem Hochdruckbereich herrschenden Drucks ab.
Um die Genauigkeit des Drucksensors 7 zu erhöhen, schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren des Drucksensors 7 vor, bei dem ein in dem Hochdruckbereich HD herrschender niedriger Druck als Referenzdruck herangezogen wird. Der Referenzdruck ist mit einer hohen Genauigkeit bekannt oder kann mit einer hohen Genauigkeit bestimmt oder gemessen werden. Der in dem Hochdruckbereich herrschende niedrige Druck wird außerdem als Sensordruck durch den Drucksensor 7 gemessen. Nach dem Messen des Sensordrucks durch den Drucksensor 7 wird überprüft, ob sich der gemessene Sensordruck innerhalb vorgegebener Plausibilitätsschranken befindet. Die Kennlinie des Drucksensors 7 wird dann derart korrigiert, dass die Differenz aus Referenzdruck und Sensordruck minimiert wird.
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, den Referenzdruck mit einer höheren Genauigkeit zu ermitteln als der Sensordruck gemessen werden kann. Als Referenzdruck kann bspw. der Umgebungsdruck herangezogen werden. Des Weiteren kann der in dem Hochdruckspeicher 4 herrschende niedrige Druck aber auch der von der Vorförderpumpe 1 erzeugt werden. Dazu wird die Vorförderpumpe 1 des Kraftstoffzumesssystems aktiviert. Sie erzeugt einen Vordruck in dem Niederdruckbereich ND. Der Vordruck wird aus dem Niederdruckbereich ND in den Hochdruckbereich HD geleitet, indem die Einlassventile und die Auslassventile der Hochdruckpumpe 2 geöffnet sind. Als Referenzdruck wird dann der an dem Niederdruckregler 13 des Kraftstoffzumesssystems in dem Niederdruckbereich ND eingestellte Druck unter Berücksichtigung des Öffnungsdrucks der Einlassventile und Auslassventile der Hochdruckpumpe 2 herangezogen.
Der Niederdruckregler 13 des Kraftstoffzumesssystems weist eine Genauigkeit von etwa ±6% auf, was bei einem Vordruck von etwa 4 bar ± 240 mbar entspricht. Die Einlass- und Auslassventile der Hochdruckpumpe 2 weisen eine Genauigkeit von ebenfalls etwa ±6% auf, so dass sich der Referenzdruck mit einer Genauigkeit von mindestens ±500 mbar bestimmen lässt. Bei einem in einem Kraftstoffzumesssystem einer direkt einspritzenden Benzin- Brennkraftmaschine eingesetzten Hochdrucksensor 7 mit einem Messbereich von etwa 150 bar entspricht dies einer Genauigkeit von etwa ±0,3%. Mit einer so hohen Genauigkeit lässt sich der Sensordruck durch den Drucksensor 7 nicht bestimmen.
Es ist auch denkbar, dass der Referenzdruck durch einen zumindest zeitweise in dem Hochdruckbereich HD angeordneten hochgenauen Niederdrucksensor (nicht dargestellt) gemessen wird. Ein solcher Niederdrucksensor kann zur Messung des niedrigen Drucks in den Hochdruckspeicher 4 eingeführt und nach der Messung wieder entnommen werden.
Das Verfahren wird vorzugsweise während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine nach dem Einschalten der Zündung und vor der Aktivierung des Anlassers automatisch durchgeführt. Während dieser Zeit ist zwar die Vorförderpumpe 1 aktiviert, es wird jedoch noch kein Hochdruck in dem Hochdruckbereich HD erzeugt. Die Einlassventile und Auslassventile der Hochdruckpumpe 2 sind üblicherweise als passive Ventile ausgeführt. Durch Öffnen der Einlassventile und der Auslassventile der Hochdruckpumpe 2 wird der Vordruck in den Hochdruckspeicher geleitet.
Alternativ kann das Verfahren auch während des Nachlaufs der Brennkraftmaschine nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine und vor dem Ausschalten der Zündung automatisch durchgeführt werden. Während des Nachlaufs ist die Zündung weiterhin eingeschaltet und das Steuergerät 8 fährt die verschiedenen Funktionen des Kraftfahrzeugs kontrolliert herunter. Zur Durchführung des Verfahrens während des Nachlaufs muss die Vorförderpumpe 1 gezielt angesteuert werden; und die Einlassventile und die Auslassventile der Hochddruckpumpe 2 müssen geöffnet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise nach der Montage oder nach einer Reparatur des Kraftstoffzumesssystems der Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem Austausch des Drucksensors 7, durchgeführt.
Es ist auch denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren während des Betriebs der Brennkraftmaschine durchzuführen. Dazu kann als Referenzdruck bspw. der Öffnungsdruck des Drucksteuerventils 11 des Kraftstoffzumesssystems in einem bestimmten Betriebsszustand der Brennkraftmaschine herangezogen werden.
Das Drucksteuerventil 11 ist stromlos geschlossen mit Federbelastung. Das Drucksteuerventil 11 ist also ohne elektrische Ansteuerung geschlossen und öffnet bei einem vorgegebenen Öffnungsdruck. Der Öffnungsdruck kann von Umgebungsparametern, wie Drehzahl der Brennkraftmaschine, Massendurchfluss durch das Drucksteuerventil 11, Umgebungstemperatur usw., abhängen, ist jedoch in bestimmten Betriebszuständen grundsätzlich mit einer relativ hohen Genauigkeit bekannt. So ist z. B. bei direkt einspritzenden Benzin-Brennkraftmaschinen bei Leerlaufdrehzahl der Öffnungsdruck des Drucksteuerventils 11 mit einer Genauigkeit von etwa ±2,5 bar bekannt. Die Ungenauigkeiten des Drucksensors 7 des Kraftstoffzumesssystems liegen üblicherweise wesentlich höher. Wenn während des Betriebs der Brennkraftmaschine bei Leerlaufdrehzahl das Drucksteuerventil 11 öffnet, kann davon ausgegangen werden, dass in dem Hochdruckspeicher 4 ein Druck herrscht, der in etwa dem Öffnungsdruck des Drucksteuerventils 11 entspricht. Dieser Druck wird dann als Referenzdruck für die Adaption der Sensorkennlinie herangezogen.
Das erfindungsgemäße Verfahren in Fig. 1 beginnt in dem Funktionsblock 20. In einem nachfolgenden Funktionsblock 21 wird die Zündung des Kraftfahrzeugs eingeschaltet. In einem Funktionsblock 22 wird die Vorförderpumpe 1 aktiviert, und in einem Funktionsblock 23 sind die Einlassventile und Auslassventile der Hochdruckpumpe 2 geöffnet. In einem Funktionsblock 24 wird der in dem Hochdruckspeicher 4 herrschende Referenzdruck aus einem Speicher des Steuergeräts 8 eingelesen. Der Referenzdruck wurde im Vorfeld aus dem an dem Niederdruckregler 13 eingestellten Druck unter Berücksichtigung des Öffnungsdrucks der Einlassventile und Auslassventile der Hochdruckpumpe 2 ermittelt und in dem Speicher abgespeichert.
In einem Funktionsblock 25 wird dann der in dem Hochdruckspeicher 4 herrschende Druck von dem Drucksensor 7 gemessen. Die in dem Speicher des Steuergeräts 8 abgelegte Kennlinie des Drucksensors 7 wird in einem Funktionsblock 26 eingelesen. In einem Funktionsblock 27 wird die eingelesene Kennlinie des Drucksensor 7 derart verschoben, dass die Differenz aus Referenzdruck und Sensordruck minimiert wird. Die korrigierte Kennlinie wird dann in einem Funktionsblock 28 in dem Speicher des Steuergeräts 8 gespeichert. In einem Funktionsblock 29 ist das erfindungsgemäße Verfahren dann beendet.
Die Steuerung der Brennkraftmaschine durch das Steuergerät 8 erfolgt dann auf Grundlage der korrigierten Kennlinie des Drucksensors 7. Der Drucksensor 7 weist nunmehr eine so hohe Genauigkeit auf, dass die in dem Hochdruckspeicher 4 herrschenden Drücke auch während der Startphase (mit den dann in dem Hochdruckspeicher 4 herrschenden niedrigen Drücken) in die Berechnung der Einspritzzeit der Injektoren 5 einbezogen werden können.

Claims (12)

1. Verfahren zum Kalibrieren eines Drucksensors (7) eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffzumesssystem eine Hochdruckpumpe (2) zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich (ND) in einen Hochdruckbereich (HD), betriebskenngrößenabhängig ansteuerbare Injektoren (5) zum Zumessen des Kraftstoffs aus dem Hochdruckbereich (HD) in Brennräume (6) der Brennkraftmaschine und den Drucksensor (7) zum Messen des Drucks in dem Hochdruckbereich (HD) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Hochdruckbereich (HD) herrschender Druck als Referenzdruck herangezogen wird,
dass der in dem Hochdruckbereich (HD) herrschende Druck als Sensordruck durch den Drucksensor (7) gemessen wird und
dass die Kennlinie des Drucksensors (7) derart korrigiert wird, dass die Differenz aus Referenzdruck und Sensordruck minimiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Messen des Sensordrucks durch den Drucksensor (7) und vor dem Korrigieren der Kennlinie des Drucksensors (7) überprüft wird, ob sich der gemessene Sensordruck innerhalb vorgegebener Plausibilitätsschranken befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Hochdruckbereich erzeugt wird, indem eine Vorförderpumpe des Kraftstoffzumesssystems zur Erzeugung eines Drucks in dem Niederdruckbereich aktiviert und der Druck aus dem Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzdruck der an einem Niederdruckregler des Kraftstoffzumesssystems in dem Niederdruckbereich eingestellte Druck herangezogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck aus dem Niederdruckbereich durch geöffnete Einlassventile und Auslassventile der Hochdruckpumpe in den Hochdruckbereich geleitet wird, wobei als Referenzdruck der an einem Niederdruckregler des Kraftstoffzumesssystems in dem Niederdruckbereich eingestellte Druck unter Berücksichtigung des Öffnungsdrucks der Einlassventile und Auslassventile der Hochdruckpumpe herangezogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzdruck durch einen zumindest zeitweise in dem Hochdruckbereich angeordneten hochgenauen Niederdrucksensor gemessen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzdruck der Umgebungsdruck herangezogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzdruck der Öffnungsdruck eines Drucksteuerventils bzw. eines Druckbegrenzungsventils des Kraftstoffzumesssystems in einem bestimmten Betriebsszustand der Brennkraftmaschine herangezogen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine nach dem Einschalten der Zündung und vor der Aktivierung des Anlassers automatisch durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während des Nachlaufs der Brennkraftmaschine nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine und vor dem Ausschalten der Zündung automatisch durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach der Montage oder nach einer Reparatur des Kraftstoffzumesssystems der Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem Austausch des Drucksensors, durchgeführt wird.
12. Vorrichtung zum Kalibrieren eines Drucksensors eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffzumesssystem eine Hochdruckpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich, betriebskenngrößenabhängig steuerbare Injektoren zum Zumessen des Kraftstoffs aus dem Hochdruckbereich in Brennräume der Brennkraftmaschine und den Drucksensor zum Messen des Drucks in dem Hochdruckbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
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