DE102010027675A1

DE102010027675A1 - Verfahren zur Erkennung fehlerhafter Komponenten oder fehlerhafter Teilsysteme eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors durch Evaluierung des Druckverhaltens

Info

Publication number: DE102010027675A1
Application number: DE201010027675
Authority: DE
Inventors: Matthias Stampfer; Tet Kong Brian Chia
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2030-07-21
Also published as: DE102010027675B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung fehlerhafter Komponenten oder fehlerhafter Teilsysteme eines elektronisch geregelten, eine Hochdruckpumpe aufweisenden Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors. Bei diesem Verfahren erfolgt das Durchführen einer Testroutine, bei welcher eine Erhöhung und eine anschließende Erniedrigung des Druckes des Kraftstoffes im Kraftstoffeinspritzsystem durchgeführt wird, wobei im Rahmen der Testroutine verschiedene Parameter des Kraftstoffeinspritzsystems ermittelt und abgespeichert werden. In einem darauffolgenden Evaluierungsvorgang werden die abgespeicherten Parameter zur Erkennung eines Fehlverhaltens einer fehlerhaften Komponente oder eines fehlerhaften Teilsystems ausgewertet. Dies geschieht insbesondere durch eine Auswertung einzelner Pumpenhübe der Hochdruckpumpe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung fehlerhafter Komponenten oder fehlerhafter Teilsysteme eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors durch Evaluierung des Druckverhaltens.
In modernen Kraftfahrzeugen werden Kraftstoffeinspritzsysteme eingesetzt, die einen hohen Beitrag zur Erfüllung anspruchsvoller Kunden- und Gesetzesanforderungen bezüglich Kraftstoffverbrauch und Emissionen unerwünschter Schadstoffe liefern. Derartige moderne Kraftfahrzeuge weisen beispielsweise selbstzündende Verbrennungsmotoren auf, die mit einem Common-Rail-Dieseleinspritzsystem arbeiten.
Bei derartigen Systemen auftretende Fehler, beispielsweise Leckagen, hängende Ventile, mechanisches Komponentenversagen, Verunreinigungen, etc., führen häufig zu einem ungewünschten Fahrzeugverhalten, beispielsweise einem Leistungsverlust, erhöhten Schadstoffemissionen oder einem Aktivieren einer Fehlerspeicherlampe. Derartige Fehler können sowohl im Niederdruckbereich des jeweiligen Fahrzeugs als auch im Hochdruckbereich des jeweiligen Fahrzeugs auftreten bzw. begründet sein.
Bekannte On-Board-Diagnosesysteme erlauben es vor allem beim Vorliegen dynamischer Operationsbedingungen nur begrenzt, die genaue Fehlerursache im Einspritzsystem zu ermitteln oder zumindest näher einzugrenzen, ohne dabei das Verhalten des gesamten Einspritzsystems im Rahmen der Diagnose negativ zu beeinflussen. Zusätzlich dazu wird eine genaue Ortung einer Fehlerursache im erheblichen Maße dadurch eingeschränkt, dass nur eine begrenzte Anzahl von On-Board-Sensorinformationen verfügbar ist.
Darüber hinaus nehmen insbesondere moderate Fehlerbilder in einem Einspritzsystem nur betriebspunktabhängig Einfluss auf das Fahrverhalten. So reduziert beispielsweise ein verstopfter Kraftstofffilter den Kraftstofffluss zur Pumpe. Diese Reduktion wird jedoch in Abhängigkeit vom Verstopfungsgrad und dem aktuellen Betriebspunkt (z. B. niedriger – mittlerer Drehzahl-/Lastbereich) noch durch das System kompensiert (z. B. Volumenstromregelventil öffnet weiter). Vergleichsweise moderate Fehlerbilder wirken sich erst auf das Systemverhalten aus, wenn für den aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs ein vergleichsweise hoher Kraftstofffluss erforderlich ist. Solche Fehlerbilder lassen sich in der Werkstatt nicht bzw. nur aufwändig reproduzieren (z. B. auf einer Leistungsrolle) und stellen somit eine große Herausforderung für die Fehlersuche in der Werkstatt dar.
Eine Folge der vorstehend genannten Probleme besteht darin, dass in einer Werkstatt mangels genauer Kenntnis der Ursache eines Fehlers oftmals in unnötiger Weise Komponenten ausgetauscht werden. Beispielsweise kann eine funktionsfähige Hochdruckpumpe ausgetauscht werden, obwohl das unerwünschte Systemverhalten durch einen verstopften Kraftstofffilter hervorgerufen wurde.
Des Weiteren ist es bereits bekannt, in einer Werkstatt zu Diagnosezwecken zusätzliche Sensoren am Kraftstoffeinspritzsystem anzubringen und manuelle Tests durchzuführen. Dies ist jedoch mit einem hohen Analyseaufwand für die jeweilige Werkstatt verbunden, was wiederum die Bereitschaft erhöht, in unnötiger Weise eigentlich funktionsfähige Komponenten auszutauschen. Darüber hinaus führen manuelle Eingriffe in das Hochdrucksystem eines Kraftfahrzeugs häufig dazu, dass Verunreinigungen in das System eingebracht werden oder Komponenten des Systems beschädigt werden.
Aus der DE 197 27 794 C1 ist bereits ein Verfahren zum Überprüfen einer Kraftstoffversorgung eines Kraftfahrzeugs bekannt, die Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe zu einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine fördert. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine zeitliche Änderung des Kraftstoffdruckes in der Kraftstoffleitung nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine durch Abschalten der Kraftstoffpumpe und der Einspritzanlage über eine vorgegebene Zeitdauer überwacht. Die Änderung des Kraftstoffdruckes wird mit einer Vergleichskennlinie verglichen, die von der Temperatur des Kraftstoffs abhängt. Bei einer Abweichung von mehr als einer vorgebbaren Toleranzbreite wird eine Fehlfunktion erkannt. Mittels dieses bekannten Verfahrens werden Fehlfunktionen im Hochdruckbereich des Einspritzsystems erkannt. Über Fehler im Niederdruckbereich kann jedoch keine Aussage getroffen werden.
Aus der DE 196 22 757 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer Leckage in einem Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung bekannt. Dabei wird der Kraftstoff von wenigstens einer Pumpe von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich gefördert. Der Druck im Hochdruckbereich ist mit wenigstens einem Drucksteuermittel steuerbar. Zur Erfassung des Druckes im Hochdruckbereich ist ein Drucksensor vorgesehen. Beim Start der Brennkraftmaschine ist wenigstens eines der Drucksteuermittel derart ansteuerbar, dass im fehlerfreien Zustand der Druck auf einen erwarteten Wert ansteigt. Es wird auf das Vorliegen eines Fehlers geschlossen, wenn der erfasste Druckwert den erwarteten Druckwert nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht. Dieses bekannte Verfahren ermöglicht ein Erkennen eines Fehlers im Einspritzsystem. Eine Differenzierung zwischen Hochdruckseite und Niederdruckseite ist nicht möglich. Des Weiteren ist das Erkennungspotential eingeschränkt, da nach einem Start der Brennkraftmaschine die dann vorliegende niedrige Anlasserdrehzahl nur zu einem vergleichsweise niedrigen Durchfluss durch die Pumpe führt. Dies hat zur Folge, dass Fehlerursachen, die sich nur bei höheren Durchflüssen auf das Fahrzeugverhalten auswirken, beispielsweise ein verstopftes Kraftstofffilter, nicht erkannt werden können. Des Weiteren ist beim Vorliegen der vergleichsweise niedrigen Anlasserdrehzahl der maximal zulässige Kraftstoffdruck stark limitiert, um trotz des niedrigen Pumpendurchflusses eine ausreichende Pumpenschmierung gewährleisten zu können. Dies hat zur Folge, dass mittels des bekannten Verfahrens nicht der gesamte Druckbereich evaluiert werden kann und somit die Anzahl der erkennbaren Fehlerursachen limitiert ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung fehlerhafter Komponenten oder fehlerhafter Teilsysteme eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors anzugeben, welches eine verbesserte Eingrenzung der Fehlerursachen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch eine Verwendung des beanspruchten Verfahrens fehlerhafte Komponenten oder fehlerhafte Teilsysteme eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems mit höherer Sicherheit identifiziert werden können.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere für selbstzündende Verbrennungsmotoren, die mit einem Common-Rail-Einspritzsystem ausgestattet sind. Es lässt sich in stabilen Operationsbedingungen effektiv ausführen, wie sie insbesondere in einer Werkstatt oder in der Fahrzeugproduktion am Bandende oder in stationären Operationsbedingungen des Fahrzeugs, beispielsweise in langen Leerlaufphasen des Fahrzeugs, vorliegen. In einer Werkstatt und am Bandende in der Fertigung können im Vergleich zu einem Einsatz im normalen Fahrzeugbetrieb besonders vorteilhafte Testroutinen verwendet werden, da dabei der Verbrauch des Fahrzeugs, Schadstoffemissionen des Fahrzeugs und das Fahrverhalten keine Rolle spielen.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
1 eine Blockdarstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems, bei welchem ein Verfahren gemäß der Erfindung eingesetzt werden kann,
2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 Zeitdiagramme zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß der Erfindung,.
4 Diagramme zur Erläuterung einer Gradientenbildung und
5a–5e Diagramme zur Erläuterung von Fehlerbildern.
Bei der in der 1 gezeigten Blockdarstellung handelt es sich um bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine Werkstatt- bzw. Bandendeanwendung eines Verfahrens gemäß der Erfindung für ein typisches Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, welches ohne ein Druckregelventil, aber mit einem Druckbegrenzungsventil ausgestattet ist. Das in der 1 gezeigte System ist in vorteilhafter Weise für die Zwecke einer Evaluierung in Teilsysteme aufgeteilt, da Fehlerursachen in den jeweiligen Teilsystemen zu ähnlichen Fehlerbildern und damit zu einem vergleichbaren Systemeinfluss führen.
Die in der 1 gezeigte Blockdarstellung weist ein Kraftstoffzufuhrsystem 1, eine Kraftstoffhochdruckpumpe 2 und ein Hochdrucksystem 3 auf. Bei dem mit einer gestrichelten Umrandung versehenen Block 4 handelt es sich um eine Diesel-Common-Rail-Pumpe, zu welcher unter anderem eine interne Transferpumpe 7 und die Kraftstoffhochdruckpumpe 2 gehören.
Zum Kraftstoffzufuhrsystem 1 gehören ein Kraftstofftank 5, ein Kraftstofffilter 6, die bereits genannte interne Transferpumpe 7, ein Volumenstromregelventil 8, ein Überlaufventil 9 und ein Druckbegrenzungsventil 10. Die mit dem Buchstaben p1 gezeigten Pfeile sind Bestandteil eines Pumpenschmierungs- und Kraftstoffrückflusskreises.
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 2 weist eine Parallelschaltung zweier Zylinder 11, 12 auf, wobei der erste Zylinder 11 ein Einlassventil 13 und ein Hochdruckventil 14 aufweist und der zweite Zylinder 12 mit einem Einlassventil 15 und einem Hochdruckventil 16 versehen ist.
Das Hochdrucksystem 3 enthält ein Druckbegrenzungsventil 17, das Rail 18 und Injektoren 19. Durch diese Injektoren 19 wird über Zuleitungen p2 Kraftstoff in die Brennkammern des Verbrennungsmotors gespritzt.
Die gezeigte Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Vom Kraftstofftank 5 bereitgestellter Kraftstoff wird über das Kraftstofffilter 6 der internen Transferpumpe 7 zugeführt. Der am Ausgang der Transferpumpe 7 zur Verfügung stehende Kraftstoff geringen Druckes wird über das Volumenstromregelventil 8 der Kraftstoffhochdruckpumpe 2 zugeführt und dort mittels der Zylinder 11 und 12 auf einen hohen Druck gebracht. Der Kraftstoff hohen Druckes gelangt über die Hochdruckventile 14 und 16 an das Hochdrucksystem 3 und in diesem an das Rail 18. Von dort wird der unter hohem Druck stehende Kraftstoff durch die Injektoren 19 in die Brennkammern des Verbrennungsmotors eingespritzt.
Vor einer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folgende Fehlerbilder durch jeweils geeignete bekannte automatische oder manuelle Überprüfungen auszuschließen:

– schwerwiegende Fehler, die einen verlässlichen Betrieb des Verbrennungsmotors grundsätzlich verhindern, beispielsweise ein Defekt des Anlassers oder ein vollständiges Blockieren der Hochdruckpumpe. In diesen Fällen ist (fast) kein Druckaufbau möglich.
– zylinderspezifische Fehler, welche die Drehzahlstabilität bzw. die Kraftstoffvolumenströme Q_E und Q_SL beeinflussen. Bei Q_E handelt es sich um den von den Einspritzungen verursachten Kraftstoffvolumenstrom, bei Q_SL um den durch eine Schaltleckage verursachten Kraftstoffvolumenstrom. Letzterer entfällt ggf. bei Benzindirekteinspritzern bzw. bei direkt angetriebenen Injektoren. Zylinderspezifische Fehler sind beispielsweise ein Auftreten von Kompressionsverlusten, Injektorfehler bezüglich der Einspritzmenge, das Auftreten von Schaltleckagen, usw..
– Fehler im Hochdrucksystem des Einspritzsystems, die eine unerwünschte Auswirkung auf das Druckabbauverhalten haben. Zu diesen Fehlern gehören beispielsweise Leckagen im Hochdrucksystem.

Zur Herstellung bestmöglicher Testbedingungen ist es vorteilhaft, eine geeignete System-Vorkonditionierung durchzuführen. Dies kann entweder manuell oder elektronisch erfolgen, beispielsweise über geeignete Reglereingriffe. Im Rahmen dieser System-Vorkonditionierung werden beispielsweise alle Einspritzungen elektronisch deaktiviert.
Nach erfolgter System-Vorkonditionierung erfolgt das Durchführen einer Testroutine, bei welcher eine Erhöhung und eine anschließende Erniedrigung des Druckes des Kraftstoffes im Kraftstoffeinspritzsystem durchgeführt wird. Diese Testroutine wird vorzugsweise bei der Starterdrehzahl betrieben. Dies hat zur Folge, dass die Dauer des Druckanstiegs des Kraftstoffs vergleichsweise groß ist. Dies erlaubt es in vorteilhafter Weise bei der nachfolgenden Evaluierung der im Rahmen der Testroutine erfassten und abgespeicherten Parameter einzelne Pumpenhübe zu bewerten. Des Weiteren entfällt bei dieser Vorgehensweise eine Berücksichtigung zusätzlichen einspritz- bzw. verbrennungsbedingten Rauschens. Dies erlaubt eine genauere Erkennung fehlerhafter Komponenten oder fehlerhafter Teilsysteme des Kraftstoffeinspritzsystems.
Im Falle einer Ausführung der Testroutine im Motorbetrieb können in vorteilhafter Weise ein Hochdrucksollwert und ein Drehzahlsollwert vorgegeben werden sowie der Verbrennungsmodus bzw. eine gewünschte Injektoransteuerung eingestellt werden. Beispielsweise kann ein reduzierter Verbrennungswirkungsgrad und damit eine Spätverstellung des Einspritzbeginns eingestellt werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen bestehen darin, die Testroutine für verschiedene Betriebspunkte des Kraftstoffeinspritzsystems oder für verschiedene Kraftstoff-, Motor- oder Kühlwassertemperaturen durchzuführen, da der volumetrische Pumpenwirkungsgrad bzw. die Schalt- und Dauerleckage des Kraftstoffeinspitzsystems von den genannten Parametern abhängen.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, in einer Nebenfunktion, die parallel bzw. zeitgleich mit der Testroutine abläuft, zu überprüfen, ob während der Ausführung der Testroutine stets Bedingungen vorliegen, die einerseits einen sicheren Betrieb des Fahrzeugs bzw. des Motors gewährleisten, andererseits aber auch eine verlässliche Ausführung der Testroutine sowie ein Erreichen genauerer Ergebnisse der Testroutine ermögliche. Mögliche Beispiele hierfür sind:

– das Fahrzeug steht;
– es ist kein Gang eingelegt;
– das Gaspedal ist nicht gedrückt;
– das Start-Stopp-System des Fahrzeugs ist nicht aktiviert;
– alle Eingangssignale der Testroutine sind fehlerfrei;
– die folgenden Eingangsgrößen der Testroutine sind innerhalb eines jeweils kalibrierbaren Wertebereiches: die Motordrehzahl, die Umgebungstemperatur, die Kraftstofftemperatur, die Motortemperatur, die Kühlwassertemperatur;
– das Kraftstoffhochdrucksignal ist innerhalb vorgegebener Systemgrenzen.

Sind eine oder mehrere der vorgenannten Bedingungen nicht erfüllt, dann kann bei Bedarf die Testroutine angehalten oder abgebrochen werden und beispielsweise über einen Werkstatttester eine zugehörige Rückmeldung des Anhalte- bzw. Abbruchsgrundes gegeben werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt nach der oben genannten Vorkonditionierung das Durchführen einer Testroutine, bei welcher eine Erhöhung und eine anschließende Erniedrigung des Druckes des Kraftstoffes im Kraftstoffeinspritzsystem durchgeführt wird, wobei im Rahmen dieser Testroutine verschiedene Parameter des Kraftstoffeinspritzsystems erfasst und abgespeichert werden. Danach werden in einem Evaluierungsvorgang die abgespeicherten Parameter zur Erkennung eines Fehlverhaltens einzelner Komponenten oder fehlerhafter Teilsysteme ausgewertet, wobei im Rahmen dieses Evaluierungsvorganges einzelne Pumpenstöße der Hochdruckpumpe ausgewertet werden. Diese sogenannte Puls-zu-Puls-Überprüfung kann in vorteilhafter Weise angewendet werden, wenn ein Mindestdruckpegel des Kraftstoffes aufgebaut werden kann. Hierfür ist es von Vorteil, den Mindestdruckpegel, ab welchem genügend Pumpenhübe für eine effiziente Pulsevaluierung vorhanden sind, auf einen kalibrierbaren Wert zu setzen, beispielsweise auf 300 bar.
Zielsetzung der Testroutine und der nachfolgenden Evaluierung ist es, auftretende Fehler bzw. Fehlerbilder einer Komponente oder einem Teilsystem des Kraftstoffeinspritzsystems zuzuordnen und – soweit es die jeweils vorhandene Sensorik erlaubt – die Fehlerursache möglichst exakt zu ermitteln. In vorteilhafter Weise kommt des Weiteren eine Zusatzevaluierung zum Einsatz, bei welcher unter Verwendung von abgespeicherten Druckregelabweichungen Fehler erkannt werden können, die nur betriebspunktabhängig Einfluss auf das Betriebsverhalten haben und sich somit in einer Werkstatt nicht ohne Weiteres reproduzieren lassen.
Die 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
Gemäß dem Schritt S1 erfolgt das Durchführen einer Testroutine, bei welcher unter Verwendung des Startermotors des jeweiligen Kraftfahrzeugs nach dem Abwarten einer Stabilisierungsphase (VCV-Ansteuerung bis dahin „vollständig geschlossen”) eine Erhöhung und dann eine Erniedrigung des Druckes des Kraftstoffes im Kraftstoffeinspritzsystem des Fahrzeugs durchgeführt wird, wobei im Rahmen dieser Testroutine verschiedene Parameter des Kraftstoffeinspritzsystems erfasst und abgespeichert werden. Zu diesen Parametern gehören insbesondere Druckwerte.
Tritt bereits während der genannten Stabilisierungsphase ein Anstieg des Kraftstoffdruckes auf, dann wird zum Schritt S8 übergegangen, in welchem das Vorliegen eines Fehlers im Kraftstoffzufuhrsystem 1 (siehe 1) detektiert wird. In diesem Fall kann ein offen klemmendes Volumenstromregelventil als Fehlerursache ermittelt werden.
Tritt während der genannten Stabilisierungsphase kein Anstieg des Kraftstoffdruckes auf, dann wird zum Schritt S2 übergegangen, in welchem eine Evaluierung der abgespeicherten Parameter durchgeführt wird, um fehlerhafte Komponenten bzw. Teilsysteme des Kraftstoffeinspritzsystems identifizieren zu können. Im Rahmen dieser Evaluierung erfolgt eine Auswertung einzelner Pumpenstöße der Hochdruckpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems, vorzugsweise eine Puls-zu-Puls-Überprüfung von Druckgradienten.
Wird im Rahmen der im Schritt S2 erfolgten Überprüfung festgestellt, dass die überprüften Druckanstiegsgradienten in ihrem Sollbereich liegen, dann wird zum Schritt S3 übergegangen, in welchem eine Überprüfung des Druckabfalls erfolgt. Wird im Schritt S3 festgestellt, dass auch der Druckabfall in einem Sollbereich liegt, dann wird zu einem Schritt S6 übergegangen, in welchem anhand von abgespeicherten Druckregelabweichungen ermittelt wird, ob betriebspunktabhängige Fehler vorliegen. Liegen keine derartigen betriebspunktabhängigen Fehler vor, dann wird zum Schritt S12 übergegangen, in welchem festgestellt wird, dass das komplette Kraftstoffeinspritzsystem fehlerfrei arbeitet.
Wird im Schritt S3 festgestellt, dass der Druckabfall nicht im vorgegebenen Sollbereich liegt, dann wird zum Schritt S9 übergegangen, in welchem festgestellt wird, dass im Hochdrucksystem 3 (siehe 1) ein Fehler vorliegt.
Wird im Schritt S6 festgestellt, dass betriebspunktabhängige Fehler im Sinne eines „Raildruck-Overshoots” über den Raildrucksollwert vorliegen, dann wird zum Schritt S8 übergegangen, in welchem festgestellt wird, dass das Kraftstoffzufuhrsystem 1 fehlerhaft arbeitet. Wird im Schritt S6 hingegen festgestellt, dass betriebspunktabhängige Fehler im Sinne eines „Raildruck-Undershoots” vorliegen, dann wird im Schritt S7 die Einspritzmenge selbst überprüft, wie es beispielsweise aus der DE 10 2009 007 365.5 bekannt ist. Da sich eine ggf. fehlerhafte Injektorschaltleckage stets auch auf die Einspritzmenge auswirkt, kann somit auch an dieser Stelle zwischen Fehlerbildern im Hoch- und Niederdruckbereich differenziert werden:
Wird im Schritt S7 einerseits erkannt, dass die Einspritzmenge und damit korrelierend auch die Injektorschaltleckage fehlerfrei ist, dann wird zum Schritt S8 übergegangen, in welchem festgestellt wird, dass ein Fehler im Kraftstoffzufuhrsystem 1 vorliegt. Wird im Schritt S7 andererseits erkannt, dass die Einspritzmenge und damit ggf. auch die Schaltleckage fehlerhaft ist, dann wird zum Schritt S9 übergegangen, in welchem festgestellt wird, dass ein fehlerhafter Injektor im Hochdrucksystem 3 vorliegt.
Wird im Schritt S2 erkannt, dass ein unvollständiger Druckaufbau erfolgt ist (Druckaufbau ist in Ordnung bis zu einem bestimmten Druckniveau, über das hinaus jedoch kein weiterer Druckaufbau erfolgt), dann wird zum Schritt S5 übergegangen. Im Schritt S5 erfolgt eine Überprüfung des Druckabfalls. Wird im Schritt S5 erkannt, dass der Druckabfall in einem Sollbereich liegt, dann wird zum Schritt S10 übergegangen, in welchem festgestellt wird, dass das Druckbegrenzungsventil 17 (siehe 1) fehlerhaft ist. Wird hingegen im Schritt S5 erkannt, dass der Druckabfall nicht im Sollbereich liegt, dann wird zum Schritt S9 übergegangen, in welchem festgestellt wird, dass das Hochdrucksystem 3 (siehe 1) fehlerhaft ist.
Wird im Schritt S2 erkannt, dass der ermittelte Druckanstiegsgradient zu niedrig ist, dann wird zum Schritt S4 übergegangen. Im Schritt 54 erfolgt eine Überprüfung des Druckabfalls. Wird im Schritt S4 erkannt, dass der Druckabfall in einem Sollbereich liegt, dann wird zum Schritt S8 übergegangen, in welchem festgestellt wird, dass das Kraftstoffzufuhrsystem 1 (siehe 1) einen Fehler aufweist. Wird hingegen im Schritt S4 erkannt, dass der Druckabfall nicht im Sollbereich liegt, dann wird zum Schritt S11 übergegangen, in welchem festgestellt wird, dass sowohl im Kraftstoffzufuhrsystem 1 (siehe 1) als auch im Hochdrucksystem 3 (siehe 1) ein Fehler vorliegt.
Gemäß der in der 2 gezeigten Ausführungsform werden die Schritte S1 bis S5, die das Durchführen der Testroutine und die nachfolgende Evaluierung enthalten, im Rahmen einer erweiterten Testroutine durchgeführt, mittels welcher betriebspunktunabhängige Fehler ermittelt werden und die nachfolgenden Schritte S6 und S7 im Sinne einer zusätzlichen Ermittlung betriebspunktabhängiger Fehlerursachen vorgenommen. Die zusätzliche Ermittlung betriebspunktabhängiger Fehlerursachen kann beispielsweise durch eine elektronische Testroutine, aber auch mittels eines Werkstatthandbuchs durchgeführt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Durchführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem, welches kein Druckregelventil aufweist, ist es besonders vorteilhaft, nach einer Deaktivierung aller Einspritzungen sowie einer Aktivierung des Startermotors zunächst eine Stabilisierungsphase abzuwarten. Diese Stabilisierungsphase hat beispielsweise eine Dauer von ein bis zwei Sekunden und dient unter anderem dazu, die maximale Starterdrehzahl zu erreichen. Zusätzlich ist hierbei von Vorteil, wenn während der Stabilisierungsphase das Volumenstromregelventil 8 (siehe 1) geschlossen gehalten wird, um eine ausreichende Pumpenschmierung für die Ausführung der Testroutine bis zum maximalen Systemdruck zu gewährleisten, sofern dies systembedingt erforderlich ist.
Nach dem Ablauf der Stabilisierungsphase wird das Volumenstromregelventil 8 geöffnet und der Startermotor weiterhin betrieben. Als Folge davon steigt der Kraftstoffdruck im Hochdrucksystem 3. Erreicht er schließlich den maximalen Systemdruck, ggf. reduziert um eine vorgegebene Sicherheitstoleranz, und/oder ist ein vorgegebenes Zeitintervall, beispielsweise zwei Sekunden, abgelaufen, dann wird das Volumenstromregelventil 8 wieder geschlossen und der Startermotor deaktiviert. Dies hat zur Folge, dass der Druck des Kraftstoffs wieder absinkt. Die Testroutine wird beendet, wenn ein vorgegebener Druckpegel erreicht ist, beispielsweise ein dem Umgebungsdruck entsprechender Druckpegel und/oder wenn eine bestimmte Absinkdauer verstrichen ist.
Die 3 zeigt Zeitdiagramme zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß der Erfindung, wie es vorstehend erläutert wurde. In der 3a sind der Pumpenantrieb durch den Startermotor, der Zustand des Volumenstromregelventils 8 und der Zustand der Injektion jeweils über der Zeit aufgetragen. In der 3b ist die Starter-/Motordrehzahl N über der Zeit aufgetragen. In der 3c ist der Kraftstoffdruck über der Zeit aufgetragen.
Zum Zeitpunkt t1 wird die Testroutine gestartet. Im Zeitintervall zwischen t1 und t2 sind Injektionsvorgänge unterbunden, die Pumpe wird durch den Startermotor noch nicht angesteuert und das Volumenstromregelventil 8 befindet sich im geschlossenen Zustand. Ab dem Zeitpunkt t2 wird der Startermotor angesteuert. In der Folge erhöht sich die Geschwindigkeit des Startermotors bis auf seine Nenndrehzahl von beispielsweise 300 Umdrehungen pro Minute. Im Zeitraum zwischen t2 und t3 befindet sich auch die genannte Stabilisierungsphase, in welcher sich der in der Hochdruckpumpe 2 ggf. noch durch Restkraftstoff erzeugte Druck wieder abbaut.
Zum Zeitpunkt t3 wird das Volumenstromregelventil 8 geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt t3 hat der Startermotor bereits seine Nenndrehzahl erreicht. Die Pumpe wird weiterhin vom Startermotor angetrieben. Der Kraftstoffdruck PFU beginnt zu steigen und steigt im Zeitintervall zwischen t3 und t4 bis auf einen Druckwert, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel 160 MPa beträgt.
Zum Zeitpunkt t4 wird das Volumenstromregelventil 8 geschlossen und der Antrieb der Pumpe durch Deaktivieren des Startermotors beendet. In der Folge beginnt der Kraftstoffdruck PFU zu sinken.
Zum Zeitpunkt t5 ist die Testroutine beendet, sobald entweder ein bestimmter Druck (z. B. Umgebungsdruck) erreicht wurde oder eine bestimmte Druckabbaudauer verstrichen ist.
Nachfolgend wird die Überprüfung betriebspunktunabhängiger Fehlerursachen anhand des Druckaufbauverhaltens näher erläutert.
Ziel dieser Überprüfung des Druckaufbauverhaltens ist es, nach einer geeigneten Datenaufbereitung die Funktionsfähigkeit des Kraftstoffzufuhrsystems 1 und der Hochdruckpumpe 2 für den Betrieb bei Starterdrehzahl über den gesamten zulässigen Druckbereich zu beurteilen. Eine Erkennung evtl. betriebspunktabhängiger Fehlerbilder wird an dieser Stelle noch nicht durchgeführt, sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt.
Im Rahmen der Testroutine werden für die nachfolgenden Evaluierungen folgende Parameter ermittelt und abgespeichert:

a) der während der Testroutine maximal erreichte Druckwert;
b) momentane Druckaufbaugradienten, Druckanstiegswerte bzw. Druckaufbauzeiten (jeweils kalibrierbare Schrittweite) für die einzelnen Pumpenhübe, welche durch geeignete Schrittweiten bestimmt werden, beispielsweise abhängig vom aktuellen Druckniveau, von der Motordrehzahl oder von der Motorsegmentzeit; besonders vorteilhaft ist eine zusätzlich Funktion, die aus dem hochaufgelösten Drucksignal präzise den Beginn und das Ende jedes Pumpenhubes ermittelt. Dies kann für die Wahl des geeigneten, zu betrachtenden Druckniveaus und damit für die Puls-zu-Puls-Evaluierung herangezogen werden und kann durch eine Bewertung der zweiten Ableitung des Druckes über der Zeit bzw. des Druckgradienten wie folgt vorgenommen werden: – Beginn des Pumpenhubes: [GRD(t = T1) → Ø] & [GRD(t = T1-1, T2-2, ...) < Ø] – Ende des Pumpenhubes: [GRD(t = T2) → Ø] & [GRD(t = T2-1, T2-2, ...) > Ø];
c) momentane Druckabfallgradienten, Druckabfallwerte bzw. Druckabbauzeiten (jeweils kalibrierbare Schrittweite) bis zu einem jeweils kalibrierbaren minimalen Wert. Dabei werden in vorteilhafter Weise die Schrittweiten mit den im vorherigen Abschnitt genannten Schrittweiten synchronisiert, um sie in den nachfolgenden Evaluierungsschritten effektiv für eine Normalisierung verwenden zu können.

Zusätzlich wird das pumpenhubspezifische Druckaufbauverhalten normalisiert durch eine Addition des Druckabbauverhaltens für ein ähnliches Druckniveau. Diese Normalisierung liefert ein Druckaufbauverhalten, welches ausschließlich die Kraftstoffzufuhr und die Hochdruckpumpe abbildet. Dadurch werden evtl. vorhandene Toleranzen bzw. mögliche Fehlerbilder im Hochdrucksystem eliminiert und folglich eine genaue Evaluierung des Niederdrucksystems ermöglicht.
In der 4 sind Diagramme zur Erläuterung einer Gradientenbildung gezeigt. Dabei ist in beiden Diagrammen der Kraftstoffdruck PFU über der Zeit aufgetragen. Das linke Diagramm betrifft den Druckaufbau, das rechte Diagramm den Druckabbau.
Im linken Diagramm sind Kurven K1 und K2 gezeigt. Der Punkt P1 auf der Kurve K1 kennzeichnet den Beginn eines Pumpenhubes und tritt zu einem Zeitpunkt t1 auf. Der Punkt P2 auf der Kurve K1 kennzeichnet das Ende des Pumpenhubes und tritt zu einem Zeitpunkt t2 auf. Zum Zeitpunkt t1 hat die Kurve K1 den Druckwert PFU_1. Zum Zeitpunkt t2 hat die Kurve k1 den Druckwert PFU_2. Der zugehörige Druckaufbaugradient berechnet sich wie folgt: G_INC = (PFU_2 – PFU_1)/(t2 – t1).
Im rechten Diagramm ist eine Kurve K3 gezeigt. Dem Punkt P3 auf der Kurve K3 ist der Druckwert PFU_2 zugeordnet, der zum Zeitpunkt t3 auftritt. Dem Punkt P4 auf der Kurve K3 ist der Druckwert PFU_1 zugeordnet, der zum Zeitpunkt t4 auftritt. Der zugehörige Druckabbaugradient berechnet sich wie folgt: G_DEC = (PFU_2 – PEU_1)/(t4–t3).
Die im linken Diagramm dargestellte Kurve K2 entspricht einem normalisierten Druckaufbaugradienten: G_INC-NORM = G_INC + G_DEC.
Diese Gradienten G_INC, G_DEC und G_INC-NORM werden für jeden Druckpuls berechnet.
Mit den vorgenannten Daten und Beziehungen können beispielsweise folgende weitere Evaluierungen vorgenommen werden:

– Es kann eine globale Evaluierung erfolgen, bei welcher durchschnittliche Werte des Druckaufbaus (Gradient, Zeit, Druck) mit jeweils zugehörigen Erwartungswerten für das gesamte Druckaufbauverhalten verglichen werden. Dies ermöglicht eine Eingrenzung von vergleichsweise signifikanten Fehlerbildern, beispielsweise eine starke Limitierung des Kraftstoffvolumenstroms zur Hochdruckpumpe, auf das Teilsystem vor dem Hochdrucksystem, sofern der Druckabbau fehlerfrei erfolgt.
– Es können für jeweilige Operationspunkte sowie Druckniveaus geeignete Erwartungswerte gebildet werden. Hierbei gelten folgende bekannte physikalische Gesetzmäßigkeiten:

– G_INC = dP/dt = E_p/V_Sys·dV/dt	mit dV = Q_IN – Q_OUT;
– G_DEC = dP/dt = E_p/V_Sys·dV/dt	mit dV = Q_OUT und
– G_INC-Norm = dP/dt = E_p/V_Sys·dV/dt	mit dV = Q_IN.

Dabei ist Q_IN der Kraftstoffvolumenstrom nach dem Volumenstromregelventil und Q_OUT der Kraftstoffabfluss bzw. der Systemverbrauch, wobei gilt: Q_OUT = Σ(Q_PCV, Q_E, Q_SL, Q_DL),

Q_PCV: = Kraftstoffvolumenstrom durch das Druckregelventil,
Q_E: = Kraftstoffvolumenstrom durch Einspritzung,
Q_SL: = Kraftstoffvolumenstrom durch Schaltleckage und
Q_DL: = Kraftstoffvolumenstrom durch Dauerleckage.

Die vorgenannten Elemente der Kraftstoffflüsse können beispielsweise berechnet werden, wie es in der DE 10 2010 013 602.6 beschrieben ist. Darüber hinaus ist es von Vorteil, die jeweiligen Erwartungswerte für eine worst-case-Kombination der Systemtoleranzen bzw. in Abhängigkeit von weiteren Operationsbedingungen zu definieren, beispielsweise zulässige Systemtoleranzen bezüglich des Pumpenwirkungsgrades und der Injektordauerleckage, der Drehzahl, des Kraftstofftyps, der Kraftstofftemperatur, der Motortemperatur und der Kühlwassertemperatur.
Nach alledem können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden:
Fall 1: Tritt bereits während der Systemstabilisierung, d. h. bei geschlossenem Volumenstromregelventil 8, im Rahmen der Testroutine in unerwarteter Weise ein Druckaufbau auf, dann kann als Fehlerursache eindeutig ein offen hängendes Volumenstromregelventil identifiziert werden. Nachfolgende Analyseschritte sind nicht mehr erforderlich, da die Fehlerursache bereits ermittelt wurde und deshalb entsprechende Reparatur- bzw. Austauschmaßnahmen durchgeführt werden können.
Fall 2: Der normalisierte Druckanstiegsverlauf liegt für alle Pumpenhübe stets innerhalb des jeweils zulässigen Erwartungsbereiches.
Fall 3: Der normalisierte Druckanstiegsverlauf liegt außerhalb des jeweils zulässigen Erwartungsbereiches.
Fall 4: Der normalisierte Druckanstiegsverlauf liegt bis zu einem gewissen Druckniveau, welches niedriger ist als der maximal zulässige Systemdruck, innerhalb des jeweils zulässigen Erwartungsbereiches. Ab diesem Druckniveau erfolgt jedoch kein weiterer Anstieg des Drucks.
Für die vorgenannten Fälle 2–4 werden – wie nachfolgend anhand der 5a–5e erläutert wird – jeweils Schlussfolgerungen für betriebspunktunabhängige Fehler gezogen und die Fehlerursache eingegrenzt bzw. so genau wie möglich ermittelt.
Die 5a–5e zeigen Diagramme zur Erläuterung von Fehlerbildern, in denen jeweils längs der Abszisse die Zeit und längs der Ordinate der Kraftstoffdruck aufgetragen ist.
Das in der 5a gezeigte Diagramm entspricht dem oben genannten Fall 2. Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, dass der Druckaufbau für den vorliegenden Betriebspunkt fehlerfrei ist und dass der Druckabfall über den gesamten Druckbereich ebenfalls fehlerfrei ist. Daraus können folgende Schlüsse gezogen werden:

– Die Kraftstoffzufuhr ist für diesen Betriebspunkt fehlerfrei.
– Die Hochdruckpumpe ist komplett fehlerfrei (Fehlerbilder der Hochdruckpumpe sind typischerweise nicht betriebspunktabhängig).
– Das Hochdrucksystem ist komplett fehlerfrei (Fehlerbilder des Hochdrucksystems sind typischerweise nicht betriebspunktabhängig).
– Es liegen keine betriebspunktunabhängigen Fehlerbilder des Kraftstoffzufuhrsystems vor.

Um sicherzustellen, dass neben dem fehlerfreien Hochdrucksystem und der fehlerfreien Hochdruckpumpe auch die Kraftstoffzufuhr für andere Betriebspunkte fehlerfrei ist, sind weitere diesbezügliche Überprüfungen erforderlich, welche noch im Folgenden beschrieben werden.
Die in den 5b und 5c gezeigten Diagramme entsprechen dem oben genannten Fall 3. Aus diesen Diagrammen ist ersichtlich, dass der Druckabfall jeweils fehlerfrei (Ok) ist. Des Weiteren ist aus diesen Diagrammen ersichtlich, dass der Druckaufbau jeweils fehlerhaft (NOK) ist.
Aus dem in der 5b gezeigten Kurvenverlauf lässt sich ableiten, dass alle Kolbenhübe ähnlich reduziert sind und somit die Fehlerursache dem Niederdrucksystem zuzuordnen ist. Für eine weitere Eingrenzung des Fehlers sind zusätzliche manuelle Analyseschritte notwendig. Beim Vorliegen eines reduzierten Anstiegsgradienten, wie er bei dem in der 5b gezeigten Diagramm gegeben ist, kann zum Zwecke einer Differenzierung der Fehlerursache im Niederdrucksystem zwischen Kraftstoffpumpe und der davorliegenden Kraftstoffzufuhr in einem weiteren Analyseschritt die Pumpe mittels externer oder einer manuellen systeminternen Pumpe mit Kraftstoff befüllt werden oder es kann eine externe Kraftstoffzufuhr angeschlossen werden und schließlich die Routine erneut durchgeführt werden.
Aus dem in der 5c gezeigten Kurvenverlauf lässt sich ableiten, dass ein kolbenhubspezifisch reduzierter Anstiegsgradient vorliegt, dessen Fehlerursache ebenfalls im Niederdrucksystem liegt. Für eine weitere Eingrenzung des Fehlers sind zusätzliche manuelle Analyseschritte notwendig. Beim Vorliegen eines kolbenhubspezifisch reduzierten Anstiegsgradienten, wie er bei dem in der 5c gezeigten Diagramm gegeben ist, kann zum Zwecke einer Differenzierung der Fehlerursache zwischen Pumpe und der davorliegenden Kraftstoffzufuhr ebenfalls in einem weiteren Analyseschritt die Pumpe mittels externer oder einer manuellen systeminternen Pumpe mit Kraftstoff befüllt werden oder es kann eine externe Kraftstoffzufuhr angeschlossen werden und schließlich die Routine erneut durchgeführt werden. Dabei ist vorab zusätzlich sicherzustellen, dass mögliche Restluft aus dem System entfernt wurde, beispielsweise durch ein Beschleunigen des Fahrzeugs.
Auf die vorstehend beschriebene Weise kann zwischen einem unzulässig reduzierten Wirkungsgrad einzelner Pumpenkolben und einem starken Lufteintritt in das System unterschieden werden.
Das in der 5d gezeigte Diagramm entspricht dem oben genannten Fall 4. Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, dass der Druckaufbau für diesen Betriebspunkt zunächst fehlerfrei ist, dass aber ab einem bestimmten Druckniveau kein weiterer Druckaufbau erfolgt. Der Druckabfall ist fehlerfrei (ok).
Aus dem in der 5d gezeigten Kurvenverlauf lässt sich ableiten, dass ein Fehler im Hochdrucksystem vorliegt und darin besteht, dass das dort vorgesehene Druckregelventil bzw. das dort vorgesehene Druckbegrenzungsventil ab einem bestimmten Druck in fehlerhafter Weise öffnet oder undicht wird. In diesem Fall sind keine weiteren Analyseschritte notwendig, da die Fehlerursache und die fehlerhafte Komponente bereits eindeutig identifiziert werden konnten.
Das in der 5e gezeigte Diagramm unterscheidet sich von dem in der 5d gezeigten Diagramm dadurch, dass auch der Druckabbau fehlerhaft ist. Aus dem in der 5e gezeigten Kurvenverlauf lässt sich ableiten, dass ein Fehler im Hochdrucksystem vorliegt, der das Gleichgewicht zwischen Kraftstoffzufuhr und einer unzulässigen Leckage im Hochdrucksystem betrifft. In diesem Fall sind zur Identifizierung der genauen Fehlerursache zusätzliche manuelle Tests für das Hochdrucksystem durchzuführen, beispielsweise eine Auswertung des Injektorrücklaufs.
Ist die vorstehend beschriebene Überprüfung im Hinblick auf das Vorliegen von betriebspunktunabhängigen Fehlern abgeschlossen und hat sich dabei ergeben, dass keine betriebspunktunabhängigen Fehler vorliegen, dann wird in vorteilhafter Weise auch eine Überprüfung im Hinblick auf ein Vorliegen von betriebspunktabhängigen Fehlern vorgenommen. Mittels dieser Überprüfung im Hinblick auf ein Vorliegen von betriebspunktabhängigen Fehlern können auch Fehler ermittelt und zugeordnet werden, die nur betriebspunktabhängig Einfluss auf das Fahrverhalten nehmen.
Um auch diese betriebspunktabhängigen Fehler identifizieren und einer Komponente oder einem Teilsystem des Kraftstoffeinspritzsystems zuordnen zu können, werden in einem Speicher des Systems Druckregelabweichungen und/oder Druckregelfehler vorzugsweise bereits unmittelbar nach Auftritt während des Fahrzeugbetriebs hinterlegt, die jeweils zusammen mit zugehörigen Umgebungsbedingungen abgespeichert werden. Zu diesen Umgebungsbedingungen gehören beispielsweise unter anderem sogenannte Freeze Frames für Hochdruck, Hochdrucksollwert, Druckregelabweichung, Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, diverse Temperaturen, usw.. Diese gespeicherten Werte werden mit ermittelten Werten verglichen, um Aussagen über fehlerhafte Komponenten oder fehlerhafte Teilsysteme treffen zu können.
Dabei ist es besonders vorteilhaft on-board in Betriebspunkten mittlerer und höherer Last/Drehzahl die Druckregelabweichung zu berechnen, bei Bedarf zu filtern und schließlich nichtflüchtig in einem Speicher des Motorspeichergerätes zu speichern, sobald sie einen bestimmten positiven oder negativen Erfahrungswert überschreiten. Dies erfolgt insbesondere abhängig vom Betriebspunkt, der Umgebungstemperatur, der Kraftstofftemperatur, der Motortemperatur, der Kühlmitteltemperatur usw.. Ähnlich wie für Druckregelfehler werden dabei entsprechende Umgebungsbedingungen bei einer Überschreitung des erlaubten Werts nichtflüchtig gespeichert.
Wie bereits oben ausgeführt wurde, können die genannten gespeicherten Werte beispielsweise in einer Werkstatt evaluiert werden, wenn die oben beschriebene betriebpunktunabhängige Betrachtung zu einem fehlerfreien Ergebnis geführt hat. Dies kann durch die Testroutine selbst oder auch beispielsweise im Rahmen eines elektronischen Werkstatthandbuchs erfolgen.
Dies erlaubt letztendlich die folgenden Schlussfolgerungen:
Fall 1: Ist die gespeicherte Druckregelabweichung innerhalb des zulässigen Erwartungsbereichs bzw. ist keine abnormale Druckregelabweichung und/oder kein Druckregelfehler gespeichert worden, so kann das gesamte Kraftstoffeinspritzsystem als fehlerfrei beurteilt werden. Der Fokus der weiteren Analyse der Ursache eines aufgetretenen Fehlverhaltens kann somit auf andere Motorteilsysteme gelegt werden, beispielsweise den Luftpfad, den Abgasstrang, usw..
Fall 2: Ist die gespeicherte Druckregelabweichung oberhalb des zulässigen Erwartungsbereichs bzw. ist eine positive Druckregelabweichung (Istwert > Sollwert) gespeichert worden, dann kann die Ursache eindeutig der Pumpe zugeordnet werden. Beispielsweise ist das pumpeninterne Druckbegrenzungsventil geschlossen hängend oder die Volumenstromregelventil-Q(I)-Kennlinie außerhalb des Toleranzbereichs.
Fall 3: Ist die gespeicherte Druckregelabweichung unterhalb des zulässigen Erwartungsbereichs bzw. ist eine negative Druckregelabweichung (Istwert < Sollwert) gespeichert worden, dann kann die Ursache nur durch eine zusätzliche Evaluierung der Schalt-Leckage (sofern Injektor prinzipbedingt relevant), welche mit der Einspritzmenge korreliert, ermittelt werden. Dies kann beispielsweise in einer Werkstatt mittels eines bekannten Evaluierungsverfahrens für die Einspritzmenge in Kombination mit einem elektronischen Kompressionstest erfolgen.
Zeigt sich dabei, dass die Einspritzmenge und damit auch die Schaltleckage außerhalb des zulässigen Bereiches liegen, dann ist der jeweilige Injektor als Fehlerursache identifiziert.
Andernfalls ist die Fehlerursache der Kraftstoffzufuhr vor der Hochdruckpumpe zuzuordnen. Sie liegt beispielsweise darin, dass ein Kraftstofffilter moderat verstopft ist oder darin, dass der Wirkungsgrad der pumpeninternen Transferpumpe reduziert ist.
Zur weiteren Differenzierung, inwiefern die Fehlerursache der Niederdruckseite der Kraftstoffpumpe oder dem davorliegenden Kraftstoffsystem zugeordnet werden kann, ist es vorteilhaft, die Pumpe mittels externer bzw. manueller systemintegrierter Pumpe mit Kraftstoff zu befüllen bzw. eine externe Kraftstoffzufuhr anzuschließen und schließlich die Routine erneut durchzuführen.
Alternativ dazu kann die obige Überprüfung auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden in dem Sinne, dass zunächst die Einspritzmenge überprüft wird und dann – wenn diese fehlerfrei ist – die Druckregelabweichung überprüft wird.
In allen beschriebenen Fällen können die jeweils notwendigen weiteren Analyseschritte und die letztendlich ggf. notwendigen Reparaturmaßnahmen durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach alledem ein Verfahren zur Erkennung fehlerhafter Komponenten oder fehlerhafter Teilsysteme eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors, bei welchem unter anderem eine auf Pumpenhub basierende Evaluierung des Niederdrucksystems und der Hochdruckpumpe erfolgt. Durch die beschriebene Vorgehensweise können auf besonders relevante Komponenten bezogene Fehlerursachen direkt und zielgerichtet identifiziert werden. Dazu gehören unter anderem ein Erkennen eines offenhängenden Volumenstromregelventils, eines reduzierten Wirkungsgrades der Hochdruckpumpe, eines fehlerhaften Druckregelventils und eines fehlerhaften Druckbegrenzungsventils.
Neben dieser Identifizierung fehlerhafter Komponenten oder fehlerhafter Teilsysteme kann in vorteilhafter Weise in vielen Fällen die Hochdruckpumpe des Systems als komplett fehlerfrei identifiziert werden. Dies ist für Hersteller und Lieferanten von Kraftstoffeinspritzsystemen von erheblicher Bedeutung.
Darüber hinaus stellt eine kombinierte Evaluierung mit einer on-board gespeicherten Druckregelabweichung eine effiziente Möglichkeit dar, betriebspunktabhängige, insbesondere moderate, Fehlerbilder zu identifizieren, welche ansonsten in einer Werkstatt oder am Bandende in der Fertigung nicht ohne Weiteres reproduzierbar wären.
Durch die beschriebene Beurteilung des Druckaufbauverhaltens und des Druckabbauverhaltens können nach alledem alle Betriebspunkte für das gesamte Kraftstoffeinspritzsystem auf mögliche Fehler geprüft werden. Wird das gesamte Kraftstoffeinspritzsystem als fehlerfrei erkannt, dann kann der weitere Fokus der Fehlersuche auf andere Teilsysteme des Motors gerichtet werden, beispielsweise auf den Luftpfad.
Ist für bestimmte Fehlerbilder, beispielsweise einem zu schnellen Druckabbau, nur eine Eingrenzung auf das fehlerhafte Teilsystem des Kraftstoffeinspritzsystems möglich, dann kann durch eine angepasste manuelle Überprüfung, beispielsweise ein manuelles Überprüfen des Kraftstofffilters, ein Anbringen von Leckage-Spray usw., schließlich auch hierfür die genaue Fehlerursache effektiv ermittelt und behoben werden.
Durch die beschriebene effektive und zielgerichtete Fehlerursachen-Analyse, die am Bandende und auch in einer Werkstatt vorgenommen werden kann, können in vielen Fällen mehrere Komponenten und auch mehrere Teilsysteme eines Kraftstoffeinspritzsystems als Fehlerquelle ausgeschlossen werden. Dies ist für Hersteller von Kraftstoffeinspritzsystem oder Teilsystemen von Kraftstoffeinspritzsystemen von erheblicher Bedeutung. Unter anderem können für diese Firmen Garantiekosten erheblich gesenkt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19727794 C1 [0008]
DE 19622757 B4 [0009]
DE 102009007365 [0041]
DE 102010013602 [0063]

Claims

Verfahren zur Erkennung fehlerhafter Komponenten oder fehlerhafter Teilsysteme eines elektronisch geregelten, eine Hochdruckpumpe aufweisenden Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors mit folgenden Schritten: – Durchführen einer Testroutine, bei welcher eine Erhöhung und eine anschließende Erniedrigung des Druckes des Kraftstoffes im Kraftstoffeinspritzsystem durchgeführt wird, wobei im Rahmen der Testroutine verschiedene Parameter des Kraftstoffeinspritzsystems ermittelt und abgespeichert werden, – in einem darauffolgenden Evaluierungsvorgang die abgespeicherten Parameter zur Erkennung eines Fehlverhaltens ausgewertet werden und – im Rahmen des Evaluierungsvorganges einzelne Pumpenhübe der Hochdruckpumpe ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Auswertung des Druckaufbauverhaltens überprüft wird, ob im Kraftstoffeinspritzsystem betriebspunktunabhängige Fehler auftreten.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Auswertung des Druckaufbauverhaltens Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit des Kraftstoffzufuhrsystems und/oder der Hochdruckpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems gezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Testroutine ein Erfassen und Abspeichern des maximal erreichten Druckwertes, momentaner Druckaufbaugradienten, momentaner Druckanstiegswerte und/oder momentaner Druckaufbauzeiten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn und das Ende eines Pumpenhubes ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Ermittlung betriebspunktabhängiger Fehlerursachen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung betriebspunktabhängiger Fehlerursachen unter Verwendung von abgespeicherten Druckregelabweichungen und/oder abgespeicherten Druckregelfehlern vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Durchführen der Testroutine eine Vorkonditionierung des Kraftstoffeinspritzsystems erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Vorkonditionierung ein elektrisches Deaktivieren aller Einspritzungen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testroutine bei Starterdrehzahl betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testroutine für verschiedene Betriebspunkte des Kraftstoffeinspritzsystems durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Testroutine eine Nebenroutine durchgeführt wird, bei welcher überprüft wird, ob für die Ausführung der Testroutine geeignete Bedingungen vorliegen.