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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Auswerten einer Zuverlässigkeit
für ein
Hochdruckkraftstoffsystem.
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Ein
Akkumulatorkraftstoffeinspritzsystem wird als ein Hochdruckkraftstoffsystem
verwendet, das bei einer Brennkraftmaschine wie zum Beispiel einer
Dieselkraftmaschine vorgesehen ist. Bei diesem System wird ein Hochdruckkraftstoff
mit dem Druck, der dem Kraftstoffeinspritzdruck entspricht, in einem
Druckakkumulator wie zum Beispiel einer Common-Rail akkumuliert.
Der Hochdruckkraftstoff, der in dem Druckakkumulator akkumuliert
ist, wird in die Kraftmaschine durch ein Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt.
Bei diesem Akkumulatorkraftstoffeinspritzsystem verringert sich
der Kraftstoffdruck in dem Druckakkumulator, wenn der Kraftstoff
durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird. Dabei wird
jedoch der Hochdruckkraftstoff aus einer Kraftstoffzuführungspumpe
zu dem Druckakkumulator abgegeben, so dass das Innere des Druckakkumulators auf
den vorbestimmten Hochdruckzustand aufrecht erhalten wird.
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Bei
dem vorstehend genannten Hochdruckkraftstoffsystem wird der Kraftstoffdruck
in dem Druckakkumulator auf der Grundlage des Betriebszustandes
der Kraftmaschine eingestellt. Zum Beispiel wird ein Sollwert des
Kraftstoffdruckes auf der Grundlage der gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl
und Kraftstoffeinspritzmenge festgelegt, und eine Kraftstofffördermenge
der Kraftstoffzuführungspumpe
wird geregelt, um den Ist-Rail-Druck auf den Sollkraftstoffdruck
einzustellen. Insbesondere im Falle der Dieselkraftmaschine wird
der Sollkraftstoffdruck in einem Bereich von ungefähr 10 MPa
bis 200 MPa variabel festgelegt, und der Istkraftstoffdruck wird
so gesteuert, dass er dem Sollkraftstoffdruck folgt.
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In
einem derartigen Fall wird bei dem Druckakkumulator die Druckänderung
im Einklang mit der Änderung
des Kraftmaschinenbetriebszustandes wiederholt. Wenn die Druckänderung
wiederholt wird, kann eine Metallermüdung möglicherweise bei dem Druckakkumulator
und/oder dem Hochdruckkraftstoffrohr auftreten, das damit verbunden
ist, so dass diese beschädigt
werden. Angesichts des vorstehend beschriebenen Aspektes ist es
wünschenswert, über eine
Technik zu verfügen,
die in angemessener Weise die Zuverlässigkeit des Systems bei einer
lang andauernden Verwendung auswerten kann. Insbesondere wurde gefordert,
den Kraftstoffdruck in dem Druckakkumulator weiter zu erhöhen, um
die Abgasemissionen weiter zu verbessern. Bei einem System, das
mit einem hohen Druck beaufschlagt ist, muss die Zuverlässigkeit
des Systems des weiteren in angemessener Weise ausgewertet werden.
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Die
Japanische ungeprüfte
Patentoffenlegungsschrift JP-H05-272425
offenbart eine Fehlerbestimmungstechnik des Akkumulatorkraftstoffeinspritzsystems.
Gemäß dieser
Technik wird eine Sollsteuergröße eines
Kraftstofffördersteuerventils,
das bei einer Kraftstoffzuführungspumpe
vorgesehen ist, mit einem Referenzwert verglichen, um das Vorhandensein
eines Kraftstofflecks zu bestimmen. Falls bestimmt wird, dass das
Kraftstoffleck vorhanden ist, dann wird ein Sicherheitsventil einmal
geschlossen, und es wird erneut bestimmt, ob das Kraftstoffleck vorhanden
ist, indem die Sollsteuermenge des Kraftstofffördersteuerventils mit dem Referenzwert
verglichen wird. Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Bestimmung
wird das Vorhandensein einer Beschädigung des Kraftstoffzuführungssystems
von der Kraftstoffzuführungspumpe
zu dem Kraftstoffeinspritzventil bestimmt.
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Jedoch
wird im Falle der Technik, die in der Japanischen ungeprüften Patentoffenlegungsschrift JP-H05-272425
offenbart ist, das Vorhandensein des Fehlers nach dem Auftreten
des Kraftstofflecks bestimmt, das durch die Beschädigung zum Beispiel des
Kraftstoffrohres verursacht wird. Somit kann das Leck des Kraftstoffes
zur Außenseite
nicht verhindert werden. Daher ist es wünschenswert, über eine Technik
zu verfügen,
die zum Auswerten der Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes des Systems wie zum Beispiel der Druckakkumulator
verwendet werden kann, bevor das Kraftstoffleck tatsächlich auftritt.
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Die
vorliegende Erfindung widmet sich dem vorstehend beschriebenen Nachteil.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zum Auswerten
einer Zuverlässigkeit
eines Hochdruckkraftstoffsystems vorzusehen, das in wirksamer Weise
eine Auswertung der Zuverlässigkeit
eines Hochdruckabschnittes durchführen kann, der einen Akkumulator
des Hochdruckkraftstoffsystems aufweist.
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein Gerät zum Auswerten
der Zuverlässigkeit
für ein
Hochdruckkraftstoffsystem vorgesehen. Das Hochdruckkraftstoffsystem
hat einen Akkumulator, eine Kraftstoffzuführungspumpe und ein Kraftstoffeinspritzventil.
Der Akkumulator akkumuliert einen Kraftstoff auf einen hohen Druck,
der einem Kraftstoffeinspritzdruck zum Einspritzen des Kraftstoffes
in eine Brennkraftmaschine entspricht. Der Druck des Kraftstoffes
in dem Akkumulator wird auf der Grundlage eines Betriebszustandes
der Kraftmaschine variabel gesteuert. Die Kraftstoffzuführungspumpe
pumpt den Hochdruckkraftstoff zu dem Akkumulator. Das Kraftstoffeinspritzventil
spritzt den Kraftstoff, der von dem Akkumulator zugeführt wird,
in die Kraftmaschine ein. Das Gerät zum Auswerten der Zuverlässigkeit
hat eine Druckgewinnungseinrichtung, eine Zähleinrichtung und eine Bestimmungseinrichtung.
Die Druckgewinnungseinrichtung soll einen Kraftstoffdruck in dem
Akkumulator oder eine Druckinformation gewinnen, die eine Wechselwirkung
mit dem Kraftstoffdruck in dem Akkumulator hat. Die Zähleinrichtung
soll die Anzahl der Wiederholungen einer Druckänderung des Kraftstoffdruckes in
dem Akkumulator oder der Druckinformation bei einer vorbestimmten
Druckamplitude zählen.
Die Bestimmungseinrichtung soll eine Zuverlässigkeit eines Hochdruckabschnittes
bestimmen, der den Akkumulator aufweist, und zwar von dem Hochdruckkraftstoffsystem
auf der Grundlage der Anzahl der Wiederholungen der Druckänderungen,
die durch die Zähleinrichtung
gezählt
wird.
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird außerdem ein
Gerät zum
Auswerten einer Zuverlässigkeit
für das
Hochdruckkraftstoffsystem vorgesehen. Das Gerät zum Auswerten der Zuverlässigkeit
hat eine Druckgewinnungseinrichtung, eine Zähleinrichtung und eine Bestimmungseinrichtung.
Die Druckgewinnungseinrichtung soll einen Kraftstoffdruck in dem
Akkumulator oder eine Druckinformation gewinnen, die eine Wechselwirkung
mit dem Kraftstoffdruck in dem Akkumulator hat. Die Zähleinrichtung
soll die Anzahl der Wiederholungen einer Druckänderung des Kraftstoffdruckes
in dem Akkumulator oder der Druckinformation jeweils bei einer Vielzahl
vorbestimmte Druckamplituden zählen. Die
Bestimmungseinrichtung soll eine Zuverlässigkeit eines Hochdruckabschnittes
bestimmen, der den Akkumulator aufweist, und zwar von dem Hochdruckkraftstoffsystem
auf der Grundlage der Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung
jeweils bei der Vielzahl vorbestimmte Druckamplituden, die durch die
Zähleinrichtung
gezählt
werden.
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Die
Erfindung wird zusammen mit ihren zusätzlichen Merkmalen und Vorteilen
aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen
ersichtlich, wobei:
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1 zeigt
eine schematische Ansicht eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2A und 2B zeigen
S-N-Diagramme, bei denen eine Druckamplitude und die Anzahl der Wiederholungen
einer Druckänderung
als Parameter verwendet werden;
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3 zeigt
ein Zeitdiagramm eines exemplarischen Verhaltens eines Ist-Rail-Druckes;
und
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4 zeigt
ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Auswerten einer Zuverlässigkeit.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Die 1 zeigt
eine schematische Ansicht einer Struktur eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems
(eines Hochdruckkraftstoffsystems) einer Dieselkraftmaschine (einer
Brennkraftmaschine). Gemäß der 1 verbindet
ein Kraftstoffrohr 12 einen Kraftstoffbehälter 10 mit
einer Kraftstoffpumpe (auch als eine Kraftstoffzuführungspumpe
bezeichnet) 11. Die Kraftstoffpumpe 11 wird synchron
mit einer Drehung der Kraftmaschine angetrieben, um einen Kraftstoff
wiederholt einzuziehen und abzugeben. In der 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 13 einen Kraftstofffilter. Ein Einlassdosierventil
(SCV) 14, das elektromagnetisch angetrieben wird, ist in
einem Kraftstoffeinlassabschnitt der Kraftstoffpumpe 11 vorgesehen.
Ein Niederdruckkraftstoff, der aus dem Kraftstoffbehälter 10 eingezogen
wird, wird in eine entsprechende Kraftstoffdruckbeaufschlagungskammer
der Kraftstoffpumpe 11 durch das Einlassdosierventil 14 eingelassen.
In der Kraftstoffpumpe 11 bewegt sich jeder Tauchkolben
synchron mit der Kraftmaschinendrehung hin und her, so dass der Kraftstoff
in der entsprechenden Kraftstoffdruckbeaufschlagungskammer mit Druck
beaufschlagt wird und dann aus der Kraftstoffpumpe 11 bei
der Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens abgegeben wird.
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Eine
Common-Rail 20 ist mit der Kraftstoffpumpe 11 durch
ein Kraftstoffförderrohr 18 verbunden.
Der Hochdruckkraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe 11 abgegeben
wird, wird zu der Common- Rail 20 durch
das Kraftstoffförderrohr 18 zugeführt. Somit wird
der Kraftstoff in der Common-Rail 20 in dem Zustand gehalten,
bei dem er auf einen hohen Druck beaufschlagt ist. Ein Kraftstoffdrucksensor 21 ist
bei der Common-Rail 20 vorgesehen, und der Kraftstoffdruck
(nachfolgend als ein Ist-Rail-Druck bezeichnet) in der Common-Rail 20 wird
durch den Kraftstoffdrucksensor 21 erfasst.
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Darüber hinaus
sind Einspritzvorrichtungen 23, die elektromagnetisch angetrieben
werden, für die
entsprechenden Zylinder der Kraftmaschine vorgesehen. Der Hochdruckkraftstoff
wird von der Common-Rail 20 zu jeder Einspritzvorrichtung 23 durch ein
Hochdruckkraftstoffrohr 24 zugeführt. Wenn die jeweilige Einspritzvorrichtung 23 angetrieben
wird, dann wird der Kraftstoff von der Einspritzvorrichtung 23 in
den entsprechenden Zylinder der Kraftmaschine eingespritzt. Die
Einspritzvorrichtung 23 hat ein Zwei-Wege-Solenoidventil
oder ein Drei-Wege-Solenoidventil. Ein Teil des Hochdruckkraftstoffes,
der zu der Einspritzvorrichtung 23 zugeführt wird,
wird zu dem Kraftstoffbehälter 10 durch
ein Rückführungsrohr 25 zurückgeführt.
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Ein
Druckreduzierventil 27 einer mechanischen Bauart (oder
alternativ einer elektromagnetisch angetriebenen Bauart) ist bei
der Common-Rail 20 vorgesehen. Wenn der Common-Rail-Druck übermäßig erhöht wird,
wird das Druckreduzierventil 27 geöffnet. Auf diese Art und Weise
wird der Hochdruckkraftstoff von der Common-Rail 20 zu
dem Kraftstoffbehälter 10 durch
das Rückführungsrohr 25 zurückgeführt, und
dadurch wird der Common-Rail-Druck
reduziert.
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Eine
ECU 30 ist eine elektronische Steuereinheit, die einen
Mikrocomputer einer bekannten Bauart aufweist, der eine CPU, einen
ROM, einen RAM, einen EEPROM und dergleichen aufweist. Der Kraftstoffdrucksensor 21,
ein Drehzahlsensor 31, ein Beschleunigungsvorrichtungssensor
(ein Gaspedalsensor) 32 und dergleichen sind mit der ECU 30 verbunden,
so dass die ECU 30 Messsignale von diesen Sensoren aufnimmt.
Der Drehzahlsensor 31 misst eine Drehzahl der Kraftmaschine.
Der Beschleunigungsvorrichtungssensor 32 misst einen Betätigungsbetrag
einer Beschleunigungsvorrichtung (zum Beispiel einen Niederdrückungsbetrag
eines Gaspedals), die durch einen Fahrer betätigt wird. Die ECU 30 bestimmt
die geeignetste Kraftstoffeinspritzmenge und die geeignetste Kraftstoffeinspritzzeitgebung auf
der Grundlage der Kraftmaschinenbetriebsinformationen (zum Beispiel
die Kraftmaschinendrehzahl und der Öffnungsgrad der Beschleunigungsvorrichtung)
und sie gibt ein Kraftstoffeinspritzsteuersignal, das der bestimmten
Kraftstoffeinspritzmenge und der bestimmten Kraftstoffeinspritzzeitgebung
entspricht, zu den entsprechenden Einspritzvorrichtungen 23 ab.
Auf diese Art und Weise wird die Kraftstoffeinspritzung von der
Einspritzvorrichtung 23 in eine Brennkammer des entsprechenden
Zylinders gesteuert.
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Außerdem berechnet
die ECU 30 einen Sollwert des Common-Rail-Druckes (des Kraftstoffeinspritzdruckes)
auf der Grundlage der gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl
und der gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzmenge.
Darüber
hinaus führt
die ECU 30 eine Regelung der Kraftstofffördermenge
der Kraftstoffpumpe 11 durch, um den Ist-Rail-Druck auf den
Soll-Rail-Druck einzustellen. In der Realität wird eine Sollfördermenge
der Kraftstoffpumpe 11 auf der Grundlage einer Differenz
zwischen dem Ist-Rail-Druck und dem Soll-Rail-Druck bestimmt. Dann
wird auf der Grundlage der bestimmten Sollfördermenge der Kraftstoffpumpe 11 ein Öffnungsgrad des
Einlassdosierventils 14 gesteuert. Dabei wird eine Befehlsstromstärke (eines
elektrischen Antriebsstromes) in den elektromagnetischen Solenoiden
des Einlassdosierventils 14 so gesteuert, dass der Öffnungsgrad
des Einlassdosierventils 14 vergrößert oder verkleinert wird,
und dadurch wird die Kraftstofffördermenge
der Kraftstoffpumpe 11 eingestellt.
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Im
Falle der Common-Rail 20 ändert sich der Ist-Rail-Druck
in Abhängigkeit
von dem Kraftmaschinenbetriebszustand, und er kann sich auf ungefähr 200 MPa
erhöhen.
In diesem Zeitraum ist der Ist-Rail-Druck vor dem Starten (Kurbeln)
der Kraftmaschine gleich 0. Wenn der Ist-Rail-Druck von 0 zur Zeit
des Startens der Kraftmaschine als der niedrigste Ist-Rail-Druck
verwendet wird, beträgt
somit der maximale Änderungsbetrag
des Ist-Rail-Druckes
ungefähr
200 MPa. Falls darüber
hinaus angenommen wird, dass der Ist-Rail-Druck in dem Leerlaufzustand der
Kraftmaschine ungefähr
30 MPa beträgt,
dann ist der maximale Änderungsbetrag
des Ist-Rail-Druckes in dem normalen Betriebsbereich ungefähr gleich 170
MPa.
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Wenn
in dieser Zeit der Ist-Rail-Druck wiederholt geändert wird, dann kann eine
Metallermüdung
in der Common-Rail 20 und/oder den anderen Kraftstoffrohren
(zum Beispiel dem Kraftstoffförderrohr 18,
dem Hochdruckkraftstoffrohr 24) auftreten, die in den Hochdruckzustand
versetzt sind, was zu einer Beschädigung der Common-Rail 20 und/oder dieser
Rohre (der Hochdruckabschnitt des Systems) führt. Angesichts des vorstehend
beschriebenen Aspektes wird gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel
eine Änderung
des Ist-Rail-Druckes nach dem Einschalten eines Zündschalters
des Fahrzeuges (nach dem Start der Kraftmaschine) überwacht,
und eine Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes wie zum Beispiel der Common-Rail 20 des Systems
wird auf der Grundlage des Änderungsbetrages
des Ist-Rail-Druckes bestimmt.
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Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel
ist insbesondere eine Vielzahl Druckamplituden voreingestellt. Wann
immer eine entsprechende Druckänderung
mit der entsprechenden voreingestellten Amplitude auftritt, wird
das Auftreten einer derartigen Druckänderung dann erfasst. Außerdem wird
die Anzahl der Wiederholungen einer derartigen Druckänderung
gezählt.
Dann wird auf der Grundlage der Anzahl der Wiederholungen einer
derartigen Druckänderung
die Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes wie zum Beispiel der Common-Rail 20 bestimmt.
In dieser Zeit werden insbesondere die folgenden 3 Druckamplituden ΔP1 bis ΔP3 voreingestellt,
die in den folgenden Absätzen
(1) bis (3) zitiert werden. Dann wird die Anzahl der Wiederholungen der
Druckänderung
bei jeder der Druckamplituden ΔP1
bis ΔP3
gezählt.
- (1) Der Druck zur Zeit des Kraftmaschinenstartes bis
zu dem maximalen Druck (0-200 MPa) wird als die Druckamplitude ΔP1 festgelegt,
und die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung mit der Druckamplitude ΔP1 wird gezählt.
- (2) Der minimale Druck in dem normalen Betriebsbereich der Kraftmaschine
bis zu dem maximalen Druck (30-200 MPa) wird als die Druckamplitude ΔP2 festgelegt,
und die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung mit der Druckamplitude ΔP2 wird gezählt.
- (3) Eine voreingestellte Druckamplitude wird als die Druckamplitude ΔP3 festgelegt,
und die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung mit der Druckamplitude ΔP3 wird gezählt. Zum
Beispiel kann ΔP3
als ΔP3
= 100 MPa festgelegt werden.
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Hinsichtlich
der vorangehenden Absätze
(1) und (2) kann der obere Grenzdruck der Druckamplitude als „der maximale
Druck – α" festgelegt werden, anstatt
dass der maximale Druck selbst verwendet wird. Der obere Grenzdruck
der Druckamplitude kann nämlich
so festgelegt werden, dass er um den Betrag α kleiner als der maximale Druck
ist. Zum Beispiel kann die Druckamplitude ΔP1 des vorangehenden Absatzes
(1) als 0-180 MPa festgelegt werden, und die Druckamplitude ΔP2 des vorangehenden
Absatzes (2) kann als 30-180 MPa festgelegt werden.
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Die 2A und 2B zeigen
S-N-Diagramme, die jeweils eine Beziehung zwischen der Druckamplitude
(S) des Hochdruckabschnittes (zum Beispiel der Common-Rail 20)
und der Anzahl (N) der Wiederholungen der Druckänderung mit der jeweiligen
Druckamplitude (S) angeben. Unter Bezugnahme auf die 2A tritt
wahrscheinlich ein Fehlerbruch des Hochdruckabschnittes (zum Beispiel
der Common-Rail 20) auf, sobald die Anzahl der Wiederholungen
der Druckänderung
mit der Druckamplitude A1 die Anzahl P1 überschreitet, falls die Druckamplitude
als A1 festgelegt ist. Gemäß der 2A ist
die Druckamplitude A2 darüber
hinaus eine Belastungsamplitude (eine Ausdauergrenze), bei oder
unter der der Fehlerbruch normalerweise nicht auftritt, das heißt bei oder
unter der die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung
in dem S-N-Diagramm unendlich wird (die Ermüdungsgrenzencharakteristik). Die
Druckamplituden ΔP1
bis ΔP3
der vorangehenden Absätze
(1) bis (3) sind jeweils über
der Druckamplitude A2 (der Ausdauergrenze).
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Wie
dies in der 2B gezeigt ist, unterscheiden
sich die Ermüdungsgrenzen
der Druckamplituden ΔP1
bis ΔP3
voneinander. Im Falle der Druckamplitude ΔP1 kann der Fehlerbruch auftreten,
wenn die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung mit der Druckamplitude ΔP1 einen
Wert K1 erreicht. Im Falle der Druckamplitude ΔP2 kann außerdem der Fehlerbruch auftreten,
wenn die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung mit der Druckamplitude ΔP2 einen
Wert K2 erreicht. Im Falle der Druckamplitude ΔP3 kann darüber hinaus der Fehlerbruch
auftreten, wenn die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung
mit der Druckamplitude ΔP3
einen Wert K3 erreicht.
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Daher
wird ein Schwellwert der Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung
für jede
Druckamplitude individuell festgelegt (die Zuverlässigkeitsgrenzwerte
K1, K2, K3). Die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung
wird bei jeder Druckamplitude ΔP1
bis ΔP3
gezählt,
und jeder Zählwert
wird mit dem entsprechenden Schwellwert verglichen, um die Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes (zum Beispiel die Common-Rail 20)
zu bestimmen. Hinsichtlich der Druckamplitude ΔP3 wird jedesmal dann, wenn
sich die Erhöhung
und die Verringerung des Ist-Rail- Druckes mit der Druckamplitude ΔP3 wiederholt,
eine derartige Wiederholung gezählt.
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Die 3 zeigt
ein Zeitdiagramm, das das exemplarische Verhalten des Ist-Rail-Druckes
nach dem Kraftmaschinenstart zeigt. Die 3 zeigt
das Verhalten des Ist-Rail-Druckes für eine einzige Fahrt. In der 3 beginnt
bei dem Zeitpunkt t1 eine Erhöhung
des Ist-Rail-Druckes von 0 aufgrund des Kraftmaschinenstarts. Darüber hinaus
kehrt der Ist-Rail-Druck bei dem Zeitpunkt t13 aufgrund des Kraftmaschinenstopps
auf 0 zurück.
Der erste Zähler C1
ist ein Zähler,
der die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung mit der Druckamplitude ΔP1 zählt. Der
zweite Zähler
C2 ist ein Zähler,
der die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung mit der Druckamplitude ΔP2 zählt. Der
dritte Zähler
C3 ist ein Zähler,
der die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung mit der Druckamplitude ΔP3 zählt.
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In
der 3 beginnt bei dem Zeitpunkt t1 eine Erhöhung des
Ist-Rail-Druckes aufgrund des Kraftmaschinenstarts. Dann ist die
Kraftmaschine nach dem Zeitpunkt t2 für eine Weile im Leerlaufzustand.
In dem Leerlaufzustand wird der Ist-Rail-Druck auf ungefähr 30 MPa
gesteuert. Wenn die Kraftmaschine danach in den Hochlastzustand
versetzt wird, wird der Ist-Rail-Druck auf den maximalen Druck (ungefähr 200 MPa)
erhöht.
Bei dem Zeitpunkt t3, bei dem die Druckamplitude nach dem Kraftmaschinenstart ΔP3 erreicht,
wird dabei der Zählwert
des dritten Zählers
C3 um 1 inkrementiert. Bei dem Zeitpunkt t4, bei dem der Ist-Rail-Druck
den maximalen Druck erreicht, wird darüber hinaus der Zählwert des
ersten Zählers
C1 und des zweiten Zählers
C2 jeweils um 1 inkrementiert.
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Nach
dem Zeitpunkt t4 ändert
sich der Ist-Rail-Druck gemäß dem Betriebszustand
der Kraftmaschine, und dann wird er schließlich aufgrund des Kraftmaschinenstopps
gleich 0. Somit wird der Zählwert
des ersten Zählers
C1 bei dem Zeitpunkt t13 erneut um 1 inkrementiert, bei dem der
Ist-Rail-Druck aufgrund des Kraftmaschinenstopps gleich 0 wird. Darüber hinaus
wird der Zählwert
des zweiten Zählers
C2 jedesmal dann (die Zeitpunkte t6, t10, t12) inkrementiert, wenn
der Ist-Rail-Druck zwischen dem Druck (30 MPa) bei dem Leerlaufzustand
und dem maximalen Druck (200 MPa) wechselt.
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Der
Zählwert
des dritten Zählers
C3 wird jedesmal dann (bei den Zeitpunkten t5, t7, t8, t9, t11) inkrementiert,
wenn die Druckverringerung des Ist-Rail-Druckes mit der Druckamplitude ΔP3 und die Druckerhöhung des
Ist-Rail-Druckes mit der Druckamplitude ΔP3 nach dem Zeitpunkt t3 wiederholt werden,
bei dem der Ist-Rail-Druck um den Betrag der Druckamplitude ΔP3 erhöht wurde.
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Im
Falle der 3 wird der Ist-Rail-Druck jedesmal
dann mit der entsprechenden vorbestimmten Druckamplitude erhöht oder
verringert, wenn die entsprechenden Zähler C1 bis C3 jeweils inkrementiert werden.
Alternativ kann die Erhöhung
des Ist-Rail-Druckes
mit der entsprechenden Druckamplitude und der nachfolgenden Verringerung
des Ist-Rail-Druckes mit der entsprechenden Druckamplitude als ein
Zyklus gezählt
werden. Jedesmal dann, wenn ein derartiger Zyklus auftritt, kann
der entsprechende Zähler
C1 bis C3 inkrementiert werden. Wenn in einem derartigen Fall das
Verhalten des in der 3 gezeigten Ist-Rail-Druckes
beobachtet wird, wird nämlich
der Zählwert
des ersten Zählers C1
um 1 inkrementiert, und der Zählwert
des zweiten Zählers
C2 wird um 2 inkrementiert, und der dritte Zähler C3 wird um 3 inkrementiert.
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Der
Zählwert
von jedem Zähler
C1 bis C3 wird in einem Backupspeicher (zum Beispiel ein EEPROM
oder ein Backup-RAM) gespeichert, und der Inhalt (der Zählwert von
jedem Zähler
C1 bis C3 des Backupspeichers wird sogar nach dem Ausschalten des
Zündschalters
des Fahrzeuges weiterhin gespeichert. Im Falle der 3 startet
der Zählwert
von jedem Zähler
von 0. In der Praxis wird jedoch der Zählwert von jedem Zähler der
vorherigen Fahrt bei der gegenwärtigen
Fahrt weiterhin verwendet, und er bleibt dadurch bei der gegenwärtigen Fahrt
inkrementiert.
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Die 4 zeigt
ein Flussdiagramm des Prozesses zum Auswerten der Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes (zum Beispiel der Common-Rail 20).
Der Prozess zum Auswerten der Zuverlässigkeit wird durch die ECU 30 in
vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt.
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Unter
Bezugnahme auf die 4 wird bei einem Schritt S101
der Ist-Rail-Druck gelesen (gewonnen), der auf der Grundlage des
Messsignals des Kraftstoffdrucksensors 21 berechnet wird.
Dann wird bei einem Schritt S102 bestimmt, ob die Druckänderung
mit der Druckamplitude ΔP1
aufgetreten ist. Wenn die Antwort dieser Anfrage bei dem Schritt S102
JA lautet, schreitet die Steuerung zu einem Schritt S103, bei dem
der Zählwert
des ersten Zählers
C1 um 1 inkrementiert wird. Dann wird bei einem Schritt S104 bestimmt,
ob die Druckänderung
mit der Druckamplitude ΔP2
aufgetreten ist. Wenn die Antwort auf diese Anfrage bei dem Schritt
S104 JA lautet, schreitet die Steuerung zu einem Schritt S105, bei
dem der Zählwert
des zweiten Zählers
C2 um 1 inkrementiert wird. Dann wird bei einem Schritt S106 bestimmt,
ob die Druckänderung
mit der Druckamplitude ΔP3
aufgetreten ist. Wenn die Antwort auf diese Anfrage bei dem Schritt
S106 JA lautet, schreitet die Steuerung zu einem Schritt S107, bei
dem der Zählwert
des dritten Zählers
C3 um 1 inkrementiert wird.
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Danach
wird bei einem Schritt S108 die Zuverlässigkeit des Hochdruckabschnittes
(zum Beispiel der Common-Rail 20) auf der Grundlage der Zählwerte
des ersten bis dritten Zählers
C1 bis C3 ausgewertet. Dabei kann die Zuverlässigkeit durch eines der folgenden
beiden Verfahren (A) und (B) ausgewertet werden.
- (A)
Die Zuverlässigkeit
wird durch unabhängige Verwendung
der Zählwerte
von jedem des ersten bis dritten Zählers C1 bis C3 ausgewertet.
- (B) Die Zuverlässigkeit
wird durch eine umfassende Verwendung der Zählwerte des ersten bis dritten
Zählers
C1 bis C3 ausgewertet.
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Der
vorstehend genannte erste Fall (A) wird im Einzelnen beschrieben.
Zunächst
wird der Schwellwert K1 bis K3, der der Zuverlässigkeitsgrenzwert ist, für jede Druckamplitude ΔP1 bis ΔP3 festgelegt.
Dann wird individuell bestimmt, „ob der Zählwert (nachfolgend auch als
ein C1-Wert bezeichnet) des Zählers
C1 gleich oder größer als
K1 ist", „ob der
Zählwert
(nachfolgend auch als ein C2-Wert bezeichnet) des Zählers C2
gleich oder größer als
K2 ist" und „ob der
Zählwert
(nachfolgend auch als ein C3-Wert bezeichnet) des Zählers C3
gleich oder größer als
K3 ist". Wenn die
Antwort auf eine der vorstehend genannten drei Anforderungen JA
lautet, dann wird bestimmt, dass die Zuverlässigkeit des Hochdruckabschnittes
(zum Beispiel der Common-Rail 20) verringert ist (das heißt nahe
dem Ermüdungswert).
Wenn bestimmt wird, dass die Zuverlässigkeit des Hochdruckabschnittes
verringert ist, kann eine entsprechende Gegenmaßnahme eingeleitet werden.
Zum Beispiel kann ein Diagnosecode, der die Verringerung der Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes angibt, in dem entsprechenden Speicher (der
entsprechenden Speichervorrichtung, die als eine Speichereinrichtung
dient) zum Beispiel der ECU 30 gespeichert werden. Außerdem kann
die Verringerung der Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes einem Fahrer zum Beispiel durch Einschalten
einer Warnlampe oder eines Indikators mitgeteilt werden.
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Darüber hinaus
kann in dem vorstehend genannten Fall (A) eine Gewichtung für jede der
Druckamplituden voreingestellt werden, und der Zählwert von jedem Zähler kann
mit der entsprechenden Gewichtung multipliziert werden. Dann kann
die Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes auf der Grundlage der jeweiligen, gewichteten
Zählwerte
ausgewertet werden. Insbesondere können Gewichtungsfaktoren f1,
f2, f3 für
die Druckamplituden ΔP1
bis ΔP3
jeweils voreingestellt werden. In diesem Fall ist die Beziehung ΔP1 > ΔP2 > ΔP3
vorhanden, so dass diese Gewichtungsfaktoren f1, f2, f3 ebenfalls
die Beziehung f1 > f2 > f3 haben. Dann wird
der Zählwert von
jedem Zähler
C1 bis C3 mit dem entsprechenden Gewichtungsfaktor f1, f2, f3 multipliziert.
In einem derartigen Fall wird derselbe Zuverlässigkeitsgrenzwert Kref für alle gewichteten
Zählwerte
verwendet. Somit wird bestimmt, ob das Produkt des C1-Wertes mit
f1 gleich oder größer als
Kref ist (das heißt C1-Wert × f1 ≥ Kref?). Außerdem wird
bestimmt, ob das Produkt des C2-Wertes mit f2 gleich oder größer als
Kref ist (das heißt
C2-Wert × f2 ≥ Kref?). Darüber hinaus
wird bestimmt, ob das Produkt des C3-Wertes mit f3 gleich oder größer als
Kref ist (das heißt C3-Wert × f3 ≥ Kref?). Wenn
danach irgendeine der Antworten der vorstehend genannten drei Anforderungen
JA lautet, wird bestimmt, dass die Zuverlässigkeit des Hochdruckabschnittes
(zum Beispiel der Common-Rail 20) verringert ist.
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Als
Nächstes
wird der vorstehend genannte Fall (B) beschrieben. Zunächst werden
die Zählwerte von
allen des ersten bis dritten Zählers
C1 bis C3 summiert, um einen gesamten Zählwert CT zu erhalten (das
heißt
CT = C1 + C2 + C3). Dann wird der gesamte Zählwert CT mit dem Schwellwert
Kth verglichen, der der Zuverlässigkeitsgrenzwert
Kth ist. Wenn der gesamte Zählwert
CT (auch als ein CT-Wert bezeichnet) gleich oder größer als
Kth ist (das heißt
CT-Wert ≥ Kth),
wird bestimmt, dass die Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes (zum Beispiel der Common-Rail 20)
verringert ist.
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Darüber hinaus
kann in dem vorstehend genannten Fall (B) eine Gewichtung für jede der
Druckamplituden voreingestellt werden, und der Zählwert von jedem Zähler kann
mit der entsprechenden Gewichtung multipliziert werden. Dann können die
gewichteten Zählwerte
summiert werden, um den gesamten Zählwert zu erhalten. Insbesondere
können Gewichtungsfaktoren
f1, f2, f3 für
die Druckamplituden ΔP1
bis ΔP3
jeweils voreingestellt werden. In diesem Fall ist die Beziehung ΔP1 > ΔP2 > ΔP3
vorhanden, so dass diese Gewichtungsfaktoren f1, f2, f3 ebenfalls
die Beziehung f1 > f2 > f3 haben. Dann wird der
gesamte Zählwert
unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet. CT
= C1 × f1
+ C2 × f2
+ C3 × f3
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Wenn
dabei der CT-Wert gleich oder größer als
Kth ist (das heißt
CT-Wert ≥ Kth),
dann wird bestimmt, dass die Zuverlässigkeit des Hochdruckabschnittes
(zum Beispiel der Common-Rail 20) reduziert ist.
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Das
gegenwärtige
Ausführungsbeispiel
hat die folgenden Vorteile.
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Die
Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung des Ist-Rail-Druckes wird bei
jeder Druckamplitude ΔP1
bis ΔP3
gezählt,
und die Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes (zum Beispiel der Common-Rail 20)
wird auf der Grundlage der Anzahl der Wiederholungen der jeweiligen
Druckänderungen
bestimmt. Falls die hohe Wahrscheinlichkeit des Fehlerbruches des
Hochdruckabschnittes (zum Beispiel der Common-Rail 20)
aufgrund der Wiederholung der Druckänderung bei dem Hochdruckzustand
vorhanden ist, ist es somit möglich,
in geeigneter Weise die hohe Wahrscheinlichkeit des Fehlerbruches
des Hochdruckabschnittes zu bestimmen. Somit ist es möglich, die
geeignete Auswertung der Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes durchzuführen, der die Common-Rail 20 beinhaltet.
In einem derartigen Fall ist es möglich, die Auswertung der Zuverlässigkeit
durchzuführen,
bevor das Kraftstoffleck oder dergleichen tatsächlich auftritt.
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In
diesem Fall wird insbesondere die Anzahl der Wiederholungen der
Druckänderung
bei jeder der vielen Druckamplituden gezählt, um die Zuverlässigkeit
auszuwerten. Im Vergleich mit jenem Fall, bei dem die Anzahl der
Wiederholungen der Druckänderung
nur bei einer einzigen Druckamplitude gezählt wird, ist es somit möglich, die
Genauigkeit der Auswertung gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel
zu erhöhen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Zum Beispiel kann das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
folgendermaßen
abgewandelt werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Ist-Rail-Druck
als ein Auswertungsparameter verwendet, und die Auswertung der Zuverlässigkeit
wird auf der Grundlage der Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung
bei dem Ist-Druck durchgeführt.
Alternativ kann ein Soll-Rail-Druck als ein Auswertungsparameter
verwendet werden, und die Auswertung der Zuverlässigkeit kann auf der Grundlage
der Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung des Soll-Druckes durchgeführt werden.
In einem derartigen Fall dient der Soll-Rail-Druck als eine „Druckinformation,
die eine Wechselwirkung mit dem Kraftstoffdruck in dem Druckakkumulator
hat".
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die drei
Druckamplituden ΔP1 bis ΔP3 festgelegt.
Alternativ können
zwei Druckamplituden festgelegt werden, oder vier oder mehrere Druckamplituden
können
festgelegt werden. Jedoch ist es dabei wünschenswert, zumindest jenen Fall
zu haben, bei dem die Druckamplitude von dem Druck zur Zeit des
Kraftmaschinenstartes bis zu dem maximalen Druck verläuft.
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Bei
der Struktur, bei der die Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung
für jede
Druckamplitude ΔP1
bis ΔP3
gezählt
wird, kann der Zählwert von
jedem der Zähler
C1 bis C3, die für
die drei Druckamplituden ΔP1
bis ΔP3
entsprechend vorgesehen sind, mit dem entsprechenden Zuverlässigkeitsgrenzwert
verglichen werden, um eine vorläufige Bestimmung
durchzuführen,
und die endgültige
Bestimmung kann auf der Grundlage der Ergebnisse der vielen vorläufigen Bestimmungen
durchgeführt werden.
Wenn zum Beispiel die Ergebnisse von zwei oder mehreren vorläufigen Bestimmungen,
die jeweils für
die Druckamplituden ΔP1
bis ΔP3
vorgesehen sind, die Ermüdungsgrenze
angeben (das heißt nahe
der Ermüdungsgrenze),
dann kann die endgültige
Bestimmung durchgeführt
werden, die die Ermüdungsgrenze
angibt. Durch diesen Aufbau wird die Auswertung der Zuverlässigkeit
in zwei Schritten durchgeführt,
um die Genauigkeit der Auswertung zu verbessern. Dies entspricht
einer Kombination der beiden Verfahren (A) und (B).
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die drei
Druckamplituden ΔP1 bis ΔP3 festgelegt.
Alternativ kann nur eine der drei Druckamplituden voreingestellt
sein, und die Zuverlässigkeit
des Hochdruckabschnittes (zum Beispiel der Common-Rail 20)
kann auf der Grundlage der Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung
mit der voreingestellten Druckamplitude ausgewertet werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die vorliegende
Erfindung bei dem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
der Dieselkraftmaschine implementiert. Alternativ kann die vorliegende
Erfindung in irgend einem anderen geeigneten System implementiert
werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung in einem Kraftstoffeinspritzsystem
einer Direkteinspritz-Benzinkraftmaschine
implementiert werden. Auch im Falle der Direkteinspritz-Benzinkraftmaschine
wird der Hochdruckkraftstoff in dem Druckakkumulator (auch als ein
Förderrohr
bezeichnet) akkumuliert, und die Druckänderung in dem Druckakkumulator
wird wiederholt. Somit ist es möglich,
die geeignete Auswertung der Zuverlässigkeit gemäß der vorliegenden
Erfindung durchzuführen.
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Zusätzliche
Vorteile und Abwandlungen werden dem Durchschnittsfachmann in einfacher
Weise ersichtlich. Die Erfindung in ihren weiteren Begriffen ist
daher nicht auf die spezifischen Einzelheiten, die dargestellten
Geräte
und Beispiele beschränkt,
die gezeigt und beschrieben sind.
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Bei
einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, das eine Kraftstoffpumpe
(11), eine Common-Rail (20) und Einspritzvorrichtungen
(23) aufweist, ändert
sich ein Ist-Rail-Druck
in Abhängigkeit von
einem Betriebszustand einer Kraftmaschine. Eine ECU (30)
gewinnt Rail-Druck-Informationen und zählt die Anzahl der Wiederholungen
einer Druckänderung
jeweils mit vielen vorbestimmten Druckamplituden ((ΔP1, ΔP2, ΔP3). Auf
der Grundlage der Anzahl der Wiederholungen der Druckänderung
mit jeder der vorbestimmten Druckamplituden (ΔP1, ΔP2, ΔP3) bestimmt die ECU (30)
eine Zuverlässigkeit
eines die Common-Rail (20) aufweisenden Hochdruckabschnittes
des Kraftstoffeinspritzsystems.