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Die
Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Einspritzanlage einer
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch
1, wobei das erfindungsgemäße Betriebsverfahren
eine Diagnose der Einspritzventile durchführt, um Fehler zu erkennen.
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Es
ist bekannt, bei Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen im Rahmen
einer fahrzeugeigenen Diagnose (OBD: Onboard Diagnosis) die Einspritzventile
der Einspritzanlage zu überprüfen, um festzustellen,
ob die Einspritzventile elektrisch korrekt angesteuert werden und
funktionsfähig
sind. Durch diese fahrzeugeigene Diagnose kann beispielsweise ein
Kurzschluss gegen Masse oder Batteriespannung oder eine offene Last
(z. B. durch Kabelbruch) diagnostiziert werden. Derartige Fehlerfälle können beispielsweise
dazu führen,
dass die Einspritzung auf dem betroffenen Brennraum ausbleibt, was
wiederum zu Laufunruhe, verminderter Leistung und veränderten
Abgasemissionen führt.
Eine andere mögliche
Folge derartiger Fehlerfälle
ist, dass der Injektor im geöffneten
Zustand stehen bleibt, was zu einer Dauereinspritzung führt und
bei Brennkraftmaschinen mit einer Direkteinspritzung einen Motorschaden
verursacht.
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Die
herkömmliche
fahrzeugeigene Diagnose der Einspritzventile ist Bestandteil der
Motorsteuerung und läuft
während
des Fahrbetriebs in einem definierten Zeitraster ab, wie beispielsweise
alle 10 ms oder in jedem Einspritzsegment. Dies ermöglicht eine sofortige
Erkennung eines Fehlerfalls und eine zeitnahe Reaktion der Motorsteuerung,
indem beispielsweise die betroffene Einspritzbank abgeschaltet wird, um
einen Motorschaden zu vermeiden.
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Zum
einen ist die uneingeschränkte
zeitliche Verfügbarkeit
der vorstehend beschriebenen Diagnose der Einspritzventile also
aus sicherheitstechnischen Gründen
unerlässlich,
um beispielsweise einen Motorschaden zu vermeiden.
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Zum
anderen kann eine Fehlfunktion eines Einspritzventils auch zu erhöhten Abgasemissionen führen, so
dass die uneingeschränkte
zeitliche Verfügbarkeit
der Diagnose der Einspritzventile auch aus rechtlichen Gründen erforderlich
ist.
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In
bestimmten Betriebsbereichen von Einspritzanlagen kann es jedoch
passieren, dass auswertbare Diagnoseinformationen nur eingeschränkt zur
Verfügung
stehen, so dass eine Diagnose der Einspritzventile nicht oder nur
eingeschränkt
möglich ist.
Dies ist beispielsweise bei besonderen Betriebsarten der Brennkraftmaschine
der Fall, wie beispielsweise bei einer inhomogenen Schichtverbrennung (FSI:
Fuel Stratified Injection) und bei Sonderbetriebsarten, wie beispielsweise
einem Katalysator-Heizen oder einer Zylinder-Spülung („Scavenging"). Bei diesen diagnose-kritischen
Betriebarten werden mit Hilfe von Direkteinspritzsystemen Mehrfacheinspritzungen
mit teilweise sehr kleinen Einspritzmassen realisiert. Insbesondere
bei Einspritzeinlagen mit Magnetventilen kommt man dabei aufgrund
der sehr kleinen Einspritzmassen an technische Grenzen, da die Trägheit des
Magnetkreises bei der Ansteuerdauer und damit der Einspritzmenge eine
untere Grenze setzt.
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Aus
motorischen Gründen
ist man möglicherweise
daran interessiert, Einspritzungen auch in diesen diagnose-kritischen
Betriebsbereichen durchzuführen,
sofern das Einspritzventil noch reproduzierbar genau funktioniert.
In diesen diagnosekritischen Betriebsbereichen verändern sich
jedoch Merkmale des elektrischen Stromsignals, die bei der Diagnose
der Einspritzventile ausgewertet werden. Unter Umständen kann
es durch elektrische Toleranzen des Systems (z. B. bei elektrischen
Widerständen)
passieren, dass bestimmte Schwellenwerte für den Ansteuerstrom der Aktoren
der Einspritzventile nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit erreicht
werden. Diese Schwellenwerte sowie die zugehörigen Zeitfenster können jedoch
nicht mit ausreichendem Toleranzabstand vorgegeben wer den, da sie
an Umschaltvorgänge
im Stromverlauf gebunden sind und nicht ausschließlich zu
Diagnosezwecken dienen. Eine Änderung
dieser Schwellenwerte hätte
somit unerwünschte
funktionelle Folgen. Bei den herkömmlichen Diagnoseverfahren
für Einspritzventile werden
also in den diagnose-kritischen Betriebsbereichen der Einspritzanlage
Scheinfehler (Pseudo-Fehler)
diagnostiziert, was nicht erwünscht
ist.
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Aus
DE 40 06 298 A1 ist
ein Diagnoseverfahren zur Diagnostizierung eines Fehlers der Einspritzventile
bekannt. In einem Normal-Zustand wird hierbei überprüft, ob die Einspritzventile
funktionsfähig sind,
wozu der Laststrom der Einspritzventile ausgewertet wird. Das Diagnoseverfahren
wechselt dagegen aus dem Normal-Zustand mit einer uneingeschränkten Diagnose
der Einspritzventile in einen Übergangs-Zustand,
wenn eine Kraftstoffzufuhr-Sperrbedingung erfüllt ist, wobei in dem Übergangs-Zustand
keine Diagnose erfolgt. Nachteilig an diesem bekannten Diagnoseverfahren
ist also die Tatsache, dass die Diagnose in dem Übergangs-Zustand bei gesperrter
Diagnose quasi blind ist, so dass eine Fehlfunktion eines Einspritzventils
nicht erkannt werden kann, was im schlimmsten Fall zu einem Motorschaden
führt.
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Aus
DE 10 2006 000 488
A1 ist ein Diagnoseverfahren für eine Common-Rail-Einspritzanlage bekannt,
bei dem der Druckaufbau in dem Common-Rail überprüft wird. Eine Diagnose der
Funktionsfähigkeit
der einzelnen Einspritzventile ist hieraus jedoch nicht bekannt.
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Das
Gleiche gilt sinngemäß für
DE 198 41 735 A1 ,
wo lediglich die Abnormalität
des Kraftstoffzufuhrsystems diagnostiziert wird.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, dass eingangs beschriebene
herkömmliche Betriebsverfahren
für eine
Einspritzanlage entsprechend zu verbessern. Insbesondere ist es
hierbei wünschenswert,
auch in diagnose-kritischen Betriebsbereichen der Einspritzanlage
eine zeitlich uneingeschränkte
Verfügbarkeit
der Diagnose der Einspritzventile zu erreichen, ohne dass Pseudo-Fehler diagnostiziert
werden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren gemäß dem Hauptanspruch
gelöst.
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Die
Erfindung unterscheidet verschiedene Betriebszustände der
Einspritzanlage, die im Folgenden beschrieben werden, wobei die
Einspritzanlage zwischen den verschiedenen Betriebszuständen wechselt,
wenn bestimmte Bedingungen erfüllt
sind, die ebenfalls nachfolgend beschrieben werden.
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Zunächst ermöglicht auch
das erfindungsgemäße Betriebsverfahren
in gleicher Weise wie herkömmliche
Einspritzanlagen einen Normal-Zustand der Einspritzanlage.
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Zum
einen zeichnet sich der Normal-Zustand der Einspritzanlage durch
diagnose-unkritische Einspritzparameter aus, die eine uneingeschränkte Diagnose
der Einspritzventile ermöglichen.
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Zum
anderen erfolgt in dem Normal-Zustand eine normale Ansteuerung der
Einspritzventile entsprechend dem gewünschten Einspritzverhalten.
Der Normal-Zustand der Einspritzanlage ist also zu unterscheiden
von den eingangs beschriebenen diagnose-kritischen Betriebsbereichen,
wie beispielsweise der inhomogenen Schichtverbrennung.
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In
dem Normal-Zustand wird von der Motorsteuerung laufend überprüft, ob diagnose-kritische Einspritzparameter
auftreten, die eine uneingeschränkte
Diagnose der Einspritzventile verhindern. Dies ist beispielsweise
der Fall, wenn sehr kleine Einspritzmengen injiziert werden sollen,
wie beispielsweise bei inhomogener Schichtverbrennung oder beim
Katalysator-Heizen.
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Bei
einer Erkennung diagnose-kritischer Einspritzparameter geht die
Einspritzanlage dann von dem Normal-Zustand in einen Übergangszustand über, in
dem die Diagnose der Einspritzventile abgeschaltet ist, um angesichts
der diagnose-kritischen Einspritzparameter eine Fehldetektion von
Pseudo-Fehlern zu verhindern.
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Darüber hinaus
wird in dem Übergangs-Zustand
laufend geprüft,
ob die diagnose-kritischen Einspritzparameter über einen bestimmten Zeitraum
(z. B. 10 s) stabil vorliegen. Falls dies nicht der Fall ist und
während
des Übergangs-Zustands
wieder diagnose-unkritische Einspritzparameter auftreten, wechselt
die Einspritzanlage wieder von dem Übergangs-Zustand in den Normal-Zustand,
in dem eine uneingeschränkte
Diagnose der Einspritzventile erfolgt.
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Falls
die Überprüfung in
dem Übergangs-Zustand
dagegen ergibt, dass die diagnose-kritischen Einspritzparameter über einen
vorgegebenen Zeitraum hin stabil vorliegen, so wechselt die Einspritzanlage
von dem Übergangs-Zustand
in einen Teildiagnose-Zustand, in dem zumindest eine eingeschränkte Diagnose
der Einspritzventile erfolgt. Dieser Wechsel aus dem Übergangs-Zustand
in den Teildiagnose-Zustand ist erforderlich, da eine länger andauernde
vollständige
Abschaltung der Diagnose die eingangs beschriebenen sicherheitstechnischen und
rechtlichen Vorgaben verletzen würde.
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Die
Abschaltung der Diagnose der Einspritzventile in dem Übergangs-Zustand
ist also in jedem Fall zeitlich begrenzt, so dass die eingangs beschriebenen
sicherheitstechnischen und rechtlichen Vorgaben nicht verletzt werden.
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In
dem Teildiagnose-Zustand werden die diagnose-kritischen Einspritzparameter
jedoch nicht verändert,
so dass eine Detektion von Pseudo-Fehlern bewusst in Kauf genommen
wird. Es kann deshalb in dem Teildiagnose-Zustand vorkommen, dass die
Diagnose der Einspritzventile ein unklares Fehlersymptom ergibt,
das entweder auf einen Pseudo-Fehler oder auf einen tatsächlichen
Fehler zurückzuführen ist.
Bei einer Detektion eines derartigen unklaren Fehlersymptoms wechselt
die Einspritzanlage dann zur weiteren Abklärung der Fehlerursache von
dem Teildiagnose-Zustand in einen Volldiagnose-Zustand.
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Indem
Volldiagnose-Zustand werden die Einspritzparameter dann so abgeändert, dass
zwar die sicherheitstechnischen und/oder rechtlichen Vorgaben (z.
B. Abgasnormen) eingehalten werden, aber trotzdem eine aussagekräftige Diagnose
der Einspritzventile möglich
ist. Anschließend
erfolgt dann bei den geänderten
Einspritzparametern eine Überprüfung des
unklaren Fehlersymptoms, um einen Pseudo-Fehler von einen echten
Fehler zu unterscheiden.
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Bei
einer Validierung des unklaren Fehlersymptoms als echter Fehler
verbleibt die Einspritzanlage in dem Volldiagnose Zustand und generiert
einen Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher. Darüber hinaus kann die Einspritzanlage
dann auf den als echt erkannten Fehler mit einer entsprechenden Änderung
der Ansteuerung der Einspritzanlage reagieren.
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Falls
die Abklärung
des unklaren Fehlersymptoms in dem Volldiagnose-Zustand dagegen
einen Pseudo-Fehler ergibt, so geht die Einspritzanlage von dem
Volldiagnose-Zustand in einen Warte-Zustand über, in dem die Diagnose der
Einspritzventile für
eine vorgegebene Wartezeit (z. B. 10 s) abgeschaltet wird. Diese
Wartezeit soll gerade so lang sein, dass die Reaktionszeit bei einem
neu auftretenden Fehler im Hinblick auf gesetzliche Vorgaben und die
für die
Systemsicherheit notwendige Systemreaktion angemessen ist. Andererseits
soll die Wartezeit so bemessen sein, dass ein permanent anliegender Pseudo-Fehler
nicht zu unbegründeten
Diagnosereaktionen führt.
Nach Ablauf der vorgegebenen Wartezeit geht die Einspritzanlage
dann wieder von dem Warte-Zustand in den Teildiagnose-Zustand über.
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Andere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels der
Erfindung anhand der Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Zustandsdiagramm des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens mit
den verschiedenen Betriebszuständen
und den Übergängen zwischen
den verschiedenen Betriebszuständen,
sowie
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2A, 2B das
erfindungsgemäße Betriebsverfahren
gemäß 1 in
Form eines Flussdiagramms.
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Das
Zustandsdiagramm in 1 zeigt zunächst einen Normal-Zustand Z1 einer
Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine. In dem Normal-Zustand
Z1 liegen diagnose-unkritische Einspritzparameter vor, so dass eine
uneingeschränkte
Diagnose der Einspritzventile möglich
ist.
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In
dem Normal-Zustand Z1 wird laufend überprüft, ob diagnose-kritische Einspritzparameter auftreten,
beispielsweise bei einer inhomogenen Schichtverbrennung, beim Katalysator-Heizen
oder bei einer Zylinder-Spülung
(„Scavenging"). Beim Auftreten
diagnose-kritischer Einspritzparameter geht die Einspritzanlage
dann von dem Normal-Zustand Z1 in einen Übergangs-Zustand Z2 über, in
dem die Diagnose der Einspritzventile abgeschaltet ist, um angesichts
der diagnose-kritischen Einspritzparameters eine Fehldetektion von
Pseudofehlern zu verhindern.
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Während des Übergangs-Zustand
Z2 wird laufend überprüft, ob wieder
diagnose-unkritische Einspritzparameter auftreten. Falls dies der
Fall ist, wechselt die Einspritzanlage sofort wieder von dem Übergangs-Zustand
Z2 in den Normal-Zustand Z1, wo wieder eine uneingeschränkte Diagnose
der Einspritzventile erfolgt.
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Weiterhin
wird in dem Übergangs-Zustand Z2
geprüft,
ob die diagnose-kritischen Einspritzparameter über eine vorgegebene Zeitspanne
hin stabil sind. Falls dies der Fall ist, wechselt die Einspritzanlage
aus dem Übergangs-Zustand
Z2 in einen Teildiagnose-Zustand Z3, in dem trotz der diagnose-kritischen
Einspritzparameter eine Diagnose der Einspritzventile durchgeführt wird.
Der Teildiagnose-Zustand Z3 unterscheidet sich von einem weiter
unter erläuterten
Volldiagnose-Zustand Z4 insoweit, als bestimmte Fehlerfehler zunächst nicht
als Fehlerfälle behandelt,
sondern in einem besonderen Modus weiter analysiert werden.
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Der Übergangs-Zustand
Z2 mit einer inaktiven Diagnose der Einspritzventile darf also nur
eine beschränkte
Zeitspanne vorliegen, da andernfalls sicherheitstechnische und rechtliche
Vorgaben verletzt würden.
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Darüber hinaus
wird während
des Teildiagnose-Zustands Z3 laufend überprüft, ob wieder diagnose-unkritische
Einspritzparameter auftreten. Falls dies der Fall ist, so wechselt
die Einspritzanlage wieder von dem Teildiagnose-Zustand Z3 in den Übergangs-Zustand
Z2 und von dort in den Normal-Zustand Z1, wo aufgrund der diagnose-unkritischen Einspritzparameter
wieder eine uneingeschränkte
Diagnose der Einspritzventile erfolgt.
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Falls
dagegen in dem Teildiagnose-Zustand Z3 ein unklares Fehlersymptom
detektiert wird, das aufgrund der diagnose-kritischen Einspritzparameter nicht
klar und eindeutig auf einen bestimmten Fehler zurückgeführt werden
kann, so wechselt die Einspritzanlage von dem Teildiagnose-Zustand
Z3 in den Volldiagnose-Zustand Z4, um das unklare Fehlersymptom
weiter abzuklären.
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In
dem Volldiagnose-Zustand Z4 werden die Einspritzparameter dann so
geändert,
dass eine aussagekräftige
Diagnose möglich
ist, aber andererseits die Änderungen
im motorischen Verhalten (z. B. erhöhte Abgaswerte, Laufunruhe)
innerhalb von akzeptablen Grenzen liegen, d. h. die Brennkraftmaschine darf
in einem Abgastest nicht auffällig
werden.
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Anschließend erfolgt
dann in dem Volldiagnose-Zustand Z4 mit den geänderten Einspritzparametern
eine Feindiagnose, um das unklare Fehlersymptom abzuklären und
einen Pseudo-Fehler von einem echten Fehler zu unterscheiden.
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Bei
einer Erkennung eines echten Fehlers erfolgt dann eine Speicherung
eines Fehlereintrags in einem Fehlerspeicher sowie eine angemessene Reaktion
der Motorsteuerung und die Einspritzanlage verbleibt zunächst in
dem Zustand Z4.
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Falls
die Feindiagnose in dem Zustand Z4 dagegen einen Pseudo-Fehler ergibt,
so wird das unklare Fehlersymptom als Pseudo-Fehler verworfen und
es erfolgt kein Fehlereintrag in dem Fehlerspeicher. Stattdessen
wechselt die Einspritzanlage dann von dem Volldiagnose-Zustand Z4
in einen Warte-Zustand Z5, in dem die Diagnose der Einspritzventile
für eine
vorgegebene Zeitspanne von beispielsweise 10 s abgeschaltet wird.
Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne wechselt die Einspritzanlage dann
von dem Warte-Zustand Z5 wieder in den Teildiagnose-Zustand Z3.
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Die 2A und 2B zeigen
das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Betriebsverfahren in Form
eines Flussdiagramms, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen
auf die vorstehende Beschreibung des Zustandsdiagramms gemäß 1 verwiesen
wird und auf eine separate Beschreibung der einzelnen Verfahrensschritte
S1–S13 verzichtet
werden kann.