DE102005048456A1 - Method for diagnosing a shut-off valve - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Diagnose eines Absperrventils in einer Kraftstoffleitung, wobei das Absperrventil in der Kraftstoffleitung zwischen mindestens einem Tank und mindestens einem Einblasventil angeordnet ist, mit den Schritten: Schließen des Absperrventils, Einstellen eines Kraftstoffdrucks stromabwärts des geschlossenen Absperrventils, der kleiner ist als der Kraftstoffdruck stromaufwärts des Absperrventils, Überwachung des Kraftstoffdrucks bei geschlossenem Einblasventil stromabwärts des Absperrventils, wobei die Absperrwirkung des Ventils als nicht ausreichend erkannt wird, wenn der Druck in der Kraftstoffleitung stromabwärts des Ventils ansteigt.A method for diagnosing a shut-off valve in a fuel line, the shut-off valve being arranged in the fuel line between at least one tank and at least one injection valve, comprising the steps: closing the shut-off valve, setting a fuel pressure downstream of the closed shut-off valve which is less than the fuel pressure upstream of the Shut-off valve, monitoring the fuel pressure with the injection valve closed downstream of the shut-off valve, the shut-off effect of the valve being recognized as insufficient if the pressure in the fuel line increases downstream of the valve.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Diagnose eines Absperrventils in einer Kraftstoffleitung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs sowie ein Kraftstoffversorgungssystem.The The invention is based on a method for diagnosing a shut-off valve in a fuel line according to the preamble of the independent claim and a fuel supply system.
Systeme mit komprimiertem Gas, so genannte CNG (compressed natural gas)-Systeme beinhalteten typischerweise eine Reihenschaltung von einem Tank-Absperrventil, einem Druckreglerabsperrventil, einem Druckregelmodul und einem Überdruckventil im Niederdruck-System. Hierbei hat häufig das Druckregelmodul selbst ebenfalls eine Ventilfunktion, die bei zu hohen Drücken den Niederdruckbereich vom Hochdruckbereich absperrt, um zu vermeiden, dass bei zu hohen Drücken die Einspritzventile bzw. Einblasventile nicht mehr zuverlässig öffnen.systems with compressed gas, called CNG (compressed natural gas) systems typically included a series connection of a tank shut-off valve, a pressure regulator shut-off valve, a pressure control module and a pressure relief valve in the low-pressure system. This often has the pressure control module itself also a valve function, which at too high pressures the Low pressure area of the high pressure area shuts off to avoid that at too high pressures no longer reliably open the injection valves or injection valves.
Aufgrund rechtlicher Erfordernisse sind insbesondere Tankabsperrventile vorgeschrieben. Ein Fehler der Absperrfunktion, also interne Leckagen, haben jedoch keinen Einfluss auf den normalen Fahrzeugbetrieb. Sollten die Absperrvorrichtungen in einem Störfall nicht ausreichend schließen, besteht die Gefahr, dass der komplette Tankinhalt in die Umgebung entweichen kann. Deshalb besteht ein besonderes Interesse die Absperrwirkung der Absperrvorrichtungen/-ventile im Vorfeld vorzugsweise routinemäßig zu überprüfen und bei mangelnder Absperrwirkung eine Warnung oder eine Fehlerreaktion einzuleiten.by virtue of legal requirements are especially Tankabsperrventile prescribed. However, an error of the shut-off function, ie internal leaks, have no influence on normal vehicle operation. Should the shut-off devices in a major accident not close enough, There is a risk that the entire tank contents in the environment can escape. Therefore, there is a special interest the barrier effect the shut-off devices / valves in advance preferably to check routinely and if there is a lack of blocking effect, a warning or an error reaction initiate.
Aus
der
Offenbarung der Erfindungepiphany the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Absperrventil, das in einer Kraftstoffleitung zwischen mindestens einem Tank und mindestens einem Einblasventil angeordnet ist, in wenigen Schritten mit typischerweise ohnehin vorhandenen Sensoren oder Messmitteln auf seine Absperrwirkung – also interne Leckage – überprüft werden kann. Hierzu wird in einem ersten Schritt das Absperrventil geschlossen und dann stromabwärts des geschlossenen Absperrventils ein Kraftstoffdruck eingestellt, der kleiner ist als der Kraftstoffdruck stromaufwärts des Absperrventils. Hiernach wird der Kraftstoffdruck stromabwärts des geschlossenen Absperrventils überwacht, wobei die Absperrwirkung des Ventils als nicht ausreichend erkannt wird, wenn der Druck in der Kraftstoffleitung stromabwärts des Ventils ansteigt.The inventive method with the characteristics of the independent In contrast, the method claim has the advantage of having a shut-off valve in a fuel line between at least one tank and at least one injection valve is arranged in a few steps with typically anyway existing sensors or measuring means on its shut-off - ie internal Leakage - to be checked can. For this purpose, the shut-off valve is closed in a first step and then downstream of the closed shut-off valve set a fuel pressure, which is less than the fuel pressure upstream of the Shut-off valve. After that, the fuel pressure downstream of the monitored closed shut-off valve, wherein the shut-off of the valve recognized as insufficient when the pressure in the fuel line downstream of the Valve rises.
Ferner gestalten sich auch ein Kraftstoffversorgungssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruch in gleicher Weise vorteilhaft. Hierbei ist ein Steuergerät vorgesehen, dass zur Diagnose ein Absperrventil schließt und stromabwärts des Absperrventils einen Kraftstoffdruck einstellt, der kleiner ist als stromaufwärts des Absperrventils und hiernach die Einblasventile schließt, und dass das Steuergerät eine mangelnde Absperrwirkung des Absperrventils erkennt, wenn der Druck in der Kraftstoffleitung stromabwärts des Absperrventils ansteigt.Further also design a fuel supply system with the features of the independent Device claim in the same way advantageous. Here is a control unit provided that for diagnosis closes a shut-off valve and downstream of the Shut-off valve sets a fuel pressure that is smaller as upstream the shut-off valve and thereafter the injection valves closes, and that the control unit detects a lack of shut-off the shut-off valve when the Pressure in the fuel line downstream of the shut-off valve increases.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegeben Verfahrens möglich.By in the subclaims listed activities are advantageous developments and improvements of the independent claim specified method possible.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kraftstoffdruck stromabwärts des geschlossenen Ventils in einer ersten Betriebsart einer Brennkraftmaschine eingestellt wird, und der Kraftstoffdruck stromabwärts des Absperrventils in einer zweiten Betriebsart der Brennkraftmaschine überwacht wird. Hierbei könnte die erste Betriebsart beispielhaft so gewählt sein, dass der stromabwärts des geschlossenen Absperrventils befindliche Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingeblasen und dort verbrannt wird.Especially It is advantageous if the fuel pressure downstream of the closed valve set in a first mode of an internal combustion engine is, and the fuel pressure downstream of the check valve in one second mode of the internal combustion engine is monitored. This could be the first mode of operation may be chosen, for example, such that the downstream of the closed shut-off valve located fuel into a combustion chamber an internal combustion engine blown and burned there.
Durch diesen Kraftstoffverbrauch nimmt die Kraftstoffmenge stromabwärts des geschlossenen Absperrventils ab und der Kraftstoffdruck sinkt in der gewünschten Weise. Die zweite Betriebsart ist vorzugsweise so gewählt, dass die Einblasventile geschlossen bleiben, als beispielsweise in einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine oder auch einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem weiteren Brennverfahren ohne Verwendung der Einblasventile.By this fuel consumption decreases the amount of fuel downstream of closed shut-off valve and the fuel pressure drops in the desired Wise. The second operating mode is preferably selected such that the injection valves remain closed, as for example in a pushing operation the internal combustion engine or an operation of the internal combustion engine with another combustion method without using the injection valves.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, in der ersten Betriebsart einen ersten und in der zweiten Betriebsart einen zweiten Kraftstoff zu verwenden. So kann es beispielsweise vorteilhaft vorgesehen sein, die Brennkraftmaschine in einer ersten Betriebsart mit Wasserstoff, Erdgas, Flüssiggas oder ähnlichen komprimierten Medien zu betreiben und in der zweiten Betriebsart mit flüssigem Kraftstoff wie Benzin oder Diesel oder mit einem Elektromotor (Hybrid). Hierbei erfolgt die erste Betriebsart vorzugsweise über die Einblasventile und die zweite Betriebsart über zusätzliche Ventile oder andere Vorrichtungen. So können in vorteilhafter Weise die Einblasventile während des Betriebs in der zweiten Betriebsart geschlossen bleiben und die Diagnose des Absperrventils erfindungsgemäß erfolgen.A further advantageous embodiment provides for using a first fuel in the first operating mode and a second fuel in the second operating mode. For example, it may be advantageous to operate the internal combustion engine in a first mode with hydrogen, natural gas, LPG or similar compressed media and in the second mode with liquid fuel such as gasoline or diesel or with an electric motor (hybrid). Here, the first mode is vorzugswei via the injection valves and the second mode via additional valves or other devices. Thus, advantageously, the injection valves remain closed during operation in the second mode and the diagnosis of the shut-off valve according to the invention.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass nach dem Schließen des Absperrventils das mindestens eine Ausblasventil periodisch kurzzeitig geöffnet wird, um den Kraftstoffdruck stromabwärts des geschlossenen Ventils zu reduzieren. So dass durch das periodische Öffnen in vorteilhafter Weise, der Kraftstoffdruck kontrolliert eingestellt werden kann.Farther It is advantageous that after closing the shut-off valve the at least one blow-off valve is opened periodically for a short time, to the fuel pressure downstream to reduce the closed valve. So that by the periodic opening in Advantageously, the fuel pressure is controlled can be.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Diagnose des Absperrventils während einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine durchzuführen.In a further advantageous embodiment, it is provided, the Diagnosis of the shut-off valve during perform a fuel cut of the internal combustion engine.
Ferner ist es von Vorteil, die Diagnose des Absperrventils bei einer nicht im Betrieb befindlichen Brennkraftmaschine durchzuführen.Further it is advantageous to not diagnose the shut-off valve to perform in operation internal combustion engine.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, beim Abstellen der Brennkraftmaschine das Absperrventil zu schließen, und die Brennkraftmaschine solange zu betreiben, bis sich stromabwärts des geschlossenen Absperrventils ein Kraftstoffdruck einstellt, der kleiner ist als stromaufwärts des Absperrventils. Hierdurch ist es beispielsweise möglich automatisch beim Abstellen der Brennkraftmaschine in vorteilhafter Weise eine Diagnose der Absperrvorrichtungen/-ventile durchzuführen.at a further advantageous embodiment, it is provided at Turn off the internal combustion engine to close the shut-off valve, and the To operate the internal combustion engine until downstream of the closed shut-off valve adjusts a fuel pressure, the less than upstream the shut-off valve. This makes it possible, for example, automatically when parking the internal combustion engine in an advantageous manner Diagnosis of shut-off devices / valves.
Weiterhin ist es von Vorteil, bei der Messung des Drucks in der Kraftstoffleitung eine Größe, die eine Temperatur des Kraftstoffs kennzeichnet zu berücksichtigen.Farther it is beneficial in measuring the pressure in the fuel line a size that one Temperature of the fuel is to be considered.
So kann in vorteilhafter Weise, aus dem Druck und der Temperatur eine Kraftstoffmasse im System ermittelt werden, und die Absperrwirkung des Ventils als nicht ausreichend erkannt werden, wenn die Kraftstoffmasse in der Kraftstoffleitung stromabwärts des Ventils ansteigt.So can in an advantageous way, from the pressure and the temperature Fuel mass can be determined in the system, and the shut-off of the Valve is not recognized as sufficient when the fuel mass rises in the fuel line downstream of the valve.
Zeichnungdrawing
Ein
Beispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems
ist in der
Beschreibungdescription
Im
Normalbetrieb des Kraftstoffversorgungssystems wird beispielsweise
Wasserstoff in den beiden Tanks
In
einem Störfall
oder bei besonderen Betriebsbedingungen ist es vorgesehen, die Absperrventile
Zur Überprüfung der Absperrwirkung bzw. der Dichtheit eines Absperrventils ist es erfindungsgemäß vorgesehen, einen Differenzdruck an einem geschlossenen Absperrventil einzustellen. Bei mangelnder Absperrwirkung des Ventils wird Kraftstoff von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite strömen und den Druck auf der Niederdruckseite erhöhen bzw. den Differenzdruck verringern. Ein Druckanstieg auf der Niederdruckseite des Ventils ist somit ein Indiz für eine mangelnde Absperrwirkung. Die Steigung des Druckanstieg ist ferner ein Maß für die Größe der Undichtigkeit.To check the Shut-off or the tightness of a shut-off valve is provided according to the invention, to set a differential pressure at a closed shut-off valve. If there is a lack of shut-off of the valve fuel from the High pressure side to the low pressure side flow and the pressure on the low pressure side increase or reduce the differential pressure. A pressure increase on the low pressure side the valve is thus an indication of a lack of Absperrwirkung. The The slope of the pressure increase is also a measure of the size of the leak.
Zur Überprüfung des
in
Um
die Genauigkeit der Überprüfung der
Absperrwirkung weiter zu verbessern, besteht die Möglichkeit
stromabwärts
des Druckreglers mit dem vierten Drucksensor
Selbstverständlich sind
auch andere Ausführungen
eines erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems
denkbar. So kann beispielsweise auf einen ersten und zweiten Drucksensor
Auch kann es vorgesehen sein, nur einen Kraftstofftank oder auch mehr als zwei Kraftstofftanks zu betreiben.Also it can be provided, only a fuel tank or more to operate as two fuel tanks.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist ferner nicht nur auf die Diagnose eines Absperrventils
Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Diagnose immer dann ausgeführt werden, wenn ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorliegt, die ein Öffnen der Einblasventile – also eine Kraftstoffzufuhr – nicht verlangt. Die Diagnose kann so beispielsweise bei Abstellen oder im abgestellten Zustand erfolgen oder auch während einer Schubabschaltung.in principle can the diagnosis of the invention always executed be when an operating condition of the internal combustion engine is present, the one opening the injection valves - so a fuel supply - not required. The diagnosis can be made, for example, when parking or in the parked state or during a fuel cut.
Zur Diagnose während einer Schubabschaltung, wird vorzugsweise schon während eines Betriebs der Brennkraftmaschine mit geringer Last das Absperrventil geschlossen. Aufgrund des anwährenden Betriebs mit geringer Last wird Kraftstoff angefordert und der Kraftstoffdruck sinkt stromabwärts des Absperrventils. Erfolgt dann eine Schubabschaltung liegt bereits ein geeigneter Druck stromabwärts des Absperrventils vor und eine erfindungsgemäße Diagnose kann durchgeführt werden.to Diagnosis during a fuel cut, is preferably already during a Operation of the engine with low load the shut-off valve closed. Due to the persistent Low load operation requires fuel and fuel pressure sinks downstream the shut-off valve. If then a fuel cut is already a suitable pressure downstream of the shut-off valve and a diagnosis according to the invention can be carried out.
Dauert der Betrieb bei geringer Last jedoch länger an, besteht die Gefahr, dass der Kraftstoffdruck stromabwärts des geschlossenen Absperrventils einen kritischen Druck unterschreitet und ein Betrieb der Brennkraftmaschine nicht mehr möglich ist. Um dies zu vermeiden, ist sinnvoller Weise eine Druckschwelle vorgesehen, bei der, wenn der Kraftstoffdruck die Druckschwelle unterschreitet, das Absperrventil wieder geöffnet wird.Lasts However, when operating at low load, the risk of that the fuel pressure downstream of the closed shut-off valve a critical pressure falls below and operation of the internal combustion engine not possible anymore is. To avoid this, it makes sense to set a pressure threshold provided when the fuel pressure is the pressure threshold falls below, the shut-off valve is opened again.
Liegt nach wie vor eine geringe Lastanforderung vor, wird das Absperrventil beim Erreichen bzw. Unterschreiten vorzugsweise nur kurzzeitig geöffnet, so dass der Kraftstoffdruck stromabwärts des Absperrventils nur geringfügig ansteigt. So wird zum einen der weitere Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht zum anderen bleibt nach wie vor ein geeigneter Differenzdruck am Absperrventil zur erfindungsgemäßen Diagnose erhalten. Geeignete Öffnungszeiten des Absperrventils können beispielsweise im Vorfeld ermittelt werden und ggf. in Kennfeldern zum Abruf abgelegt werden. Ferner ist es auch möglich, eine zweite Druckschwelle vorzusehen, ab der das Absperrventil wieder zu schließen ist. Auch ist es denkbar, das Absperrventil periodisch zu betreiben.Lies still a low load request before, the shut-off valve when reaching or falling below preferably only briefly open, so that the fuel pressure downstream of the shut-off valve only slight increases. Thus, on the one hand, the further operation of the internal combustion engine allows On the other hand, there is still a suitable differential pressure on Shut-off valve for diagnosis according to the invention receive. Suitable opening hours of the shut-off valve can For example, be determined in advance and possibly in maps for Polling be filed. Furthermore, it is also possible to use a second pressure threshold provide, from which the shut-off valve is closed again. It is also conceivable to operate the shut-off valve periodically.
Übersteigt hingegen die Lastanforderung einen bestimmten Schwellenwert, so ist davon auszugehen, dass voraussichtlich keine Schubabschaltung bevorsteht und das Absperrventil bleibt geöffnet.If, on the other hand, the load requirement exceeds a certain threshold, it can be assumed that there will probably be no fuel cut imminent and the shut-off valve remains open.
Ferner ist es bei Zwei-Kraftstoffsystemen möglich, beim Betrieb mit einem ersten Kraftstoff der über die Einblasventile in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht wird, ein Absperrventil zu schließen und einen geeigneten Druck stromabwärts des Absperrventils einzustellen. Das Zwei-Kraftstoffsystem ermöglicht es, auf einen zweiten Kraftstoff umzuschalten, der dann unabhängig von den Einblasventilen in den Brennraumraum eingebracht werden kann und so einen weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht, während die Einblasventile geschlossen bleiben können und eine erfindungsgemäße Diagnose durchführbar ist.Further it is possible with two fuel systems, when operating with one first fuel over the injection valves introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine will close a shut-off valve and a suitable pressure downstream of the Adjust stop valve. The two-fuel system makes it possible to switch to a second fuel, which then independent of the injection valves can be introduced into the combustion chamber space and thus allows further operation of the internal combustion engine, while the injection valves can remain closed and a diagnosis according to the invention feasible is.
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