DE102007014325A1

DE102007014325A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksignals, insbesondere eines Raildrucksignals eines Common-Rails-Systems

Info

Publication number: DE102007014325A1
Application number: DE102007014325A
Authority: DE
Inventors: Rocco Gonzalez Vaz; Klaus Schwarze; Benoit Budiscak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: DE102007014325B4

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Drucksignals, insbesondere eines Raildrucksignals eines Common-Rail-Systems, beschrieben. Ausgehend von Eingangsgrößen wird mittels eines Beobachters (200) ein erwarteter Wert (PS) für das Drucksignal vorgegeben. Ein Messwert (PM) für das Drucksignal wird mit dem erwarteten Wert (PS) verglichen. Ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Messwert (PM) und dem erwarteten Wert (PS) wird ein fehlerhafter Messwert erkannt.

Description

Stand der Technik
Aus der DE 198 34 660 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumesssystems bekannt, bei dem bei einem Common-Rail-System, ausgehend von der Änderung des Drucksignals bei einer Änderung einer den Druck beeinflussenden Größe, ein fehlerhaftes Drucksignal erkannt wird.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass Fehler sicher erkannt werden. Insbesondere kann mit geringem Aufwand erkannt werden, ob das Gesamtsystem aufgrund von Alterungen der einzelnen Komponenten, wie beispielsweise der Injektoren oder der Hochdruckpumpe, vom Neuzustand abweicht. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Vorrichtungen und Verfahren möglich. Besonders vorteilhaft ist es, zweckmäßiger Weise wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
Ausführungsform der Erfindung. In der 1 ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise anhand eines Blockdiagramms dargestellt. Die 1 ist durch eine gestrichelte Linie in zwei Hälften aufgeteilt. In der unteren Hälfte ist die Regelstrecke und in der oberen Hälfte die entsprechende Steuerung einschließlich eines Beobachters dargestellt. Eine Brennkraftmaschine ist mit 100 bezeichnet. Dieser wird über Injektoren 110 Kraftstoff von einem Rail 120 zugeführt. An dem Rail ist ein Raildrucksensor 130 angeordnet, der einen Messwert für den Kraftstoffdruck im Rail, der auch als Raildruckmesswert bezeichnet wird, angeordnet. Des Weiteren ist eine Hochdruckpumpe mit 140 bezeichnet. Dieser Hochdruckpumpe ist eine Zumesseinheit 145 zugeordnet, die die von der Pumpe geforderte Kraftstoffmenge QV beeinflusst.
Ein Beobachter ist mit 200 bezeichnet. Diesem wird zum einen ein Parametervektor PV zugeführt, der von einer Parameterlogik 210 bereitgestellt wird. Diese Parameterlogik 210 wertet verschiedene Signale N und T verschiedener Sensoren 220 und 230 aus. Des Weiteren werden der Parameterlogik 210 verschiedene interne in der Steuereinheit vorliegenden Größen, wie beispielsweise eine Größe I die das Ansteuersignal für die Zumesseinheit 145 charakterisiert, zugeführt. Des Weiteren wird der Parameterlogik 210 das Ausgangssignal eines Verknüpfungspunktes 240 zugeführt, an dessen einem Eingang die Größe QV, die der geförderte Menge entspricht und das Signal QI, das der von den Injektoren der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge entspricht. Die Differenz dieser beiden Mengen entspricht der Kraftstoffmenge, die zum Druckaufbau zur Verfügung steht.
Die beiden Kraftstoffmengen, das heißt die geförderte Menge QV und die eingespritzte Kraftstoffmenge QI können zum Einen durch geeignete Sensoren bereitgestellt werden und zum Anderen können diese Größen auch aus den im Steuergerät vorliegenden Signalen gewonnen oder aus solchen Signalen berechnet werden. Insbesondere die einzuspritzende Kraftstoffmenge QI steht üblicherweise im Steuergerät zur Verfügung bzw. wird im Steuergerät, ausgehend von zumindestens der Drehzahl N und dem Fahrerwunsch, berechnet.
Die geförderte Menge QV wird insbesondere ausgehend von dem Ansteuersignal I für die Zumesseinheit 145 und weiteren Betriebskenngrößen, wie beispielsweise der Drehzahl der Hochdruckpumpe berechnet.
Der Beobachter 200 wiederum beaufschlagt einen Verknüpfungspunkt 250 mit einem Signal PS. An dem zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 250 liegt das Ausgangssignal PM des Raildrucksensors 130 an. Der Verknüpfungspunkt 250 beaufschlagt eine Korrekturfunktion 260 mit der Differenz zwischen dem vom Beobachter berechneten Raildruck PS und dem gemessenen Raildruck PM. Die Korrekturfunktion 260 wiederum beaufschlagt den Beobachter mit einem Korrekturvektor KV. Des Weiteren gelangt der Korrekturvektor KV zu einer Bewertung 270.
Die Parameterlogik 210 gibt ausgehend von verschiedenen Eingangsgrößen, die den Zustand der Brennkraftmaschine, des Einspritzsystems und/oder der Umgebung der Brennkraftmaschine berücksichtigen, den Parametervektor PV vor. Der Parametervektor wird im Wesentlichen durch die Differenzmenge DE zwischen der von der Pumpe geförderten Fördermenge QV und der über die Injektoren eingespritzten Kraftstoffmenge QI bestimmt. Diese Differenzmenge DE entspricht der für den Druckaufbau im Rail 120 zur Verfügung stehenden Menge.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Fördermenge QV von der Parameterlogik, ausgehend von dem Ansteuersignal I der Zumesseinheit 145 und der Drehzahl der Pumpe bzw. der Drehzahl N der Brennkraftmaschine, ermittelt. Bei herkömmlichen Common-Rail-Systemen steht die Drehzahl der Pumpe 140 in einer festen Beziehung zur Drehzahl N der Brennkraftmaschine.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist aber nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Ist die Drehzahl der Hochdruckpumpe unabhängig von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine, so wird die Drehzahl der Hochdruckpumpe als Größe N verwendet.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass auch weitere Größen, die den Druckaufbau bestimmen, berücksichtigt werden. Eine solche Größe ist beispielsweise die sogenannte Leckagemenge. Dies ist die Kraftstoffmenge, die insbesondere aus dem Injektor bei der Ansteuerung in den Niederdruckbereich zurückfließt. Diese Leckagemenge beruht insbesondere auf unvermeidlichen Undichtigkeiten im Injektor bzw. darauf, dass bei der Ansteuerung des Injektors aufgrund von hydraulischen Effekten eine gewisse Kraftstoffmenge in den Niederdruckbereich zurückströmt. Abhängig vom Common-Rail-System bzw. vom Typ des Injektors hat diese Leckagemenge einen wesentlichen Einfluss auf die für den Druckaufbau zur Verfügung stehende Kraftstoffmenge, d. h. diese Leckagemenge muss zur Menge QI hinzuaddiert werden bzw. von der Menge QV subtrahiert werden. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Genauigkeit. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Kraftstofftemperatur oder eine alternative Temperaturgröße, die die Temperatur T des Kraftstoffs charakterisiert, ebenfalls verwendet wird.
Ausgehend von diesem Parametervektor PV und einem Zustandsvektor ZV bestimmt der Beobachter den geschätzten Raildruck PS. Dies erfolgt beispielsweise durch eine Multiplikation der beiden Vektoren. Im Verknüpfungspunkt 250 wird dieses Signal PS des geschätzten Raildrucks mit dem gemessenen Raildruck PM verglichen. Die Differenz wird von der Korrektur 260 ausgewertet. Diese Korrektur 260 ermittelt einen Korrekturvektor KV. Mittels dieses Korrekturvektors KV wird in dem Beobachter 200 der Zustandsvektor angepasst. Diese Anpassung erfolgt derart, dass sich der Schätzwert PS dem Messwert PM annähert.
Des Weiteren wird der Korrekturvektor KV einer Bewertung 270 zugeführt. In dieser Bewertung 270 wird der Korrekturvektor KV bewertet. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass der Korrekturvektor KV mit einem Schwellenkorrekturvektor verglichen wird. Weicht der Korrekturvektor um mehr als der vorgegebene Schwellenwert von dem Schwellenkorrekturvektor ab, so wird dies zur Anzeige gebracht und damit dem Fahrer mitgeteilt. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass abhängig von dieser Bewertung ein Notfahrbetrieb oder andere Maßnahmen eingeleitet werden.
Der Beobachter 200 der Verknüpfungspunkt 250 und die Korrektur 260 bilden im Wesentlichen einen Luenberger-Beobachter. Dieser Luenberger-Beobachter ermittelt ausgehend von verschiedenen Eingangssignalen, die insbesondere den Betriebszustand der Brennkraftmaschine, des Einspritzsystems und/oder der Umgebung charakterisieren einen erwarteten Wert PS, der auch als Schätzwert bezeichnet wird, für das Drucksignal. Durch Vergleich zwischen dem Schätzwert PS und dem Messwert PM für den Raildruck wird der Beobachter an die tatsächliche Strecke angepasst. Ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Messwert PM und dem erwarteten Wert PS wird dann ein fehlerhafter Messwert erkannt.
Bei einem fehlerfreien System und im eingeschwungenen Zustand, berechnet der Beobachter 200 einen Schätzwert der im Wesentlichen sehr genau dem Messwert entspricht. Das heißt eine Korrektur ist in diesem Fall nicht notwendig. Tritt nun ein Fehler auf, d. h. insbesondere stimmt das Ausgangssignal des Raildrucksensors nicht mehr mit dem tatsächlichen Raildruck überein, so führt dies zu einer Abweichung zwischen dem Schätzwert und dem Messwert Dies wird von der Korrektur 260 erkannt und ein entsprechender Korrekturvektor ausgegeben.
Eine Drift wird üblicherweise nicht als Fehler erkannt, sondern fuhrt lediglich zu einer Veränderung des Zustandsvektors. Hierzu wird über den Korrekturvektor der Zustandsvektor entsprechend korrigiert. Tritt über einen längeren Zeitraum eine solche Drift auf, so kann dies als Indiz für einen bevorstehenden Defekt oder Ausfall des Raildrucksensors 130 angesehen werden.
Verändert sich der Messwert schlagartig, dies kann beispielsweise dadurch verursacht werden, dass sich das Übertragungsverhalten zwischen dem Raildrucksensor und dem Verbindungspunkt 250, d. h. dem Steuergerät ändert, so wird dies erkannt. Dies kann beispielsweise durch eine externe Manipulation des Signals verursacht werden. Eine solche mögliche Veränderung des Signals wird ebenfalls zu einer plötzlichen Veränderung des Korrekturvektors. Ebenfalls hat ein Defekt oder Totalausfall des Raildrucksensors 130 eine solche plötzliche Veränderung des Messwertes zur Folge. Eine solche plötzliche Änderung des Korrekturvektors wird dann von der Bewertung 270 als wesentlicher Fehler erkannt und gegebenenfalls dem Fahrer angezeigt.
Alternativ oder ergänzend kann in diesem Fall auch vorgesehen sein, dass ein Notfahrbetrieb eingeleitet wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass als Notfallbetrieb ein Fahrbetrieb mit verminderter Leistung bzw. mit verminderter Einspritzmenge durchgeführt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19834660 [0001]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Drucksignals, insbesondere eines Raildrucksignals eines Common-Rail-Systems, wobei ausgehend von Eingangsgrößen mittels eines Beobachters (200) ein erwarteter Wert (PS) für das Drucksignal vorgegeben wird, ein Messwert (PM) für das Drucksignal mit dem erwarteten Wert (PS) verglichen wird und ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Messwert (PM) und dem erwarteten Wert (PS) ein fehlerhafter Messwert erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beobachter ausgehend von einem Parametervektor (PV) und einem Zustandsvektor (ZV) den erwarteten Wert (PS) ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dass ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Messwert (PM) und dem erwarteten Wert (PS) ein Korrekturvektor (KV) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass mit dem Korrekturvektor (KV) ein Zustandsvektor (ZV) derart korrigiert wird, dass die Abweichung zwischen dem Messwert (PM) und dem erwarteten Wert (PS) minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturvektor (KV) bewertet wird und ausgehen von der Bewertung der fehlerhafte Messwert erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parametervektor (PV) zumindest eine Größe beinhaltet, die die Differenz zwischen der von einer Hochdruckpumpe geförderten Menge (QV) und der Einspritzmenge (QI) charakterisiert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die geförderte Menge (QV) ausgehend von wenigstens einem Ansteuersignal (I) einer Zumesseinheit (145) und/oder einem Drehzahlsignal (N) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parametervektor (PV) zusätzlich wenigstens eine Temperaturgröße und/oder eine Leckagemenge beinhaltet.
Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksignals, insbesondere eines Raildrucksignals eines Common-Rail-Systems, wobei ein Beobachter (200) ausgehend von Eingangsgrößen ein erwarteten Wert (PS) für das Drucksignal vorgibt, mit Mitteln, die einen Messwert (PM) für das Drucksignal mit dem erwarteten Wert (PS) vergleichen und ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Messwert (PM) und dem erwarteten Wert (PS) ein fehlerhafter Messwert erkennen.