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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumesssystems. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumesssystems sind beispielsweise aus der
DE 102 56 331 A1 und der
DE 100 33 343 A1 bekannt. Dort wird jeweils ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrauchers, insbesondere eines Piezoaktors beschrieben, die eine Steuereinheit und eine Endstufe umfasst. Die Steuereinheit übermittelt ein Steuersignal an die Endstufe und die Endstufe meldet ein Rückmeldesignal an die Steuereinheit zurück. Ausgehend von dem Vergleich einer vom Steuersignal abhängigen Größe und dem Rückmeldesignal erkennt die Steuereinrichtung auf Fehler.
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Mit einer solchen Einrichtung können verschiedene Fehler erkannt werden. Wobei nicht alle Fehler zuverlässig erkannt werden. Des weiteren ist mit dieser Vorgehensweise nicht möglich, die Art des Fehlers zu erkennen.
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Aus der
DE 103 16 634 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung eines Kraftstoffzumesssystems bekannt. Dabei wird vor der Inbetriebnahme des Kraftstoffzumesssystems eine Überprüfung der Kontaktierung der Injektoren durchgeführt. Zur Prüfung steuert ein Steuergerät die Injektoren an und wertet Stromwerte und Spannungswerte aus. Vor der Prüfung wird überprüft, ob der Raildruck kleiner als ein Schwellenwert ist. Dadurch wird gewährleistet, dass die Prüfung nur bei stehender Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
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Es stellt sich die Aufgabe ein Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffzumesssystems zu schaffen, mit dem verschiedene Fehler erkannt werden können und mit dem es möglich ist die Art des Fehlers zu erkennen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Dadurch, dass zum einen ein Differenzstrom dahingehend überprüft wird, ob er größer als ein Schwellenwert ist und dass andererseits eine den Raildruck charakterisierende Größe dahingehend überprüft wird, dass sie kleiner als ein Schwellenwert ist, können Fehler sicher erkannt werden. Des Weiteren ist eine Unterscheidung der Fehlerart möglich. Durch diese Maßnahme können verschiedene Fehler zuverlässig erkannt und die Art des Fehlers besser unterschieden werden.
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Zeichnung
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Die Zeichnung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigt 1 die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung und 2 Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
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Offenbarung der Erfindung
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In
1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Blockdiagramms dargestellt. Eine ähnliche Einrichtung ist in der
DE 102 56 331 beschrieben. Eine Steuereinheit
100, die auch als Steuerrechner oder CPU bezeichnet werden kann, ist mit einer Endstufenansteuerung
110 wenigstens über eine Busverbindung
SPI verbunden. Über diese Verbindung tauschen die Steuereinheit
100 und die Endstufensteuerung
110 verschiedene Signale aus. Diese sind unter anderem ein Signal, das die gewünschte Spannung, die am Piezoaktor anliegt, charakterisiert. Ferner liefert die Steuereinheit ein Signal, das insbesondere den Beginn des Ladevorgangs und/oder den Beginn des Endladevorgangs des Piezoaktors charakterisiert. Des Weiteren liefert die Endstufensteuerung
110 verschiedene Signale
100 an die Steuereinheit, die den Zustand der Endstufensteuerung bzw. der nachfolgenden Endstufenschaltung charakterisieren.
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Die Endstufensteuerung 110 beaufschlagt wiederum die Endstufenschaltung 120 mit Signalen. Diese Endstufenschaltung umfasst im Wesentlichen Schaltelemente, die zum Laden bzw. Entladen des Piezoaktors 130 dienen. Hierzu ist im Wesentlichen wenigstens ein Schaltelement zum Laden und wenigstens ein Schaltelement zum Entladen des Piezoaktors vorgesehen. Des Weiteren ist jeweils ein High-Side-Schalter, der den Piezoaktor mit Versorgungsspannung verbindet, und ein Low-Side-Schalter, der den Piezoaktor mit Masse verbindet, vorgesehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass mehrere Piezoaktoren mit einem High-Side-Schalter oder mit einem Low-Side-Schalter gemeinsam angesteuert werden.
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Die an dem Piezoaktor 130 anliegende Spannung UI bzw. die Ströme, die beim Ladevorgang und Entladevorgang fließen, werden von der Endstufensteuerung 110 überwacht, ausgewertet und zur Steuereinheit 100 zurückgemeldet. Die Endstufensteuerung 110 beinhaltet neben weiteren nicht dargestellten Elementen eine Überwachung 115, der die Spannungswerte UI und die Stromwerte ID zugeführt werden.
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Im Wesentlichen besteht die Endstufe 120 aus einer Reihenschaltung eines High-Side-Schalters, dem Piezoaktor 130 und einem Low-Side-Schalter. Diese Reihenschaltung kann über den Ladeschalter bzw. über den Entladeschalter auf eine bestimmte Spannung aufgeladen bzw. entladen werden. Problematisch ist nun, wenn einer der Anschlüsse des Piezoaktors mit Masse oder mit Versorgungsspannung kurzgeschlossen ist. Dabei wird zwischen vier Fehlern unterschieden.
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Ist der High-Side-Anschluss des Piezoaktors, d. h. der Verbindungspunkt zwischen dem High-Side-Schalter und dem Piezoaktor, mit Masse kurzgeschlossen, so spricht man von einem High-Side-seitigen Kurzschluss nach Masse.
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Ist der High-Side-Anschluss des Piezoaktors, d. h. der Verbindungspunkt zwischen dem High-Side-Schalter und dem Piezoaktor, mit Versorgungsspannung kurzgeschlossen, so spricht man von einem High-Side-seitigen Kurzschluss nach Versorgungsspannung.
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Ist der Low-Side-Anschluss des Piezoaktors, d. h. der Verbindungspunkt zwischen dem Low-Side-Schalter und dem Piezoaktor, mit Masse kurzgeschlossen, so spricht man von einem Low-Side-seitigen Kurzschluss nach Masse.
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Ist der Low-Side-Anschluss des Piezoaktors, d. h. der Verbindungspunkt zwischen dem Low-Side-Schalter und dem Piezoaktor, mit Versorgungsspannung kurzgeschlossen, so spricht man von einem Low-Side-seitigen Kurzschluss nach Versorgungsspannung.
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Diese Fehler gilt es sicher zu erkennen und voneinander zu unterscheiden.
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Des weiteren sind Messmittel vorgesehen, die zum Einen die Spannung UI, die am Piezoaktor anliegt, erfassen und die zum Anderen die beim Laden bzw. Entladen fließenden Ströme I erfassen. Zur Ermittlung der Ströme ist vorgesehen, dass der Ladestrom und/oder der Entladestrom jeweils über einen ohmschen Widerstand fließt. Die an diesem ohmschen Widerstand abfallende Spannung wird als Stromsignal verwendet. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Differenz ID zwischen dem Ladestrom und dem Entladestrom ausgewertet wird, d. h. fließt beim Ladevorgang ein deutlich unterschiedlicher Strom gegenüber dem Entladevorgang, so wird von einem Defekt ausgegangen.
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Üblicher Weise dient als Versorgungsspannung ein so genannter Bufferkondensator, der über eine geeignete Schaltung auf eine entsprechende Spannung geladen wird. Hierzu wird der Bufferkondensator mit einem bestimmten Stromwert beaufschlagt. Dieser Stromwert wird als so genannter Bufferstrom bezeichnet. Als Stromdifferenz ID wird bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung die Differenz zwischen diesem Bufferstrom und dem Aktorstrom, d. h. dem Ladestrom und/oder dem Entladestrom verwendet. Tritt eine solche Stromdifferenz auf, d. h. es besteht eine Abweichung zwischen den zwei ausgewerteten Stromwerten, so ist von einem schwerwiegenden Defekt auszugehen.
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Des Weiteren wird überprüft, ob die Spannung Ul an dem Piezoaktor 130 innerhalb eines bestimmten Zeitraumes den vorgegebenen Wert erreicht. Ist dies ebenfalls nicht der Fall, so wird auf Fehler erkannt. Dabei wird zum Einen erkannt, wenn die Spannung zu schnell erreicht wird und zum anderen wird auf Fehler erkannt, wenn nach Ablauf einer bestimmten Zeit die Spannung noch nicht erreicht wird, d. h. die Spannung zu langsam erreicht wird. Dabei kann zum Einen ausgewertet werden, ob nach Ablauf einer Wartezeit bestimmte Spannungswerte erreicht sind, oder es kann überprüft werden, nach welcher Zeitdauer bestimmte Spannungswerte erreicht werden. Das heißt auf Fehler wird erkannt, wenn die Spannung nicht innerhalb eines Zeitfensters einen vorgegebenen Wert erreicht.
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Erfindungsgemäß werden diese Überprüfungen dahingehend, ob eine Stromdifferenz ID vorliegt bzw. ob Zeitdauern T unterschritten oder überschritten werden, von der Endstufensteuerung und dort insbesondere von der Überwachung 115 durchgeführt. Die entsprechenden Ergebnisse werden über den Datenbus SPI an die Steuereinheit 100 übermittelt.
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Dort erfolgt dann eine entsprechende Weiterverarbeitung und es werden von dieser Steuereinheit dann entsprechende Maßnahmen, wie beispielsweise ein Abschalten der Brennkraftmaschine oder ein Abschalten einzelner oder aller Aktoren, veranlasst. D. h. erfindungsgemäß wird ausgehend von bestimmten Fehlermustern, dem Auftreten bestimmter Fehler, die Fehlerursache ermittelt.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass unterhalb eines bestimmten Kraftstoffdrucks SP ebenfalls ein Fehlersignal ausgegeben wird. Liegt dieses Fehlersignal vor, so wird üblicher Weise die Ansteuerung der Aktoren unterbunden, da unterhalb eines bestimmten Kraftstoffdrucks keine zuverlässige Einspritzung unter definierten Bedingungen mehr möglich ist.
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Zur Fehleridentifizierung wird wie folgt vorgegangen: Eine erste Bedingung 200 liegt vor, wenn die Stromdifferenz ID größer als ein Schwellenwert ist. D. h. diese Bedingung 200 ist erfüllt, wenn die Differenz zwischen dem Bufferstrom und dem Lade- bzw. Entladestrom durch den Aktor größer als ein Schwellenwert ist. D. h. wenn diese beiden Werte um mehr als ein bestimmter Wert voneinander abweichen. Alternativ kann auch die Differenz zwischen Lade- und Entladestrom ausgewertet werden. Eine zweite Bedingung 210 liegt vor, wenn der Raildruck P oder eine den Raildruck charakterisierende Größe kleiner als ein Schwellenwert SP ist. Eine dritte Bedingung 220 liegt vor, wenn die Zeit T kleiner als ein erster Schwellwert S1 ist. Eine vierte Bedingung liegt vor, wenn die Zeit T größer als eine zweite Zeitschwelle S2 ist. Die dritte Bedingung ist erfüllt, wenn der Lade- oder Entladevorgang kürzer als die erste Zeitbedingung S1 ist. D. h. der Piezoaktor wird zu schnell geladen bzw. zu schnell entladen. Die vierte Bedingung 230 ist erfüllt, wenn der Piezoaktor zu langsam geladen bzw. entladen wird. Des Weiteren wird eine Bedingung 240 überprüft. Diese ist erfüllt, wenn zweimal der Differenzwert ID für den Strom größer als ein Schwellenwert ist.
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Die erste Bedingung 200 und die zweite Bedingung 210 werden einem UND-Gatter 250 zugeführt. Liegen beide Bedingungen vor, geht ein entsprechendes Signal an die Auswertung 280. Des Weiteren wird die zweite Bedingung 210 und die dritte Bedingung einem UND-Gatter 260 zugeführt. Liegen beide Bedingungen vor, geht ein entsprechendes Signal an die Auswertung 280. Ferner wird die Bedingung 210 und die Bedingung 230 einem UND-Gatter 270 zugeführt. Liegen beide Bedingungen vor, geht ein entsprechendes Signal an die Auswertung 280. Des Weiteren wird von der Bedingung 240 ein entsprechendes Signal an die Auswertung abgegeben, wenn zweimal die Stromdifferenz ID größer als ein Schwellenwert ist. Am Ausgang der Auswertung 280 liegt dann ein entsprechendes Signal an, dass den entsprechenden Fehler 290 anzeigt.
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Vorzugsweise ist diese Vorgehensweise derart realisiert, dass die Endstufensteuerung über den Datenbus SPI ein entsprechendes Datenwort an die Steuereinheit abgibt, indem abhängig vom Erfülltsein der Bedingungen 200 bis 240 das Datenwort entsprechende Werte annimmt. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass jedem Bit des Datenworts eine Bedingung zugeordnet ist. Abhängig davon welche Bedingung erfüllt ist, nimmt das entsprechende Bit und damit das Datenwort einen entsprechenden Wert an.
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In der Steuereinheit 100 wird dann das Vorliegen der Bedingung 210, dass der Raildruck kleiner als ein Schwellwert SP ist, geprüft und ausgehend von dem Vorliegen der verschiedenen Bedingungen ermittelt welche Fehlerart vorliegt. D. h. die Verknüpfung der Bedingungen und die Auswertung, ob der Raildruck bestimmte Werte annimmt, erfolgt in der Steuereinheit 100. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass über den Datenbus SPI die Bedingung 210 mittels eines entsprechenden Datenworts an die Endstufensteuerung 110 übertragen wird. Die Auswertung welcher Fehler vorliegt, erfolgt dann in der Endstufensteuerung und diese übermittelt ein entsprechendes Signal, welcher Fehler vorliegt, an die Steuereinheit 100.
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Bei einem entsprechend erkanntem Fehler führt die Steuereinheit bzw. die Endstufensteuerung entsprechende Notmaßnahmen durch. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der als Defekt erkannte Aktor nicht mehr angesteuert bzw. sogar entladen wird. Bei entsprechend schwerwiegenden Fehlern ist sogar vorgesehen, dass alle Injektoren abgeschaltet und/oder entladen werden. Bei noch gravierenden Fehlern kann sogar vorgesehen sein, dass die gesamte Brennkraftmaschine abgeschaltet wird. Zur Durchführung dieser Maßnahme übermittelt die Steuereinheit 100 wiederum ein entsprechendes Signal an die Endstufensteuerung. Wird die Überwachung in der Endstufensteuerung 110 durchgeführt, so ist eine Übermittlung des entsprechenden Signals nur an die Steuereinheit notwendig, wenn die Maßnahmen weitere Elemente als die Piezoaktoren betreffen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jeweils dann auf den entsprechenden Fehler erkannt wird, wenn die angegebenen Bedingungen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne, die auch als dritte Zeitspanne bezeichnet wird, auftreten. Dies ist beispielsweise dadurch realisiert, dass jeweils einem Bit eines Datenworts eine Bedingung zugeordnet ist und dieses Bit bei Vorliegen der Bedingung gesetzt wird. Abhängig vom Wert des Datenwortes, d. h. von den gesetzten Bits wird der entsprechende Fehler erkannt. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass zu Beginn der jeweiligen Ansteuerung eines Aktors bzw. zu Beginn eines Einspritzzykluses das entsprechende Datenwort, dass den Fehler anzeigt, dass auch als Fehlerdatenwort bezeichnet werden kann, zurückgesetzt wird.
