DE102009050467B4 - Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine (1), bei dem im Normalbetrieb der Raildruck (pCR) über eine niederdruckseitige Saugdrossel (4) als erstes Druckstellglied in einem Raildruck-Regelkreis (13) geregelt wird sowie gleichzeitig der Raildruck (pCR) über ein hochdruckseitiges Druckregelventil (12) als zweites Druckstellglied mit einer Raildruck-Störgröße beaufschlagt wird, indem über das hochdruckseitige Druckregelventil (12) ein Druckregelventil-Volumenstrom (VDRV) aus dem Rail (6) in einen Kraftstofftank (2) abgesteuert wird, und bei dem mit Erkennen eines defekten Rail-Drucksensors (9) in einen Notbetrieb gewechselt wird, in welchem das hochdruckseitige Druckregelventil (12) und die niederdruckseitige Saugdrossel (4) in Abhängigkeit derselben Vorgabegröße angesteuert werden, wobei die Vorgabegröße zumindest in Abhängigkeit einer Soll-Einspritzmenge (Q(SL)) berechnet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine, bei dem im Normalbetrieb der Raildruck über eine niederdruckseitige Saugdrossel als erstes Druckstellglied in einem Raildruck-Regelkreis geregelt wird und gleichzeitig der Raildruck über ein hochdruckseitiges Druckregelventil als zweites Druckstellglied mit einer Raildruck-Störgröße beaufschlagt wird, indem über das hochdruckseitige Druckregelventil ein Druckregelventil-Volumenstrom aus dem Rail in einen Kraftstofftank abgesteuert wird.
  • Bei einer Brennkraftmaschine mit Common-Railsystem wird die Güte der Verbrennung maßgeblich über das Druckniveau im Rail bestimmt. Zur Einhaltung der gesetzlichen Emissionsgrenzwerte wird daher der Raildruck geregelt. Typischerweise umfasst ein Raildruck-Regelkreis eine Vergleichsstelle zur Bestimmung einer Regelabweichung, einen Druckregler zum Berechnen eines Stellsignals, die Regelstrecke und ein Softwarefilter im Rückkopplungszweig zur Berechnung des Ist-Raildrucks aus den Rohwerten des Raildrucks. Berechnet wird die Regelabweichung aus einem Soll-Raildruck zum Ist-Raildruck. Die Regelstrecke umfasst das Druckstellglied, das Rail und die Injektoren zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine. So zeigt beispielweise die DE 103 30 466 B3 ein entsprechendes Common-Railsystem, bei dem der Druckregler über das Stellsignal auf eine niederdruckseitig angeordnete Saugdrossel zugreift. Über die Saugdrossel wiederum wird der Zulaufquerschnitt zur Hochdruckpumpe und damit das geförderte Kraftstoffvolumen festgelegt.
  • Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2009 031 527.6 , nachveröffentlicht als DE 10 2009 031 527 B3 , ist ebenfalls ein Common-Railsystem mit Druckregelung des Raildrucks über eine niederdruckseitige Saugdrossel als erstes Druckstellglied bekannt. Ergänzend ist bei diesem Common-Railsystem ein hochdruckseitiges Druckregelventil als zweites Druckstellglied vorgesehen, über welches ein Druckregelventil-Volumenstrom aus dem Rail in den Kraftstofftank abgesteuert wird. Über die Ansteuerung des Druckregelventils wird eine Konstantleckage mit zum Beispiel 2 Liter/Minute im Schwachlastbereich nachgebildet. Im Normalbetriebsbereich hingegen wird kein Kraftstoff aus dem Rail abgesteuert. Bestimmt wird der Druckregelventil-Volumenstrom an Hand eines Soll-Volumenstroms mit einem statischen und einem dynamischen Anteil. Bei der Berechnung des dynamischen Anteils und bei der Berechnung des Stellsignals für den Raildruck-Regelkreis ist der Ist-Raildruck eine maßgebliche Eingangsgröße. Ein defekter Rail-Drucksensor oder ein Fehler in der Signalerfassung des Raildrucks verursacht daher einen falschen Ist-Raildruck und bewirkt eine fehlerhafte Ansteuerung sowohl der Saugdrossel als erstes Druckstellglied als auch des Druckregelventils als zweites Druckstellglied. Eine Fehlerabsicherung bei Ausfall des Rail-Drucksensors ist bei der angegebenen Fundstelle nicht aufgezeigt.
  • Die DE 197 57 594 A1 offenbart ein Common-Railsystem mit einer niederdruckseitigen Saugdrossel als erstes Druckstellglied und ein Druckregelventil als zweites Druckstellglied. Zur Funktionsüberwachung des Druckregelventils ist es vorgesehen, dass bei einem stationären Zustand der Brennkraftmaschine in einem ersten Schritt ein niederfrequentes Modulationssignal dem Ansteuersignal der Saugdrossel aufgeprägt wird. In einem zweiten Schritt werden dann die Amplitude des Druckregelventil-Tastverhältnisses, die Amplitude des Modulationssignals und die Druckschwingungsamplitude des Raildrucks bestimmt. In einem dritten Schritt werden dann diese über eine Grenzwertbetrachtung bewertet. Liegen die Werte innerhalb der vorgegebenen Wertebereiche, so arbeitet das Druckregelventil fehlerfrei. Anderenfalls wird das Druckregelventil als schadhaft erkannt. Auch bei diesem System ist ein fehlerfrei arbeitender Rail-Drucksensor zwingend erforderlich.
  • Die DE 196 12 412 B4 schlägt zur Verbesserung der Regelungsdynamik und zur Erhöhung der Sicherheit, beispielsweise bei Klemmen der Einspritzdüsennadel, vor, dass die federbelastete Saugdrossel über einen hydraulischen Druck, den Staudruck, angesteuert wird. Erzeugt wird der Staudruck über ein elektrisch ansteuerbares Druckbegrenzungsventil, welches einen entsprechenden Volumenstrom aus dem Hochdruckbereich freigibt. Die Funktion des Druckbegrenzungsventils besteht in einem schnellen Druckabbau, indem eine große Überschussmenge über das Druckbegrenzungsventil geleitet wird, wodurch ein hoher Staudruck an der Saugdrossel erzeugt wird. Der hohe Staudruck führt zu einem sehr schnellen Schließen des Saugdrosselventils, wodurch die Fördermenge der Pumpe schlagartig auf Null reduziert wird.
  • Aus der DE 101 55 247 B4 ist ebenfalls ein Common-Railsystem mit einem Druckstellglied bekannt. Stromauf der Hochdruckpumpe ist ein Druckregelventil angeordnet. Im Normalbetrieb fördert die Hochdruckpumpe beim Ansaughub über das geöffnete Druckregelventil den Kraftstoff aus dem Tank. Im Normalbetrieb ist beim Verdichtungshub der Hochdruckpumpe das Druckregelventil geschlossen, sodass die Hochdruckpumpe den Kraftstoff unter Druckerhöhung in das Rail fördert. Beim Auftreten eines Fehlers im Druckregelkreis wird das Druckregelventil stromlos geschaltet. In diesem Notbetrieb ist der Ventilkörper frei beweglich, wodurch z. B. nach Abschluss des Ansaughubes der Durchlass durch das Druckregelventil infolge des Druckaufbaus verschlossen wird.
  • Aus der DE 10 2006 009 068 A1 ist ein Common-Railsystem mit nur einem Druckstellglied, hier: Saugdrossel, bekannt. Bei Ausfall des Rail-Drucksensors wird ein eingeschränkter Notbetrieb ermöglicht, indem in einem ersten Schritt die Ansteuerdauer der Injektoren und die Soll-Drehzahl betriebspunktabhängig konstant gehalten werden und indem in einem zweiten Schritt die Drehzahl-Regelabweichung als Eingangsgröße für den Druckregler verwendet wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Common-Railsystem mit einer Raildruckregelung über eine niederdruckseitige Saugdrossel als erstem Druckstellglied und einem hochdruckseitigen Druckregelventil als zweitem Druckstellglied sicherer zu gestalten.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
  • Wurde ein defekter Rail-Drucksensor erkannt, so erfolgt ein Wechsel in einen Notbetrieb, in welchem das hochdruckseitige Druckregelventil und die niederdruckseitige Saugdrossel in Abhängigkeit derselben Vorgabegröße angesteuert werden. Die Vorgabegröße wiederum entspricht einem Soll-Notbetriebsvolumenstrom, welcher über ein Notbetriebskennfeld in Abhängigkeit einer Soll-Einspritzmenge und der Motordrehzahl berechnet wird. Der zentrale Verfahrensablauf der Erfindung besteht also darin, dass nach Ausfall des Rail-Drucksensors in einem ersten Schritt auf das Notbetriebskennfeld zur Berechnung des Soll-Notbetriebsvolumenstroms umgeschaltet wird, in einem zweiten Schritt der Druckregler deaktiviert wird und in einem dritten Schritt der Soll-Notbetriebsvolumenstrom als maßgebliche Stellgröße des Raildruck-Regelkreises und als maßgeblicher Sollwert für das Druckregelventil gesetzt wird. Das Notbetriebskennfeld ist in der Form ausgeführt, dass im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein Druckregelventil-Volumenstrom aus dem Rail in den Kraftstofftank abgesteuert wird.
  • In der Praxis kann der Fall eintreten, dass nach einem Ausfall des Rail-Drucksensors der Raildruck ansteigt. Ursache hierfür ist eine Hochdruckpumpe, welche an der oberen Toleranzgrenze, also mehr, fördert. Da aber das Druckregelventil bei konstanter Vorgabegröße mit zunehmendem Raildruck einen größeren Druckregelventil-Volumenstrom in den Tank absteuert, wird dem Druckanstieg im Rail entgegen gewirkt. Indem also dieselbe Vorgabegröße sowohl für das Druckregelventil als auch für den Raildruck-Regelkreis im Notbetrieb zur Anwendung kommt, wird die Betriebssicherheit entscheidend verbessert. Im Notbetrieb stellt sich im eingeschwungenen Zustand zwar eine Abweichung des Ist- zum Soll-Raildruck ein, in der Praxis ist diese Abweichung jedoch sehr gering, typischerweise kleiner 50 bar bei 2400 bar Soll-Raildruck. Die geringe Abweichung gestattet eine hohe Motorleistung auch im Notbetrieb. Ein weiterer positiver Effekt des geringen Druckunterschieds besteht darin, dass die Emissionen im Notbetrieb nur wenig von den Emissionen im Normalbetrieb abweichen.
  • Ergänzend ist vorgesehen, dass im Notbetrieb dem Soll-Notbetriebsvolumenstrom als Stellgröße des Raildruck-Regelkreises ein Leckage-Volumenstrom überlagert wird, welcher über ein Leckage-Kennfeld in Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge und der Motordrehzahl berechnet wird. Über das Leckage-Kennfeld wird eine präzisere Anpassung erreicht.
  • In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
  • 1 ein Systemschaubild,
  • 2 einen Raildruck-Regelkreis,
  • 3 einen Funktionsblock des Raildruck-Regelkreises,
  • 4 den Raildruck-Regelkreis mit Steuerung,
  • 5 ein Injektorkennfeld,
  • 6 einen Stromregelkreis,
  • 7 ein Zustandsdiagramm,
  • 8 ein Zeitdiagramm,
  • 9 einen Programm-Ablaufplan (Druckregelventil) und
  • 10 einen Pogramm-Ablaufplan (Saugdrossel).
  • Die 1 zeigt ein Systemschaubild einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine 1 mit einem Common-Railsystem. Das Common-Railsystem umfasst folgende mechanische Komponenten: eine Niederdruckpumpe 3 zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2, eine veränderbare, niederdruckseitige Saugdrossel 4 zur Beeinflussung des durchströmenden Kraftstoff-Volumenstroms, eine Hochdruckpumpe 5 zur Förderung des Kraftstoffs unter Druckerhöhung, ein Rail 6 zum Speichern des Kraftstoffs und Injektoren 7 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine 1. Optional kann das Common-Railsystem auch mit Einzelspeichern ausgeführt sein, wobei dann zum Beispiel im Injektor 7 ein Einzelspeicher 8 als zusätzliches Puffervolumen integriert ist. Als Schutz vor einem unzulässig hohen Druckniveau im Rail 6 ist ein passives Druckbegrenzungsventil 11 vorgesehen, welches im geöffneten Zustand den Kraftstoff aus dem Rail 6 in den Kraftstofftank 2 absteuert. Ein elektrisch ansteuerbares Druckregelventil 12 verbindet ebenfalls das Rail 6 mit dem Kraftstofftank 2. Über die Stellung des Druckregelventils 12 wird ein Kraftstoffvolumenstrom definiert, welcher aus dem Rail 6 in den Kraftstofftank 2 abgeleitet wird und daher eine Raildruck-Störgröße darstellt. Im weiteren Text wird dieser Kraftstoffvolumenstrom als Druckregelventil-Volumenstrom VDRV bezeichnet.
  • Die Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches Steuergerät (ECU) 10 bestimmt. Das elektronische Steuergerät 10 beinhaltet die üblichen Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor, I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den Speicherbausteinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das elektronische Steuergerät 10 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In der 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: der Raildruck pCR, der mittels eines Rail-Drucksensors 9 gemessen wird, eine Motordrehzahl nMOT, ein Signal FP zur Leistungsvorgabe durch den Betreiber und eine Eingangsgröße EIN. Unter der Eingangsgröße EIN sind die weiteren Sensorsignale zusammengefasst, beispielsweise der Ladeluftdruck eines Abgasturboladers.
  • In 1 sind als Ausgangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 10 ein PWM-Signal PWMSD zur Ansteuerung der Saugdrossel 4 als erstes Druckstellglied, ein Signal ve zur Ansteuerung der Injektoren 7 (Spritzbeginn/Spritzende), ein PWM-Signal PWMDV zur Ansteuerung des Druckregelventils 12 als zweites Druckstellglied und eine Ausgangsgröße AUS dargestellt. Über das PWM-Signal PWMDV wird die Stellung des Druckregelventils 12 und damit der Druckregelventil-Volumenstrom VDRV als Raildruck-Störgröße definiert. Die Ausgangsgröße AUS steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise für ein Stellsignal zur Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers bei einer Registeraufladung.
  • In der 2 ist ein Raildruck-Regelkreis 13 zur Regelung des Raildrucks pCR dargestellt. Die Eingangsgrößen des Raildruck-Regelkreises 13 sind: ein Soll-Raildruck pCR(SL), ein Soll-Verbrauch VVb, ein Signal RDD, eine Größe E, die Motordrehzahl nMOT, die PWM-Grundfrequenz fPWM und eine Größe E1. Die Größe E besitzt den Wert Null im Normalbetrieb während hingegen im Notbetrieb die Größe E dem Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) entspricht. Unter der Größe E1 sind beispielsweise die Batteriespannung und der ohmsche Widerstand der Saugdrosselspule mit Zuleitung zusammengefasst, welche in die Berechnung des PWM-Signals mit eingehen. Das Signal RDD wird dann gesetzt, wenn ein defekter Rail-Drucksensor erkannt wird. Die Ausgangsgrößen des Raildruck-Regelkreises 13 sind der Rohwert des Raildrucks pCR, ein Ist-Raildruck pCR(IST) und ein dynamischer Raildruck pCR(DYN). Der Ist-Raildruck pCR(IST) und der dynamische Raildruck pCR(DYN) werden in der in 4 dargestellten Steuerung weiterverarbeitet.
  • Die weitere Beschreibung erfolgt zunächst für den Normalbetrieb, bei dem sich der Schalter SR1 in der Stellung 1 befindet und die Größe E den Wert Null hat. Aus dem Rohwert des Raildrucks pCR wird mittels eines ersten Filters 21 der Ist-Raildruck pCR(IST) berechnet. Dieser wird dann mit dem Sollwert pCR(SL) an einem Summationspunkt A verglichen, woraus eine Regelabweichung ep resultiert. Aus der Regelabweichung ep berechnet ein Druckregler 14 seine Stellgröße, welche einem Regler-Volumenstrom VR mit der physikalischen Einheit Liter/Minute entspricht. Zum Regler-Volumenstrom VR wird an einem Summationspunkt B der berechnete Soll-Verbrauch VVb addiert. Berechnet wird der Soll-Verbrauch VVb über eine Berechnung 30, welche in der 4 dargestellt ist und in Verbindung mit dieser erklärt wird. Das Ergebnis der Addition am Summationspunkt B entspricht einem Summenvolumenstrom VS. An einem Punkt C wird zum Summenvolumenstrom VS die Größe E, hier: 0 Liter/Minute, addiert. Das Ergebnis entspricht einem unbegrenzten Soll-Volumenstrom VSDu(SL) der Saugdrossel, welcher eine Eingangsgröße des Funktionsblocks 15 ist. Die Erklärung des Funktionsblocks 15 erfolgt nunmehr gemeinsam mit der 3.
  • Der unbegrenzte Soll-Volumenstrom VSDu(SL) für die Saugdrossel wird dann über eine Begrenzung 16 in Abhängigkeit der Motordrehzahl nMOT limitiert. Die Ausgangsgröße der Begrenzung 16 entspricht einem Soll-Volumenstrom VSD(SL) der Saugdrossel. Diesem wird über die Pumpenkennlinie 17 ein entsprechender elektrischer Soll-Strom iSD(SL) der Saugdrossel zugeordnet. Der Soll-Strom iSD(SL) wird in einer Berechnung 18 in ein PWM-Signal PWMSD zur Ansteuerung der Saugdrossel umgerechnet. Das PWM-Signal PWMSD stellt hierbei die Einschaltdauer dar und die Frequenz fPWM entspricht der Grundfrequenz. Mit dem PWM-Signal PWMSD wird dann die Magnetspule der Saugdrossel beaufschlagt. In der 3 sind die Saugdrossel und die Hochdruckpumpe in einer Einheit 19 zusammengefasst. Durch das PWM-Signal PWMSD wird der Weg des Magnetkerns der Saugdrossel verändert, wodurch der Förderstrom der Hochdruckpumpe frei beeinflusst wird. Aus Sicherheitsgründen ist die Saugdrossel stromlos offen und wird über die PWM-Ansteuerung in Richtung der Schließstellung beaufschlagt. Der Berechnung des PWM-Signals 18 kann ein Stromregelkreis mit der Regelgröße iHD, einem Filter 20 und der Ist-Größe iHD(IST) unterlagert sein. Die Ausgangsgröße des Funktionsblocks 15 ist der tatsächliche von der Hochdruckpumpe geförderte Volumenstrom VHDP. Dieser Volumenstrom VHDP, siehe 2, wird in das Rail 6 gefördert. Das Druckniveau im Rail 6 wird über den Rail-Drucksensor erfasst und über das erste Filter 21 der Ist-Raildruck pCR(IST) und über ein zweite Filter 22 der dynamische Raildruck pCR(DYN) berechnet. Das zweite Filter 22 besitzt hierbei eine kleinere Zeitkonstante und einen geringeren Phasenverzug als das erste Filter 21. Damit ist der Raildruck-Regelkreis geschlossen.
  • Wird nun ein defekter Rail-Drucksensor erkannt, so ist eine korrekte Berechnung der Regelabweichung ep und des Regler-Volumenstroms VR nicht mehr möglich. Daher wird in einem ersten Schritt das Signal RDD gesetzt, wodurch der Schalter SR1 in die Stellung 2 wechselt und der Regler-Volumenstrom VR als nicht mehr bestimmend gesetzt ist. In einem zweiten Schritt wird die Größe E vom Wert Null auf den Wert des Soll-Notbetriebsvolumenstroms VNB(SL) gesetzt, welcher über ein Notbetriebskennfeld berechnet wird. Das Notbetriebskennfeld wird in Verbindung mit der 4 näher erklärt. Der unbegrenzte Soll-Volumenstrom VSDu(SL) der Saugdrossel berechnet sich daher aus der Summe des Soll-Verbrauchs VVb und der Größe E, hier: des Soll-Notbetriebsvolumenstroms VNB(SL). Die Umrechnung des unbegrenzten Soll-Volumenstroms VSDu(SL) in das Ansteuersignal für die Saugdrossel erfolgt wie zuvor beschrieben über den Funktionsblock 15.
  • In der 2 ist eine mögliche Ergänzung für den Fall eines defekten Rail-Drucksensors dargestellt. Bei defektem Rail-Drucksensor wechselt der Schalter SR1 in eine Stellung 3, wodurch sich nunmehr der Summen-Volumenstrom VS aus dem Soll-Verbrauch VVb und einem Leckage-Volumenstrom VLKG berechnet. Bestimmt wird der Leckage-Volumenstrom VLKG über ein Leckage-Kennfeld 23 in Abhängigkeit einer Soll-Einspritzmenge Q(SL) und der Motordrehzahl nMOT. Die Soll-Einspritzmenge Q(SL) wiederum kann entweder über ein Kennfeld in Abhängigkeit des Leistungswunsches berechnet werden oder entspricht der Stellgröße eines Drehzahlreglers. Der unbegrenzte Soll-Volumenstrom VSDu(SL) für die Saugdrossel berechnet sich dann aus der Summe des Leckage-Volumenstroms VLKG, des Soll-Verbrauchs VVb und des Soll-Notbetriebsvolumenstroms VNB(SL). Die Umrechnung in das Ansteuersignal für die Saugdrossel erfolgt dann wie zuvor beschrieben über den Funktionsblock 15. Die Ergänzung über das Leckage-Kennfeld 23 bietet den Vorteil einer besseren Systemanpassung bei Ausfall des Rail-Drucksensors.
  • Die 4 zeigt als Blockschaltbild den stark vereinfachten Raildruck-Regelkreis 13 (2, 3) und eine Steuerung 24. Über die Steuerung 24 wird als Raildruck-Störgröße der Druckregelventil-Volumenstrom VDRV eingestellt. Die Eingangsgrößen der Steuerung 24 sind: die Motordrehzahl nMOT, die Soll-Einspritzmenge Q(SL) oder ein Soll-Moment MSL, das Signal RDD, die Größe E1 für die Berechnung des PWM-Signals PWMDV und eine Größe E2. Unter der Größe E2 sind der Soll-Raildruck pCR(SL), der Ist-Raildruck pCR(IST) und der dynamische Raildruck pCR(DYN) zusammengefasst. Die Soll-Einspritzmenge Q(SL) wird entweder über ein Kennfeld in Abhängigkeit des Leistungswunsches berechnet oder entspricht der Stellgröße eines Drehzahlreglers. Die physikalische Einheit der Soll-Einspritzmenge Q(SL) ist mm3/Hub. Bei einer momentenbasierten Struktur wird anstelle der Soll-Einspritzmenge Q(SL) das Soll-Moment MSL verwendet. Die Ausgangsgrößen der Steuerung 24 sind der Druckregelventil-Volumenstrom VDRV, der Soll-Verbrauch VVb und die Größe E. Der Soll-Verbrauch VVb und die Größe E sind Eingangsgrößen des Raildruck-Regelkreises 13.
  • Die weitere Beschreibung erfolgt zunächst für den Normalbetrieb, bei dem sich die Schalter SR2, SR3 und SR4 jeweils in der Stellung 1 befinden. An Hand der Motordrehzahl nMOT, der Soll-Einspritzmenge Q(SL) und der Größe E2 wird über eine Berechnung 25 ein Soll-Volumenstrom VDV(SL) für das Druckregelventil berechnet. In der Berechnung 25 sind die Berechnung eines statischen Volumenstroms (VSTAT), eines dynamischen Volumenstroms (VDYN), die Addition der beiden Volumenströme und die Begrenzung in Abhängigkeit des Ist-Raildrucks pCR(IST) zusammengefasst. Ebenfalls an Hand der Motordrehzahl nMOT und der Soll-Einspritzmenge Q(SL) wird über die Berechnung 30 der Soll-Verbrauch VVb berechnet, welcher eine Eingangsgröße des Raildruck-Regelkreises 13 ist. Der Soll-Volumenstrom VDV(SL) des Druckregelventils ist eine Eingangsgröße eines Druckregelventil-Kennfelds 26. Die zweite Eingangsgröße stellt der Ist-Raildruck pCR(IST) dar, da der Schalter SR4 in der Stellung 1 ist. In Abhängigkeit der beiden Eingangsgrößen wird dann ein Soll-Strom iDV(SL) des Druckregelventils berechnet und über eine PWM-Berechnung 27 in die Einschaltdauer PWMDV umgerechnet, mit welcher das Druckregelventil 12 angesteuert wird. Der Umrechnung kann eine Stromregelung, Stromregelkreis 29 unterlagert sein. Der sich am Druckregelventil 12 einstellende elektrische Strom iDV wird zur Stromregelung über ein Filter 28 in einen Ist-Strom iDV(IST) umgerechnet und auf die Berechnung PWM-Signal 27 zurückgekoppelt. Das Ausgangssignal des Druckregelventils 12 entspricht dem Druckregelventil-Volumenstrom VDRV, also demjenigen Kraftstoffvolumenstrom, welcher aus dem Rail in den Kraftstofftank abgesteuert wird.
  • Wird nun ein defekter Rail-Drucksensor erkannt, so wird das Signal RDD gesetzt, wodurch die Schalter SR2, SR3 und SR4 in die Stellung 2 wechseln. In der Stellung 2 des Schalters SR2 ist der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) eine Eingangsgröße des Druckregelventil-Kennfelds 26. Berechnet wird der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) über ein Notbetriebskennfeld 31 in Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge Q(SL) und der Motordrehzahl nMOT. Das Notbetriebskennfeld 31 ist in der Form ausgeführt, dass im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein Druckregelventil-Volumenstrom VDRV größer Null (VDRV > 0 Liter/Minute) aus dem Rail in den Kraftstofftank abgesteuert wird. Unter Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ist der Drehzahlbereich zwischen der Startdrehzahl (Leerlaufdrehzahl) bis zur Abregeldrehzahl oder zwischen einem Leerlaufmoment und dem Maximalmoment zu verstehen. Der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) ist jetzt auch eine Eingangsgröße des Raildruck-Regelkreises 13, da der Schalter SR3 die Stellung 2 einnimmt und damit die Größe E dem Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) entspricht (E = VNB(SL)). Mit anderen Worten: Bei defektem Rail-Drucksensor ist der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) sowohl die Vorgabegröße für das hochdruckseitige Druckregelventil 12 als auch für die niederdruckseitige Saugdrossel im Raildruck-Regelkreis 13. Die zweite Eingangsgröße des Druckregelventil-Kennfelds 26 ist jetzt der Soll-Raildruck pCR(SL), da der Schalter SR4 die Stellung 2 einnimmt. Der Soll-Strom iDV(SL) für das Druckregelventil wird über das Druckregelventil-Kennfeld 26 daher in Abhängigkeit des Soll-Raildrucks pCR(SL) und des Soll-Notbetriebsvolumenstroms VNB(SL) berechnet. Die Umsetzung in den Druckregelventil-Volumenstrom VDRV erfolgt dann wie zuvor beschrieben.
  • Fördert die Hochdruckpumpe an der oberen Toleranzgrenze, so steigt im Notbetrieb der Raildruck zunächst an. Der Soll-Hochdruck pCR(SL) ist im Notbetrieb eine der beiden Eingangsgrößen des Druckregelventil-Kennfelds 26. Überschreitet nun der Ist-Raildruck pCR(IST) den Soll-Raildruck pCR(SL), so wird ein zu großer Soll-Strom iDV(SL) berechnet. Folglich ist der tatsächliche abgesteuerte Volumenstrom VDRV größer als der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL). Damit wird dem Raildruck-Regelkreis ein kleinerer Volumenstrom vorgehalten, als über das Druckregelventil tatsächlich abgesteuert wird. Dadurch wird der Druckerhöhung im Rail entgegengewirkt.
  • Die 5 zeigt ein Injektorkennfeld über welches die Bestromungsdauer eines Injektors berechnet wird. Die Eingangsgrößen sind der Soll-Raildruck pCR(SL), der Ist-Raildruck pCR(IST), das Signal RDD und die Soll-Einspritzmenge Q(SL). Die Ausgangsgröße ist die Bestromungsdauer BD. Im Normalbetrieb befindet sich der Schalter SR5 in der Stellung 1, das heißt, der Druck pINJ ist identisch mit dem Ist-Raildruck pCR(IST). Über das Injektorkennfeld 32 wird dann in Abhängigkeit des Drucks pINJ, also dem Ist-Raildruck pCR(IST), und der Soll-Einspritzmenge Q(SL) die Bestromungsdauer BD berechnet. Fällt der Rail-Drucksensor aus, so wird das Signal RDD gesetzt, wodurch der Schalter SR5 in die Stellung 2 wechselt. Nunmehr wird die Bestromungsdauer BD in Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge Q(SL) und des Soll-Raildrucks pCR(SL) berechnet. Pendelt sich der Ist-Raildruck pCR(IST) nach Ausfall des Rail-Drucksensors auf einem niedrigeren Druckniveau als dem Soll-Raildruck pCR(SL) ein, so wird zu wenig Kraftstoff eingespritzt. Als Folge davon sinkt die Drehzahl der Brennkraftmaschine. Bei einer Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine wird dann der Drehzahlregler eine größere Soll-Einspritzmenge Q(SL) als Stellgröße berechnen um die Drehzahl auf der Soll-Drehzahl zu halten.
  • Die 6 zeigt den Stromregelkreis 29 aus der 4. Die Eingangsgrößen sind der Soll-Strom iDV(SL) des Druckregelventils, eine Größe E3, ein Quotient 100/UBAT und ein temporäres PWM-Signal PWMt. Die Ausgangsgröße ist der Druckregelventil-Volumenstrom VDRV. Gebildet wird der Stromregelkreis 29 aus einem Stromregler 33, einem Schalter SR6, dem Druckregelventil 12 als Regelstrecke und dem Filter 28 im Rückkopplungszweig. Als Stellgröße gibt der Stromregler 33 eine Regler-Spannung UR aus, welche mit dem Quotienten 100/UBAT multipliziert das PWM-Signal PWMR ergibt. Dieses ist eine Eingangsgröße des Schalters SR6. Die beiden anderen Eingangssignale des Schalters SR6 sind der Wert Null und das temporäre PWM-Signal PWMt. Das temporäre PWM-Signal PWMt ist in der Form ausgeführt, dass zeitstufengesteuert ein erhöhter PWM-Wert, zum Beispiel 80%, ausgegeben wird. Über den Schalter SR6 werden verschiedene Funktionszustände dargestellt. Befindet sich der Schalter in der Stellung SR6 = 1, so ist eine Stillstandfunktion gesetzt. In der Stellung SR6 = 2 ist eine Betriebsfunktion gesetzt und in der Stellung SR5 = 3 ist eine Schutzfunktion gesetzt. Die Schutzfunktion wird dann gesetzt, wenn der dynamische Raildruck pCR(DYN) einen Maximalwert übersteigt. Das Ausgangssignal des Schalters SR6 entspricht dem PWM-Signal PWMDV, mit welchem das Druckregelventil 12 angesteuert wird. Der sich am Druckregelventil 12 einstellende elektrische Strom iDV wird gemessen und über das Filter 28 der Ist-Strom iDV(IST) berechnet, welcher dann auf den Stromregler 33 zurückgekoppelt wird. Damit ist der Stromregelkreis 29 geschlossen.
  • Die 7 zeigt ein Zustandsdiagramm für die verschiedenen Funktionszustände und die entsprechenden Transitionen. Das Bezugszeichen 34 kennzeichnet eine Stillstandfunktion, das Bezugszeichen 35 die Betriebsfunktion und das Bezugszeichen 36 die Schutzfunktion. Die Stillstandfunktion 34 ist dann gesetzt, wenn ein Motorstillstand erkannt wird. Bei gesetzter Stillstandfunktion 34 ist das Druckregelventil (DRV) nicht aktiviert, da der Schalter SR6 (6) in der Stellung 1 ist und daher ein PWM-Wert von Null ausgegeben wird. Es gilt also PWMDV = 0%.
  • Bei fehlerfreiem Rail-Drucksensor (RDD = 0) erfolgt ein Wechsel von der Stillstandfunktion 34 in die Betriebsfunktion 35, wenn der Ist-Raildruck pCR(IST) einen Startwert pSTART, zum Beispiel pSTART = 800 bar, übersteigt, eine verifizierte Motordrehzahl erkannt wird und kein defekter Rail-Drucksensor (RDD = 0) vorliegt. Beim Übergang wechselt der Schalter SR6 (6) in die Stellung 2, in welcher das PWM-Signal PWMDV zur Ansteuerung des Druckregelventils in Abhängigkeit des Soll-Stroms iDV(SL) des Druckregelventils berechnet wird. Bei fehlerfreiem Rail-Drucksensor wird der Soll-Strom iDV(SL) des Druckregelventils in Abhängigkeit des Ist-Raildrucks pCR(IST) und des Soll-Volumenstroms VDV(SL) über das Druckregelventil-Kennfeld berechnet. Der Wechsel zurück in die Stillstandfunktion 34 erfolgt, wenn ein Motorstillstand erkannt wird (BKM = 0). Wird bei gesetzter Betriebsfunktion 35 erkannt, dass der dynamische Raildruck pCR(DYN) einen maximalen Druckwert pMAX übersteigt, so wird geprüft, ob erstens die Schutzfunktion 36 freigegeben ist und zweitens der Rail-Drucksensor fehlerfrei ist (RDD = 0). Die Prüfung, ob die Schutzfunktion freigegeben ist, erfolgt an Hand eines Flags, welches in der weiteren Beschreibung als Merker bezeichnet wird. Über den Merker wird ein Pendeln zwischen der Betriebs- und der Schutzfunktion unterbunden. Beim Wechsel in die Schutzfunktion 36 wird der Schalter SR6 in die Stellung SR6 = 3 umgesteuert. In dieser Stellung wird das PWM-Signal PWMDV temporär auf einen Maximalwert gesetzt, zum Beispiel PWMt = 80%. Es gilt PWMDV = PWMt. Diese Zeitfunktion kann auch als zeitgesteuerte Treppenfunktion mit unterschiedlichen Werten, zum Beispiel Wert 1 PWMt = 80% und Wert 2 PWMt = 60%, ausgeführt sein. Ist eine Zeitstufe t1 abgelaufen, dann wird die Schutzfunktion 36 zurückgesetzt und die Betriebsfunktion 35 wieder gesetzt. Der Schalter SR6 wechselt dann wieder zurück in die Stellung 2 (SR6 = 2). Freigegeben wird die Schutzfunktion 36 erst dann wieder, wenn der dynamische Raildruck pCR(DYN) den maximalen Druckwert pMAX um einen Hysteresewert unterschreitet.
  • Wird ein defekter Rail-Drucksensor erkannt, so kann der Ist-Raildruck pCR(IST) nicht mehr sensiert werden. In diesem Fall wird nur dann aus der Stillstandfunktion 34 in die Betriebsfunktion 35 gewechselt, wenn die Motordrehzahl nMOT eine Startdrehzahl nSTART übersteigt. Bei gesetzter Betriebsfunktion 35 befindet sich der Schalter SR6 (6) in der Stellung 2, in welcher das PWM-Signal PWMDV zur Ansteuerung des Druckregelventils in Abhängigkeit des Soll-Stroms iDV(SL) des Druckregelventils berechnet wird. Der Soll-Strom iDV(SL) wird jetzt hingegen in Abhängigkeit des Soll-Raildrucks pCR(SL) und des Soll-Notbetriebsvolumenstroms VNB(SL) berechnet. Zugleich wird der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) als Vorgabegröße für die niederdruckseitige Saugdrossel im Raildruck-Regelkreis gesetzt. Der Wechsel zurück in die Stillstandfunktion 34 erfolgt, wenn ein Motorstillstand erkannt wird (BKM = 0). Bei gesetzter Betriebsfunktion 35 wird ein Wechsel in die Schutzfunktion 36 unterbunden, da die Fehlerfreiheit des Rail-Drucksensors gegeben sein muss.
  • Die 8 zeigt ein Zeitdiagramm, an Hand dessen das Verhalten der Hochdruckregelung bei Ausfall des Rail-Drucksensors dargestellt ist. Die 8 besteht aus den Teildiagrammen 8A bis 8D. Diese zeigen jeweils über der Zeit: das Signal RDD in der 8A, einen Volumenstrom V des Druckregelventils in 8B, den Raildruck pCR in der 8C und den von der Hochdruckpumpe geförderten Volumenstrom VHDP in der 8D. In der 8B ist als durchgezogene Linie der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) und als gestrichelte Linie der tatsächliche vom Druckregelventil abgesteuerte Druckregelventil-Volumenstrom VDRV eingezeichnet. In der 8C ist als durchgezogene Linie der Soll-Raildruck pCR(SL) und als gestrichelt Linie der Ist-Raildruck pCR(IST) eingezeichnet. In der 8D ist zusätzlich der Soll-Verbrauch VVb als gestrichelte Linie dargestellt. Beim dargestellten Fallbeispiel gelten folgende Voraussetzungen: die verwendete Hochdruckpumpe hat eine geringere Förderleistung als eine Vergleichspumpe, welche durch die Pumpenkennlinie charakterisiert ist, und bei Ausfall des Rail-Drucksensors wird der vom Druckregler berechnete Regler-Volumenstrom auf den Wert Null Liter/Minute gesetzt, das heißt, der Schalter SR1 in der 2 hat die Stellung 2.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 liegt keine Raildruck-Regelabweichung vor. Der Ist-Raildruck pCR(IST) entspricht daher dem Soll-Raildruck pCR(SL), siehe 8C. Da keine Regelabweichung vorliegt, wird von der Hochdruckpumpe lediglich der Soll-Verbrauch von VVb = 1 Liter/Minute gefördert, siehe 8D. Zum Zeitpunkt t1 tritt ein Defekt am Rail-Drucksensor auf, das heißt, in der 8A wird daher das Signal RDD auf den Wert Eins gesetzt und in den Notbetrieb gewechselt, indem die Schalter SR2, SR3 und SR4 jeweils in die Stellung 2 wechseln. Nunmehr wird der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) als Vorgabegröße für das Druckregelventil gesetzt. Berechnet wird der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) über das Notbetriebskennfeld. Im vorliegenden Beispiel wird über das Notbetriebskennfeld ein Soll-Notbetriebsvolumen von VNB(SL) = 2 Liter/Minute absteuert (8B). Da die Hochdruckpumpe zu wenig Kraftstoff fördert, sinkt der Ist-Raildruck pCR(IST) in 8C zunächst ab. Dies hat zur Folge, dass der über das Druckregelventil abgesteuerte Druckregelventil-Volumenstrom VDRV tatsächlich kleiner wird als der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL), denn das Druckregelventil-Kennfeld (4: 26) hat nach Ausfall des Rail-Drucksensors den Soll-Raildruck pCR(SL) als Eingangsgröße und dieser ist nun größer als der Ist-Raildruck pCR(IST). Nach einem Einschwingvorgang pendeln sich der Ist-Raildruck pCR(IST) und der Druckregelventil-Volumenstrom VDRV auf einem neuen Niveau ein, welches tiefer als die entsprechenden Sollwerte liegt. Da mit Ausfall des Rail-Drucksensors zum Zeitpunkt t1 der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) auch die Eingangsgröße für den Raildruck-Regelkreis wird, erhöht sich der von der Hochdruckpumpe geförderte Volumenstrom VHDP um den Betrag des Soll-Notbetriebsvolumenstroms VNB(SL), hier: 2 Liter/Minute. In 8D nimmt daher der Volumenstrom VHDP auf den Wert VHDP = 3 Liter/Minute zu. Im eingeschwungenen Zustand ist der Druckregelventil-Volumenstrom VDRV um 0.25 Liter/Minute kleiner als der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL). Für den Ist-Raildruck pCR(IST) ergibt sich ein Druckniveau, welches um 50 bar unterhalb des Soll-Raildrucks pCR(SL) liegt, siehe 8C.
  • In der 9 ist ein Programm-Ablaufplan zur Berechnung des PWM-Signals PWMDV des Druckregelventils dargestellt. Bei S1 wird geprüft, ob ein defekter Rail-Drucksensor vorliegt. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S1: nein, so wird der Programmteil S2 bis S7 durchlaufen. Bei defektem Rail-Drucksensor wird der Programmteil S8 bis S11 durchlaufen. Wurde bei S1 ein fehlerfreier Rail-Drucksensor festgestellt, so wird bei S2 der Normalbetrieb gesetzt, indem die Schalter SR2 bis SR4 die Stellung Eins einnehmen. Nach Übergang aus der Stillstand- in die Betriebsfunktion wechselt dann noch der Schalter SR6 in die Stellung 2, das heißt, das PWM-Signal PWMDV wird berechnet. Bei S3 werden ein statischer Volumenstrom VSTAT in Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge und der Motordrehzahl und ein dynamischer Volumenstrom VDYN in Abhängigkeit des Soll-Raildrucks sowie des Ist-Raildrucks oder des dynamischen Raildrucks berechnet. Anschließend werden bei S4 diese Volumenströme addiert. Das Ergebnis entspricht einem unbegrenzten Soll-Volumenstrom VDVu(SL). Bei S5 wird dieser in Abhängigkeit des Ist-Raildrucks pCR(IST) begrenzt und als Soll-Volumenstrom VDV(SL) des Druckregelventils gesetzt. Die Schritte S3 bis S5 werden in der Berechnung 25, siehe 4, durchgeführt. Bei S6 wird ein neuer Wert des Ist-Raildrucks pCR(IST) eingelesen. Im Anschluss wird bei S7 über das Druckregelventil-Kennfeld an Hand des Ist-Raildrucks pCR(IST) und des Soll-Volumenstroms VDV(SL) des Druckregelventils der Soll-Strom iDV(SL) für das Druckregelventil berechnet. In Abhängigkeit des Soll-Stroms iDV(SL) wird dann das PWM-Signal PWMDV bei S12 berechnet. Damit ist der Programmablauf im Normalbetrieb beendet.
  • Wurde bei S1 ein defekter Rail-Drucksensor erkannt, Abfrageergebnis S1: ja, so ist eine fehlerfreie Steuerung des Druckregelventils nicht mehr möglich. Daher wird in S8 der Notbetrieb gesetzt, indem die Schalter SR2, SR3 und SR4 in die Stellung 2 wechseln. Nunmehr ist das Notbetriebskennfeld bestimmend. Bei S9 wird über das Notbetriebskennfeld in Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge Q(SL) und der Motordrehzahl nMOT der Soll-Notbetriebsvolumenstrom VNB(SL) berechnet. Danach wird bei S10 der Soll-Raildruck pCR(SL) eingelesen und bei S11 über das Druckregelventil-Kennfeld der Soll-Strom iDV(SL) in Abhängigkeit des Soll-Raildrucks pCR(SL) und des Soll-Notbetriebsvolumenstroms VNB(SL) berechnet. An Hand des Soll-Stroms iDV(SL) wird dann bei S12 das PWM-Signal PWMDV zur Ansteuerung des Druckregelventils bestimmt. Damit ist der Programmablauf im Notbetrieb beendet.
  • In der 10 ist ein Programm-Ablaufplan zur Berechnung des PWM-Signals PWMSD der Saugdrossel dargestellt. Dem Programm-Ablauf wurde die Ausführungsform zu Grunde gelegt, bei der im Notbetrieb ein Leckage-Volumenstrom berechnet wird. Bei S1 wird der Regler-Volumenstrom VR als Stellgröße des Druckreglers aus der Regelabweichung ep berechnet. Die Regelabweichung ep bestimmt sich aus der Differenz von Soll-Raildruck pCR(SL) und Ist-Raildruck pCR(IST). Anschließend wird bei S2 geprüft, ob der Rail-Drucksensor defekt ist. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S2: nein, so wird der Programmteil mit S3 und S4 durchlaufen. Anderenfalls der Programmteil mit S5 bis S7.
  • Wurde bei S2 die Fehlerfreiheit des Rail-Drucksensors festgestellt, so wird in S3 der Normalbetrieb gesetzt und anschließend bei S4 der unbegrenzte Soll-Volumenstrom VSDu(SL) für die Saugdrossel aus der Summe von Regler-Volumenstrom VR und Soll-Verbrauch VVb berechnet. Danach wird der unbegrenzte Soll-Volumenstrom VSDu(SL) in Abhängigkeit der Motordrehzahl bei S8 begrenzt. Das Ergebnis entspricht dem Soll-Volumenstrom VSD(SL), welchem über die Pumpenkennlinie bei S9 ein Soll-Strom iSD(SL) zugeordnet wird. Aus dem Soll-Strom iSD(SL) wiederum wird bei S10 das PWM-Signal PWMSD berechnet. Damit ist der Programmablauf für den Normalbetrieb beendet.
  • Wurde hingegen bei S2 ein defekter Rail-Drucksensor erkannt, so wird bei S5 in den Notbetrieb gewechselt. Im Notbetrieb wird zunächst bei S6 der Leckage-Volumenstrom VLKG an Hand der Soll-Einspritzmenge Q(SL) und der Motordrehzahl nMOT berechnet. Bei S7 wird der unbegrenzte Soll-Volumenstrom VSDu(SL) der Saugdrossel aus der Summe des Leckage-Volumenstroms VLKG, des Soll-Verbrauchs VVb und des Soll-Notbetriebsvolumenstroms VNB(SL) berechnet. Danach wird der unbegrenzte Soll-Volumenstrom VSDu(SL) in Abhängigkeit der Motordrehzahl bei S8 begrenzt. Das Ergebnis entspricht dem Soll-Volumenstrom VSD(SL), welchem über die Pumpenkennlinie bei S9 ein Soll-Strom iSD(SL) zugeordnet wird. Aus dem Soll-Strom iSD(SL) wiederum wird bei S10 das PWM-Signal PWMSD berechnet. Damit ist der Programmablauf für den Notbetrieb beendet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Kraftstofftank
    3
    Niederdruckpumpe
    4
    Saugdrossel
    5
    Hochdruckpumpe
    6
    Rail
    7
    Injektor
    8
    Einzelspeicher (optional)
    9
    Rail-Drucksensor
    10
    elektronisches Steuergerät (ECU)
    11
    Druckbegrenzungsventil, passiv
    12
    Druckregelventil, elektrisch ansteuerbar
    13
    Raildruck-Regelkreis
    14
    Druckregler
    15
    Funktionsblock
    16
    Begrenzung
    17
    Pumpenkennlinie
    18
    Berechnung PWM-Signal
    19
    Einheit (Saugdrossel und Hochdruckpumpe)
    20
    Filter (Strom)
    21
    erstes Filter
    22
    zweites Filter
    23
    Leckage-Kennfeld
    24
    Steuerung
    25
    Berechnung (Soll-Volumenstrom Druckregelventil)
    26
    Druckregelventil-Kennfeld
    27
    Berechnung PWM-Signal
    28
    Filter
    29
    Stromregelkreis (Druckregelventil)
    30
    Berechnung (Soll-Verbrauch)
    31
    Notbetriebskennfeld
    32
    Injektorkennfeld
    33
    Stromregler
    34
    Stillstandfunktion
    35
    Betriebsfunktion
    36
    Schutzfunktion

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine (1), bei dem im Normalbetrieb der Raildruck (pCR) über eine niederdruckseitige Saugdrossel (4) als erstes Druckstellglied in einem Raildruck-Regelkreis (13) geregelt wird sowie gleichzeitig der Raildruck (pCR) über ein hochdruckseitiges Druckregelventil (12) als zweites Druckstellglied mit einer Raildruck-Störgröße beaufschlagt wird, indem über das hochdruckseitige Druckregelventil (12) ein Druckregelventil-Volumenstrom (VDRV) aus dem Rail (6) in einen Kraftstofftank (2) abgesteuert wird, und bei dem mit Erkennen eines defekten Rail-Drucksensors (9) in einen Notbetrieb gewechselt wird, in welchem das hochdruckseitige Druckregelventil (12) und die niederdruckseitige Saugdrossel (4) in Abhängigkeit derselben Vorgabegröße angesteuert werden, wobei die Vorgabegröße zumindest in Abhängigkeit einer Soll-Einspritzmenge (Q(SL)) berechnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabegröße einem Soll-Notbetriebsvolumenstrom (VNB(SL)) entspricht, welcher über ein Notbetriebskennfeld (31) in Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge (Q(SL)) und der Motordrehzahl (nMOT) berechnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Notbetriebskennfeld (31) in der Form ausgeführt wird, dass im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (1) ein Druckregelventil-Volumenstrom (VDRV) aus dem Rail (6) in den Kraftstofftank (2) abgesteuert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Notbetrieb ein PWM-Signal (PWMDV) zur Ansteuerung des Druckregelventils (12) in Abhängigkeit des Soll-Notbetriebsvolumenstroms (VNB(SL)) und des Soll-Raildrucks (pCR(SL)) berechnet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb eine Schutzfunktion zur temporären Erhöhung des PWM-Signals (PWMDV) des Druckregelventils (12) gesetzt wird, wenn der Raildruck (pCR) einen Grenzwert übersteigt, und dass im Notbetrieb die Schutzfunktion verriegelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei gesetzter Schutzfunktion ein erneutes Setzen der Schutzfunktion unterbunden wird, wenn bei gesetzter Schutzfunktion ein defekter Rail-Drucksensor (9) erkannt wird und in den Notbetrieb gewechselt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Notbetrieb dem Soll-Notbetriebsvolumenstrom (VNB(SL)) als Stellgröße des Raildruck-Regelkreises (13) ein Soll-Verbrauch (VVb) aufaddiert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass optional zusätzlich ein Leckage-Volumenstrom (VLKG) aufaddiert wird, welcher über ein Leckage-Kennfeld (23) in Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge (Q(SL)) und der Motordrehzahl (nMOT) berechnet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorausgegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Einspritzmenge (Q(SL)) bei einer drehzahlbasierten Struktur über einen Drehzahlregler als dessen Stellgröße berechnet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorausgegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Einspritzmenge (Q(SL)) einem Soll-Moment bei einer momentenbasierten Struktur entspricht.
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