DE102009051023A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats sowie Antriebsaggregat - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats (1), wobei das Antriebsaggregat (1) eine Brennkraftmaschine (2) aufweist, der mindestens eine von einer Pumpensteuerung gesteuerte und/oder geregelte Kraftstoffpumpe (7) zum Einbringen von Kraftstoff in einen Druckspeicher (5), ein Dosiersystem (10) zum anhand einer Lambdafunktionseinheit (11) dosierten Einbringen des Kraftstoffs aus dem Druckspeicher (5) in die Brennkraftmaschine (2) und ein Drucksensor (16) zum Bestimmen des Drucks in den Druckspeicher (5) zugeordnet sind, und wobei Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit (11) zum Feststellen einer Fehlfunktion der Brennkraftmaschine (2) ausgewertet werden. Dabei ist vorgesehen, dass zusätzlich der Drucksensor (16) zumindest kurzfristig mit mindestens einem definierten Prüfdruck beaufschlagt und den mittels des Drucksensors (16) gemessenen Druck mit dem definierten Prüfdruck verglichen wird, um eine Fehlfunktion des Drucksensors (16) festzustellen oder auszuschließen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Antriebsaggregat (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats, wobei das Antriebsaggregat eine Brennkraftmaschine aufweist, der mindestens eine von einer Pumpensteuerung gesteuerte und/oder geregelte Kraftstoffpumpe zum Einbringen von Kraftstoff in einen Druckspeicher, ein Dosiersystem zum anhand einer Lambdafunktionseinheit dosierten Einbringen des Kraftstoffs aus dem Druckspeicher in die Brennkraftmaschine und ein Drucksensor zum Bestimmen des Drucks in dem Druckspeicher zugeordnet sind, und wobei Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit zum Feststellen einer Fehlfunktion der Brennkraftmaschine ausgewertet werden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Antriebsaggregat.
  • Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Kraftstoffpumpe ist dabei eine Hochdruckpumpe, welche einer elektrisch geregelten Niederdruckpumpe nachgeschaltet ist. Der Kraftstoff wird also zunächst von der Niederdruckpumpe zu einem Einlass der Kraftstoffpumpe gefördert. Dabei wird der Druck des Kraftstoffs auf einen vorgegebenen Sollwert (typischerweise in der Größenordnung 5 bis 6 bar) steuernd und/oder regelnd eingestellt. Zu diesem Zweck ist beispielsweise ein Niederdrucksensor vorgesehen, welcher auf der Einlassseite der Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Der Kraftstoff wird dann von der Kraftstoffpumpe in den Druckspeicher, das so genannte Kraftstoff-Hochdruckrail, gefördert. Dieser Druckspeicher steht in Verbindung mit Einspritzventilen, über welche der Kraftstoff in die Brennkraftmaschine eingebracht werden kann. Genauer ist der Kraftstoff in einen Brennraum mindestens eines Zylinders einbringbar. Mittels des Einspritzventils wird dabei die Kraftstoffmenge gesteuert beziehungsweise geregelt, welche in den Brennraum eingebracht wird. Diese Kraftstoffmenge ist dabei auf die in dem Zylinder befindliche Luftmenge angepasst. Zum Einstellen der Kraftstoffmenge ist es vorgesehen, die Öffnungsdauer der Einspritzventile auf eine bestimmte Einspritzzeit einzustellen.
  • Der Druck in dem Druckspeicher beeinflusst maßgeblich die Verbrennung in der Brennkraftmaschine beziehungsweise dem Zylinder. In Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine kann der Druck in dem Druckspeicher hinsichtlich Verbrauch, Emission, Leistung und Laufruhe der Brennkraftmaschine entsprechend eingestellt werden. Zu diesem Zweck wird der Druck in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie beispielsweise Last und Drehzahl, auf unterschiedliche Sollwerte steuernd und/oder regelnd eingestellt. Der niedrigste dabei auftretende Druck liegt dabei beispielsweise in der Größenordnung von etwa 25 bis 35 bar. Der maximal auftretende Druck hängt von der Art der verwendeten Einspritzventile beziehungsweise dem Antriebsaggregat ab. Zur Erfassung des momentan in den Druckspeicher vorliegenden Drucks ist dabei der Drucksensor vorgesehen. Das Sensorsignal des Drucksensors beziehungsweise der mit dem Drucksensor gemessene Druck dient auch zur Berechnung der Einspritzzeit, welche erforderlich ist, um die gewünschte Menge Kraftstoff in die Brennkraftmaschine einzubringen, weil die Einspritzzeit hauptsächlich von dem Druck in dem Druckspeicher abhängt. Zu diesem Zweck stellt die Pumpensteuerung die Kraftstoffpumpe entsprechend ein. Dabei ist eine Vorsteuerung vorgesehen, die bei einem Antriebsaggregat ohne Störgrößen zum Einstellen des gewünschten Drucks in den Druckspeicher führt. Um den Einfluss von Störgrößen (insbesondere verursacht von Defekten beziehungsweise Fehlfunktionen des Antriebsaggregats) zu kompensieren, ist der Pumpensteuerung ein Regler zugeordnet. Mögliche Defekte des Antriebsaggregats sind beispielsweise eine Fehlfunktion der Kraftstoffpumpe (bei welcher entweder eine zu hohe oder eine zu geringe Menge Kraftstoff in den Druckspeicher eingebracht wird), ein Druckverlust oder eine Fehlfunktion des Drucksensors, der daraufhin ein falsches Sensorsignal liefert. Derartige Defekte beziehungsweise Fehlfunktionen führen zu einer starken, für einen Benutzer des Antriebsaggregats wahrnehmbaren Beeinträchtigung des Laufverhaltens der Brennkraftmaschine und zusätzlich zu einer Beeinflussung der Emissionen.
  • Von daher ist eine Überwachung der Brennkraftmaschine hinsichtlich solcher Fehlfunktionen sinnvoll und teilweise sogar gesetzlich vorgeschrieben. Im Falle der vorstehend genannten Fehlfunktionen wirkt eine Störgröße auf das Gesamtsystem der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Antriebsaggregats ein, was dazu führt, dass die Pumpensteuerung beziehungsweise der Regler der Pumpensteuerung nachregeln muss, da die auf ein System ohne Störgrößen abgestimmte Vorsteuerung nicht mehr zum Einstellen des gewünschten Drucks in dem Druckspeicher führt. Im Falle einer zu gering fördernden Kraftstoffpumpe beziehungsweise eines Druckverlusts stellt die Pumpensteuerung die Kraftstoffpumpe derart ein, dass sich die von dieser geförderte Kraftstoffmenge vergrößert. Bei einer Kraftstoffpumpe, welche eine zu große Menge Kraftstoff fördert, stellt die Pumpensteuerung die Kraftstoffpumpe dagegen derart ein, dass die geförderte Kraftstoffmenge verringert wird.
  • Der Brennkraftmaschine ist weiterhin eine Lambdafunktionseinheit zugeordnet, welche die Zusammensetzung des in die Brennkraftmaschine eingebrachten Kraftstoff-Luft-Gemischs überwacht. Mittels der Lambdafunktionseinheit kann also überprüft werden, ob die tatsächlich vorliegende Zusammensetzung einer gewünschten beziehungsweise eingestellten Zusammensetzung entspricht. Somit weisen sowohl die Pumpensteuerung als auch die Lambdafunktionseinheit Ausgangsgrößen auf, welche zum Feststellen der Fehlfunktion der Brennkraftmaschine herangezogen werden können. Die Ausgangsgröße der Pumpensteuerung kann dabei beispielsweise eine Aussage treffen, ob eine Anpassung der Fördermenge der Kraftstoffpumpe ausgehend von dem von der Vorsteuerung eingestellten Wert notwendig ist, um den gewünschten Druck in dem Druckspeicher zu erreichen. Gleichzeitig kann mittels der Lambdafunktionseinheit festgestellt werden, ob die vorliegende Zusammensetzung von der eingestellten Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs abweicht. Die Lambdafunktionseinheit trifft dabei vor allem eine Aussage darüber, ob die in die Brennkraftmaschine eingebrachte Kraftstoffmenge vergrößert oder verkleinert werden muss.
  • Sobald die Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und/oder der Lambdafunktionseinheit eine Abweichung von einem Sollverhalten des Antriebsaggregats aufweisen, liegt möglicherweise die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine vor. Dabei können jedoch Fälle auftreten, in welchen keine Aussage darüber getroffen werden kann, welches Bauteil der Brennkraftmaschine die Fehlfunktion aufweist, ob also beispielsweise die Kraftstoffpumpe oder der Drucksensor defekt sind oder ein Druckverlust vorliegt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn gleichzeitig mehrere Bauteile beziehungsweise Komponenten des Antriebsaggregats defekt sind beziehungsweise eine Fehlfunktion aufweisen.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches diesen Nachteil nicht aufweist, sondern insbesondere eine genauere Bestimmung der Komponente ermöglicht, welche die Fehlfunktion aufweist.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass zusätzlich der Drucksensor zumindest kurzfristig mit mindestens einem definierten Prüfdruck beaufschlagt und den mittels des Drucksensors gemessenen Druck mit dem definierten Prüfdruck verglichen wird, um eine Fehlfunktion des Drucksensors festzustellen oder auszuschließen. Bei einer ordnungsgemäßen Funktion des Drucksensors kann im Falle einer fehlerhaften Kraftstoffpumpe oder eines Druckverlustes die Einspritzzeit weiterhin korrekt berechnet werden, da der Druck in dem Druckspeicher mit dem Drucksensor bestimmbar ist. Das bedeutet, dass in die Brennkraftmaschine die der vorhandenen Luftmenge entsprechende Kraftstoffmenge eingebracht wird. Somit stellt sich die gewünschte Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ein und die Lambdafunktionseinheit, welche die Einhaltung der gewünschten Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches sicherstellt, muss die in die Brennkraftmaschine eingebrachte Kraftstoffmenge nicht über ein übliches Maß hinaus nachstellen. Liegt dagegen die Fehlfunktion des Drucksensors vor, liefert dieser beispielsweise ein Sensorsignal, welches einem höheren als dem tatsächlich vorliegenden Druck in dem Druckspeicher entspricht, so wird aufgrund der Differenz von dem tatsächlich vorliegenden zu dem mit dem Drucksensor gemessenen Druck eine zu kurze Einspritzzeit berechnet. Damit ist die eingespritzte Kraftstoffmenge zu gering. Dies führt dazu, dass die Lambdafunktionseinheit die einzuspritzende Menge erhöht. Wird mittels des Drucksensors dagegen ein Druck bestimmt, welcher unter dem tatsächlichen Wert liegt, so wird die Einspritzmenge von der Lambdafunktionseinheit verringert. Liefert der Drucksensor einen zu hohen Druck, so führt dies dazu, dass eine zu kurze Einspritzzeit berechnet wird. Damit ist die dem Druckspeicher entnommene Kraftstoffmenge geringer, als eine vorgegebene Kraftstoffmenge. Somit steigt der Druck in dem Druckspeicher weiter an, worauf die Pumpensteuerung die Kraftstoffpumpe derart ansteuert, dass weniger Kraftstoff in den Druckspeicher gefördert wird. Das Umgekehrte gilt entsprechend für einen Drucksensor, der einen zu niedrigen Druck anzeigt.
  • Somit ist es in einigen Fällen möglich, allein basierend auf den Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit, die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine festzustellen und auch bereits eine Aussage darüber zu treffen, welche Komponente der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Antriebsaggregats die Fehlfunktion aufweist. Die Ausgangsgrößen können jedoch auch bereits in einem fehlerfreien Betrieb der Brennkraftmaschine auf die Fehlfunktion hinweisen, ohne dass diese tatsächlich vorhanden ist. Andererseits kann es auch vorkommen, dass andere Ursachen eine Abweichung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und somit einen Eingriff der Lambdafunktionseinheit bewirken. In diesem Fall kann es vorkommen, dass die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine festgestellt wird, jedoch die Komponente, in welcher die Fehlfunktion vorliegt, nicht bestimmt werden kann beziehungsweise falsch bestimmt wird. Die genannten Ursachen können beispielsweise eine Einleitung von Kraftstoffdämpfen in ein Saugrohr der Brennkraftmaschine über eine Tankentlüftung oder eine Kurbelgehäuseentlüftung sein. Aus diesem Grund soll der Drucksensor zusätzlich überprüft werden, um eine Fehlfunktion des Drucksensors festzustellen oder aber auszuschließen. Dazu wird der Drucksensor zumindest kurzfristig mit dem definierten Prüfdruck beaufschlagt und das von dem Drucksensor zurückgegebene Sensorsignal beziehungsweise der mit dem Drucksensor gemessene Druck mit dem Prüfdruck verglichen. Weicht der gemessene Druck von dem definierten Prüfdruck ab, so kann auf die Fehlfunktion des Drucksensors geschlossen werden. Auf diese Weise wird die Genauigkeit einer Lokalisierung der Fehlfunktion innerhalb der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Antriebsaggregats deutlich verbessert.
  • Durch den Abgleich des gemessenen Drucks mit dem definierten Prüfdruck kann eine Veränderung einer Sensorkennlinie des Drucksensors erkannt werden. Der definierte Prüfdruck ist dabei vorzugsweise ein Druck, welcher durch die zu diagnostizierenden Komponenten nicht beeinflusst werden kann. Vorzugsweise werden mehrere definierte Prüfdrücke verwendet, welche einen möglichst großen Abstand voneinander aufweisen, beispielsweise liegt ein niedriger Prüfdruck an einem unteren Ende und ein hoher Prüfdruck an einem oberen Ende der Sensorkennlinie. Auf diese Weise kann der gesamte Wertebereich des Drucksensors abgedeckt werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Prüfdruck ein niedriger, in einem Niederdrucksystem der Brennkraftmaschine vorliegender Prüfdruck und/oder ein hoher, durch einen Öffnungsdruck einer Druckbegrenzungsvorrichtung definierter Prüfdruck ist. Das Niederdrucksystem der Brennkraftmaschine ist üblicherweise über ein Ventil, insbesondere Rückschlagventil, mit dem Druckspeicher verbunden. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine ist dieses Ventil geschlossen. Insbesondere in einem Zustand des Antriebsaggregats, in welchem die Brennkraftmaschine nicht betrieben wird, ist es vorgesehen, das Ventil zu öffnen, und damit den Druck in dem Druckspeicher dem Druck des Niederdrucksystems anzupassen. Dem Niederdrucksystem ist üblicherweise ein Niederdrucksensor zugeordnet, mit welchem der Druck in dem Niederdrucksystem bestimmt werden kann. Auf diese Weise kann der von dem Drucksensor gemessene Druck, also dessen Sensorsignal, mit dem mittels des Niederdrucksensors bestimmten Drucks verglichen werden. Tritt hierbei eine Differenz auf, welche größer ist als eine Maximaldifferenz, so liegt die Fehlfunktion des Drucksensors vor. Ebenso weist der Druckspeicher die Druckbegrenzungsvorrichtung auf. Dieser verhindert, dass in dem Druckspeicher ein zu hoher Druck vorliegt. Die Druckbegrenzungsvorrichtung kann beispielsweise mittels eines Druckbegrenzungsventils beziehungsweise eines Überdruckventils realisiert sein. Um den hohen Prüfdruck zu erreichen, wird die Kraftstoffpumpe derart betrieben, dass in dem Druckspeicher ein Druck vorliegt, welcher den Öffnungsdruck der Druckbegrenzungsvorrichtung übersteigt. Diese begrenzt daraufhin den Druck in dem Druckspeicher auf den Öffnungsdruck, also den hohen Prüfdruck.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der niedrige Prüfdruck eingestellt wird, indem eine Verbindung zwischen dem Druckspeicher und dem Niederdrucksystem hergestellt wird. Dies ist insbesondere dann vorgesehen, wenn die Kraftstoffpumpe nicht betrieben wird beziehungsweise die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist. Wie vorstehend bereits angesprochen, kann die Verbindung durch Öffnen des Ventils vorgesehen sein.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der niedrige Prüfdruck nach einer bestimmten Standzeit und/oder bei einer bestimmten Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder bei einem bestimmten Druck in dem Druckspeicher eingestellt wird. Wird die Brennkraftmaschine abgeschaltet, während sie sich auf einem hohen Temperaturniveau befindet, so heizt sich der in dem Druckspeicher befindliche Kraftstoff auf, da er zum Einen nicht mehr durch den hindurchfließenden Kraftstoff gekühlt wird und zum Anderen – bei Verwendung des Antriebsaggregats in einem Kraftfahrzeug – eine Durchströmung des Motorraums mit kühler Luft, verursacht durch den Fahrtwind, entfällt. Üblicherweise kann jedoch der Kraftstoff aus dem Druckspeicher nicht entweichen, da keine Verbindung zwischen dem Druckspeicher und dem Niederdrucksystem vorliegt. Somit erhöht sich der in dem Druckspeicher vorliegende Druck des Kraftstoffs, bedingt durch dessen mit der Erwärmung einhergehenden Volumenvergrößerung. Dabei kann der Druck erreicht werden, bei welchem die Druckbegrenzungsvorrichtung den Druck begrenzt, wodurch sich die in dem Druckspeicher befindliche Kraftstoffmenge verringert, bis der Druck in dem Druckspeicher unter den Öffnungsdruck gefallen ist. Bleibt die Brennkraftmaschine abgeschaltet, so gleicht sich ihre Temperatur einer Umgebungstemperatur an. Dies betrifft auch den in dem Druckspeicher befindlichen Kraftstoff. Folglich verringern sich das Volumen und der Druck des Kraftstoffs wieder. Sobald der Druck in dem Druckspeicher im Wesentlichen einem Druck in dem Niederdrucksystem entspricht, wird die Verbindung zwischen dem Druckspeicher und dem Niederdrucksystem hergestellt, beispielsweise durch Öffnen des Ventils. Auf diese Weise stellt sich in dem Druckspeicher der Druck des Niederdrucksystems ein. Dieser ist jedoch durch den Niederdrucksensor bekannt, womit – wie vorstehend beschrieben – der Abgleich zwischen dem Drucksensor und dem Niederdrucksensor durchgeführt werden kann. Das Einstellen des niedrigen Prüfdrucks, insbesondere durch Herstellen der Verbindung zwischen dem Druckspeicher und dem Niederdrucksystem, kann nachfolgend der bestimmten Standzeit der Brennkraftmaschine, bei einer bestimmten vorliegenden Temperatur und/oder bei Vorliegen des bestimmten Drucks in dem Druckspeicher vorgesehen sein.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der hohe Prüfdruck eingestellt wird, indem die Kraftstoffpumpe auf eine Fördermenge eingestellt wird, bei welcher der Öffnungsdruck der Druckbegrenzungsvorrichtung erreicht wird. In einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine wird der Öffnungsdruck üblicherweise nicht erreicht. Aus diesem Grund muss der hohe Prüfdruck mittels der Pumpensteuerung aktiv eingestellt werden. Dies erfolgt derart, dass die Kraftstoffpumpe zumindest kurzzeitig auf eine maximale Fördermenge eingestellt wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Drucksensor in einem bestimmten Intervall mit dem niedrigen Prüfdruck beaufschlagt wird. Dies kann beispielsweise bei jedem Abschalten der Brennkraftmaschine vorgesehen sein.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Abweichen des gemessenen Drucks von dem, insbesondere niedrigen, Prüfdruck ein Fehlerspeicher gesetzt wird. Es wird also nicht unmittelbar die Fehlfunktion angezeigt, wenn der gemessene Druck von dem Prüfdruck abweicht. Vielmehr wird zunächst der Fehlerspeicher gesetzt. Eine solche Vorgehensweise ist insbesondere für den niedrigen Prüfdruck vorgesehen, weil es vorkommen kann, dass es nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine nicht zu einem Druckausgleich zwischen dem Druckspeicher und dem Niederdrucksystem kommt. Somit würde bei einem Abgleich des Drucksensors mit dem Niederdrucksensor eine Abweichung festgestellt und eine Fehlfunktion fälschlicherweise angezeigt werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine angezeigt wird, wenn der Fehlerspeicher gesetzt ist und anhand der Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine erkannt wird. Die Fehlfunktion wird also erst dann angezeigt, wenn sowohl der Fehlerspeicher – aufgrund des Abweichens des gemessenen Drucks von dem Prüfdruck – gesetzt ist, als auch aufgrund der Ausgangsgrößen die Fehlfunktion festgestellt wird. Wie vorstehend bereits ausgeführt, liegt auch bei einem Abweichen des gemessenen Drucks von dem niedrigen Prüfdruck nicht unbedingt die Fehlfunktion tatsächlich vor. Aus diesem Grund werden mehrere Kriterien ausgewertet, bevor die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine tatsächlich angezeigt wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine angezeigt wird, wenn der Drucksensor mit dem hohen Prüfdruck beaufschlagt wird und der gemessene Druck von diesem abweicht. Im Gegensatz zu dem niedrigen Prüfdruck kann der hohe Prüfdruck vergleichsweise zuverlässig erreicht werden, indem die Kraftstoffpumpe auf ihre maximale Fördermenge eingestellt wird. Anschließend kann der mittels des Drucksensors gemessene Druck mit dem Öffnungsdruck der Druckbegrenzungsvorrichtung verglichen werden. Liegt hier eine Abweichung vor, so liegt sicher die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine vor. Da zusätzlich die Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit ausgewertet werden, kann die Fehlfunktion beziehungsweise die Komponente, in welcher die Fehlfunktion auftritt, lokalisiert werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Drucksensor nur dann mit dem hohen Prüfdruck beaufschlagt wird, wenn der Fehlerspeicher gesetzt ist und/oder anhand der Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit die Fehlfunktion erkannt wird. Es ist sinnvoll, den hohen Prüfdruck so selten wie möglich einzustellen, weil der Verschleiß der Einspritzventile der Brennkraftmaschine in diesem Fall stark erhöht ist. Auch die Druckbegrenzungsvorrichtung ist in diesem Fall starkem Verschleiß ausgesetzt, weil der in dem Druckspeicher vorliegende Druck durch ständiges Öffnen und Schließen der Druckbegrenzungsvorrichtung eingeregelt wird. Der hohe Prüfdruck wird also nur dann eingestellt, wenn bereits die Fehlfunktion festgestellt wurde beziehungsweise die Fehlfunktion möglicherweise vorliegt. Letzteres ist der Fall, wenn der Fehlerspeicher gesetzt ist, ersteres wenn die Fehlfunktion bereits anhand der Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit erkannt wurde. Auf diese Weise kann die Häufigkeit, mit welcher der Drucksensor dem hohen Prüfdruck ausgesetzt wird, stark reduziert werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Antriebsaggregat, insbesondere zur Umsetzung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, mit einer Brennkraftmaschine, der mindestens eine von einer Pumpensteuerung gesteuerte und/oder geregelte Kraftstoffpumpe zum Einbringen von Kraftstoff in einen Druckspeicher, ein Dosiersystem zum anhand einer Lambdafunktionseinheit dosierten Einbringen des Kraftstoffs aus dem Druckspeicher in die Brennkraftmaschine und ein Drucksensor zum Bestimmen des Drucks in dem Druckspeicher zugeordnet sind, und wobei das Antriebsaggregat dazu ausgebildet ist, Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit zum Feststellen einer Fehlfunktion der Brennkraftmaschine auszuwerten. Dabei ist vorgesehen, dass das Antriebsaggregat zusätzlich dazu ausgebildet ist, den Drucksensor zumindest kurzfristig mit mindestens einem definierten Prüfdruck zu beaufschlagen und der gemessene Druck mit dem definierten Prüfdruck zu vergleichen, um eine Fehlfunktion des Drucksensors festzustellen oder auszuschließen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigt die einzige
  • Figur eine schematische Darstellung eines Antriebsaggregats zur Umsetzung des vorstehend beschriebenen Verfahrens.
  • Die Figur zeigt ein Antriebsaggregat 1 mit einer Brennkraftmaschine 2, welche in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Zylinder 3 aufweist. Den Zylindern 3 kann über Kraftstoffhochdruckleitungen 4 Kraftstoff zugeführt werden. Die Kraftstoffhochdruckleitungen 4 sind auf Seite der Zylinder 3 jeweils an mindestens einem Einspritzventil angeschlossen. Auf der der Einspritzventile abgewandten Seite sind die Kraftstoffhochdruckleitungen 4 mit einem Druckspeicher 5, auch als Kraftstoff-Hochdruckrail bezeichnet, angeschlossen. Der Druckspeicher 5 ist Teil eines Hochdrucksystems 6, welches außerdem eine Kraftstoffpumpe 7 aufweist. Die Kraftstoffpumpe 7 fördert Kraftstoff aus einem nicht näher dargestellten Niederdrucksystem 8 und ist an eine Pumpensteuerung angeschlossen, welche Bestandteil einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 9 ist. Die hier nicht näher dargestellten Einspritzventile der Brennkraftmaschine 2 sind Teil eines Dosiersystems 10. Mit diesem wird Kraftstoff dosiert aus dem Druckspeicher 5 in die Brennkraftmaschine 2 beziehungsweise die Zylinder 3 (über die Einspritzventile) eingebracht. Das Einbringen des Kraftstoffs ist dabei anhand einer Lambdafunktionseinheit 11 dosiert, welche beispielsweise aus einer Lambdasonde 12 besteht, welche in einem Abgastrakt 13 der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Der Abgastrakt 13 umfasst dabei einen Abgaskrümmer 14, mit welchem Abgas der Zylinder 3 zusammengeführt und einer Abgasleitung 15 zugeführt wird. Über die Abgasleitung 15 kann das Abgas der Brennkraftmaschine 2 in eine Umgebung des Antriebsaggregats 1 entlassen werden. Die Lambdafunktionseinheit 11 ist mit der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 9 verbunden. Dem Druckspeicher 5 ist ein Drucksensor 16 zugeordnet, welcher ebenfalls an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 9 angeschlossen ist.
  • Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 9 weist also die Pumpensteuerung sowie bereichsweise die Lambdafunktionseinheit 11 auf. In einem Normalbetrieb des Antriebsaggregats 1 beziehungsweise der Brennkraftmaschine 2 dient eine Vorsteuerung der Pumpensteuerung dazu, in dem Druckspeicher 5 einen bestimmten Druck einzustellen. Die Pumpensteuerung weist zusätzlich einen Regler auf, welcher bei Abweichung des Drucks in dem Druckspeicher von dem eingestellten Druck die Fördermenge der Kraftstoffpumpe 7 erhöht oder verringert, sodass der in dem Druckspeicher 5 tatsächlich vorliegende Druck auf den gewünschten Druck eingestellt wird. Der Druckspeicher 5 weist eine nicht näher dargestellte Druckbegrenzungsvorrichtung auf, welche beispielsweise ein Druckbegrenzungsventil umfasst. Dieses hat die Aufgabe, einen Druck in der Brennkraftmaschine 2 beziehungsweise dem Druckspeicher 5 zu vermeiden, welcher zu einer Beschädigung führen könnte. Hierzu weist die Druckbegrenzungsvorrichtung einen Öffnungsdruck auf, der oberhalb der üblicherweise in einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Drücke liegt. Beispielsweise weist die Druckbegrenzungsvorrichtung ein federbelasteten Tellerventil auf, das gegen den Federdruck durch den Druck in den Druckspeicher 5 öffnet.
  • Es ist inzwischen, insbesondere in den USA und in Europa, gesetzlich vorgeschrieben, dass ein Defekt einer Komponente des Antriebsaggregats 1, welcher zu einer Beeinträchtigung des Emissionsverhaltens führen kann, einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs, in welchem das Antriebsaggregat 1 verbaut ist, durch eine so genannte MIL (Malfunction Indication Lamp) angezeigt werden muss. Zusätzlich muss in einem Fehlfunktionsspeicher ein für den jeweiligen Defekt spezifischer Fehlercode ausgegeben werden. Dieser kann anschließend mittels einer herstellerunabhängigen oder herstellerabhängigen Einrichtung ausgelesen werden und dient als Hilfe für eine gezielte Behebung der Fehlfunktion. Diese Vorgehensweise wird mit dem Begriff On-Board-Diagnose (OBD) zusammengefasst.
  • Dabei ist es generell das Ziel, durch den Eintrag in den Fehlfunktionsspeicher möglichst genau die defekte Komponente des Antriebsaggregats zu bezeichnen. Beispielsweise kann ein defekter Lastsensor, welcher eine der Brennkraftmaschine 2 zugeführte Luftmenge falsch ermittelt, zu einer fehlerhaften Bestimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge führen. Aufgrund gesetzlicher Vorschriften ist bei einem solchen Fehlerbild ein Eintrag in den Fehlfunktionsspeicher „Gemisch zu mager/fett” zu setzen. Dieser beschreibt jedoch nur das Problem und nicht die Ursache. Daher ist es generell anzustreben, dass parallel oder alternativ über eine geeignete Diagnose-Strategie die ursächlich verantwortliche Komponente – in diesem Fall der Lastsensor – identifiziert wird. Üblich ist es nun, Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit 11 auszuwerten, um eine Fehlfunktion der Brennkraftmaschine 2 festzustellen. Sind jedoch mehrere Komponenten – zu welchen beispielsweise der Druckspeicher 5, die Kraftstoffpumpe 7, der Drucksensor 16 und die Lambdafunktionseinheit 11 zählen – fehlerhaft, so kann zwar die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine 2 festgestellt werden, nicht jedoch, welche Komponente die Fehlfunktion aufweist.
  • Daher soll das Antriebsaggregat 1 zusätzlich den Drucksensor 16 zumindest kurzfristig mit mindestens einem definierten Prüfdruck beaufschlagen und den mittels des Drucksensors 16 gemessenen Druck mit dem definierten Prüfdruck vergleichen. Aus diesem Vergleich kann anschließend eine Fehlfunktion des Drucksensors 16 hergeleitet oder ausgeschlossen werden. Vorzugsweise werden ein niedriger und ein hoher Prüfdruck verwendet. Auf diese Weise können alle vorstellbaren Fehlerbilder, welche im Bereich der Brennkraftmaschine 2 auftreten können, festgestellt werden. Dazu zählen beispielsweise ein Offset-Fehler, eine Steigungsänderung der Sensorkennlinie oder ein Drucksensor 16, welcher einen konstanten Wert anzeigt. Zum Einstellen des niedrigen Prüfdrucks wird wie folgt vorgegangen. Bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine 2 wird, wenn die Kühlmitteltemperatur und die Ansauglufttemperatur oberhalb bestimmter Werte liegen, ein Merker als Information für ein Heißabstellen gesetzt werden. Ist bei einem darauffolgenden Neustart der Brennkraftmaschine 2 eine gewisse Abstellzeit überschritten, eine gewisse Kühlmitteltemperatur und/oder Ansauglufttemperatur unterschritten, so wird geprüft, ob der Wert des Drucksensors 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs um den mittels eines Drucksensors 16 des Niederdrucksystems 8 bestimmten Drucks liegt. Ist dies nicht der Fall, so wird ein Fehlerspeicher gesetzt, aber die mögliche Fehlfunktion noch nicht angezeigt oder in den Fehlfunktionsspeicher eingetragen. Dieser Fehlerspeicher soll (auch über mehrere Fahrzyklen hinweg) erhalten bleiben, bis das Prüfen des Drucksensors 16 bei dem niedrigen Prüfdruck erneut erfolgen kann. Dies ist unabdingbar, da die Information, ob die Fehlfunktion des Drucksensors 16 vorliegt, notwendig ist, um die Komponente, welche die Fehlfunktion aufweist, lokalisieren zu können. Ansonsten wäre die Fehlfunktion beziehungsweise das Lokalisieren der Komponente, welche die Fehlfunktion aufweist, nur nach einem erkannten Heißabstellen mit anschließender langer Standzeit erkennbar. Der Fehlerspeicher sollte auch bei einem Zurücksetzen des Fehlfunktionsspeichers nicht gelöscht werden.
  • Das Beaufschlagen des Drucksensors 16 mit dem hohen Prüfdruck wird dagegen erst dann vorgenommen, wenn bereits auf anderem Wege die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine 2 erkannt wurde. Zudem sollte sich die Brennkraftmaschine 2 in einem Betriebsbereich befinden, in welchem sie unter hoher Last steht, da der Druck in dem Druckspeicher 5 in diesem Fall nicht allzu weit von einem normal vorliegenden Druck abweicht. Das bedeutet, dass der in dem Normalbetrieb vorliegende Druck in dem Druckspeicher 5 möglichst nah an dem Öffnungsdruck der Druckbegrenzungsvorrichtung liegen sollte. Während des Prüfens des Drucksensors 16 bei dem hohen Prüfdruck wird geprüft, ob der gemessene Druck im Wesentlichen dem Öffnungsdruck der Druckbegrenzungsvorrichtung entspricht beziehungsweise nur wenig von diesem abweicht. Dabei ist zu beachten, dass aufgrund eines Auftretens eines Staudrucks bei einem Öffnen der Druckbegrenzungsvorrichtung eine Abweichung des Drucks in dem Druckspeicher 5 auftritt, welcher abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 ist. Der Drucksensor 16 wird nur solange mit dem hohen Prüfdruck beaufschlagt, bis festgestellt wurde, dass der gemessene Druck dem Öffnungsdruck entspricht oder falls eine Maximalprüfzeit abgelaufen ist. Wird der Öffnungsdruck bis zum Ablaufen der Maximalprüfzeit nicht von dem Drucksensor angezeigt, so wird der Fehlerspeicher gesetzt beziehungsweise die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine 2 angezeigt oder in den Fehlfunktionsspeicher eingetragen.
  • Dabei gelten die in der nachfolgenden Tabelle dargestellten Zusammenhänge:
    Pumpensteuerung Lambdafunktionseinheit 11 Drucksensor 16 Fehlfunktion
    Verringert geförderte Kraftstoffmenge Erhöht Einspritzmenge An oberem oder unterem Prüfdruck außerhalb Erwartungsband Drucksensor 16 zeigt zu hoch
    Erhöht geförderte Kraftstoffmenge Verringert Einspritzmenge Drucksensor 16 zeigt zu niedrig
    Verringert geförderte Kraftstoffmenge Um Nulllage An oberem und unterem Prüfdruck innerhalb Erwartungsband Kraftstoffpumpe 7 fördert zuviel
    Erhöht geförderte Kraftstoffmenge Um Nulllage Am oberem und unterem Prüfdruck innerhalb Erwartungsband Kraftstoffpumpe 7 fördert zu wenig; Druckverlust
    Alternative Diagnosepfade (ohne Bewertung des Pumpenreglers)
    Ist- unter Solldruck Um Nulllage An oberem und unterem Prüfdruck innerhalb Erwartungsband Kraftstoffpumpe 7 fördert zu wenig; Druckverlust
    Kraftstoffpumpe 7 auf Maximalförderung, Druck nach gewisser Zeit trotz kleiner Abnahmemenge immer noch unter Soll keine Betrachtung Keine Betrachtung notwendig, da ohnehin schon direkte Wirkdiagnose ohne Reglerbetrachtung Kraftstoffpumpe 7 fördert zu wenig; Druckverlust
    Kraftstoffpumpe 7 auf Nullförderung, Druck immer noch über Soll keine Betrachtung Kraftstoffpumpe 7 fördert zuviel
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsaggregat
    2
    Brennkraftmaschine
    3
    Zylinder
    4
    Kraftstoffhochdruckleitung
    5
    Druckspeicher
    6
    Hochdrucksystem
    7
    Kraftstoffpumpe
    8
    Niederdrucksystem
    9
    Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung
    10
    Dosiereinrichtung
    11
    Lambdafunktionseinheit
    12
    Lambdasonde
    13
    Abgastrakt
    14
    Abgaskrümmer
    15
    Abgasleitung
    16
    Drucksensor

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats (1), wobei das Antriebsaggregat (1) eine Brennkraftmaschine (2) aufweist, der mindestens eine von einer Pumpensteuerung gesteuerte und/oder geregelte Kraftstoffpumpe (7) zum Einbringen von Kraftstoff in einen Druckspeicher (5), ein Dosiersystem (10) zum anhand einer Lambdafunktionseinheit (11) dosierten Einbringen des Kraftstoffs aus dem Druckspeicher (5) in die Brennkraftmaschine (2) und ein Drucksensor (16) zum Bestimmen des Drucks in den Druckspeicher (5) zugeordnet sind, und wobei Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit (11) zum Feststellen einer Fehlfunktion der Brennkraftmaschine (2) ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Drucksensor (16) zumindest kurzfristig mit mindestens einem definierten Prüfdruck beaufschlagt und der mittels des Drucksensors (16) gemessene Druck mit dem definierten Prüfdruck verglichen wird, um eine Fehlfunktion des Drucksensors (16) festzustellen oder auszuschließen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfdruck ein niedriger, in einem Niederdrucksystem (8) der Brennkraftmaschine (2) vorliegender Prüfdruck und/oder ein hoher, durch einen Öffnungsdruck einer Druckbegrenzungsvorrichtung definierter Prüfdruck ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der niedrige Prüfdruck eingestellt wird, indem eine Verbindung zwischen dem Druckspeicher (5) und dem Niederdrucksystem (8) hergestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der niedrige Prüfdruck nach einer bestimmten Standzeit und/oder bei einer bestimmten Temperatur der Brennkraftmaschine (2) und/oder bei einem bestimmten Druck in dem Druckspeicher (5) eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hohe Prüfdruck eingestellt wird, indem die Kraftstoffpumpe (7) auf eine Fördermenge eingestellt wird, bei welcher der Öffnungsdruck der Druckbegrenzungsvorrichtung erreicht wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (16) in einem bestimmten Intervall mit dem niedrigen Prüfdruck beaufschlagt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Abweichen des gemessenen Drucks von dem, insbesondere niedrigen, Prüfdruck ein Fehlerspeicher gesetzt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine (2) angezeigt wird, wenn der Fehlerspeicher gesetzt ist und anhand der Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit (11) die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine (2) erkannt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine (2) angezeigt wird, wenn der Drucksensor (16) mit dem hohen Prüfdruck beaufschlagt wird und der gemessene Druck von diesem abweicht.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (16) nur dann mit dem hohen Prüfdruck beaufschlagt wird, wenn der Fehlerspeicher gesetzt ist und/oder anhand der Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit (11) die Fehlfunktion erkannt wird.
  11. Antriebsaggregat (1), insbesondere zur Umsetzung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Brennkraftmaschine (2), der mindestens eine von einer Pumpensteuerung gesteuerte und/oder geregelte Kraftstoffpumpe (7) zum Einbringen von Kraftstoff in einen Druckspeicher (5), ein Dosiersystem (10) zum anhand einer Lambdafunktionseinheit (11) dosierten Einbringen des Kraftstoffs aus dem Druckspeicher (5) in die Brennkraftmaschine (2) und ein Drucksensor (16) zum Bestimmen des Drucks in dem Druckspeicher (5) zugeordnet sind, und wobei das Antriebsaggregat (1) dazu ausgebildet ist, Ausgangsgrößen der Pumpensteuerung und der Lambdafunktionseinheit (11) zum Feststellen einer Fehlfunktion der Brennkraftmaschine (2) auszuwerten, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (1) zusätzlich dazu ausgebildet ist, den Drucksensor (16) zumindest kurzfristig mit mindestens einem definierten Prüfdruck zu beaufschlagen und den mittels des Drucksensors (16) gemessenen Druck mit dem definierten Prüfdruck zu vergleichen, um eine Fehlfunktion des Drucksensors (16) festzustellen oder auszuschließen.
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