DE10157641A1

DE10157641A1 - Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10157641A1
Application number: DE10157641A
Authority: DE
Inventors: Armin Doelker
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2001-11-24
Filing date: 2001-11-24
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2021-11-25
Also published as: WO2003046357A8; ES2254770T3; US7010415B2; DE50205611D1; EP1446568A1; US20040249555A1; WO2003046357A1; EP1446568B1; DE10157641C2

Abstract

Für eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Common-Rail-Einspritzsystem wird vorgeschlagen, dass mit Erkennen eines defekten Rail-Drucksensors (10) der Übergang vom Normalbetrieb auf den Notbetrieb maßgeblich durch eine Übergangsfunktion bestimmt wird. Die Übergangsfunktion wird aus dem Verlauf einer Regelabweichung zuvor im Normalbetrieb bestimmt. Hierbei errechnet sich die Regelabweichung aus dem Soll-Ist-Vergleich des Raildrucks (pCR). Durch die Erfindung wird ein störsicherer und kontinuierlicher Übergang vom Normalbetrieb auf den Notbetrieb gewährleistet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Bei einem Common-Rail-Einspritzsystem wird der Raildruck geregelt. Über einen Rail- Drucksensor wird der Raildruck-Istwert, also die Regelgröße, von einem elektronischen Steuergerät erfasst. Dieses berechnet aus einem Soll-Ist-Vergleich des Raildrucks die Regelabweichung und bestimmt über einen Raildruck-Regler ein Ansteuersignal für ein Stellglied, beispielsweise eine Saugdrossel oder ein Druckregelventil. Da der Raildruck eine wesentliche Kenngröße für die Einspritzgüte darstellt, muss auf einen fehlerhaften Rail-Drucksensor durch geeignete Maßnahmen reagiert werden. Die DE 199 16 100 A1 schlägt für den Fall eines defekten Rail-Drucksensors vor, vom Normalbetrieb auf einen Startbetrieb zu wechseln. Im Startbetrieb wird der Raildruck gesteuert. Hierbei wird eine Hochdruck-Pumpe auf maximale Förderleistung gesetzt und ein Druckregelventil, welches den Abfluss aus dem Rail festlegt, geschlossen. Problematisch bei dieser Lösung ist der abrupte Übergang vom Normal- zum Startbetrieb, sowie der sich einstellende hohe Raildruck.

Aus der US 5,937,826 ist ein Notbetrieb (limp home) für eine Brennkraftmaschine bei defektem Rail-Drucksensor bekannt. Im Notbetrieb wird die Hochdruck-Pumpe über ein Kennfeld in Abhängigkeit der Motordrehzahl und einer Soll-Einspritzmenge gesteuert. Problematisch ist hierbei, dass sich unmittelbar nach dem Übergang in den Notbetrieb aufgrund der zuvor großen Regelabweichung ein hoher Raildruck einstellen kann. Hierdurch kann sich die Motordrehzahl erhöhen. Dieser undefinierte Betriebszustand bleibt solange erhalten, bis der Motordrehzahl-Regler die Soll-Einspritzmenge reduziert und den Raildruck indirekt über das Kennfeld steuert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde den Übergang vom Normalbetrieb in den Notbetrieb sicherer zu gestalten.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Die Ausgestaltungen hierzu sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Erfindung sieht vor, dass der Übergang vom Normalbetrieb zum Notbetrieb maßgeblich durch eine Übergangsfunktion bestimmt wird. Diese Übergangsfunktion wird zuvor im Normalbetrieb aus dem zeitlichen Verlauf der Regelabweichung des Raildrucks ermittelt. Hierzu können die Regelabweichungen innerhalb eines Mess-Zeitraums oder eine vorgebbare Anzahl von Regelabweichungen betrachtet werden. Als eine Maßnahme wird mit Ende des Normalbetriebs durch die Übergangsfunktion eine negative Regelabweichung für den Raildruck-Regler entsprechend dem im Normalbetrieb erfassten Mess-Zeitraum bzw. Anzahl der Regelabweichungen vorgegeben. Als alternative Maßnahme ist vorgesehen, dass durch die Übergangsfunktion ein Korrektur-Volumenstrom der Regelstrecke vorgegeben wird. Der Korrektur-Volumenstrom wird aus der Differenz zweier Regelabweichungen berechnet. Beide Maßnahmen bieten den Vorteil, dass ein definierter, kontinuierlicher Übergang vom Normalbetrieb zum Notbetrieb erfolgt. Aus der unmittelbaren Einwirkung der Übergangsfunktion auf den Raildruck-Regler bzw. die Regelstrecke resultiert eine kurze Reaktionszeit nach Ausfall des Rail-Drucksensors.

Mit Ende der Übergangsfunktion wird auf das aus dem Stand der Technik bekannte Kennfeld gewechselt. Als flankierende Maßnahme ist ein Bewertungs-Kennfeld vorgesehen, mittels dem die Werte des Kennfelds zusätzlich gewertet werden. Ergänzend wird das Kennfeld durch Grenzwertlinien korrigiert, wodurch die indirekte Bestimmung des Raildrucks über den Motordrehzahl-Regler unterstützt wird.

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild;
Fig. 2 einen Regelkreis, erste Ausführung;
Fig. 3 einen Regelkreis, zweite Ausführung;
Fig. 4A, 4B ein Zeitdiagramm;
Fig. 5 eine Übergangsfunktion;
Fig. 6 ein Kennfeld; zur Bestimmung des Leckage-Volumenstroms
Fig. 7 ein Bewertungs-Kennfeld;
Fig. 8 eine Grenzwertlinie;
Fig. 9 ein Kennfeld; zur Bestimmung des Leckage-Volumenstroms
Fig. 10 einen Programmablaufplan.
Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine 1 mit Common-Rail- Einspritzsystem. Das Common-Rail-Einspritzsystem umfasst eine erste Pumpe 4, eine Saugdrossel 5, eine zweite Pumpe 6, einen Hochdruckspeicher und Injektoren 8. Im weiteren Text wird der Hochdruckspeicher als Rail 7 bezeichnet. Die erste Pumpe 4 fördert den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 3 zur Saugdrossel 5. Das Druckniveau nach der ersten Pumpe 4 beträgt zum Beispiel 3 bar. Über die Saugdrossel 5 wird der Volumenstrom zur ersten Pumpe 6 festgelegt. Die erste Pumpe 6 wiederum fördert den Kraftstoff unter hohem Druck in das Rail 7. Das Druckniveau im Rail 7 beträgt bei Dieselmotoren mehr als 1200 bar. Mit dem Rail 7 sind die Injektoren 8 verbunden. Durch die Injektoren 8 wird der Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt.
Die Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches Steuergerät 11 (EDC) gesteuert und geregelt. Das elektronische Steuergerät 11 beinhaltet die üblichen Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor, I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den Speicherbausteinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das elektronische Steuergerät 11 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In Fig. 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: ein Raildruck-Istwert pCR(IST), der mittels eines Rail-Drucksensors 10 gemessen wird, die Drehzahl nMOT der Brennkraftmaschine 1, ein Leistungswunsch FW, ein Zylinderinnendruck pIN, der mittels Drucksensoren 9 gemessen wird und eine Eingangsgröße E. Unter der Eingangsgröße E sind beispielsweise der Ladeluftdruck pLL des Turboladers 2 und die Temperaturen der Kühl- und Schmiermittel subsumiert. In Fig. 1 sind als Ausgangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 11 ein Signal ADV zur Steuerung der Saugdrossel 5 und eine Ausgangsgröße A dargestellt. Die Ausgangsgröße A steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise den Einspritzbeginn BOI und die Einspritzmenge ve. In der Praxis ist das Ansteuersignal ADV als PWM-Signal (Puls-Weiten-Moduliert) ausgeführt, über welches ein entsprechender Stromwert für die Saugdrossel 5 eingestellt wird. Bei einem Stromwert von Null (i = 0) ist die Saugdrossel 5 vollständig geöffnet, d. h. der von der ersten Pumpe 4 geförderte Volumenstrom gelangt ungehindert zur zweiten Pumpe 6.
In Fig. 2 ist ein Regelkreis in einer ersten Ausführung dargestellt. Dieser beinhaltet als Grundelemente einen ersten Summationspunkt 16, einen Raildruck-Regler 13, eine Umrechnung 17 und das Rail 7. Die Umrechnung 17 beinhaltet die Umrechnung des Soll- Volumenstroms V(SOLL) in das Ansteuersignal ADV, die Saugdrossel 5 und die zweite Pumpe 6. Der Umrechnung 17 werden Eingangsgrößen E zugeführt, beispielsweise der Kraftstoffvordruck, die Betriebsspannung und die Motordrehzahl. Die Umrechnung 17 und das Rail 7 entsprechen der Regelstrecke. Dieser Grundregelkreis wird durch einen ersten Schalter 12, einen zweiten Schalter 15 und einen zweiten Summationspunkt 18 ergänzt. In Fig. 2 sind der erste Schalter 12 und zweite Schalter 15 in ihrer Schaltstellung entsprechend dem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine dargestellt (durchgezogene Linie). Im Normalbetrieb wird als Regelgröße der Raildruck-Istwert pCR(IST) am ersten Summationspunkt 16 mit der Führungsgröße, also dem Raildruck-Sollwert pCR(SW), verglichen und als Regelabweichung dR dem Raildruck-Regler 13 zugeführt. In Abhängigkeit der Regelabweichung dR bestimmt der Raildruck-Regier 13 einen Regler- Volumenstrom VR. Am zweiten Summationspunkt 18 wird zu diesem Regler-Volumenstrom ein Verbrauchs-Volumenstrom V(VER) addiert. Der Verbrauchs-Volumenstrom V(VER) berechnet sich in Abhängigkeit der Motordrehzahl nMOT und einer Soll-Einspritzmenge Q(SW). Aus diesen beiden Volumenströmen resultiert als Stellgröße der Soll- Volumenstrom V(SOLL), der die Eingangsgröße für die Umrechnung 17 darstellt. Mittels der Umrechnung 17 wird das Ansteuersignal ADV für die Saugdrossel 5 generiert, woraus dann über die zweite Pumpe 6 ein Ist-Volumenstrom V(IST) resultiert.
Mit Erkennen eines defekten Rail-Drucksensors wechselt der erste Schalter 12 in die gestrichelt ausgeführte Schaltstellung. In dieser Schaltstellung wird die Regelabweichung durch die Übergangsfunktion ÜF vorgegeben. Die Übergangsfunktion wurde zuvor im Normalbetrieb aus dem zeitlichen Verlauf der Regelabweichungen dR bestimmt. In der Praxis werden hierzu die Regelabweichungen innerhalb eines Mess-Zeitraums betrachtet. Alternativ können natürlich auch nur eine vorgebbare Anzahl von Regelabweichungen verwendet werden. Mit Ende des Normalbetriebs definiert die Übergangsfunktion ÜF die Regelabweichung für den Raildruck-Regler 13 entsprechend dem im Normalbetrieb erfassten Mess-Zeitraum. Nach Ablauf dieser Zeitstufe ist die Übergangsfunktion ÜF beendet und der zweite Schalter 15 wechselt in die gestrichelt dargestellte Position. Der Soll-Volumenstrom V(SOLL) wird jetzt aus dem Verbrauchs-Volumenstrom V(VER) und einem Leckage-Volumenstrom V(LKG) berechnet. Dieser wiederum wird maßgeblich durch das Kennfeld 14 in Abhängigkeit der Motordrehzahl nMOT und der Soll-Einspritzmenge Q(SW) vorgegeben.
In Fig. 3 ist der Regelkreis in einer zweiten Ausführung dargestellt. Gegenüber der Fig. 2 unterscheidet sich der Regelkreis der Fig. 3 durch ein DT1-Glied 19, einem dritten Schalter 20 und dem Weglassen des ersten Schalters 12. Der zweite Schalter 15 und der dritte Schalter 20 sind für den Normalbetrieb dargestellt (durchgezogene Linie). Die Funktion des Regelkreises im Normalbetrieb entspricht der Beschreibung in der Fig. 2. Mit Erkennen eines fehlerhaften Rail-Drucksensors wechselt der zweite Schalter 15 und der dritte Schalter 20 in die gestrichelte Position. Der Raildruck-Regler 13 wird unmittelbar deaktiviert. Der Soll-Volumenstrom V(SOLL) errechnet sich nunmehr additiv aus dem Leckage-Volumenstrom V(LKG), dem Verbrauchs-Volumenstrom V(VER) und dem Korrektur-Volumenstrom V(KORR). Der Korrektur-Volumenstrom V(KORR) wird über das DT1-Glied 19 aus der Übergangsfunktion ÜF ermittelt. Diese wird aus einer Differenz zweier Regelabweichungen im Normalbetrieb berechnet und als negierte Sprungfunktion dem DT1-Glied 19 vorgegeben. Die Übergangsfunktion ÜF wird näher in Verbindung mit der Fig. 4B erläutert. Wenn die Ausgangsgröße des DT1-Glieds 19 einen Schwellwert unterschreitet oder eine Zeitstufe abgelaufen ist, wird die Übergangsfunktion deaktiviert. Der dritte Schalter 20 kehrt danach in seine Ausgangsposition (Normalbetrieb) zurück. Der Soll-Volumenstrom V(SOLL) wird anschließend nur noch durch das Kennfeld 14 und den Verbrauchs-Volumenstrom V(VER) vorgegeben.
Die Fig. 4 besteht aus den Teilfiguren 4A und 4B. Hierbei zeigen für den Normalbetrieb jeweils über der Zeit: Fig. 4A einen Druckverlauf des Raildruck-Istwerts pCR(IST) und des Raildruck-Sollwerts pCR(SW) und Fig. 4B die sich hieraus ergebende Regelabweichung dR. Zum Zeitpunkt t1 entspricht der Raildruck-Istwert pCR(IST) dem Raildruck-Sollwert pCR(SW), entsprechend dem Punkt A. Bei der folgenden Betrachtung wird davon ausgegangen, dass der Raildruck-Sollwert pCR(SW) für den Betrachtungszeitraum unverändert bleibt. Zum Zeitpunkt t1 ist die Regelabweichung Null, entsprechend dem Punkt D der Fig. 4B. Nach dem Zeitpunkt t1 beginnt sich der Raildruck-Istwert pCR(IST) zu verkleinern. Die Ursache ist ein defekter Rail-Drucksensor 10. Zum Zeitpunkt t3 liegt im Punkt B bereits eine Regelabweichung dR3 vor. Zum Zeitpunkt t5 wird im Punkt C der Defekt erkannt. Aus den beiden Kurvenzügen der Fig. 4A ergibt sich für den Mess- Zeitraum dt in der Fig. 4B eine Regelabweichung dR entsprechend dem Kurvenzug mit den Punkten D, B und E.
Der weitere Ablauf des Verfahrens gemäß dem Regelkreis der Fig. 2 ist folgendermaßen: Mit Erkennen des defekten Rail-Drucksensors zum Zeitpunkt t5 wird die Übergangsfunktion ÜF aktiviert. Diese ist in Fig. 5 dargestellt. Die Übergangsfunktion ÜF entspricht den negierten Regelabweichungen dR. Ab dem Zeitpunkt t6 wird für dieselbe Zeitdauer wie der Mess-Zeitraum dt diese dem Raildruck-Regler 13 vorgegeben, Kurvenzug F und G. Beispielsweise die zum Zeitpunkt t3 im Punkt B gemessene Regelabweichung dR3 wird zum Zeitpunkt t8 als -dR3 vorgegeben. Ab dem Zeitpunkt t10 wird die Übergangsfunktion ÜF deaktiviert indem der zweite Schalter 15 seine Schaltstellung wechselt. Anstelle des Messzeitraums dt können auch eine vorgebbare Anzahl an Regelabweichungen verwendet werden.
Der Ablauf des Verfahrens bei Verwendung des Regelkreises gemäß der Fig. 3 ist folgendermaßen: Mit Erkennen des defekten Rail-Drucksensors zum Zeitpunkt t5 wird die Regelabweichung zum Zeitpunkt t5, entsprechend dem Wert des Punktes E, von der Regelabweichung zum Zeitpunkt t1, entsprechend dem Wert des Punktes D, subtrahiert. Diese Differenz DIFF ist in Fig. 4B dargestellt. Die Übergangsfunktion ÜF entspricht der negierten Differenz DIFF. Diese wird als Sprungfunktion auf das DT1-Glied 19 geführt. Über das DT1-Glied wird der Korrektur-Volumenstrom V(KORR) berechnet. Nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne oder bei Unterschreiten eines Schwellwertes wird das DT1- Glied 19 abgeschaltet, indem der Schalter 20 von der gestrichelten in die durchgezogen dargestellte Schalterstellung zurückgeführt wird.
Beide Verfahren bieten den Vorteil, dass unzulässige Änderungen des Raildrucks aufgrund eines defekten Rail-Drucksensors deutlich verringert werden können. Die Änderungen des Raildrucks im Sensordefektfall entstehen, weil der Hochdruckregelkreis das fehlerhafte Sensorsignal bis zum Erkennen des Sensordefekts weiterhin verarbeitet und daraus das Stellsignal für die Saugdrossel berechnet.
In Fig. 6 ist ein Kennfeld 14 zur Bestimmung des Leckage-Volumenstroms V(LKG) dargestellt. Auf der Abszisse ist die Motordrehzahl nMOT aufgetragen. Auf der Ordinate ist als zweite Eingangsgröße eine Soll-Einspritzmenge Q(SW) aufgetragen. Die Z-Achse entspricht dem Leckage-Volumenstrom V(LKG). Jeder Stützstelle in diesem Kennfeld ist ein vorgebbarer Betriebsbereich zugeordnet. Die Betriebsbereiche sind in der Fig. 6 schraffiert dargestellt. Ein derartiger Betriebsbereich ist durch die Größen dn und dQ definiert. Typische Werte sind z. B. 100 Umdrehungen und 50 Kubikmillimeterje Hub. In Fig. 6 ist exemplarisch eine Stützstelle A eingezeichnet. Diese Stützstelle A ergibt sich aus den beiden Eingangswerten n(A) gleich 3000 Umdrehungen je Minute und Q(A) gleich 40 Kubikmillimeter je Hub. Der Stützstelle A wird als Z-Wert ein Leckage-Volumenstrom V(LKG) von beispielsweise 7,2 Liter je Minute zugeordnet. Der mittels des Kennfelds 14 ermittelte Leckage-Volumenstrom V(LKG) wird danach über ein Bewertungs-Kennfeld, dieses ist in Fig. 7 dargestellt, gewichtet. Für das Beispiel zuvor ergibt sich für die Stützstelle A zum Beispiel ein Bewertungs-Faktor von 0,95. Der Leckage-Volumenstrom V(LKG) errechnet sich somit letztendlich zu 6,84 Liter je Minute.
Die Z-Werte des Kennfelds 14 werden im Normalbetrieb immer dann ermittelt, wenn das Common-Rail-Einspritzsystem in einem eingeschwungenen Zustand sich befindet, beispielsweise im Betriebspunkt n(A) und 0(A). Hierbei wird der Regler-Volumenstrom VR oder der gefilterte Wert dem entsprechenden Betriebsbereich des Kennfelds 14 zugeordnet und als Z-Wertabgespeichert. Die abgespeicherten Werte stellen ein Maß für die Leckage des Common-Rail-Einspritzsystems dar. Zur Berechnung der Z-Werte des Kennfelds 14 kann anstelle des Regler-Volumenstroms VR der integrierende Anteil des Raildruck-Reglers 13 verwendet werden. Selbstverständlich können die Z-Werte auch bei Auslieferung der Brennkraftmaschine bereits fest appliziert sein. Mittels des Bewertungskennfeldes der Fig. 7 können diese Z-Werte korrigiert werden. Dadurch kann ein unzulässig hoher Anstieg oder Abfall des Raildrucks nach Ausfall des Rail- Drucksensors, bedingt durch zu große oder zu kleine abgespeicherte Werte des Kennfelds 14, wirkungsvoll verhindert werden.
Das in Fig. 6 dargestellte Kennfeld 14 besitzt 5 mal 4 Stützstellen. Von Vorteil ist hierbei der geringere Speicherplatz-Bedarf und die gute Übersichtlichkeit. Problematisch ist der Umstand, dass kleinere Werte der Soll-Einspritzmenge Q(SW) unterhalb von Q(A) nicht darstellbar sind. Die Soll-Einspritzmenge Q(A) entspricht beispielsweise einen Wert von 40 Kubikmillimeter je Hub. Wenn nun der Drehzahl-Regler einen kleineren Wert der Soll- Einspritzmenge 0(SW), beispielsweise 18 Kubikmillimeter je Hub, berechnet, so wird im Kennfeld 14 die Stützstelle Q(A) verwendet. Dieser zu große Wert des Kennfelds 14 führt zu einem Anstieg des Raildrucks im Notbetrieb und damit zu stärkerer Beanspruchung der Kurbelwelle. Dieses Problem kann bei Verwendung eines Kennfelds 14 mit wenig Stützstellen durch die Einführung einer Grenzwertlinie entschärft werden. Durch die Grenzwertlinie wird im Bereich von Soll-Einspritzmengenwerten, die kleiner als die kleinsten stationär gefahrenen Soll-Einspritzmengenwerte sind, der Leckage- Volumenstrom V(LKG) des Kennfelds 14 linear verkleinert. Eine derartige Grenzwertlinie GW ist in Fig. 8 dargestellt.
Auf der Abszisse ist die Soll-Einspritzmenge Q(SW) aufgetragen. Auf der Ordinate ist als Ausgangsgröße der Leckage-Volumenstrom V(LKG) aufgetragen. Die Grenzwertlinie GW gilt für eine stationäre Motordrehzahl, beispielsweise für die Stützstelle A aus der Fig. 6 mit n(A) gleich 3000 Umdrehungen je Minute. Einem Wert Q(A) von 40 Kubikmillimeter je Hub entspricht ein Leckage-Volumenstrom von 7,2 Liter je Minute. Bei einer vom Drehzahl- Regler berechneten Soll-Einspritzmenge Q(SW) von 18 Kubikmillimeter je Hub berechnet sich ein entsprechender Leckage-Volumenstrom von 1,9 Liter je Minute. Über die Grenzwertlinie GW kann also folglich der mittels des Kennfelds 14 berechnete Leckage- Volumenstrom V(LKG) bei fallender Soll-Einspritzmenge Q(SW) zu kleineren Werten korrigiert werden. Dadurch wird der Raildruck bei Ausfall des Rail-Drucksensors im Anstieg begrenzt, es stellt sich folglich schneller ein stabiler Arbeitspunkt ein.
Zur Verhinderung eines unzulässigen Anstiegs des Raildrucks im Notbetrieb kann das Kennfeld 14 auch mehr Stützstellen aufweisen. Steigt der Raildruck nach Ausfall des Rail- Drucksensors an, so steigt auch die Motordrehzahl an. Als Folgereaktion reduziert der Drehzahlregler die Soll-Einspritzmenge Q(SW). Der Leckage-Volumenstrom V(LKG) wird folglich aus dem Kennfeld 14 für immer kleiner werdende Soll-Einspritzmengenwerte Q(SW) ermittelt. Ein Ansteigen des Raildrucks im Notbetrieb kann wirkungsvoll verhindert werden, wenn das Kennfeld 14 im Bereich von Soll-Einspritzmengenwerten, die kleiner als die kleinsten stationär gefahrenen Soll-Einspritzmengenwerte sind, mit kleinen Leckage- Volumenströmen (Z-Werte), idealerweise dem Wert Null Liter je Minute, belegt wird. Ein zu starkes Ansteigen des Raildrucks wird verhindert, da der Soll-Volumenstrom V(SOLL) mit steigendem Raildruck reduziert wird. Insbesondere im Schwachlastbereich der Brennkraftmaschine tritt ein Begrenzen des Raildruckanstiegs frühzeitig ein. Fig. 9 zeigt einen Abschnitt eines derartig ausgeführten Kennfelds 14. Im Betrieb sind kleineren Soll- Einspritzmengenwerten Q(SW) entsprechend kleinere Leckage-Volumenströme (Z-Werte) zugeordnet. Der hiermit berechnete Leckage-Volumenstrom V(LKG) wird danach über das Bewertungskennfeld der Fig. 7 gewichtet.
In Fig. 10 ist ein Programmablaufplan des Verfahrens dargestellt. Dieser beginnt beim Schritt S1 nach der Initialisierung des elektronischen Steuergeräts. Bei S2 wird der Startvorgang für die Brennkraftmaschine aktiviert. Danach wird geprüft, ob der Startvorgang beendet ist. In der Praxis ist der Startvorgang dann beendet, wenn der Raildruck-Istwert pCR(IST) einen Grenzwert (Reglerfreigabedruck) und/oder die Motordrehzahl nMOT einen Grenzwert (Reglerfreigabedrehzahl) übersteigt. Bei noch nicht beendetem Startvorgang wird mit S4 eine Warteschleife durchlaufen. Nachdem der Startvorgang beendet ist, wird bei S5 die Regelung des Raildrucks pCR aktiviert. Danach wird bei S6 die Regelabweichung dR über der Zeit erfasst und gespeichert. Die Regelabweichungen dR eines Mess-Zeitraums dt oder eine vorgebbare Anzahl von Werten können hierbei ausgewählt werden. Bei S7 wird geprüft ob die vom Rail-Drucksensor gelieferten Werte fehlerfrei sind. Bei fehlerfreiem Rail-Drucksensor wird der Normalbetrieb beibehalten, Schritt S8, und der Programmablaufplan bei S5 fortgesetzt. Ergibt die Prüfung bei S7, dass die Signale des Rail-Drucksensors fehlerhaft sind, werden der Notbetrieb und die Übergangsfunktion ÜF aktiviert, Schritt S9 und S 10. Durch die Übergangsfunktion ÜF wird dem Raildruck-Regler die gespeicherte Regelabweichung invers vorgegeben oder es wird ein Korrektur-Volumenstrom aus der Differenz zweier Regelabweichungen bestimmt. Danach wird bei S11 geprüft, ob der Mess-Zeitraum dt abgelaufen ist. Alternativ kann die Abfrage anstelle der Zeit (dt) auf eine Anzahl (n) von Regelabweichungen ausgeführt sein. Ist die Abfrage bei S11 negativ, wird eine Warteschleife mit Schritt S12 durchlaufen. Bei positivem Prüfergebnis in S11 ist die Übergangsfunktion beendet, Schritt S13. Im Notbetrieb wird der Raildruck indirekt vom Drehzahl-Regler über das Kennfeld 14 bestimmt. Als weitere Maßnahme wird der Bediener der Brennkraftmaschine über den Notbetrieb informiert z. B. über eine entsprechende Warnlampe und einen Diagnoseeintrag. Bezugszeichenliste 1 Brennkraftmaschine
2 Turbolader
3 Kraftstofftank
4 erste Pumpe
5 Saugdrossel
6 zweite Pumpe
7 Rail (Hochdruckspeicher)
8 Injektor
9 Drucksensor (Zylinderinnendruck)
10 Rail-Drucksensor
11 Elektronisches Steuergerät (EDC)
12 erster Schalter
13 Raildruck-Regler
14 Kennfeld
15 zweiter Schalter
16 erster Summationspunkt
17 Umrechnung
18 zweiter Summationspunkt
19 DT1-Glied
20 dritter Schalter

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bei der im Normalbetrieb ein Raildruck geregelt wird und mit Erkennen eines defekten Rail-Drucksensors vom Normalbetrieb auf einen Notbetrieb gewechselt wird, wobei im Notbetrieb der Raildruck gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom Normalbetrieb auf Notbetrieb maßgeblich durch eine Übergangsfunktion (ÜF) bestimmt wird.

2. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfunktion (ÜF) aus Regelabweichungen (dR) im Normalbetrieb bestimmt wird, wobei die Regelabweichungen (dR) aus dem Soll-Ist- Vergleich des Raildruck-Istwerts (pCR(IST)) mit dem Raildruck-Sollwert (pCR(SW)) berechnet wird.

3. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Übergangsfunktion (ÜF) die Regelabweichungen eines Mess-Zeitraums (dt) betrachtet werden (dR(t), t = 1. . .dt).

4. Verfahren zur Steuerung und Regelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Übergangsfunktion (ÜF) eine vorgebbare Anzahl (n) von Regelabweichungen (dR(i), i = 1. . .n) betrachtet werden.

5. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfunktion (ÜF) den negierten Regelabweichungen (dR(t), dR(i)) entspricht.

6. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit Aktivierung der Übergangsfunktion (ÜF) ein Regler- Volumenstrom (VR) über einen Raildruck-Regler (13) in Abhängigkeit der Übertragungsfunktion (ÜF) berechnet wird.

7. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfunktion (ÜF) nach Ablauf des Messzeitraum (dt) oder entsprechend der Anzahl (n) beendet wird.

8. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfunktion (ÜF) aus einer Differenz (DIFF) einer ersten und zweiten Regelabweichung (dR(t), dR(i)) berechnet wird.

9. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfunktion (ÜF) der negierten Differenz (DIFF) entspricht.

10. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur-Volumenstrom (V(KORR)) aus der Übertragungsfunktion (ÜF) über ein DT1-Gliedes (19) berechnet wird.

11. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfunktion (ÜF) deaktiviert wird, wenn der Korrektur-Volumenstrom (V(KORR)) einen Grenzwert (GW) unterschreitet (V(KORR) < GW) oder eine Zeitstufe abgelaufen ist.

12. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivierter Übergangsfunktion (ÜF) ein Soll- Volumenstrom (V(SOLL)) aus dem Regler-Volumenstrom (VR) und einem Verbrauchs- Volumenstrom (V(VER)) berechnet wird.

13. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivierter Übergangsfunktion (ÜF) der Soll- Volumenstrom (V(SOLL)) aus dem Verbrauchs-Volumenstrom (V(VER)) und dem Korrektur- Volumenstrom (V(KORR)) berechnet wird.

14. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Volumenstroms (V(SOLL)) zusätzlich aus einem mittels eines Kennfelds (14) ermittelten Leckage-Volumenstrom (V(LKG)) berechnet wird.

15. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei beendeter Übergangsfunktion (ÜF) der Soll-Volumenstrom (V(SOLL)) aus dem Verbrauchs- Volumenstrom (V(VER)) und dem Leckage-Volumenstrom (V(LKG)) berechnet wird.

16. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrauchs-Volumenstrom (V(VER)) in Abhängigkeit einer Motordrehzahl (nMOT) und einer Soll-Einspritzmenge (Q(SW)) berechnet wird (V(VER) = f(nMOT, Q(SW))).

17. Verfahren zur Steuorung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kennfeld (14) abgelegten Werte des Leckage- Volumenstroms (V(LKG)) im Normalbetrieb ermittelt werden indem im stationären Zustand der Wert des Regler-Volumenstroms (VR) als entsprechender Wert des Leckage- Volumenstroms (V(LKG)) gesetzt wird und der Wert des Leckage-Volumenstroms (V(LKG)) im Kennfeld (14) abgelegt wird.

18. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler-Volumenstrom (VR) zusätzlich gefiltert wird.

19. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kennfeld (14) abgelegten Werte des Leckage- Volumenstroms (V(LKG)) im Normalbetrieb ermittelt werden indem im stationären Zustand der integrierende Anteil (I-Anteil) des Raildruck-Reglers (13) als entsprechender Wert des Leckage-Volumenstroms (V(LKG)) gesetzt wird und der Wert des Leckage-Volumenstroms (V(LKG)) im Kennfeld (14) abgelegt wird.

20. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach einem der vorausgegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer abnehmenden Soll-Einspritzmenge (Q(SW)) der Leckage-Volumenstrom (V(LKG)) über Grenzwertlinien (GW) zu kleiner Werten korrigiert wird.

21. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Leckage-Volumenstroms (V(LKG)) über ein Bewertung- Kennfeld zusätzlich bewertet wird.