DE102010018445A1

DE102010018445A1 - Kraftstoffdrucksensorleistungs-Diagnosesysteme und -verfahren auf der Grundlage der Hydrodynamik der Einspritzung

Info

Publication number: DE102010018445A1
Application number: DE102010018445A
Authority: DE
Inventors: Wenbo Novi Wang; Michael J. Northville Lucido; Vincent A. Northville White; Ian J. White Lake Mac Ewen; Jon C. Fenton Miller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2030-04-28
Also published as: US20100280741A1; CN101956619B; US8104334B2; DE102010018445B4; CN101956619A

Abstract

Ein Maschinensteuersystem umfasst ein Modelldruck-Bestimmungsmodul und ein Sensordiagnosemodul. Das Modelldruck-Bestimmungsmodul bestimmt auf der Grundlage einer Injektionsdauer einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer gewünschten Kraftstoffmasse, die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzt wird, einen modellierten Kraftstoffverteilerrohrdruck. Das Sensordiagnosemodul erzeugt auf der Grundlage eines Vergleichs des modellierten Kraftstoffverteilerrohrdrucks und eines erfassten Kraftstoffverteilerrohrdrucks einen Status eines Kraftstoffverteilerrohr-Drucksensors.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist verwandt mit der Patentanmeldung Nr. ... (Aktenzeichen des Anwalts Nr. P005875-PTCS-CD) der Vereinigten Staaten, eingereicht am 30. April 2009. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Diagnose eines Kraftstoffdrucksensors und insbesondere auf die Diagnose eines Kraftstoffdrucksensors auf der Grundlage der Hydrodynamik der Kraftstoffeinspritzung.
HINTERGRUND
Die hier gegebene Hintergrundbeschreibung dient zur allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Arbeit der vorliegend genannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die nicht auf andere Weise als Stand der Technik zum Zeitpunkt der Einreichung berechtigen können, sind gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder explizit noch implizit als Stand der Technik anerkannt.
Ein Kraftstoffverteilerrohr-Drucksensor erzeugt auf der Grundlage des Kraftstoffdrucks innerhalb eines Kraftstoffverteilerrohrs einer Maschine ein Drucksignal. Der Drucksensor kann Signale innerhalb eines Sensorbereichs ausgeben. Zum Beispiel kann die Ausgabe eine Untergrenze sein, wenn der Drucksensor ausgeschaltet (herausgezogen) ist, und kann die Ausgabe die Obergrenze sein, wenn der Drucksensor zu einer Leistungsquelle kurzgeschlossen ist. Die Untergrenze und die Obergrenze können den Sensorbereich definieren.
Der Kraftstoffdruck in der Maschine arbeitet innerhalb eines Betriebsbereichs, der Betriebsbedingungen der Maschine entspricht. Der Drucksensor wird so gewählt, dass der Betriebsbereich zwischen der Untergrenze und der Obergrenze des Sensors liegt. Der Drucksensor kann den vollen Betriebsbereich der Maschine erfassen, ohne die Untergrenze oder die Obergrenze des Sensorbereichs zu erreichen. Die Kraftstoffsteuerung kann den Kraftstoffdruck verwenden, um die Kraftstoffbeaufschlagung zu der Maschine zu bestimmen. Ein fehlerhafter Kraftstoffdrucksensor kann negative Auswirkungen auf die Kraftstoffsteuerung haben.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Maschinensteuersystem umfasst ein Modelldruck-Bestimmungsmodul und ein Sensordiagnosemodul. Das Modelldruck-Bestimmungsmodul bestimmt auf der Grundlage einer Injektionsdauer einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer gewünschten Kraftstoffmasse, die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzt wird, einen modellierten Kraftstoffverteilerrohrdruck. Das Sensordiagnosemodul erzeugt auf der Grundlage eines Vergleichs des modellierten Kraftstoffverteilerrohrdrucks und eines erfassten Kraftstoffverteilerrohrdrucks einen Status eines Kraftstoffverteilerrohr-Drucksensors.
In anderen Merkmalen enthält der Vergleich das Bestimmen einer Differenz zwischen dem modellierten Kraftstoffverteilerrohrdruck und dem erfassten Kraftstoffverteilerrohrdruck und enthält der Status einen Fehlerstatus, wenn die Differenz größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist.
In nochmals anderen Merkmalen beruht die gewünschte Kraftstoffmasse auf einer Luftmassenströmung in eine Maschine. Ein Kraftstoffeinspritzdauermodul bestimmt auf der Grundlage einer Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsdauer und eines Kraftstoffkorrekturwerts die Kraftstoffeinspritzdauer. Ein Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsmodul bestimmt auf der Grundlage des erfassten Kraftstoffverteilerrohrdrucks und der gewünschten Kraftstoffmasse die Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsdauer. Ein Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsmodul gewinnt auf der Grundlage des Kraftstoffmassendurchflusses und/oder des Kraftstoffverteilerrohrdrucks und/oder eines Referenzverteilerrohrdrucks und/oder eines Referenzkraftstoffdurchflusses aus einer Nachschlagetabelle die Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsdauer wieder. Der Kraftstoffkorrekturwert beruht auf einem Sauerstoffsignal, das durch einen in einem Abgassystem angeordneten Sauerstoffsensor erzeugt wird.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der im Folgenden gegebenen ausführlichen Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung bestimmt und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird umfassender verständlich aus der ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein Funktionsblockschaltplan einer beispielhaften Implementierung eines Maschinensystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockschaltplan einer beispielhaften Implementierung eines Maschinensteuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
3 ein Ablaufplan ist, der beispielhafte Schritte zeigt, die in dem Maschinensteuermodul ausgeführt werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Der Klarheit halber sind in den Zeichnungen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Wie der Ausdruck wenigstens eines von A, B und C hier verwendet wird, soll er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nichtausschließenden logischen Oder bedeuten. Es ist festzustellen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
Wie der Begriff Modul hier verwendet wird, bezieht er sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), auf eine elektronische Schaltung, auf einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und auf Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, auf eine Kombinationslogikschaltung und/oder auf andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Die Kraftstoffdrucksensorleistungs-Diagnosesysteme und -verfahren der vorliegenden Offenbarung detektieren eine Fehlfunktion des Kraftstoffdrucksensors auf der Grundlage eines Vergleichs des erfassten Kraftstoffverteilerrohrdrucks (FRP) und eines modellierten FRP (FRP_mod). Der FRP_mod kann auf einer gewünschten Kraftstoffmasse, die in eine Maschine eingespritzt werden soll, und auf einer Kraftstoffeinspritzdauer beruhen. Die Diagnosesysteme und -verfahren bewerten die Kraftstoffeinspritzeinrichtung als ein Stellvolumen, das ein oberstromiges Ende, das sich dort befindet, wo die Einspritzeinrichtung an dem Kraftstoffverteilerrohr befestigt ist, und ein unterstromiges Ende, das sich bei einer Öffnung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung innerhalb des Zylinders befindet, aufweist. Die Diagnosesysteme und -verfahren wenden Prinzipien der Hydrodynamik an, um den FRP_mod bei dem oberstromigen Ende der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu bestimmen.
In 1 ist eine beispielhafte Implementierung eines Brennkraftmaschinensystems 100 gezeigt. Durch einen Lufteinlass 104 tritt Luft in eine Maschine 102 ein und läuft zu einem Einlasskrümmer 106. Ein Luftmassenströmungssensor 108, der in dem Einlass 104 angeordnet ist, erzeugt auf der Grundlage der in die Maschine 102 eintretenden Luft ein Luftmassenströmungssignal (MAF-Signal) und sendet das MAF-Signal an ein Maschinensteuermodul (ECM) 110.
In dem Einlass 104 kann eine Einlassdrosselklappe (ITV) 112 angeordnet sein, um die in die Maschine 102 eintretende Luft zu steuern. Das ECM 110 kann die ITV 112 durch ein Drosselsignal steuern, das auf einer Eingabe von einem Fahrer oder auf anderen Eingabebedingungen beruhen kann. Die ITV 112 kann sich öffnen und schließen, um die Luftmassenströmung zu erhöhen und zu verringern. Die Drosselpositionssensoren 114 erzeugen auf der Grundlage der ITV-Position Drosselpositionssignale (TP-Signale) und senden die TP-Signale an das ECM 110. Der Einlasskrümmer 106 verteilt die Luft auf die Zylinder 116.
An einem Kraftstoffverteilerrohr 120 können Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 118 befestigt sein, um Kraftstoff in die Zylinder 116 einzuspritzen. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, das ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufweist. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann ein Massenverhältnis einer Luftladung in den Zylindern 116 und der eingespritzten Kraftstoffmasse sein. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch kann ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis von näherungsweise 14,7/1 sein. Die Luftladung kann auf der Grundlage der Luftmassenströmung von dem MAF-Sensor 108 bestimmt werden. Eine gewünschte Kraftstoffmasse kann auf der Luftmassenströmung beruhen.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 118 steht in Fluidverbindung mit dem Kraftstoffverteilerrohr 120 und enthält eine Einspritzeinrichtungsöffnung. Die Einspritzeinrichtungsöffnung kann eine effektive Querschnittsfläche (A_e) enthalten, durch die Kraftstoff in den Zylinder 116 eingespritzt werden kann. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 118 kann veranlassen, dass ein Referenzdurchfluss (dm_f/dt)_ref mit einem Referenzkraftstoffverteilerrohrdruck (P_ref) durch die Öffnung strömt. Nur beispielhaft kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 118 veranlassen, dass 10,88 kg/h (24 lb/h) Kraftstoff mit 275,79 kPa (40 psi) strömen.
Das ECM 110 kann die Einspritzeinrichtung 118 auf der Grundlage einer Einspritzdauer öffnen und schließen. Die Einspritzdauer kann die Zeitdauer sein, während der die Einspritzeinrichtung offen ist und Kraftstoff durch die Einspritzeinrichtung 118 strömen kann. Nur beispielhaft kann die Einspritzeinrichtung 118 offen sein, wenn die Einspritzdauer größer als null ist, und für die Einspritzdauer offen bleiben.
Ein Kraftstoffdrucksensor 121 erfasst einen Kraftstoffverteilerrohrdruck (FRP) des Kraftstoffverteilerrohrs 120 und sendet auf der Grundlage des Drucks ein FRP-Signal an das ECM 110. Das ECM 110 kann auf der Grundlage des FRP und der gewünschten Kraftstoffmasse die Einspritzdauer bestimmen. Nur beispielhaft kann das ECM 110 die Einspritzeinrichtung 118 für die Einspritzdauer öffnen, um die gewünschte Kraftstoffmasse zu fördern.
Kolben (nicht gezeigt) innerhalb der Zylinder 116 verdichten das Luft/-Kraftstoff-Gemisch. In einer Benzinmaschine mit Fremdzündung kann eine Zündkerze 122 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zünden. Das ECM 110 kann ein Zündfunkensignal erzeugen, um die Zündung durch die Zündkerze 122 zu steuern. In einer Diesel- oder Selbstzündungsmaschine kann das Luft/Kraftstoff-Gemisch durch Verdichtung in den Zylindern 116 gezündet werden. Die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können sowohl auf Benzin- als auch auf Dieselmaschinen angewendet werden.
Bei der Zündung verbrennt das Luft/Kraftstoff-Gemisch und veranlasst eine Zunahme des Drucks innerhalb der Zylinder 116. Der Druck veranlasst, dass die Kolben eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) in der Maschine 102 drehen und ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Ein Maschinendrehzahlsensor 124 detektiert die Drehbewegung der Kurbelwelle und sendet auf der Grundlage einer Anzahl der Kurbelwellenumdrehungen pro Minute ein Maschinendrehzahlsignal (RPM-Signal) an das ECM 110.
Außerdem veranlasst die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs, dass sich in den Zylindern 116 Abgas bildet. Die Kolben drängen das Abgas, die Zylinder 116 durch ein Auslasssystem, das einen Auslasskrümmer 126 und ein Auspuffrohr 128 enthält, zu verlassen. Das Abgas kann eine Menge an Sauerstoff enthalten, die von der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs verbleibt.
In dem Auslasssystem kann sich ein Sauerstoffsensor 130 befinden. Der Sauerstoffsensor erzeugt auf der Grundlage der Menge an Sauerstoff in dem Abgas ein Sauerstoffsignal und sendet das Sauerstoffsignal an das ECM 110. Die Menge an Sauerstoff kann dem in den Zylindern 116 verbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisch entsprechen. Wenn z. B. das Luft/Kraftstoff-Gemisch höher als das stöchiometrische Verhältnis (ein mageres Gemisch) ist, kann das Abgas mehr Sauerstoff enthalten, als wenn das Luft/Kraftstoff-Gemisch niedriger als das stöchiometrische Verhältnis (ein fettes Gemisch) ist. Das ECM 110 kann die Menge an Sauerstoff in dem Abgas verwenden, um die Einspritzdauer einzustellen.
Weiter mit dem Maschinensystem aus 1 kann eine Niederdruckpumpe (LPP) 132 Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 134 einer Kraftstoffleitung 136 zuführen. Die LPP 132 kann durch einen Elektromotor, der durch ein durch das ECM 110 erzeugtes LPP-Einschaltdauersignal gesteuert wird, mit Leistung versorgt werden. Zum Beispiel kann sich die Maschinendrehzahl erhöhen, während sich die LPP-Einschaltdauer erhöht, was veranlasst, dass die LPP 132 der Kraftstoffleitung 136 mehr Kraftstoff zuführt.
Die LPP 130 kann der Kraftstoffleitung 136 Kraftstoff mit einem ersten Druck zuführen. Der erste Druck kann ein niedriger Kraftstoffdruck sein, der kleiner als der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffverteilerrohr 120 ist.
Eine Hochdruckpumpe (HPP) 138 führt dem Kraftstoffverteilerrohr 120 Kraftstoff von der Kraftstoffleitung 136 zu. Die HPP 138 kann eine Kreiselpumpe sein, die durch eine Welle 140 mit der Kurbelwelle der Maschine 102 verbunden ist. Die HPP 138 kann durch ein Riemen- und Riemenscheibensystem (nicht gezeigt) mit der Kurbelwelle verbunden sein. Während sich die Kurbelwelle dreht, dreht sich die HPP 138 und führt dem Kraftstoffverteilerrohr 120 Kraftstoff mit einem Pumpdurchfluss (Q_pmp) zu.
Der Q_pmp kann auf der Maschinendrehzahl beruhen. Der Q_pmp kann auf Eigenschaften der HPP 138 beruhen. Die Eigenschaften können z. B. eine Pumpendurchlassfähigkeit und/oder eine Pumpfrequenz enthalten. Die Pumpendurchlassfähigkeit kann ein der HPP 138 zugeführtes Kraftstoffvolumen sein. Die Pumpfrequenz kann eine Anzahl sein, mit der die HPP 138 das Kraftstoffvolumen pro Umdrehung der HPP 138 zuführt.
In der Nähe eines Einlasses der HPP 138 kann sich ein HPP-Ventil 142 befinden. Das HPP-Ventil 142 kann den von der Kraftstoffleitung 136 in die HPP 138 eintretenden Kraftstoff steuern. Das Ventil 142 kann durch einen Elektromotor geöffnet und geschlossen werden, der durch ein durch das ECM 110 erzeugtes HPP-Einschaltdauersignal gesteuert wird. Zum Beispiel kann eine dem Motor zugeführte Spannung zunehmen, während die HPP-Einschaltdauer zunimmt, was veranlasst, dass sich das Ventil 142 öffnet.
Wenn das Ventil 142 offen ist, kann Kraftstoff in die HPP 138 strömen. Das Erhöhen der Öffnung kann den in die HPP 138 strömenden Kraftstoff erhöhen. Der Q_pmp kann ebenfalls auf der HPP-Einschaltdauer beruhen. Die HPP-Einschaltdauer kann auf der Maschinendrehzahl oder auf der Luftmassenströmung beruhen. Die HPP 138 führt dem Kraftstoffverteilerrohr 120 Druckkraftstoff mit einem zweiten Druck zu, der höher als der erste Druck ist. Das Kraftstoffverteilerrohr 120 verteilt den Kraftstoff auf die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 118.
Nunmehr mit Bezugnahme auf 2 ist eine beispielhafte Implementierung des Maschinensteuermoduls 110 gezeigt. Ein Kraftstoffbeaufschlagungs-Bestimmungsmodul 202 kann auf der Grundlage des MAF-Signals die gewünschte Kraftstoffmasse bestimmen. Die gewünschte Kraftstoffmasse ist die Masse Kraftstoff, die sich mit der Luftmasse in dem Zylinder 116 mischt, um das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erzeugen. Die gewünschte Kraftstoffmasse kann auf der Grundlage der in den Zylinder 116 eintretenden Luft und eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt werden.
Ein Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsmodul 204 kann eine Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsdauer oder eine Basisimpulsbreite (BPW) für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 118 bestimmen. Die BPW kann auf der gewünschten Kraftstoffmasse und auf dem erfassten FRP beruhen. Nur beispielhaft kann die BPW eine Nachschlagetabelle sein, die auf der Kraftstoffmasse und auf den Kraftstoffdruck beruht. Für eine gegebene gewünschte Kraftstoffmasse und für einen gegebenen gewünschten Kraftstoffdruck kann eine BPW spezifiziert werden.
Ein Kraftstoffeinspritzdauermodul 206 erzeugt auf der Grundlage der BPW und eines Kraftstoffkorrekturwerts das Einspritzdauer- oder Endimpulsbreitensignal. Die Kraftstoffkorrektur kann z. B. auf dem Sauerstoffsignal von dem Sauerstoffsensor 130 beruhen. Die Kraftstoffkorrektur kann die Einspritzdauer korrigieren, wenn der Drucksensor 121 fehlerhaft ist.
Nur beispielhaft kann ein fehlerhafter Drucksensor 121 einen höheren FRP-Wert angeben, als er tatsächlich in dem Kraftstoffverteilerrohr 120 vorhanden ist. Der höhere, falsche FRP-Wert kann daraufhin verwendet werden, um aus der Nachschlagetabelle die BPW zu bestimmen. Die BPW kann kleiner als eine BPW sein, die den richtigen FRP-Wert verwendet. Somit kann die Einspritzdauer ebenfalls kleiner sein als die, die zum Fördern der gewünschten Kraftstoffmasse notwendig ist.
Die verringerte Einspritzdauer kann veranlassen, dass weniger Kraftstoff als die gewünschte Kraftstoffmasse in den Zylinder 116 eingespritzt wird, da die Einspritzeinrichtung 118 für eine kürzere Dauer offen ist. Der Sauerstoffsensor 130 kann wegen der Abnahme des eingespritzten Kraftstoffs eine erhöhte Sauerstoffmenge in dem Abgas detektieren. Das Kraftstoffinjektionsdauermodul 206 kann die Injektionsdauer auf der Grundlage der Sauerstoffmenge einstellen, um den falschen FRP-Wert zu kompensieren.
Ein Modelldruck-Bestimmungsmodul 208 bestimmt auf der Grundlage der gewünschten Kraftstoffmasse und der Einspritzdauer einen modellierten Kraftstoffverteilerrohrdruck (FRP_mod). Das Modelldruck-Bestimmungsmodul 208 kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 118 als ein Stellvolumen bewerten. Das Stellvolumen kann ein oberstromiges Ende, das sich dort befindet, wo die Einspritzeinrichtung 118 an dem Kraftstoffverteilerrohr 120 befestigt ist, und ein unterstromiges Ende, das sich bei der Öffnung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 118 befindet, aufweisen.
Auf der Grundlage der gewünschten Kraftstoffmasse und der Einspritzdauer kann ein Kraftstoffmassendurchfluss (dm_f/dt) bei der Einspritzeinrichtungsöffnung bestimmt werden. Der Druck bei der Einspritzeinrichtungsöffnung kann wesentlich niedriger als der Verteilerrohrdruck sein. Das Modelldruck-Bestimmungsmodul 208 kann annehmen, dass der Druck bei der Einspritzeinrichtungsöffnung null ist. Das Modelldruck-Bestimmungsmodul 208 kann annehmen, dass ein Massendurchfluss am oberstromigen Ende null ist. Das Modelldruck-Bestimmungsmodul 208 kann den FRP_mod auf der Grundlage der gewünschten Kraftstoffmasse, der Einspritzdauer und des Referenzdrucks und des Referenzdurchflusses der Einspritzeinrichtung 118 bestimmen.
Ein Sensordiagnosemodul 210 vergleicht den FRP_mod mit dem erfassten FRP. Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen dem FRP_mod und dem erfassten FRP größer als ein vorgegebener Druckschwellenwert ist, gibt das Sensordiagnosemodul 210 einen Störungsstatus des Kraftstoffdrucksensors 121 aus. Das Sensordiagnosemodul 210 kann den Status für das Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsmodul 204 angeben. Wenn ein Störungsstatus erzeugt wird, kann das Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsmodul 204 die BPW unter Verwendung des FRP_mod und der gewünschten Kraftstoffmasse anstelle der Verwendung des erfassten FRP bestimmen.
Hinsichtlich des Modelldruck-Bestimmungsmoduls 208 kann der FRP_mod auf der Grundlage von Hydrodynamikprinzipien bestimmt werden. Mathematisch ausgedrückt, kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 118 für eine inkompressible Flüssigkeit in einem Stellvolumen wie etwa Kraftstoff in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 118 gemäß der Bernoulli-Gleichung modelliert werden:
wo v_rail eine Geschwindigkeit eines Punkts in dem Kraftstoff ist, wo die Einspritzeinrichtung 118 mit dem Kraftstoffverteilerrohr 120 in Verbindung steht, und P_rail der Kraftstoffverteilerrohrdruck ist. Darüber hinaus ist v_inj eine Geschwindigkeit eines Punkts in dem Kraftstoff bei der Einspritzeinrichtungsöffnung und ist P_inj ein Druck bei der Einspritzeinrichtungsöffnung. Eine Dichte des Kraftstoffs (ρ) kann in Gramm pro Kubikmeter messbar sein.
Unter der Annahme, dass das Kraftstoffverteilerrohr 120 im Verhältnis zu einem Volumen des eingespritzten Kraftstoffs ein unendliches Kraftstoffvolumen aufweist, kann angenommen werden, dass v_rail null ist. Wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 118 offen ist, kann angenommen werden, dass P_rail viel höher als P_inj ist. Somit kann angenommen werden, dass null ist. Somit kann v_inj hinsichtlich des Kraftstoffverteilerrohrdrucks und der Kraftstoffdichte ρ angegeben werden:
Für die Querschnittsfläche A_e und für einen Luftwiderstandsbeiwert C_d der Einspritzeinrichtungsöffnung kann ein Kraftstoffmassendurchfluss
durch die Einspritzeinrichtungsöffnungen wie folgt angegeben werden:
Der oben erwähnte Referenz-Einspritzeinrichtungsdurchfluss
kann ähnlich wie folgt angegeben werden:
Die Gleichungen (3) und (4) können kombiniert werden, um zu vereinfachen, so dass Folgendes verbleibt:
Darüber hinaus kann die BPW hinsichtlich der gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmasse (m_f) und des Kraftstoffmassendurchflusses
mathematisch wie folgt formuliert werden:
Einsetzen von Gleichung (5) in Gleichung (6) liefert:
Da die BPW von dem erfassten FRP abhängen kann, kann ein fehlerhafter Drucksensor 121 einen Fehler in der BPW-Berechnung veranlassen.
Die Einspritzdauer oder Endimpulsbreite (PW) kann für einen fehlerhaften Drucksensor 121 korrigiert werden. Aus Gleichung (7) kann die Einspritzdauer oder Endimpulsbreite (PW) für die Basisimpulsbreite (BPW) substituiert werden und kann der modellierte Kraftstoffverteilerrohrdruck (FRP_mod) für den Kraftstoffverteilerrohrdruck substituiert werden:
Auflösen nach FRP_mod liefert:
Das Sensordiagnosemodul 210 kann den FRP_mod mit dem erfassten FRP vergleichen, um den Status des Drucksensors 121 zu bestimmen.
Nunmehr bezugnehmend auf 3 zeigt ein Ablaufplan 300 beispielhafte Schritte eines Maschinensteuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Die Steuerung beginnt in Schritt 302, wo die Steuerung auf der Grundlage des MAF-Signals von dem MAF-Sensor 108 die Luftmassenströmung bestimmt. In Schritt 304 bestimmt die Steuerung auf der Grundlage der Luftmassenströmung die gewünschte Kraftstoffmasse. In Schritt 306 bestimmt die Steuerung auf der Grundlage des Sauerstoffsignals von dem Sauerstoffsensor 130 den Kraftstoffkorrekturwert. In Schritt 308 bestimmt die Steuerung auf der Grundlage des FRP-Signals von dem Drucksensor 121 den Kraftstoffverteilerrohrdruck (FRP).
In Schritt 310 bestimmt die Steuerung auf der Grundlage der gewünschten Kraftstoffmasse und des erfassten FRP die Basisimpulsbreite (BPW). In Schritt 312 bestimmt die Steuerung auf der Grundlage der BPW und des Kraftstoffkorrekturwerts die Einspritzdauer. In Schritt 314 bestimmt die Steuerung auf der Grundlage der gewünschten Kraftstoffmasse und der Einspritzdauer unter Verwendung von Prinzipien der Hydrodynamik den Modell-Kraftstoffverteilerrohrdruck (FRP_mod).
In Schritt 316 kann die Steuerung eine Differenz zwischen FRP_mod und dem erfassten FRP bestimmen. In Schritt 318 bestimmt die Steuerung, ob die Differenz größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Die Differenz kann einen Absolutwert der Differenz zwischen FRP_mod und dem erfassten FRP enthalten. Die Steuerung kann auch mehr als einen Schwellenwert bestimmen.
Nur beispielhaft kann die Steuerung einen ersten Schwellenwert dafür, wann der erfasste FRP höher als der FRP_mod ist, und einen zweiten Schwellenwert dafür, wann der erfasste FRP kleiner als der FRP_mod ist, bestimmen. Wenn die Differenz zwischen dem FRP_mod und dem erfassten FRP größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, kann die Steuerung in Schritt 320 einen Fehler des Drucksensors 121 angeben. Die Steuerung kann angeben, dass die BPW auf dem FRP_mod anstatt auf dem erfassten FRP beruhen sollte. Andernfalls kann die Steuerung zu Schritt 302 zurückkehren.
Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Obgleich diese Offenbarung bestimmte Beispiele enthält, soll der wahre Umfang der Offenbarung somit nicht darauf beschränkt sein, da für den erfahrenen Praktiker beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Änderungen sichtbar sind.

Claims

Maschinensteuersystem, das umfasst: ein Modelldruck-Bestimmungsmodul, das auf der Grundlage einer Einspritzdauer einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer gewünschten durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffmasse einen modellierten Kraftstoffverteilerrohrdruck bestimmt; und ein Sensordiagnosemodul, das auf der Grundlage eines Vergleichs des modellierten Kraftstoffverteilerrohrdrucks und eines erfassten Kraftstoffverteilerrohrdrucks einen Status eines Kraftstoffverteilerrohr-Drucksensors erzeugt.
Maschinensteuersystem nach Anspruch 1, bei dem der Vergleich das Bestimmen einer Differenz zwischen dem modellierten Kraftstoffverteilerrohrdruck und dem erfassten Kraftstoffverteilerrohrdruck enthält und bei dem der Status einen Fehler angibt, wenn die Differenz größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist.
Maschinensteuermodul nach Anspruch 1, das ferner ein Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsmodul umfasst, das die Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsdauer auf der Grundlage des Kraftstoffmassendurchflusses und/oder des Kraftstoffverteilerrohrdrucks und/oder eines Referenzverteilerrohrdrucks und/oder eines Referenzkraftstoffdurchflusses aus einer Nachschlagetabelle wiedergewinnt.
Verfahren, das umfasst: Bestimmen eines modellierten Kraftstoffverteilerrohrdrucks auf der Grundlage einer Einspritzdauer einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer gewünschten durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffmasse; und Erzeugen eines Status eines Kraftstoffverteilerrohr-Drucksensors auf der Grundlage eines Vergleichs des modellierten Kraftstoffverteilerrohrdrucks und eines erfassten Kraftstoffverteilerrohrdrucks.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Bestimmen einer Differenz zwischen dem modellierten Kraftstoffverteilerrohrdruck und dem erfassten Kraftstoffverteilerrohrdruck und das Erzeugen eines Fehlerstatus, wenn die Differenz größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Bestimmen der gewünschten Kraftstoffmasse auf der Grundlage einer Luftmassenströmung in eine Maschine umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Bestimmen der Kraftstoffeinspritzdauer auf der Grundlage einer Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsdauer und eines Kraftstoffkorrekturwerts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Bestimmen der Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsdauer auf der Grundlage des erfassten Kraftstoffverteilerrohrdrucks und der gewünschten Kraftstoffmasse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Bestimmen der Basis-Kraftstoffbeaufschlagungsdauer aus einer Nachschlagetabelle auf der Grundlage des Kraftstoffmassendurchflusses und/oder des Kraftstoffverteilerrohrdrucks und/oder eines Referenzverteilerrohrdrucks und/oder eines Referenzkraftstoffdurchflusses umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Bestimmen des Kraftstoffkorrekturwerts auf der Grundlage eines durch einen in einem Abgassystem angeordneten Sauerstoffsensor erzeugten Sauerstoffsignals umfasst.