DE102008043413A1

DE102008043413A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Plausibilisierung des Ausgangssignals eines Raildrucksensors

Info

Publication number: DE102008043413A1
Application number: DE200810043413
Authority: DE
Inventors: Michael Kraemer; Oliver Brox
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2010-05-06

Abstract

Ein Verfahren zur Plausibilisierung des Ausgangssignals eines Raildrucksensors (139) einer direkteinspritzenden, ein Common-Rail-System aufweisenden Brennkraftmaschine, wobei ein den Raildruck charakterisierendes analoges Signal des Raildrucksensors (139) einem Steuergerät (180) zugeführt und in dem Steuergerät (180) verarbeitet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass von dem Raildrucksensor (139) ein zusätzliches, den Raildruck charakterisierendes digitales Signal (189) ausgegeben wird und in dem Steuergerät (180) zur Plausibiliserung des den Raildruck charakterisierenden analogen Signals (188) mit dem analogen Signal (188) verglichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Plausibilisierung des Ausgangssignals eines Raildrucksensors einer direkteinspritzenden, ein Common-Rail-System aufweisenden Brennkraftmaschine nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 5.
Gegenstand der Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Die Anforderungen an moderne Verbrennungsmotoren – sowohl im Hinblick auf gesetzliche Rahmenbedingungen bezüglich zulässiger Emissionswerte, als auch im Hinblick auf gestiegene Erwartungen der Endverbraucher an Fahrkomfort, Laufruhe und niedrigen Verbrauch – steigen kontinuierlich.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist eine sehr genaue Steuerung der Kraftstoffverbrennung notwendig. Bei einer Brennkraftmaschine mit einem sogenannten Common-Rail-System wird über eine Hochdruckpumpe Kraftstoff unter hohem Druck in ein Rail genanntes gemeinsames Reservoir gefördert und in diesem gespeichert. Von diesem Rail wird der Kraftstoff zu Injektoren geleitet. Die für die Einspritzung erforderlichen Ansteuerparameter der Injektoren werden von einem Motorsteuergerät betriebspunktabhängig vorgegeben. Der Druck, den der Kraftstoff im Rail aufweist, und unter dem der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, ist für die Verbrennung eine entscheidende und zentrale Größe.
Derartige Common-Rail-Systeme weisen einen Raildrucksensor auf, der integraler Bestandteil des Common-Rail-Einspritzsystems ist. Die Werte dieses Sensors werden in dem Motorsteuergerät ausgewertet und dazu benutzt, den gewünschten Sollraildruck einzuregeln und die für eine bestimmte Einspritzmenge erforderliche elektrische Ansteuerung des Einspritzstellers, beispielsweise eines Piezoinjektors oder eines Injektors mit einem Magnetventil, zu ermitteln. Eine nicht erkannte Dejustierung/Drift dieses Raildrucksensors führt somit zu einer fehlerhaften Einspritzmenge und damit zu verschlechterten Emissionen. Aus diesem Grunde ist eine Überwachung des Raildrucksensors aufgrund der geltenden Vorschriften zur On-Board-Diagnose (OBD) erforderlich.
Rein prinzipiell könnte die Überwachung des Sensors durch den Einbau eines zweiten Sensors erfolgen. Dies scheidet jedoch aus Kostengründen aus.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2007 030 713 beschreibt ein Verfahren zur Plausibilisierung des Ausgangssignals eines Raildrucksensors, bei dem eine Plausibilisierung des Ausgangssignals des Raildrucksensors allein aufgrund des Ausgabesignals des Raildrucksensors dadurch erfolgt, dass das Ausgabesignal des Raildrucksensors über einen vorgebbaren Zeitraum erfasst und aufgezeichnet wird, das Ausgabesignal in den Frequenzraum transformiert wird, charakteristische Merkmale aus dem transformierten Signal extrahiert werden, aufgrund dieser Merkmale und weiteren, vorgebbaren Einflussgrößen ein Raildruckwert berechnet wird, simultan hierzu aus dem Ausgabesignal des Raildrucksensors ein mittlerer Raildruckwert ermittelt wird, der mittlere Raildruckwert mit dem berechneten Raildruckwert verglichen wird und bei einer Abweichung des berechneten von dem mittleren Raildruckwert um einen vorgegebenen Grenzwert ein Fehlersignal ausgegeben und/oder in einem Fehlerspeicher gespeichert wird.
Mit diesem Verfahren werden die dynamischen Eigenschaften des Ausgabesignals des Raildrucksensors verwendet, um einen Raildruckwert zu berechnen, der unabhängig von der zu plausibilisierenden Sensorkennlinie und nicht auf einen definierten Druckwert, wie z. B. den Atmosphärendruck, angewiesen ist. Es ist mit Hilfe dieses Verfahrens möglich, eine Drift/Dejustage des Sensors im Fahrbetrieb ohne zusätzliche Hardware onboard zu erkennen.
In heutigen Common-Rail-Systemen wird der Druck dabei mittels des Raildrucksensors gemessen und analog an das Steuergerät übertragen und dort zur weiteren elektronischen Verarbeitung A/D gewandelt und in einen Systemdruck umgerechnet. Der so ermittelte Wert wird zur Regelung eines Solldrucks sowie für eine genaue Mengenzumessung verwendet. Eine ungenaue Druckerfassung wirkt sich sowohl auf die Regelgüte des Druckreglers als auch insbesondere auf die Mengenzumessung negativ aus. Fehler des Raildrucksensors oder Fehler der Übertragung des von dem Raildrucksensor ausgegebenen Signals können zu einer Erhöhung des Motordrehmoments führen. Das ist auch der Fall aufgrund sogenannter Tuning-Maßnahmen hervorgerufenen Verfälschungen des Drucksignals, um auf diese Weise erhöhte Motordrehmomentwerte zu erzielen. Rein prinzipiell könnte diesen Fehlern durch eine direkte Digitalwandlung des gemessenen Drucks bereits im Sensor begegnet werden. Der Nachteil einer rein digitalen Übermittlung der Druckwerte ist jedoch die begrenzte Datenrate, die bei heutigen in Fahrzeugen vorhandenen Anwendungen, wie z. B. bei heute üblicherweise verwendeten Kabelbäumen, gegeben ist. Eine so eingeschränkte Datenrate würde eine präzise Echtzeit-Bestimmung von Spritzbeginn bzw. Spritzende nicht ermöglichen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Plausibilisierung des Ausgangssignals eines Raildrucksensors zu vermitteln, durch welches zum einen eine Erkennung von Sensorfehlern – auch bewusst im Wege sogenannter Tuning-Maßnahmen herbeigeführter Fehler – ermöglicht, zum anderen eine Bestimmung von Spritzbeginn bzw. Spritzende und damit eine präzise Mengenzumessung gestattet.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 5 gelöst. Grundidee der Erfindung ist es, ein zusätzliches digitales, den Raildruck charakterisierendes Signal zur Plausibilisierung des den Raildruck charakterisierenden analogen Signals bereitzustellen. Hierdurch können zum einen Tuning-Schutzaspekte realisiert werden, zum anderen Fehler des analogen Signals erfasst werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahrens und der Vorrichtung möglich.
So ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass zur Plausibilisierung des den Raildrucksensor charakterisierenden analogen Signals mit Hilfe des den Raildrucksensor charakterisierenden digitalen Signals überprüft wird, ob eines oder mehrere folgender Merkmale vorliegt/vorliegen:

– Abweichung des den Raildruck kennzeichnenden analogen Signals von dem den Raildruck kennzeichnenden digitalen Signal um vorgebbare Grenzwerte;
– Kurzschlüsse in der elektrischen Verbindung zum Raildrucksensor;
– Widerstandsänderungen der Zuleitung.

Bevorzugt wird das analoge Signal hochfrequent abgetastet.
Durch die hochfrequente Abtastung des analogen Signals ist eine Erkennung des Spritzbeginns bzw. Spritzendes, d. h. des Öffnens und des Schließens eines Kraftstoffeinspritzung des Injektors möglich.
Kurze Beschreiung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch ein Common-Rail-System für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt und
2 schematisch ein Blockdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Ein in 1 gezeigtes Common-Rail-System einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs weist einen Tank 110 auf, aus dem eine Hochdruckpumpe 120 über eine Leitung 125 Kraftstoff mit hohem Druck in einen gemeinsamen Speicher, ein sogenanntes Rail 130 fördert.
Mit dem Rail sind über Leitungen 131, 132, 133, 134 Einspritzventile 141, 142, 143, 144 verbunden, die Kraftstoff unter hohem Druck in die Brennräume – in der Figur vier Brennräume – einer Brennkraftmaschine einspritzen.
Das Rail ist über ein Druckbegrenzungsventil 135 über eine Rücklaufleitung 137 mit dem Tank 110 verbunden.
In gleicher Weise weisen die Einspritzventile 141, 142, 143, 144 Rücklaufleitungen 151, 152, 153, 154 auf, die in die Leitung 137 münden. Die Einspritzventile 141, 142, 143, 144 sind über elektrische Steuerleitungen 181, 182, 183, 184 durch eine Steuereinrichtung, ein sogenanntes Motorsteuergerät 180, ansteuerbar. In entsprechender Weise ist die Hochdruckpumpe 120 durch eine elektrische Steuerleitung 186 von dem Motorsteuergerät 180 ansteuerbar.
Ein Raildrucksensor 139, der am Rail 130 angeordnet ist und den Raildruck erfasst, ist über Signalleitungen 188, 189 mit dem Steuergerät 180 verbunden. Eine der Signalleitungen 188 dient zur Ausgabe eines analogen Raildrucksignals, wohingegen die andere Signalleitung 189 zur Ausgabe eines digitalen Raildrucksignals vorgesehen ist. Der Raildruck wird in dem Steuergerät 180 auf die nachfolgend beschriebene Weise zur Plausibilisierung des Ausgabesignals des Raildrucksensors 139 ausgewertet.
Grundidee der Erfindung ist es, das analoge Raildrucksignal mit Hilfe des digitalen Raildrucksignals zu plausibilisieren und umgekehrt. Das Verfahren wird nachfolgend in Verbindung mit 2 beschrieben, in dem gleiche Elemente wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Aus dem analogen Raildrucksignal 188, das hochfrequent abgetastet wird, wird beispielsweise das Einspritzende 210 bestimmt und einer Schaltungseinrichtung 250 zugeführt. Genauso wird aus dem analogen Signal, das bevorzugt hochfrequent abgetastet wird, der Raildruck 220 bestimmt und der Schaltungseinrichtung 250 zugeführt. Aus dem digitalen Signal 189 wird ebenfalls der Raildruck 230 bestimmt. Darüber hinaus wird beispielsweise bestimmt, ob eines oder folgende Merkmale vorliegt:

– Kurzschlüsse der elektrischen Verbindung zum Raildrucksensor oder
– Widerstandsänderungen der Zuleitung.

Auch diese Signale 240 werden der Schaltungseinrichtung 250 zugeführt. In dieser Schaltungseinrichtung 250 wird das aus dem analogen Signal bestimmte, den Raildruck charakterisierende Signal 210 mit dem aus dem digitalen Signal bestimmte, den Raildruck charakterisierende Signal 230 verglichen und bei Abweichung um vorgebbare Grenzen ein Fehler erkannt, ausgegeben und gegebenenfalls in der Schaltungseinrichtung 250 oder in dem Steuergerät gespeichert. Durch beispielsweise Erkennung von Widerstandsänderungen in der Zuleitung können auch sogenannte Tuning-Maßnahmen erkannt werden, die beispielsweise eine bewusst herbeigeführte Verfälschung des Drucksignals zu einer gewollten Erhöhung des Motordrehmoments hervorrufen.
Umgekehrt kann mit Hilfe des analogen Signals 188 auch eine Plausibilisierung des digitalen Signals 189 vorgenommen werden, beispielsweise Bitfehler des digitalen Signals erkannt werden. Durch diese Plausibilisierung können Forderungen insbesondere der amerikanischen Gesetzgebung zur Onboard-Überwachung und Onboard-Diagnose von abgasrelevanten Größen, zu denen auch der Raildrucksensor zu rechnen ist, erfüllt werden.
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 102007030713 [0007]

Claims

Verfahren zur Plausibilisierung des Ausgangssignals eines Raildrucksensors (139) einer direkteinspritzenden, ein Common-Rail-System aufweisenden Brennkraftmaschine, wobei ein den Raildruck charakterisierendes analoges Signal des Raildrucksensors (139) einem Steuergerät (180) zugeführt und in dem Steuergerät (190) verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Raildrucksensor (139) ein zusätzliches, den Raildruck charakterisierendes digitales Signal (189) ausgegeben wird und in dem Steuergerät (180) zur Plausibilisierung des den Raildruck charakterisierenden analogen Signals (188) mit dem analogen Signal (188) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Plausibilisierung überprüft wird, ob ein oder mehrere der folgenden Merkmale vorliegen: – Abweichung des den Raildruck kennzeichnenden analogen Signals (188) von dem den Raildruck kennzeichnenden digitalen Signal (189) um vorgebbare Grenzwerte; – Kurzschlüsse in der elektrischen Verbindung zum Raildrucksensor (139); – Widerstandsänderungen der Zuleitung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das analoge Signal (188) hochfrequent abgetastet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem hochfrequent abgetasteten analogen Signal (188) eine Erkennung des Beginns und des Endes eines Einspritzvorgangs eines Kraftstoffeinspritzenden Injektors erfolgt.
Vorrichtung zur Erfassung des Raildrucks mittels eines Raildrucksensors (139) einer direkteinspritzenden, ein Common-Rail-System aufweisenden Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch einen Raildrucksensor (139), der sowohl ein den Raildruck charakterisierendes analoges Signal (188) als auch ein den Raildruck charakterisierendes digitales Signal (189) ausgibt und durch eine Steuereinrichtung, insbesondere ein Steuergerät (180) mit einem Mittel zum Vergleichen des den Raildruck charakterisierenden analogen Signals (188) mit dem den Raildruck charakterisierenden digitalen Signal (189) zur Plausibilisierung der den Raildruck charakterisierenden Größe.
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine hochfrequente Abtasteinrichtung zur Abtastung des analogen Signals (188).
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät, insbesondere einem Steuergerät (180), abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät (180) ausgeführt wird.