DE102010027986A1 - Fuel injection system i.e. common rail storage injection system, operating method for injecting fuel e.g. diesel, into combustion engine for vehicle, involves disabling support function of nozzles if nozzles of injection system leak - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Einspritzanlage und eine Anordnung zum Betreiben einer Einspritzanlage.The invention relates to a method for operating an injection system and an arrangement for operating an injection system.
Stand der TechnikState of the art
In Einspritzanlagen sind Einspritzdüsen vorgesehen, mit denen der Brennkammer eines Verbrennungsmotors Kraftstoff zugeführt wird. Die Menge zuzuführenden Kraftstoffs kann u. a. über einen Druck des Kraftstoffs als möglicher Betriebsparameter geregelt werden.In injection systems injectors are provided with which the combustion chamber of an internal combustion engine fuel is supplied. The amount of fuel to be supplied may u. a. be controlled by a pressure of the fuel as a possible operating parameter.
Für ein Fahrzeug mit einer Start-Stopp Funktion werden für eine Einspritzanlage mit dichten Injektoren zum schnellen Re- bzw. Wiederstart alle Ventile während der Stopp-Phase geschlossen, damit der Druck in einem Rail bzw. einem Einspritzspeicher nicht oder nur langsam sinkt. Falls diese für einen Start-Stopp-Betrieb vorgesehene Maßnahme nicht durchgeführt wird, kann der Druck während des Start-Stopp-Betriebs in der Einspritzanlage zuerst durch eine bspw. als Hochdruck-Pumpe ausgebildete Pumpe komprimiert werden, bevor Einspritzungen stattfinden können. Somit kann der Druck auch bei einem undichten Ventil gehalten werden. Wenn jedoch eine Düse der Einspritzanlage undicht wird, gelangt eine erhebliche Menge an Kraftstoff in den Zylinder und wird beim Start in den Abgasstrang ausgeschoben.For a vehicle with a start-stop function, all valves are closed during the stop phase for an injection system with dense injectors for quick re-start or restart, so that the pressure in a rail or an injection reservoir does not drop or only slowly decreases. If this measure provided for a start-stop operation is not carried out, the pressure during start-stop operation in the injection system can first be compressed by a pump, for example designed as a high-pressure pump, before injections can take place. Thus, the pressure can be maintained even with a leaking valve. However, if a nozzle of the injection system is leaking, a significant amount of fuel enters the cylinder and is ejected into the exhaust line at startup.
In der Druckschrift
Die Druckschrift
Ein Verfahren zur Überprüfung und Messung der Undichtigkeit von Ventilen ist in der Druckschrift
Ein Verfahren zur Prüfung eines Kraftstoffhochdrucksystems ist aus der Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Einspritzanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method and an injection system with the features of the independent claims are presented. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description.
Im Rahmen der Erfindung erfolgt u. a. eine Diagnose einer Druckhaltefunktion, die einen Druck einer Einspritzanlage eines Verbrennungsmotors auf einem für den Betrieb geeigneten Niveau und somit Druckhalt-Schwellwert hält. Außerdem können Maßnahmen zur Regelung des Drucks über die Druckhaltefunktion erfolgen. Mit der Druckhaltefunktion kann ein sensorisch erfasster Ist-Wert des Drucks des Kraftstoffs, der über eine Einspritzdüse in einen Zylinder des Verbrennungsmotors gespritzt wird, auf den Druckhalt-Schwellwert geregelt werden.In the context of the invention, inter alia, a diagnosis of a pressure-holding function that maintains a pressure of an injection system of an internal combustion engine at a suitable level for operation and thus pressure-holding threshold. In addition, measures can be taken to control the pressure via the pressure-holding function. With the pressure-holding function can be a sensory detected actual value of the pressure of the fuel, via an injection nozzle in a Cylinder of the internal combustion engine is injected, to be regulated to the pressure-holding threshold.
Dabei erfolgt in der Regel die Erkennung einer Dichtheit bzw. Undichtheit einer Einspritzdüse durch Auswertung eines sensorisch bereitgestellten Drucksignals und ein Abschalten der Druckhaltefunktion, um Folge-Fehler zu vermeiden. Ob eine Einspritzdüse nun dicht oder undicht ist, kann durch Vergleich eines betriebsbegleitend erfassten Ist-Wert des Drucks mit einem Dicht-Schwellwert des Drucks des Kraftstoffs in der Einspritzdüse ermittelt werden. Eine Einspritzdüse ist üblicherweise dann undicht, wenn der Ist-Wert des Drucks erheblich niedriger als der Druckhalt-Schwellwert ist. Demnach ist der Dicht-Schwellwert in der Regel kleiner als der Druckhalt-Schwellwert.In this case, as a rule, the detection of a leaktightness or leakage of an injection nozzle takes place by evaluating a pressure signal provided by sensors and switching off the pressure-maintaining function in order to avoid consequential errors. Whether an injection nozzle is now leaking or leaking can be determined by comparing an in-service recorded actual value of the pressure with a sealing threshold value of the pressure of the fuel in the injection nozzle. An injector is usually leaky when the actual value of the pressure is significantly lower than the pressure hold threshold. Accordingly, the seal threshold is usually smaller than the pressure hold threshold.
Mit der Erfindung ist es somit möglich, eine Diagnosemethode bereitstellen, um die Undichtheit der Injektoren zu erkennen. Bei Feststellung der Undichtheit werden dann Maßnahmen ergriffen, um die Druckhaltefunktion abzuschalten.With the invention, it is thus possible to provide a diagnostic method to detect the leakage of the injectors. Upon detection of the leak, measures are then taken to turn off the pressure holding function.
Dadurch wird bspw. verhindert, dass während einer Abstellphase des Verbrennungsmotors in der Regel zu viel Kraftstoff aus einer Einspritzdüse in den Zylinder gelangen kann.This prevents, for example, that during a shutdown phase of the internal combustion engine, as a rule, too much fuel can pass from an injection nozzle into the cylinder.
Weiterhin können erhöhte Emissionen und Schädigungen eines Katalysators durch exotherme Reaktionen oder Hotspots und somit überhitzte Stellen vermieden werden. Auch eine sich möglicherweise ergebende Öl-Verdünnung durch einen Kraftstoffeintrag wird dadurch vermieden.Furthermore, increased emissions and damage to a catalyst can be avoided by exothermic reactions or hotspots and thus overheated spots. A possibly resulting oil dilution by a fuel entry is thereby avoided.
Falls eine Einspritzdüse typischerweise durch eine nicht korrekt sitzende Düsennadel undicht ist, ergibt sich, dass mehr Kraftstoff in den Zylinder gelangt, als regulär vorgesehen ist. Durch Abbau des Drucks des Kraftstoffs, was in Ausgestaltung der Erfindung durch Abschalten bzw. Deaktivierung der Druckhaltefunktion erfolgt, kann vermieden werden, dass zu viel Kraftstoff in eine Brennkammer bzw. einen Zylinder des Verbrennungsmotors gelangt.If an injector is typically leaking through an incorrectly seated nozzle needle, it results in more fuel entering the cylinder than is normally provided. By reducing the pressure of the fuel, which takes place in the embodiment of the invention by switching off or deactivating the pressure-holding function, it can be avoided that too much fuel enters a combustion chamber or a cylinder of the internal combustion engine.
Im Start-Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors unter Umsetzung der Druckhaltefunktion werden in Ausgestaltung alle üblicherweise als Schaltventile ausgebildeten Ventile, bspw. das Druckregelventil (DRV) oder Steuerventile von Einspritzdüsen bzw. Injektoren, zum Zeitpunkt des Motor-Abstellens geschlossen, damit der Druck des Kraftstoffs in einer in der Regel als Speichereinspritzanlage (Common-Rail) ausgebildeten Einspritzanlage konstant bleibt bzw. sich nur langsam abbaut. Bei einem der Einspritzdüse zugeordneten Direktschalter wird die Düsennadel der Einspritzdüse durch einen dafür vorgesehenen Antrieb so angesteuert, dass die Düsennadel direkt gegen den Düsensitz gepresst und die Einspritzdüse bzw. der Injektor dann hydraulisch abgedichtet wird.In start-stop operation of the internal combustion engine while implementing the pressure-holding function, all normally designed as switching valves valves, eg. The pressure control valve (DRV) or control valves of injectors or injectors, closed at the time of engine shutdown, thus the pressure of the fuel in a generally designed as a memory injection system (common rail) injection system remains constant or degrades only slowly. In one of the injector associated direct switch, the nozzle needle of the injector is driven by a designated drive so that the nozzle needle pressed directly against the nozzle seat and the injector or the injector is then hydraulically sealed.
In Ausgestaltung des Verfahrens wird während der Abstellphase der Druck in einem Einspritzspeicher bzw. Rail, in dem der Kraftstoff, bspw. Diesel, unter hohem Druck gespeichert wird, zeitabhängig überwacht. Wenn der Druck innerhalb eines definierten Zeitintervalls trotz geschlossenen Ventils um einen Wert, der größer als ein Dicht-Druckintervall ist, fällt und/oder falls der Druck nach einem bestimmten Zeitintervall unterhalb des Dicht-Schwellwerts gefallen ist, wird die Druckhaltefunktion als fehlerhaft erkannt. In diesem Fall kann in einem Steuergerät zur Steuerung der Einspritzanlage ein Fehler-Bit gesetzt werden.In an embodiment of the method, the pressure in an injection reservoir or rail, in which the fuel, for example. Diesel, is stored under high pressure is monitored time-dependent during the Abstellphase. If the pressure falls within a defined time interval despite a closed valve by a value which is greater than a sealing pressure interval, and / or if the pressure has fallen below the sealing threshold value after a certain time interval, the pressure holding function is recognized as defective. In this case, an error bit can be set in a control unit for controlling the injection system.
Sobald der Fehler, üblicherweise die undichte Einspritzdüse, erkannt ist oder ab dem nächsten Stopp des Verbrennungsmotors wird der Rail-Druck und somit der Druck in der Einspritzanlage über das Druckregelventil (DRV) oder über das Steuerventil der Einspritzdüse über eine Kraftstoff-Rücklaufleitung gezielt schnell abgebaut, damit kein Kraftstoff durch die Einspritzdüse in den Zylinder gelangen kann.Once the error, usually the leaking injector is detected or from the next stop of the internal combustion engine, the rail pressure and thus the pressure in the injection system via the pressure control valve (DRV) or via the control valve of the injector via a fuel return line targeted quickly degraded to prevent fuel from entering the cylinder through the injector.
Zusätzlich kann der Drehzahlgradient an dem Zylinder, an dessen Einspritzpfad eine Undichtheit auftritt, beim Wiederstart überwacht werden. Wenn der Drehzahlgradient des Verbrennungsmotors an diesem Zylinder den Dicht-Schwellwert unterschreitet, bedeutet dies, dass an der Einspritzdüse die Undichtheit vorliegt. Somit kann beim nächsten Stopp des Verbrennungsmotors der Rail-Druck über das Druckregelventil des Einspritzspeichers oder das Schaltventil einer Einspritzdüse über eine Kraftstoff-Rücklaufleitung gezielt schnell abgebaut werden.In addition, the speed gradient at the cylinder, at the injection path of which a leak occurs, can be monitored at restart. If the speed gradient of the internal combustion engine at this cylinder falls below the sealing threshold value, this means that the leak is present at the injection nozzle. Thus, during the next stop of the internal combustion engine, the rail pressure can be reduced rapidly in a targeted manner via the pressure regulating valve of the injection accumulator or the switching valve of an injection nozzle via a fuel return line.
Andernfalls kann die Druckhaltefunktion weiterhin aktiv bleiben, wenn die Einspritzdüse dicht ist. Dass eine Einspritzdüse bei laufendem Betrieb undicht wird, kann bei einer vorzunehmenden Einspritzung vorkommen. Es muss sich hierbei jedoch um keinen dauerhaften sondern lediglich sporadisch auftretenden Zustand handeln. Eine Einspritzdüse kann bspw. dann undicht sein, wenn eine Düsennadel der Einspritzdüse nicht korrekt positioniert ist.Otherwise, the pressure hold function may still remain active when the injector is sealed. That an injector is leaking during operation, may occur in an injection to be made. However, this must not be a permanent but merely sporadic state. For example, an injection nozzle may be leaky if a nozzle needle of the injection nozzle is not correctly positioned.
Üblicherweise werden für ein Fahrzeug mit einer Start-Stopp Funktion für den Fall, dass Injektoren bzw. Einspritzdüsen der Einspritzanlage dicht sind, zum schnellen Wiederstart alle Ventile während einer Stopp-Phase des Fahrzeugs, bei dem ein Abschalten des Verbrennungsmotors erfolgt, geschlossen. Somit ergibt sich, dass der Druck des Kraftstoffs in der bspw. als Common-Rail-Anlage ausgebildeten Einspritzanlage nicht bzw. nur langsam sinkt. Somit können die Einspritzungen sofort beim Wiederstart freigegeben werden, um einen noch schnelleren Start zu ermöglichen.Usually, for a vehicle having a start-stop function in the event injectors or injectors of the injection system are sealed, for fast re-start all valves during a stop phase of the vehicle, in which a shutdown of the engine takes place closed. Thus, it follows that the pressure of the fuel in the example. As a common rail system formed injection system is not or only slowly decreases. Thus, the injections can start immediately upon restart be released to allow an even faster start.
Falls irgendeine Komponente der Einspritzanlage, bspw. ein Ventil, undicht wird, kann ein vorgegebener Druck des Kraftstoffs nicht mehr gehalten werden. Bei einer undichten Einspritzdüse besteht zusätzlich die Gefahr, dass eine erhebliche Menge an Kraftstoff in den Zylinder und beim Start weiterhin in den Abgasstrang gelangen kann. Mit der in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehenen Kontrolle des Drucks ist es möglich, ein derartiges Ausschieben von Kraftstoff in den Zylinder sowie den Abgasstrang zu verhindern.If any component of the injection system, such as a valve, leaks, a predetermined pressure of the fuel can not be maintained. In the case of a leaking injection nozzle, there is additionally the risk that a considerable amount of fuel can still enter the exhaust line in the cylinder and at the start. With the design of the invention provided in the control of the pressure, it is possible to prevent such a pushing out of fuel in the cylinder and the exhaust system.
Eine Anwendung bietet sich bei Einspritzanlagen mit Druckhaltefunktion im Zusammenhang mit Start-Stopp-Betrieb (ISS), typischerweise bei Injektoren ohne Dauer-Leckage an, die einen Direktschalter zur Betätigung und somit Steuerung der Bewegung einer Düsennadel einer Einspritzdüse aufweisen und bei denen eine Benutzung eine Druckhaltefunktion bei geschlossenen Ventilen möglich ist.One application is in start-stop (ISS) injection-type injection systems, typically injectors without permanent leakage, which have a direct switch for actuating and thus controlling the movement of a nozzle needle injector nozzle and one use Pressure holding function with closed valves is possible.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen wenigstens einer Komponente der Anordnung oder der gesamten Anordnung realisiert werden.The arrangement according to the invention is designed to carry out all the steps of the presented method. In this case, individual steps of this method can also be carried out by individual components of the arrangement. Furthermore, functions of the arrangement or functions of individual components of the arrangement can be implemented as steps of the method. In addition, it is possible for steps of the method to be realized as functions of at least one component of the arrangement or of the entire arrangement.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention
Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described below in detail with reference to the drawings.
Die vorliegende beschriebene Einspritzanlage
Der Einspritzspeicher
Als weitere Komponenten weist die Einspritzanlage
Außerdem weist die Einspritzanlage
Als weitere Komponenten der Einspritzanlage
Die in
Das in
Das Steuergerät
Die ermittelten Werte für die Betriebsparameter werden von den Sensoren
Das Steuergerät
Die Druckhaltefunktion wird üblicherweise bei einem Start-Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors
Die Druckhaltefunktion kann als Teilfunktion der Start-Stopp-Funktion ausgeführt werden. Demnach bedeutet ein Abschalten bzw. Deaktivieren der Druckhaltefunktion üblicherweise, dass der Druck des Kraftstoffs
Es ist jedoch möglich, dass bei einem laufenden gewöhnlichen Betrieb des Verbrennungsmotors
Dadurch kann sich ergeben, dass Kraftstoff
Falls mehrere Einspritzdüsen
Ein Nachweis dafür, dass mindestens eine Einspritzdüse
Unabhängig davon, ob zumindest ein absoluter Ist-Wert des Drucks oder eine Änderung, typischerweise ein Abfall des Ist-Werts des Drucks, um einen Dicht-Schwellwert der Dicht-Druckdifferenz nachgewiesen wird, kann der über einen zweiten Sensor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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