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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung eines Drucksensors einer
Kraftstoffspeichervorrichtung einer Brennkraftmaschine.
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Aus
dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Kraftstoffzuteilung
an eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welchen der Kraftstoff mittels
einer Pumpe unter erhöhtem
Druck in eine Kraftstoffspeichervorrichtung gefördert wird. Mittels Injektoren,
welche den jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet
sind, wird der Kraftstoff aus der Kraftstoffspeichervorrichtung
entnommen und zu vorgebbaren Zeitpunkten in vorgebbarer Menge dem
jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine zugeteilt. Die zugeteilte
Kraftstoffmenge kann dabei über
die Öffnungszeit
des Injektors, der Anzahl der Einzeleinspritzungen und den Kraftstoffdruck
in der Kraftstoffspeichervorrichtung an unterschiedliche Betriebszustände angepasst
werden.
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Der
Kraftstoffdruck in der Kraftstoffspeichervorrichtung kann mittels
eines Steuergerätes
auf einen betriebszustandsabhängigen
Sollwert geregelt werden. Zur Erfassung des Ist-Wertes ist dabei ein Drucksensor vorgesehen.
Wenn der gemessene Ist-Wert niedriger ist als der vorgesehene Sollwert, kann
der Ist-Wert durch Ansteuerung der Kraftstoffpumpe erhöht werden.
Wenn der Ist-Wert höher
ist als der angestrebte Soll-Wert, so erlaubt ein steuerbares Rücklaufventil
den Druckabbau.
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Sofern
durch den Regelkreis der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffspeichervorrichtung
falsch eingestellt wird, ändert
sich in unerwünschter
Weise die dem Verbrennungsprozess zugeführte Kraftstoffmenge. Dies
führt meist
zu unerwünschtem
Verhalten der Brennkraftmaschine und des damit ausgestatteten Fahrzeugs,
wie beispielsweise Leistungsverlust, Leistungsanstieg, unrunder
Motorlauf, schlechte Abgaswerte, hoher Verbrauch oder ähnliches.
Da die Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug mit häufig wechselnden
Betriebsbedingen betrieben wird, ist es einem im Motorsteuergerät integrierten On-Board-Diagnose-System derzeit
nicht möglich, die
genaue Fehlerursache des Einspritzsystems zu ermitteln. Als Fehlerursache
kommen beispielsweise das Rücklaufventil,
die Kraftstoffpumpe, die Injektoren oder der Drucksensor in Betracht.
Dies führt
häufig
zum Austausch unbeschädigter
Komponenten. Ein solcher Austausch ist stets mit Aufwand und Kosten
verbunden, ohne dass das Fahrzeug danach wieder ordnungsgemäß funktioniert.
Dadurch wird die Kundenzufriedenheit negativ beeinflusst.
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Aus
DE 10 2007 000 152
A1 ist eine Diagnosevorrichtung für einen Drucksensor bekannt,
der in einem Common Rail-Kraftstoffeinspritzsystem verwendet wird.
Dabei wird zur Überprüfung der
korrekten Funktionsfähigkeit
des Drucksensors eine Zieleinspritzmenge und ein Differenzbestimmungselement
zur Überprüfung der
Zieleinspritzmenge verwendet.
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Aus
DE 102 05 377 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit
einer Kraftstoffdruck-Messeinrichtung eines Kraftstoffzuführsystems
in einer Brennkraftmaschine bekannt. Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit
der Kraftstoffdruck-Messeinrichtung
wird ein von der Kraftstoffzuführmenge
unabhängiger
Soll-Ist-Vergleich einer kraftstoffzuführrelevanten Ansteuerdauer
bei vorgebbaren Kraftstoffdruck-Betriebszuständen mit
gleich großer
Kraftstoffzuführmenge
durchgeführt,
wobei zur Funktionstüchtigkeitsbeurteilung eine
ermittelte Soll-Ist-Ansteuerdauerdifferenz mit einer zulässigen und
vorgebbaren Ansteuerdauerdifferenz verglichen wird.
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Aus
DE 10 2007 015 876
A1 ist ein Verfahren zur Erkennung einer Fehlfunktion eines
Rail-Drucksensors bekannt. Dabei wird eine Differenz zwischen einem
vorgegebenen Druck des Rail-Drucksensors und einem zu bestimmenden
Druck des Rail-Drucksensors durchgeführt, wobei beim Aktivieren
und Deaktivieren einer Druckübersetzung
des Einspritzsystems der zu bestimmende Druck des Rail-Drucksensors
als Funktion einer Differenz der Ansteuerdauer eines Injektors des
Einspritzsystems zwischen druckübersetzter
und nichtdruckübersetzter
Einspritzung bestimmt wird. Auf diese Weise wird eine Drift des
Rail-Drucksensors
erkannt, wobei die Überprüfung während einer
Kalibrierungsphase in einem stationären Betrieb der Brennkraftmaschine
mit aktiver Druckübersetzung
durchgeführt
wird.
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Aus
DE 601 17 090 T2 ist
ein Verfahren zur Bestimmung von Leckagen in einem Einspritzsystem mit
Verteilerleitung in einem Verbrennungsmotor bekannt. Das beschriebene
Verfahren umfasst folgende Schritte: Bestimmen einer Größe für jeden
der Zylinder, die sich auf den Beitrag des Zylinders zum vom Motor
erzeugten Drehmoment bezieht; Bestimmen für jeden der Zylinder eines
Ungleichgewichtsindexes, der das Ungleichgewicht der Größe, die
sich auf den Beitrag des Zylinders zum vom Motor erzeugten Drehmoment
bezieht, im Hinblick auf die Größen angibt,
die sich auf die Beiträge
der anderen Zylinder zum vom Motor erzeugten Drehmoment beziehen; Reduzieren
beim Erfassen eines Fehlers im Einspritzsystem, der in jeden der
Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge; und Unterscheiden für jede der
Einspritzvorrichtungen zwischen einem Zustand einer in der Offenstellung
verklemmten Einspritzvorrichtung und einem Fehlerzustand im Kraftstoffzuführkreislauf auf
Basis der Veränderung
im Ungleichgewichtsindex des jeweiligen Zylinders nach der Kraftstoffreduktion.
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Aus
DE 198 34 660 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumesssystems
bekannt. Der Kraftstoff mittels einer Pumpe in einen Speicher befördert und
von der mittels steuerbarer Injektoren den Brennräumen einer Brennkraftmaschine
zugeführt,
wobei ein Sensor eine Drucksignal bereitstellt, das den Druck im
Speicher charakterisiert. Ausgehend von einer Änderung des Drucksignals bei
einer Änderung
einer den Druck beeinflussenden Größe wird ein fehlerhaftes Drucksignal
bekannt.
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Aus
DE 100 36 153 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine
bekannt. Da schon geringfügige
Schwankungen des Kraftstoffdrucks die Menge des eingespritzten Kraftstoffs
beeinflussen, wobei von der optimalen Einspritzmenge abweichende
Kraftstoffeinspritzungen zu einer Verschlechterung von Abgaswerten
der Verbrennungskraftmaschine und/oder Drehmomentschwankungen führen können, kommt
einer exakten Kraftstoffeinspritzmenge eine besondere Bedeutung zu.
Es wird eine Steigung der Ist-Systemkennlinie des Kraftstoffdruckregelsystems
ermittelt, wobei eine Abweichung der Steigung von einer Soll-Systemkennlinie
ermittelt wird und aus der Abweichung ein Korrekturwert ermittelt
wird, mit dem das Ansteuersignal des Kraftstoffdruckregelmittels
korrigiert wird.
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Aus
DE 197 21 176 A1 ist
ein Verfahren zur Überprüfung eines
Drucksensors eines Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine
bekannt. Der Kraftstoff wird einem Druckspeicher zugeführt, wobei
der Druck in dem Druckspeicher von einem Drucksensor gemessen wird.
Der Kraftstoff wird aus dem Druckspeicher einer Verbrennung zugeführt. Zur Überprüfung des
Drucksensors wird der Druck in dem Druckspeicher verändert, wobei
das Verhalten der Verbrennung des Kraftstoffs erfasst wird und aus
dem erfassten Verhalten der Verbrennung auf die Funktion des Drucksensors
geschlossen wird. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Druckerhöhung bzw.
Druckverringerung gleichzeitig mit der Verringerung bzw. Erhöhung der
Zeitdauer durchgeführt
wird. Auf diese Weise ist es möglich,
die gegenläufigen
Veränderungen
des Verhaltens der Verbrennung zu kompensieren. Bei einem die Druckerhöhung bzw.
-verringerung korrekt messenden Drucksensor tritt keine Veränderung
des Verhaltens der Verbrennung auf. Wird jedoch eine Veränderung festgestellt,
so kann daraus auf eine Messungenauigkeit oder einen Defekt des
Drucksensors geschlossen werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen elektrisch
fehlerfreien, jedoch falsch anzeigenden Drucksensor einer Kraftstoffspeichervorrichtung
einer Brennkraftmaschine mittels eines einfachen Prüfverfahrens
zu erkennen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zur Überprüfung eines
Drucksensors einer Kraftstoffspeichervorrichtung einer Brennkraftmaschine,
bei welchem der Druck in der Kraftstoffspeichervorrichtung verändert wird.
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Das
von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment wird durch Veränderung
mindestens einer weiteren Stellgröße konstant gehalten, wobei eine
Abweichung der durchgeführten
Veränderung der
mindestens einen weiteren Stellgröße von der erwarteten Veränderung
der mindestens einen weiteren Stellgröße ermittelt wird. Erfindungsgemäß wird als
weitere Stellgröße die Drosselklappenstellung verwendet.
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Das
vorgeschlagene Prüfverfahren
beruht auf der Tatsache, dass das abgegebene Drehmoment in einem
vorgegebenen Betriebszustand in eindeutiger Weise mit der zugeteilten
Kraftstoffmenge korreliert ist. Die Kraftstoffmenge ist dabei eine
Funktion des Druckes in der Kraftstoffspeichervorrichtung und dem Öffnungszeitpunkt
und der Öffnungsdauer des
Injektors. Sofern der Druck innerhalb der Kraftstoffspeichervorrichtung
erhöht
wird, beispielsweise durch Ansteuerung eines Bypass-Ventils, durch
Ansteuerung der Förderpumpe
oder durch Ansteuerung eines Mengenstellwerks, wird ohne entsprechende Gegenmaßnahmen
die Kraftstoffmenge und damit das abgegebene Drehmoment ansteigen.
Sofern das Fahrzeug mit einer Einrichtung zur Drehmomenterfassung
ausgestattet ist, kann die aus der Druckveränderung resultierende Drehmomentveränderung unmittelbar
bestimmt werden. Aus dem Messwert des Raildruckes und den übrigen Motorparametern kann
eine erwartete Drehmomentveränderung
berechnet werden. Eine Abweichung des gemessenen und des berechneten
Drehmomentes weist dabei auf einen defekten Raildrucksensor hin.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Drehmomentanstieg
bei Erhöhung
des Raildruckes durch einen Eingriff in mindestens eine weitere
Stellgröße der Brennkraftmaschine zu
kompensieren. Dieser tatsächlich
notwendige Eingriff wird nachfolgend mit einem in einem theoretischen
Modell der Brennkraftmaschine ermittelten Eingriff verglichen. Fällt der
tatsächlich
notwendige Eingriff größer aus
als erwartet, so ist der Druck in der Kraftstoffspeichervorrichtung
höher als
vom Drucksensor vorgegeben. Fällt
der notwendige Eingriff geringer aus als theoretisch erwartet, so
ist der Druck innerhalb der Kraftstoffspeichervorrichtung niedriger als
vom Drucksensor angezeigt.
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Als
Stellgröße, welche
der Veränderung
des Drehmomentes bei Änderung
des Kraftstoffdruckes entgegenwirkt, eignet sich insbesondere die
Einspritzdauer, d. h. die Öffnungszeit
des Injektors. Dadurch wird die eingespritzte Kraftstoffmenge und
dadurch das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment konstant
gehalten. Gleichzeitig lässt sich
die Öffnungszeit
des Injektors anhand des Ansteuersignals des Injektors in besonders
einfacher Weise messen und die Auswertung des Verfahrens vereinfacht
sich.
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Die
Erfindung lehrt jedoch nicht die Veränderung der Einspritzdauer
als Lösungsprinzip.
Vielmehr kann eine Drehmomentänderung
durch Änderung des
Kraftstoffdruckes auch durch andere Stellgrößen kompensiert werden, beispielsweise
durch den Einspritzzeitpunkt, den Zündzeitpunkt, die Drosselklappenstellung,
die Anzahl der Einzeleinspritzungen, den Ladedruck oder andere,
hier nicht erwähnte
Parameter. Der Fachmann wird sich vielmehr in Abhängigkeit
des jeweiligen Anwendungszweckes einen oder mehrere geeignete Parameter
auswählen.
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Die
Stellgröße, welche
dem ansteigenden Kraftstoffdruck in der Kraftstoffspeichervorrichtung entgegenwirkt,
wird in einer Ausführungsform
der Erfindung mittels eines Regelkreises so beeinflusst, dass das
abgegebene Drehmoment der Brennkraftmaschine konstant gehalten wird.
Das abgegebene Drehmoment kann dabei beispielsweise mittels eines Leistungsprüfstandes
direkt an der Kurbelwelle oder an der Antriebsachse bestimmt werden.
In einer weiteren Ausführungsform
kann das Motordrehmoment durch einen oder mehrere Zylinderdrucksensoren bestimmt
werden.
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Besonders
einfach und damit bevorzugt ist die Durchführung des Verfahrens in einer
Leerlaufsituation. In diesem Fall stellt sich bei einer bestimmten,
vorgegebenen Kraftstoffmenge pro Arbeitstakt eine konstante Drehzahl
der Brennkraftmaschine ein, welche durch die motorinternen Reibungsverluste und
externe Momentenverbraucher wie beispielsweise Klimakompressoren,
Servopumpen, Lichtmaschinen oder Getriebeteile definiert ist. Eine
durch Erhöhung
des Kraftstoffdruckes ansteigende Kraftstoffmenge führt zu einem
erhöhten
Drehmoment, welches sich in einer ansteigenden Drehzahl äußert. Die mindestens
eine ausgewählte
Stellgröße kann
dann solange zur Reduzierung des Drehmomentes verwendet werden,
bis die vorher anliegende Drehzahl wieder erreicht wird. Hierzu
kann bevorzugt, aber nicht zwingend, der Leerlaufregler des Motorsteuergerätes verwendet
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird zur Durchführung
des Verfahrens eine Drehzahl gewählt,
welche oberhalb der typischerweise im Betrieb des Fahrzeuges verwendeten
Leerlaufdrehzahl liegt. Insbesondere wird der Fachmann dabei eine
Drehzahl zwischen 2000 l/min und 3500 l/min in Betracht ziehen,
wenn es sich bei der zu prüfenden
Brennkraftmaschine um eine selbstzündende Brennkraftmaschine handelt.
Bei einer fremdgezündeten
Brennkraftmaschine kann der Fachmann fallweise auch höhere Drehzahlen
vorsehen, beispielsweise 5000 l/min. Dadurch wird sichergestellt,
dass das zur Verfügung
stehende Drehmoment ausreicht, um die Kraftstoffpumpe soweit mit
Antriebsleistung zu versorgen, dass der gesamte im Betrieb auftretende
Druckbereich der Kraftstoffspeichervorrichtung durchfahren werden
kann.
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Im
normalen Betrieb der Brennkraftmaschine würde der Kraftstoffdruck in
der Kraftstoffspeichervorrichtung während des in der Prüfphase anliegenden
konstanten Betriebszustandes konstant bleiben. Im Gegensatz dazu
sieht die Testroutine jedoch vor, den Kraftstoffdruck zu variieren.
Bevorzugt wird dabei der gesamte zulässige Betriebsbereich durchfahren.
Bevorzugt, aber nicht zwingend, wird durch die Testroutine ein linearer
Anstieg des Kraftstoffdruckes mit der Zeit vorgegeben. Dadurch können zeitabhängig aufgenommene
Messwerte in besonders einfacher Weise in kraftstoffdruckabhängige Werte
umgerechnet werden.
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Das
gesamte Testverfahren kann entweder in einem Steuergerät implementiert
sein oder in einem Diagnosegerät,
welches in der Werkstatt zur Durchführung des Verfahrens mittels
einer seriellen oder parallelen Schnittstelle mit dem Motorsteuergerät verbunden
ist. Im letzteren Fall setzt die vorgeschlagene Testroutine Teile
des Motorsteuergerätes während des
Testlaufes außer
Betrieb. Dadurch können
beispielsweise vom Normalbetrieb abweichende Sollwertvorgaben für den Kraftstoffdruck
oder die Drehzahl vorgegeben werden. Weiterhin kann das Diagnosegerät Messwerte
der zur Kompensation ausgewählten
Stellgrößen visualisieren
und mit den im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine erwarteten Werten
vergleichen.
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Nachfolgend
soll die Erfindung anhand von Figuren und einem Ausführungsbeispiel
ohne Beschränkung
des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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1 zeigt
schematisch die Kraftstoffzuteilung zu einer Brennkraftmaschine.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm einer Ausführungsform
einer Testroutine, mit welcher die Funktion des Drucksensors überprüft werden
kann.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Testroutine,
mit welcher die Funktion des Drucksensors überprüft werden kann.
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In 4 ist
der Kraftstoffdruck FUP gegen die Zeit für die in 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispiele
gezeigt.
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5 zeigt
mögliche
Fehler des Drucksensors.
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6 zeigt
den zeitlichen Verlauf der Öffnungsdauer
TI eines Injektors
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1 zeigt
schematisch die Kraftstoffzuteilung zu einer Brennkraftmaschine.
Der Kraftstoff wird dabei in einem Vorratstank 12 im Fahrzeug
mitgeführt.
Von dort wird der Kraftstoff mittels einer Zufuhrleitung 21 über einen
Kraftstofffilter 13 durch eine Niederdruckpumpe 14 angesaugt.
Die der Brennkraftmaschine im jeweiligen Betriebszustand zugeteilte
Menge kann mittels eines Stellventils 16 durch die Motorelektronik 11 beeinflusst
werden. Die das Stellventil 16 verlassende Menge wird durch
eine Hochdruckpumpe 17 verdichtet und einer Kraftstoffspeichervorrichtung 10 zugeführt. Zur
Messung des in der Kraftstoffspeichervorrichtung 10 herrschenden Druckes
steht eine Druckmesseinrichtung 18 zur Verfügung. Der
Sollwert des Druckes wird dabei vom Motorsteuergerät 11 in
Abhängigkeit
des Betriebszustandes festgelegt. Sofern der mit Sensor 18 bestimmte
Druck niedriger ist als der Sollwert, wird über Mengensteller 16 und
Hochdruckpumpe 17 weiterer Kraftstoff der Speichervorrichtung 10 zugeführt, um den
Druck zu erhöhen.
Sofern der mittels Sensor 18 bestimmte Druck höher ist
als der geforderte Sollwert, kann mittels des Ventils 20 Kraftstoff
in eine Rücklaufleitung 22 abgelassen
werden.
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Bei
Betrieb der Brennkraftmaschine wird über einen Injektor 19 eine
Kraftstoffmenge aus der Speichervorrichtung 10 entnommen
und dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeführt. In 1 sind dabei
vier Injektoren 19a, 19b, 19c und 19d einer
Vierzylinder-Brennkraftmaschine
dargestellt. Die Soll-Werte für
die Öffnungsdauer
und den Öffnungszeitpunkt
werden dabei vom Steuergerät 11 in
Abhängigkeit
des Betriebszustandes, d. h. in Abhängigkeit des gewünschten
Drehmoments, bestimmt. Entsprechend den bestimmten Sollwerten werden
die Injektoren 19 dann vom Motorsteuergerät 11 angesteuert.
Dabei bestimmt sich die zugeteilte Kraftstoffmenge pro Arbeitszyklus
durch die Öffnungsdauer
und den Druck in der Kraftstoffspeichervorrichtung 10.
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Weiterhin
umfasst das Steuergerät 11 Test- und
Diagnoseroutinen, um im Betrieb der Brennkraftmaschine oder bei
deren Start Fehler an den genannten Bauteilen festzustellen. Dabei
ist es jedoch oftmals nicht möglich,
einen Fehler in der zugeteilten Kraftstoffmenge eindeutig einem
Injektor 19, der Hochdruckpumpe 17, dem Mengenstellwerk 16,
dem Drucksensor 18 oder dem Ablassventil 20 zuzuordnen.
Lediglich ein Kurzschluss in den Verbindungsleitungen kann vom Steuergerät 11 eindeutig
erkannt werden. Daher werden im Fehlerfall oftmals voll funktionsfähige Bauteile
irrtümlich
ausgetauscht.
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2 beschreibt
eine Ausführungsform
einer Testroutine, mit welcher die Funktion des Drucksensors 18 überprüft werden
kann. Die Testroutine kann dabei im Motorsteuergerät 11 implementiert sein.
Alternativ kann die Testroutine auch in einem Diagnosegerät ablaufen,
welches mittels der Schnittstelle 23 mit dem Steuergerät 11 verbunden
ist. Weiterhin kann der Fachmann vorsehen, einige Teilfunktionen
im Motorsteuergerät 11 ablaufen
zu lassen und andere Teilfunktionen im Diagnosegerät.
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Das
Prüfverfahren
beruht auf einer Messung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen
Drehmomentes. Dieses ergibt sich aus dem von der Brennkraftmaschine
erzeugten Drehmoment abzüglich
der internen Momentenverluste. Um die internen Momentenverluste
konstant zu halten, sollte die Brennkraftmaschine nach Möglichkeit
eine konstante Betriebstemperatur erreicht haben, bevor der nächste Verfahrensschritt
ausgeführt
wird.
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Zu
Beginn der eigentlichen Messung wird ein vorgegebener Kraftstoffdruck
durch den Druckregler 18, die Hochdruckpumpe 17,
das Mengenstellwerk 16 und das Ablassventil 20 eingestellt.
Im Ausführungsbeispiel
beginnt das Verfahren mit dem minimalen spezifizierten Kraftstoffdruck.
Selbstverständlich ist
dem Fachmann jedoch freigestellt, das Verfahren auch mit dem höchsten spezifizierten
Druck zu beginnen oder mit einem beliebigen Zwischenwert.
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Zu
Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird eine erhöhte
Leerlaufdrehzahl vorgegeben. Beispielsweise kann die Vorgabe eines
erhöhten Sollwertes
durch das Diagnosegerät
erfolgen. Die nachfolgende Regelung der Brennkraftmaschine auf diesen
Sollwert kann vom Leerlaufregler ausgeführt werden, welcher im Steuergerät 11 ohnehin
vorhanden ist. Die Leerlaufdrehzahl ergibt sich dabei als Gleichgewichtsdrehzahl,
bei welcher das in der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment sowohl die
motorinternen Reibungsverluste als auch die externen Momentenverbraucher
kompensiert, wie beispielsweise Servopumpen, Kompressoren oder Lichtmaschinen.
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Dieses
Drehmoment wird mittels einer Drehmomenterfassungseinrichtung gemessen.
Beispielsweise kann das Drehmoment an der Kurbelwelle oder an der
Antriebsachse bestimmt werden.
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Nachfolgend
zu diesen Vorbereitungsschritten findet die eigentliche Überprüfung des
Drucksensors 18 statt. Hierzu wird der Kraftstoffdruck
FUP in definierten Schritten verändert.
Im Flussdiagramm dargestellt ist eine Verfahrensführung, bei
welcher der Kraftstoffdruck FUP ausgehend vom minimalen spezifizierten
Druck schrittweise bis zum Maximaldruck erhöht wird. Zur Erhöhung des
Kraftstoffdruckes FUP kann die Testroutine einen neuen, erhöhten Sollwert
vorgeben, welcher durch den im Motorsteuergerät 11 integrierten
Druckregler eingestellt wird. Diese Erhöhung des Kraftstoffdruckes
führt zu einer
erhöhten
Kraftstoffzuteilung und damit zu einem Anstieg des Drehmomentes.
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Um
die Veränderung
des Drehmomentes zuverlässig
beurteilen zu können,
werden vorteilhaft alle Stellgrößen verriegelt,
welche das Drehmoment der Brennkraftmaschine beeinflussen können. Somit ist
sichergestellt, dass eine Änderung
des gemessenen Drehmomentes ausschließlich durch Änderung des
Kraftstoffdruckes erfolgt.
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Im
Anschluss an die Anpassung des Kraftstoffdruckes FUP wird mittels
eines Verhaltensmodells der Brennkraftmaschine ein Erwartungswert
für das
Drehmoment TQI_RE bei dem mittels Sensor 18 gemessenen
Kraftstoffdruck FUP bestimmt. Sodann kann eine Abweichung zwischen
dem berechneten Drehmoment TQI_RE und dem gemessenen Drehmoment
TQI_IST bestimmt werden. Sofern die Abweichung oberhalb eines vorgegebenen
Schwellenwertes liegt, kann davon ausgegangen werden, dass der mittels
Drucksensor 18 gemessene Druck FUP nicht der tatsächlich in
der Kraftstoffspeichervorrichtung 10 herrschende Druck
ist.
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Solange
der Maximaldruck noch nicht erreicht ist, werden die letzten Verfahrensschritte
wiederholt. Somit wird der Kraftstoffdruck FUP durch Vorgabe eines
höheren
Sollwertes weiter erhöht.
Danach erfolgt eine weitere Messung des Drehmomentes TQI_IST. Aus
dem neuerlich gemessenen Kraftstoffdruck FUP und dem Verhaltensmodell
der Brennkraftmaschine kann ein weiterer Wert TQI_RE für das Drehmoment
berechnet werden. Zum Abschluss der Iteration wird wiederum eine
Abweichung zwischen dem gemessenen Drehmoment TQI_IST und dem berechneten
Drehmoment TQI_RE berechnet. Auf diese Weise kann eine Kennlinie
des eingesetzten Druckreglers 18 aufgenommen werden.
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Die
Kennlinie erlaubt beispielsweise die Unterscheidung, ob der Drucksensor 18 einen
prozentualen Fehler aufweist, welcher vom Messwert abhängt oder
einen konstanten Offset. Aufgrund der Größe der Abweichungen kann entschieden
werden, ob der Drucksensor 18 defekt ist und ersetzt werden
sollte. Auf diese Weise kann ein unnötiger Austausch anderer Komponenten,
wie beispielsweise der Hochdruckpumpe 17, dem Mengenstellwerk 16 oder
dem Überdruckventil 20 verhindert
werden.
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3 beschreibt
eine weitere Ausführungsform
einer Testroutine, mit welcher die Funktion des Drucksensors 18 überprüft werden
kann. Die Testroutine kann dabei im Motorsteuergerät 11 implementiert
sein. Alternativ kann die Testroutine auch in einem Diagnosegerät ablaufen,
welches mittels der Schnittstelle 23 mit dem Steuergerät 11 verbunden ist.
Weiterhin kann der Fachmann vorsehen, einige Teilfunktionen im Motorsteuergerät 11 ablaufen
zu lassen und andere Teilfunktionen im Diagnosegerät.
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Zu
Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird eine erhöhte
Leerlaufdrehzahl vorgegeben. Beispielsweise kann die Vorgabe eines
erhöhten Sollwertes
durch das Diagnosegerät
erfolgen. Die nachfolgende Regelung der Brennkraftmaschine auf diesen
Sollwert kann vom Leerlaufregler ausgeführt werden, welcher im Steuergerät 11 ohnehin
vorhanden ist. Die Leerlaufdrehzahl ergibt sich dabei als Gleichgewichtsdrehzahl,
bei welcher das in der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment sowohl die
motorinternen Reibungsverluste als auch die externen Momentenverbraucher,
wie beispielsweise Servopumpen oder Lichtmaschinen kompensiert. Damit
das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment eindeutig mit
deren Drehzahl korreliert, sollen sowohl die internen Verluste als
auch die externen Momentenverbraucher möglichst konstant bleiben. Ein
Zuschalten weiterer Momentenverbraucher wird daher verhindert. Um
die internen Verluste konstant zu halten, sollte die Brennkraftmaschine nach
Möglichkeit
eine konstante Betriebstemperatur erreicht haben, bevor der nächste Verfahrensschritt ausgeführt wird.
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Zu
Beginn der eigentlichen Messung wird ein vorgegebener Kraftstoffdruck
durch den Druckregler 18, die Hochdruckpumpe 17,
das Mengenstellwerk 16 und das Ablassventil 20 eingestellt.
Im Ausführungsbeispiel
beginnt das Verfahren mit dem minimalen spezifizierten Kraftstoffdruck.
Selbstverständlich ist
dem Fachmann jedoch freigestellt, das Verfahren auch mit dem höchst spezifizierten
Druck zu beginnen oder mit einem beliebigen Zwischenwert.
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Die
Veränderung
des Kraftstoffdruckes führt bei
im Übrigen
unveränderten
Stellgrößen zu einer Änderung
der zugeteilten Kraftstoffmenge und daher zu einem veränderten
Drehmoment, welches sich in einer veränderten Motordrehzahl bemerkbar
macht. Daher wird zumindest eine Stellgröße durch den Leerlaufregler
beeinflusst, um die Drehzahl der Brennkraftmaschine wieder auf den
Ausgangswert einzuregeln. Im vorgestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich
dabei um die Öffnungsdauer
TI der Injektoren 19. Durch Anpassen der Öffnungsdauer
TI bleibt die den Brennräumen
zugeführt
Kraftstoffmenge auch bei Änderung
des Kraftstoffdruckes konstant.
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Um
die Veränderung
der ausgewählten
Stellgröße, hier
der Öffnungsdauer
TI, zuverlässig
beurteilen zu können,
werden vorteilhaft andere Stellgrößen, welche das Drehmoment
der Brennkraftmaschine beeinflussen können, verriegelt. Somit ist
sichergestellt, dass eine Änderung
des Kraftstoffdruckes ausschließlich
durch die ausgewählte
Stellgröße kompensiert
wird.
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Nachfolgend
zu diesen Vorbereitungsschritten findet die eigentliche Überprüfung des
Drucksensors 18 statt. Hierzu wird der Kraftstoffdruck
FUP in definierten Schritten verändert.
Im Flussdiagramm dargestellt ist eine Verfahrensführung, bei
welcher der Kraftstoffdruck FUP ausgehend vom minimalen spezifizierten
Druck schrittweise bis zum Maximaldruck erhöht wird. Zur Erhöhung des
Kraftstoffdruckes FUP kann die Testroutine einen neuen, erhöhten Sollwert
vorgeben, welcher durch den im Motorsteuergerät 11 integrierten
Druckregler eingestellt wird. Diese Erhöhung des Kraftstoffdruckes
führt zu einer
erhöhten
Kraftstoffzuteilung und damit zu einem Anstieg des Drehmomentes.
Der Anstieg des Drehmomentes resultiert bei konstanter Last der Brennkraftmaschine
in einer erhöhten
Drehzahl. Daher wird die Öffnungsdauer
der Injektoren TI über den
Leerlaufregler soweit beeinflusst, bis die ursprünglich gewählte Drehzahl wieder hergestellt
ist.
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Im
Anschluss an die Anpassung von Kraftstoffdruck FUP, Öffnungszeit
TI und Drehzahl wird mittels eines Verhaltensmodells der Brennkraftmaschine
ein Erwartungswert für
die Öffnungsdauer
TI bei dem mittels Sensor 18 gemessenen Kraftstoffdruck
FUP bestimmt. Sodann kann eine Abweichung zwischen der berechneten Öffnungsdauer
TI_RE und der gemessenen Öffnungsdauer
TI_IST bestimmt werden. Sofern die Abweichung oberhalb eines vorgegebenen
Schwellenwertes liegt, kann davon ausgegangen werden, dass der mittels
Drucksensor 18 gemessene Druck FUP nicht der tatsächlich in
der Kraftstoffspeichervorrichtung 10 herrschende Druck
ist.
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Solange
der Maximaldruck noch nicht erreicht ist, werden die letzten Verfahrensschritte
wiederholt. Somit wird der Kraftstoffdruck FUP durch Vorgabe eines
höheren
Sollwertes weiter erhöht.
Die Anpassung der Drehzahl und damit des Drehmomentes erfolgt wiederum
durch Anpassen der Öffnungsdauer
TI der Injektoren. Aus dem neuerlich gemessenen Kraftstoffdruck
FUP und dem Verhaltensmodell der Brennkraftmaschine kann ein weiterer Wert
TI_RE für
die Öffnungsdauer
berechnet werden. Zum Abschluss der Iteration wird wiederum eine Abweichung
zwischen der eingestellten, vom Leerlaufregler bestimmten Öffnungsdauer
TI_IST und der berechneten Öffnungsdauer
TI_RE berechnet. Auf diese Weise kann eine Kennlinie des eingesetzten Druckreglers 18 aufgenommen
werden.
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Die
Kennlinie erlaubt beispielsweise die Unterscheidung, ob der Drucksensor 18 einen
prozentualen Fehler aufweist, welcher vom Messwert abhängt oder
einen konstanten Offset. Aufgrund der Größe der Abweichungen kann entschieden
werden, ob der Drucksensor 18 defekt ist und ersetzt werden
sollte. Auf diese Weise kann ein unnötiger Austausch anderer Komponenten,
wie beispielsweise der Hochdruckpumpe 17, dem Mengenstellwerk 16 oder
dem Überdruckventil 20 verhindert
werden.
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In 4 ist
nochmals der Kraftstoffdruck FUP gegen die Zeit für das anhand
von 3 beschriebene Ausführungsbeispiel dargestellt.
Das Verfahren beginnt beim niedrigsten spezifizierten Wert FUP,.
Mit jeder Iteration erfolgt eine Vergrößerung des Druckes um einen
konstanten Wert, so dass sich bei gleicher Verfahrensdauer für jeden
Iterationsschritt ein linearer Anstieg mit der Zeit bis zum obersten
spezifizierten Wert FUP2 ergibt. Es ist
anzumerken, dass der in 4 gezeigte lineare Verlauf lediglich
beispielhaft ist. Der Fachmann kann selbstverständlich andere Kurvenverläufe vorsehen.
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5 zeigt
mögliche
Fehler des Drucksensors 18. Dargestellt ist der real in
der Speichervorrichtung 10 herrschende Druck FUP_REAL auf
der x-Achse sowie der angezeigte Messwert FUP_SENSOR auf der y-Achse.
Sofern der Drucksensor 18 ordnungsgemäß funktioniert, ergibt sich der
in Kurve A dargestellte Verlauf. Kurve A ist eine Gerade, welche
45° zu beiden
Achsen geneigt ist. Dies bedeutet, der gemessene Kraftstoffdruck
entspricht im Rahmen der Messgenauigkeit dem real herrschenden Druck.
Weiterhin sind in Kurve B und C mögliche Fehlerkurven dargestellt.
Im Fall von Kurve B zeigt der Kraftstoffsensor 18 einen
niedrigeren Wert an als den tatsächlichen
herrschenden Druck. Im Falle der beispielhaft dargestellten Kurve
C zeigt der Drucksensor einen höheren
Wert an als den tatsächlich
herrschenden Druck. In beiden Fällen
handelt es sich dabei um einen prozentualen Fehler, welcher mit
steigendem Druck ansteigt. Kurven B und C sind rein beispielhaft
zu verstehen. Denkbar wären auch
nicht lineare Kurvenverläufe
oder konstante Fehlerwerte, welche auf den jeweils herrschenden Druck
zu addieren sind.
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Im
Betrieb der Brennkraftmaschine wird die Öffnungsdauer TI der Injektoren 19 vom
Steuergerät 11 anhand
des gemessenen Kraftstoffdruckes FUP_SENSOR eingestellt. Sofern
der gemessene Kraftstoffdruck wie in 5 gezeigt
abweicht, führt dies
zu einer fehlerhaften Kraftstoffmenge.
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6 zeigt
den zeitlichen Verlauf der Öffnungsdauer
TI eines Injektors 19 während
dem erfindungsgemäßen Verfahren,
wenn der Kraftstoffdruck FUP den in 4 gezeigten
zeitlichen Verlauf aufweist. Dabei stellt Figur A den erwarteten
Kurvenverlauf für
eine Brennkraftmaschine dar, deren Drucksensor 18 unbeschädigt ist.
Die Kurvenverläufe
B und C ergeben sich stets dann, wenn der Drucksensor 18 die
in 5 dargestellten Schäden aufweist.
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Mit
der in 4 gezeigten Erhöhung des Druckes wird die Einspritzdauer
TI vom Leerlaufregler verkürzt.
Auf diese Weise wird der steigende Kraftstoffdruck kompensiert und
die zugeteilte Kraftstoffmenge und damit das indizierte Drehmoment
der Brennkraftmaschine bleiben konstant. Es ist anzumerken, dass
der in der Figur als A beispielhaft dargestellte, lineare Verlauf
nicht zwingend den realen Gegebenheiten entsprechen muss. In Abhängigkeit der
Geometrie der Einspritzdüsen
und des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine kann sich auch ein
nicht-linearer Verlauf einstellen.
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Sofern
der Drucksensor 18 nicht den real herrschenden Kraftstoffdruck
anzeigt, sondern einen höheren
Kraftstoffdruck, so stellt sich der in Kurve B dargestellte Verlauf
der Öffnungszeit
ein. In Kurve B ist die tatsächliche Öffnungszeit
TI eines Injektors größer als
die beim gemessenen Kraftstoffdruck eigentlich erwartete Öffnungszeit.
Daraus ergibt sich ein deutlicher Hinweis darauf, dass der tatsächliche Druck
niedriger sein muss als vom Drucksensor 18 vorgegeben.
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Sofern
der Drucksensor 18 einen niedrigeren Druck anzeigt als
tatsächlich
in der Speichervorrichtung 10 vorhanden ist, so ergibt
sich der in Kurve C dargestellte Verlauf der Öffnungszeit. Daraus ist ersichtlich,
dass zum Erzielen eines konstanten Drehmomentes, d. h. für eine konstante
Einspritzmenge, eine kürzere
Einspritzdauer erforderlich ist als nach der Druckmessung mit Sensor 18 erwartet.
In diesem Fall ist der tatsächliche
Druck also höher
als vom Sensor 18 angegeben.
