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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Kraftstoffmengenbilanz in einem Common Rail System, entsprechende Motorsteuerung sowie entsprechendes Diagnosegerät, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei elektrisch angesteuerten Stellgliedern, nämlich einer Zumesseinheit eingangsseitig einer Hochdruckpumpe und einem Druckregelventil am Common Rail.
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Defekte im Niederdruckkreis, Pumpendefekte oder Defekte in weiteren Komponenten des Hochdruckkreises eines Common Rail Kraftstoffversorgungssystems können zu einer verringerten Kraftstofffördermenge führen. Solche Defekte treten häufig erst bei Fördermengen zutage, die oberhalb der Leerlauffördermenge liegen. Ursachen von niedriger Fördermenge können u. a. ein verstopfter Kraftstofffilter, interne oder externe Hochdruckleckage, Kolbenverschleiß (Blow By), oder ein defektes, undichtes Saug- oder Hochdruckventil der Hochdruckeinspritzpumpe sein. Derzeit stehen zur Werkstattdiagnose des Kraftstoffversorgungssystems zum einen invasive komponentenspezifische Diagnoseprüfungen zur Verfügung, welche eine Aussage, z. B. über die Pumpenfördermenge, in spezifizierten Prüfpunkten auf einer externen Werkstatt-Prüfvorrichtung erlauben oder invasive nicht komponentenspezifische Prüfungen des Niederdruckkreises (z. B. Niederdruckmessung) zulassen.
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Zum Anderen werden nichtinvasive Diagnoseprüfungen genutzt, zum Beispiel ein Dichtheitstest für das Common Rail System, wie in der
EP 1 186 775 A2 vorgeschlagen, oder die Prüfung auf Ungleichförderung, wie in der
DE 10 2008 001 182 A1 offenbart ist.
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Generell erlauben die derzeit in der Werkstatt verwendeten Diagnoseverfahren keine Diagnoseaussage, die ohne invasiven Eingriff in das Fahrzeug auskommen, insbesondere bei Sollfördermengen, welche oberhalb der Fördermenge der Pumpe bei Leerlaufbetrieb des Fahrzeugs liegen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 8 und 9 ermöglicht eine nichtinvasive Diagnose von Kraftstoff-Minderversorgung eines Common Rail Systems, etwa in einem Kraftfahrzeug. Die Diagnose ist sowohl präventiv als auch in einem Fehlerfall einsetzbar.
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Ferner kann im Zusammenspiel mit einer geführten Fehlersuche in einer Werkstatt eine fehlerhafte Hochdruckpumpe bei Fördermengenproblemen bauteilgenau im eingebauten Zustand bei Prüffördermengen, welche größer als die Leerlauffördermenge sind, diagnostiziert werden.
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Als weiterer Vorteil ermöglicht die Erfindung eine schnelle nichtinvasive Diagnose des Kraftstoffversorgungssystemes eines Common Rail Systems und somit gegebenenfalls einen Ausschluss der Common Rail System-Hydraulik als mögliche Fehlerquelle in der Werkstatt. Ferner kann dabei ein Pumpenausbau, bevor eine komponentengenaue Diagnose gestellt werden kann, vermieden werden. Dies kann zu einer Minderung der Anzahl unnötig ausgebauter Gutpumpen führen.
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Eine nichtinvasive Prüfung der Hochdruckpumpe bei höheren Fördermengen wird mit der Erfindung in der Werkstatt ermöglicht. Ein komponentengenaues Schließen auf die Defektpumpe ist in Verbindung mit einer geführten Fehlersuche, die Ausschlussprüfungen für andere Komponenten oder Subsysteme nutzt, möglich.
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Alle unter Ausführungsformen der Erfindung beschriebenen Prüfmöglichkeiten können bei jedem Common Rail System eines Verbrennungsmotors mit zwei elektrisch angesteuerten Stellgliedern, nämlich einer Zumesseinheit eingangsseitig einer Hochdruckpumpe und einem Druckregelventil am Common Rail zur Detektion von Minderversorgung des Common Rail Systems bzw. einer verminderten Fördermenge der Hochdruckpumpe verwendet werden.
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Ferner ist eine präventive Diagnose umsetzbar, die sich besonders für den Einsatz im Nutzfahrzeugbereich eignet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Common Rail Systems mit einer Motorsteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Zumesseinheit-Regelmodus.
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3 zeigt ein schematisches Diagramm mit Kenngrößen zu der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 2.
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4 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Zumesseinheit-Regelmodus.
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5 zeigt ein schematisches Diagramm mit Kenngrößen zu der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 4.
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6 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Druckregelventil-Regelmodus.
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7 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Druckregelventil-Regelmodus.
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8 zeigt ein schematisches Diagramm mit Kenngrößen zu der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 7.
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9 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Zumesseinheit-Regelmodus und Umschaltung auf Druckregelventil-Regelmodus.
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10 zeigt ein schematisches Diagramm mit Kenngrößen zu der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 9.
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11 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Zumesseinheit-Regelmodus und Umschaltung auf Druckregelventil-Regelmodus.
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12 zeigt ein schematisches Diagramm mit Kenngrößen zu der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 11.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Common Rail Systems 10 mit einer Motorsteuerung 11 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wichtigen Bauteile dargestellt.
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Eine Vorförderpumpe 12 saugt Kraftstoff über eine Zulaufleitung 13 aus einem Tank 14 an. Die Vorförderpumpe 12 versorgt ein erstes regelbares Ventil, hier eine Zumesseinheit 15, mit Kraftstoff. Die Zumesseinheit 15 steuert die einer Kraftstoffhochdruckpumpe 16 zugeführte Kraftstoffmenge. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 fördert den ihr zugeführten Kraftstoff unter hohem Druck in das Common Rail 17. Im Common Rail 17 wird der Raildruck gesteuert durch ein zweites regelbares Ventil, hier Druckregelventil 20, welches Kraftstoff in eine Kraftstoffrückführungsleitung 21 einlassen kann, die zum Tank 14 führt.
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Der Kraftstoff im Common Rail 17 wird weiterhin über Hochdruckleitung 22 Injektoren 23 zugeführt, die Kraftstoff in nicht gezeigte Zylinder eines Verbrennungsmotors einspritzen. Eine für den Betrieb der Injektoren 23 erforderliche Kraftstoffmenge wird ebenfalls über die Kraftstoffrückführungsleitung 21 zum Tank 14 zurückgeführt.
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Die Motorsteuerung 11 steuert über die elektrische Steuerleitung 25 die Zumesseinheit 15 an, steuert über die elektrische Steuerleitung 26 Druckregelventil 20 an, und steuert über die elektrische Steuerleitung 27 die Injektoren 23 an. Die Motorsteuerung 11 enthält außer einer Software zur Steuerung des Motors im Betrieb eine Software zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung der Kraftstoffmengenbilanz in dem Common Rail System. Die Steuerung des Motors erfolgt durch elektrische Ansteuerung von zwei elektrisch angesteuerten Stellgliedern, nämlich der Zumesseinheit 15 eingangsseitig der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 und dem Druckregelventil 20 am Common Rail 17. Der Steuerstrom mindestens eines dieser Stellglieder wird in jeder der verschiedenen Ausführungsformen des Prüfungsverfahrens verwendet. Die Messung des Steuerstroms kann direkt an dem Stellglied oder direkt an oder in der Motorsteuerung oder indirekt in der Motorsteuerung mittels eines Steuersignals erfolgen.
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Unter Bezug auf 1 wird nun das erfindungsgemäße Verfahren anhand von mehreren Ausführungsformen und gegebenenfalls zugeordneten Varianten erläutert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung der Kraftstoffmengenbilanz in dem Common Rail System eines Verbrennungsmotors wird anhand von sechs Ausführungsformen beschrieben entsprechend sechs verschiedenen Prüfmöglichkeiten. Das allen Ausführungsformen gemeinsame erreichte Ziel ist eine nichtinvasive Detektion von Hydraulikproblemen eines Common Rail Systems bei einer Sollfördermenge, die oberhalb der Leerlaufsollfördermenge der Hochdruckpumpe liegt.
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Die Erfindung basiert unter anderem auf der Erkenntnis, dass in einem Common Rail System mit zwei elektrisch angesteuerten Stellgliedern, nämlich einer Zumesseinheit eingangsseitig einer Hochdruckpumpe und einem Druckregelventil am Common Rail bei stehendem Fahrzeug unabhängig von der aktuellen Motorlast unterschiedliche Kraftstofffördermengen im Common Rail System eingestellt werden können. Dies geschieht durch Ansteuern von Betriebspunkten über eines der Stellglieder und Nachregeln des anderen Stellglieds. Den Betriebspunkten entsprechen Steuerströme der Stellglieder. Erfindungsgemäß können diese Steuerströme oder Differenzen von Steuerströmen mit Sollwerten verglichen werden und ermöglichen eine Beurteilung des Common Rail Systems.
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Jedes der beiden Stellglieder kann nachgeregelt werden, die Auswahl des geregelten Stellglieds kann während der Prüfung geändert werden, und die Bestromung beider Stellglieder kann erfasst werden. Daher ergeben sich eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten um zur erfindungsgemäßen Beurteilung des Common Rail Systems zu gelangen. Es werden im Folgenden sechs Ausführungsformen dargestellt, die gegebenenfalls alternative Varianten umfassen. Die Ausführungsformen unterscheiden sich in darin, welcher Regelmodus gewählt wird und wie Betriebspunkte angesteuert werden. Die Varianten unterscheiden sich in den ausgewerteten Strömen bzw. Stromdifferenzen.
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Allen nachfolgend beschriebenen Prüfmöglichkeiten ist der Verfahrensschritt einer Konditionierung des Motorzustands gemeinsam. Bei der Konditionierung können ein konstanter Raildruck und eine konstante Motordrehzahl je Betriebspunkt vorgegeben werden. Die Motordrehzahl liegt oberhalb der üblichen Leerlaufdrehzahl. Mit steigender Temperatur reduziert sich die Fördereffizienz des Common Rail Systems, deshalb ist der zu prüfende Motor in heißem Zustand zu betreiben. Somit kann der ungünstigste Fall in der Werkstatt erfasst werden. Es ist sicherzustellen, dass der Motor eine bei der Prüfung vorgegebene Drehzahl auch erreichen kann. Ansonsten kann der Test nicht durchgeführt werden, und es liegt ein grundlegender Fehler im Common Rail System vor.
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Bei allen unten aufgeführten Prüfmöglichkeiten werden je Betriebspunkt eine konstante Motordrehzahl und zugleich ein konstanter Raildruck eingestellt. Die Motordrehzahl sollte hierbei derart gewählt werden, dass eine größtmögliche Förderrate der Hochdruckpumpe erzielt wird. Bei allen Prüfmöglichkeiten wird der erhöhte Kraftstoffdurchsatz im Common Rail System durch öffnen des Druckregelventils oder durch öffnen der Zumesseinheit während der Prüfung erreicht.
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Im Zusammenspiel mit einer geführten Fehlersuche in einer Werkstatt können von der Erfindung unabhängige Tests vorteilhaft vor und nach der hier beschriebenen Prüfung erfolgen. So kann das Hochdrucksystem auf Leckagen geprüft werden. Ferner kann die Zumesseinheit, das Druckregelventil oder der Hochdrucksensor getestet werden. Eine Prüfung des Niederdruckkreises im Sinne einer Ergänzungsprüfung ist bei einer festgestellten Minderversorgung der Common Rail System Hydraulik empfehlenswert, um unterscheiden zu können, ob sich ein Fehler im Hochdruck- oder Niederdruckkreis befindet.
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Erste Ausführungsform des Verfahrens
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2 zeigt ein Flussdiagramm 30 des Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Zumesseinheit-Regelmodus. Es wird auf den Strom der Zumesseinheit abgestellt. Eine alternative Variante stellt auf eine Differenz von Strömen der Zumesseinheit ab. 3 erläutert das Systemverhalten dazu.
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Das Verfahren zur Prüfung der Kraftstoffmengenbilanz in einem Common Rail System eines Verbrennungsmotors mit zwei elektrisch angesteuerten Stellgliedern, nämlich einer Zumesseinheit 15 eingangsseitig einer Hochdruckpumpe 16 und einem Druckregelventil 20 am Common Rail 17 beginnt mit Verfahrensschritt 31 Einstellen eines Regelmodus durch Bestimmung eines angesteuerten Stellglieds und eines geregelten Stellglieds. In dieser Ausführungsform wird die Zumesseinheit 15 geregelt und das Druckregelventil 20 angesteuert, Zumesseinheit-Regelmodus <Z>. Nun folgt Verfahrensschritt 32 Konditionieren des Motors, d. h. Einstellen eines definierten Betriebszustands des Motors insbesondere durch Vorgabe von Motordrehzahl und Raildruck. Es folgt Verfahrensschritt 33 Einstellen eines ersten System-Betriebspunkts durch Ansteuern des angesteuerten Stellglieds. Das Druckregelventil 20 ist zunächst ”nahezu” geschlossen, die Kraftstoffmenge wird systemseitig so weit reduziert, dass die Mengenbilanz im Leerlauf gerade noch nicht verletzt wird. Nun folgt Verfahrensschritt 34 Messen eines Stromwerts Z1 der Zumesseinheit 15.
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In der Hauptvariante dieser Ausführungsform wird der eingestellte Betriebspunkt als stationärer Betriebspunkt angesehen und der gemessene Stromwert Z1 ausgewertet. Es folgt nun Verfahrensschritt 35 Ermitteln eines Vergleichsergebnisses unter Benutzung des Stromwerts Z1 und eines zugeordneten vorbestimmten Werts. Schließlich folgt Verfahrensschritt 36 Beurteilen, ob die Kraftstoffmengenbilanz eine Mindermenge aufweist, unter Benutzung des Vergleichsergebnisses.
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In einer alternativen Variante dieser Ausführungsform erfolgt nach Verfahrensschritt 34 in Verfahrensschritt 37 das Einstellen eines zweiten System-Betriebspunkt durch Ansteuern des angesteuerten Stellglieds, hier schrittweises Öffnen des Druckregelventils 20, also Erhöhung der Kraftstoffmenge, bis die Zumesseinheit 15 komplett offen ist, d. h. die Zumesseinheit befindet sich am Rand oder außerhalb des Regelbereichs. In Verfahrensschritt 38 wird ein zweiter Zumesseinheit-Stromwert Z2 gemessen und in Verfahrensschritt 39 wird eine Stromwert-Differenz ΔZ aus den Stromwerten Z1 und Z2 gebildet, die ausgewertet wird. Wie in der Hauptvariante dieser Ausführungsform folgt nun Verfahrensschritt 35 Ermitteln eines Vergleichsergebnisses, nun unter Benutzung des der Stromwert-Differenz ΔZ und eines zugeordneten vorbestimmten Werts. Schließlich folgt Verfahrensschritt 36 Beurteilen, ob die Kraftstoffmengenbilanz eine Mindermenge aufweist, unter Benutzung des Vergleichsergebnisses.
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Wenn das geregelte Stellglied sich am Rand oder außerhalb des Regelbereichs befindet, in diesem Beispiel also wenn die Zumesseinheit 15 komplett offen ist, kann das geregelte Stellglied den Raildruck nicht länger aufrecht erhalten und der Raildruck weicht von einem vorgegebenen Wert ab. Dieses Abweichen kann als Trigger verwendet werden zum Erkennen, dass das geregelte Stellglied sich am Rand oder außerhalb des Regelbereichs befindet.
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3 enthält zur Erläuterung des Systemverhaltens bezüglich der ersten Ausführungsform drei überlagerte Größen mit unterschiedlichen Skalen über derselben Zeitachse, nämlich den Raildruckverlauf 40 im einwandfreien Fall, die Bestromung 41 des Druckregelventils 20 als Stellgröße und den Strom der Zumesseinheit sowohl im einwandfreien Fall 42 als auch im Fall einer defekten Funktion 43. Durch das gesteuerte Öffnen des Druckregelventils 20, erkennbar an der Bestromung 41, folgt das System mit einem Öffnen der Zumesseinheit, um den Raildruck aufrecht zu erhalten.
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Die Hauptvariante benutzt den Absolutwert des Stroms der Zumesseinheit Z1, der im Fall 44 einer defekten Funktion kleiner ist als im einwandfreien Fall 45.
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Die alternative Variante benutzt die Zumesseinheit-Stromdifferenz ΔZ. Diese wird im Fall 46 einer defekten Funktion kleiner sein als im einwandfreien Fall 47, da sich die Zumesseinheit bereits früher außerhalb ihres Regelbereichs befindet, im Fall einer defekten Funktion bei 48 und im einwandfreien Fall bei 49.
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Zweite Ausführungsform des Verfahrens
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4 zeigt ein Flussdiagramm 50 des Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Zumesseinheit-Regelmodus. Es wird auf den Strom des Druckregelventils abgestellt. Eine alternative Variante stellt auf eine Differenz von Strömen des Druckregelventils ab. 5 erläutert das Systemverhalten dazu.
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Das Verfahren zur Prüfung der Kraftstoffmengenbilanz beginnt mit Verfahrensschritt 51 Einstellen eines Regelmodus durch Bestimmung eines angesteuerten Stellglieds und eines geregelten Stellglieds. In dieser Ausführungsform wird wieder die Zumesseinheit 15 geregelt und das Druckregelventil 20 angesteuert, Zumesseinheit-Regelmodus <Z>. Nun folgt Verfahrensschritt 52 Konditionieren des Motors, d. h. Einstellen eines definierten Betriebszustands des Motors insbesondere durch Vorgabe von Motordrehzahl und Raildruck. Es folgt Verfahrensschritt 53 Einstellen eines ersten System-Betriebspunkt durch Ansteuern des angesteuerten Stellglieds. Das Druckregelventil 20 ist zunächst ”nahezu” geschlossen, die Kraftstoffmenge wird systemseitig so weit reduziert, dass die Mengenbilanz im Leerlauf gerade noch nicht verletzt wird. Nun folgt Verfahrensschritt 54 Messen eines Stromwerts P1 des Druckregelventils 20.
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In den beiden Varianten dieser Ausführungsform folgt in Verfahrensschritt 55 das Einstellen eines zweiten System-Betriebspunkt durch Ansteuern des angesteuerten Stellglieds, hier Schrittweises Öffnen des Druckregelventils 20, also Erhöhung der Kraftstoffmenge, bis die Zumesseinheit 15 komplett offen ist, d. h. die Zumesseinheit befindet sich am Rand oder außerhalb des Regelbereichs. In Verfahrensschritt 56 wird ein zweiter Druckregelventil-Stromwert P2 gemessen.
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In der Hauptvariante dieser Ausführungsform wird P2 ausgewertet in Verfahrensschritt 58 Ermitteln eines Vergleichsergebnisses unter Benutzung des zweiten Stromwerts P2 und eines zugeordneten vorbestimmten Werts. Schließlich folgt Verfahrensschritt 59 Beurteilen, ob die Kraftstoffmengenbilanz eine Mindermenge aufweist, unter Benutzung des Vergleichsergebnisses.
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In der alternativen Variante dieser Ausführungsform wird in Verfahrensschritt 57 eine Stromwert-Differenz ΔP aus den Stromwerten P1 und P2 gebildet, die ausgewertet wird. Wie in der Hauptvariante dieser Ausführungsform folgt nun Verfahrensschritt 58 Ermitteln eines Vergleichsergebnisses, nun unter Benutzung der Stromwert-Differenz ΔP und eines zugeordneten vorbestimmten Werts. Schließlich folgt Verfahrensschritt 59 Beurteilen, ob die Kraftstoffmengenbilanz eine Mindermenge aufweist, unter Benutzung des Vergleichsergebnisses.
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5 enthält zur Erläuterung des Systemverhaltens bezüglich der zweiten Ausführungsform wieder drei überlagerte Größen mit unterschiedlichen Skalen über derselben Zeitachse, nämlich den Raildruckverlauf 60 im einwandfreien Fall, die Bestromung 61 des Druckregelventils 20 als Stellgröße und den Strom der Zumesseinheit sowohl im einwandfreien Fall 62 als auch im Fall einer defekten Funktion 63. Durch das gesteuerte öffnen des Druckregelventils 20, erkennbar an der Bestromung 61, folgt das System mit einem öffnen der Zumesseinheit, um den Raildruck aufrecht zu erhalten.
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Im einwandfreien Fall kann mehr Kraftstoff über das Druckregelventil abgeführt werden, was sich in einem größeren Öffnungsgrad des Druckregelventils am Ende der Regelstrecke widerspiegelt. Im einwandfreien Fall ist der Druckregelventil-Strom P2 in 64 und die Druckregelventil-Stromwert-Differenz ΔP in 65 unterschiedlich zu dem Fall einer defekten Funktion in 66 bzw. 67.
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Die Hauptvariante benutzt den Absolutwert des zweiten Stromwerts P2 des Druckregelventils, der im Fall 66 einer defekten Funktion größer ist als im einwandfreien Fall 64.
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Die alternative Variante benutzt die Druckregelventil-Stromdifferenz ΔP. Diese wird im Fall 67 einer defekten Funktion kleiner sein als im einwandfreien Fall 65.
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Dritte Ausführungsform des Verfahrens
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6 zeigt ein Flussdiagramm 70 des Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Druckregelventil-Regelmodus. Es wird auf den Strom des Druckregelventils abgestellt. Es findet nur eine Messung bei einem stationären Messpunkt statt.
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Das Verfahren zur Prüfung der Kraftstoffmengenbilanz beginnt mit Verfahrensschritt 71 Einstellen eines Regelmodus durch Bestimmung eines angesteuerten Stellglieds und eines geregelten Stellglieds. In dieser Ausführungsform wird wieder das Druckregelventil 20 geregelt und die Zumesseinheit 15 angesteuert, Druckregelventil-Regelmodus <P>. Nun folgt Verfahrensschritt 72 Konditionieren des Motors, d. h. Einstellen eines definierten Betriebszustands des Motors insbesondere durch Vorgabe von Motordrehzahl und Raildruck. Es folgt Verfahrensschritt 73 Einstellen eines System-Betriebspunkt durch Ansteuern des angesteuerten Stellglieds. Ein stationärer Betriebspunkt wird eingestellt, wobei die Zumesseinheit 15 ”nahezu” geöffnet ist, die Zumesseinheit keine Drosselwirkung hat und keine Reduzierung der Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 bewirkt. Nun folgt Verfahrensschritt 74 Messen eines Stromwerts P1 des Druckregelventils 20. Der Stromwert P1 wird ausgewertet in Verfahrensschritt 75 Ermitteln eines Vergleichsergebnisses unter Benutzung des Stromwerts P1 und eines zugeordneten vorbestimmten Werts. Schließlich folgt Verfahrensschritt 76 Beurteilen, ob die Kraftstoffmengenbilanz eine Mindermenge aufweist, unter Benutzung des Vergleichsergebnisses.
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Das Systemverhalten ist wie folgt: Durch eine hydraulische Minderversorgung des Common Rail System bezogen auf einen Sollzustand, reagiert die Druckregelventil-Raildruckregelung mit einer Verschiebung des Druckregelventil-Arbeitspunktes, um den Raildruck an einem stationären Betriebspunkt einzuregeln. Als Maß für die Beurteilung kann eine gegenüber einem gespeicherten Sollwert bzw. Ursprungswert veränderte Druckregelventil-Bestromung herangezogen werden. Im Fall einer einwandfreien Funktion ist der Druckregelventil-Strom geringer als im Fall einer defekten Funktion.
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Vierte Ausführungsform des Verfahrens
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7 zeigt ein Flussdiagramm 80 des Verfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Druckregelventil-Regelmodus. Es wird zunächst auf den Strom der Zumesseinheit 15 abgestellt. Eine erste alternative Variante stellt auf den Strom des Druckregelventils 20 ab. Eine zweite alternative Variante stellt auf eine Differenz von Strömen der Zumesseinheit ab. Eine dritte alternative Variante stellt auf eine Differenz von Strömen des Druckregelventils ab. 8 erläutert das Systemverhalten dazu.
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Das Verfahren zur Prüfung der Kraftstoffmengenbilanz beginnt mit Verfahrensschritt 81 Einstellen eines Regelmodus durch Bestimmung eines angesteuerten Stellglieds und eines geregelten Stellglieds. In dieser Ausführungsform wird wieder das Druckregelventil 20 geregelt und die Zumesseinheit 15 angesteuert, Druckregelventil-Regelmodus <P>. Nun folgt Verfahrensschritt 82 Konditionieren des Motors, d. h. Einstellen eines definierten Betriebszustands des Motors insbesondere durch Vorgabe von Motordrehzahl und Raildruck. Es folgt Verfahrensschritt 83 Einstellen eines System-Betriebspunkt durch Ansteuern des angesteuerten Stellglieds. Ein Betriebspunkt wird eingestellt, wobei die Zumesseinheit 15 ”nahezu” geöffnet ist, die Zumesseinheit keine Drosselwirkung hat und keine Reduzierung der Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 bewirkt.
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Nun folgt Verfahrensschritt 84 Messen eines ersten Stromwerts. Hier ist nun nach Varianten zu unterscheiden. In der Hauptvariante und in der zweiten alternativen Variante wird der Strom Z1 der Zumesseinheit 15 gemessen; in der ersten alternativen und dritten alternativen Variante wird der Strom P1 des Druckregelventils 20 gemessen.
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In allen Varianten dieser Ausführungsform folgt in Verfahrensschritt 85 das Einstellen eines zweiten System-Betriebspunkt durch Ansteuern des angesteuerten Stellglieds, hier schrittweises Schließen der Zumesseinheit 15, also Verringerung der Kraftstoffmenge im Common Rail, bis sich das Druckregelventil an der Regelgrenze befindet oder bis ein vorgegebener Zumesseinheit-Stromgrenzwert erreicht ist.
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In Verfahrensschritt 86 wird ein zweiter Stromwert gemessen an dem gleichen Stellglied wie in Verfahrensschritt 84.
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In der Hauptvariante dieser Ausführungsform wird der zweite Stromwert 2 der Zumesseinheit 15 ausgewertet, in der zweiten alternativen Variante wird der zweite Stromwert P2 des Druckregelventils 20 ausgewertet, und das Verfahren in Verfahrensschritt 88 fortgesetzt. In der ersten alternativen und der dritten alternativen Variante werden die Strom-Differenzen ΔZ bzw. ΔP ausgewertet, entsprechend erfolgt in diesen Varianten in Verfahrensschritt 87 die jeweilige Differenzbildung.
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In allen Varianten dieser Ausführungsform erfolgt nun in Verfahrensschritt 88 das Ermitteln eines Vergleichsergebnisses, entsprechend der jeweiligen Variante unter Benutzung des zweiten Stromwerts 2 der Zumesseinheit 15, des zweiten Stromwerts P2 des Druckregelventils 20, der Stromwert-Differenz ΔZ oder der Stromwert-Differenz ΔP. Schließlich folgt Verfahrensschritt 89 Beurteilen, ob die Kraftstoffmengenbilanz eine Mindermenge aufweist, unter Benutzung des Vergleichsergebnisses.
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8 enthält zur Erläuterung des Systemverhaltens bezüglich der zweiten Ausführungsform zwei überlagerte Größen mit unterschiedlichen Skalen über derselben Zeitachse, die Bestromung 90 der Zumesseinheit 15 als Stellgröße und den Strom des Druckregelventils 20 sowohl im einwandfreien Fall 91 als auch im Fall einer defekten Funktion 92.
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Durch das gesteuerte Schließen der Zumesseinheit 15, also Verringerung der Kraftstoffmenge, wird das System zur Erhaltung des Raildrucks mit einem Schließen des Druckregelventils 20 reagieren. Das System versucht den Raildruck zu halten. Folglich wird die Druckregelventil-Bestromung größer, wodurch das Druckregelventil 20 weiter schließt. Die Zumesseinheit 15 wird bei dieser Prüfmöglichkeit solange geschlossen bis das Druckregelventil 20 an die Druckregelventil-Regelgrenze 101 stößt oder die vorgegebene Zumesseinheit-Bestromung erreicht ist. Bei der Bestromung der Zumesseinheit beginnt die drosselnde Wirkung mit einer Verzögerung bei dem Zeitpunkt 102.
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Als Maß zur Beurteilung der Hydraulik wird gemäß der Hauptvariante der Absolutwert der Zumesseinheit-Bestromung herangezogen. Im Fall einer einwandfreien Funktion kann die Zumesseinheit bei 93 weiter geschlossen werden, d. h. größere Zumesseinheit-Bestromung als im defekten Fall bei 94.
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In der ersten alternativen Variante wird der Absolutwert der Druckregelventil-Bestromung herangezogen. Im Fall einer einwandfreien Funktion wird die Regelgrenze 101 nicht erreicht bei 95, wohl aber im defekten Fall bei 96.
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Zwischen dem Fall einer einwandfreien Funktion und Fall einer defekten Funktion wird in der dritten Variante mit einer Zumesseinheit-Stromdifferenz unterschieden. Im Fall einer einwandfreien Funktion kann die Zumesseinheit weiter bzw. bis zur ihrer vorgegebenen Bestromung geschlossen werden mit größerer Stromwert-Differenz ΔZ in 97 als im Fall einer defekten Funktion in 98.
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Ferner erfolgt eine Unterscheidung in der vierten Variante mit einer Druckregelventil-Stromdifferenz. Im Fall einer einwandfreien Funktion wird die Druckregelventil-Regelgrenze 101 später erreicht als im Fall einer defekten Funktion, wodurch sich zwischen beiden Fällen eine Stromwert-Differenz ΔP ergibt, die als Maß für die Beurteilung herangezogen werden kann mit größerer Stromwert-Differenz ΔP im Fall einer einwandfreien Funktion 99 als im Fall einer defekten Funktion 100.
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Fünfte Ausführungsform des Verfahrens
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9 zeigt ein Flussdiagramm 110 des Verfahrens gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Zumesseinheit-Regelmodus und Umschaltung auf Druckregelventil-Regelmodus. Es wird auf den Strom des Druckregelventils abgestellt. Eine alternative Variante stellt auf eine Differenz von Strömen des Druckregelventils ab. 10 erläutert das Systemverhalten dazu.
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Das Verfahren zur Prüfung der Kraftstoffmengenbilanz beginnt mit Verfahrensschritt 111 Einstellen eines Regelmodus durch Bestimmung eines angesteuerten Stellglieds und eines geregelten Stellglieds. In dieser Ausführungsform wird zunächst die Zumesseinheit 111 geregelt und das Druckregelventil 20 angesteuert, Zumesseinheit-Regelmodus <Z>. Nun folgt Verfahrensschritt 112 Konditionieren des Motors, d. h. Einstellen eines definierten Betriebszustands des Motors insbesondere durch Vorgabe von Motordrehzahl und Raildruck. Es folgt Verfahrensschritt 113 Einstellen eines ersten System-Betriebspunkt durch Ansteuern des angesteuerten Stellglieds. Das Druckregelventil 20 ist zunächst ”nahezu” geschlossen, die Kraftstoffmenge wird systemseitig so weit reduziert, dass die Mengenbilanz im Leerlauf gerade noch nicht verletzt wird. Nun folgt Verfahrensschritt 114 Messen eines ersten Stromwerts P1 des Druckregelventils 20.
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Nun wird in Verfahrensschritt 115 der Regelmodus umgeschaltet auf Druckregelventil-Regelmodus <P>.
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In den beiden Varianten dieser Ausführungsform folgt in Verfahrensschritt 116 das Einstellen eines zweiten System-Betriebspunkt durch schrittweises Auframpen der Zumesseinheit, d. h. Erniedrigung der Bestromung der Zumesseinheit, bis ein vorgegebener Strom-Grenzwert erreicht ist, d. h. Erhöhung der Kraftstoffmenge.
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In Verfahrensschritt 117 wird ein zweiter Druckregelventil-Stromwert P2 gemessen.
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In der Hauptvariante dieser Ausführungsform wird P2 ausgewertet in Verfahrensschritt 119 Ermitteln eines Vergleichsergebnisses unter Benutzung des zweiten Stromwerts P2 und eines zugeordneten vorbestimmten Werts. Schließlich folgt Verfahrensschritt 120 Beurteilen, ob die Kraftstoffmengenbilanz eine Mindermenge aufweist, unter Benutzung des Vergleichsergebnisses.
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In der alternativen Variante dieser Ausführungsform wird in Verfahrensschritt 118 eine Stromwert-Differenz ΔP aus den Stromwerten P1 und P2 gebildet, die ausgewertet wird. Wie in der Hauptvariante dieser Ausführungsform folgt nun Verfahrensschritt 119 Ermitteln eines Vergleichsergebnisses, nun unter Benutzung der Stromwert-Differenz ΔP und eines zugeordneten vorbestimmten Werts. Schließlich folgt Verfahrensschritt 120 Beurteilen, ob die Kraftstoffmengenbilanz eine Mindermenge aufweist, unter Benutzung des Vergleichsergebnisses.
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10 enthält zur Erläuterung des Systemverhaltens bei gesteuerter Zumesseinheit-Öffnung im Druckregelventil-Regelmodus bezüglich der fünften Ausführungsform wieder drei überlagerte Größen mit unterschiedlichen Skalen über derselben Zeitachse, nämlich den Raildruckverlauf 122 im einwandfreien Fall, die Bestromung 123 des Druckregelventils 20 als Stellgröße und den Strom der Zumesseinheit sowohl im einwandfreien Fall 124 als auch im Fall einer defekten Funktion 125. Durch das gesteuerte öffnen der Zumesseinheit 15, erkennbar an der Bestromung 124, 125 folgt das System mit einem öffnen des Druckregelventils 20, um den Raildruck aufrecht zu erhalten. Die Bestromung der Zumesseinheit erfolgt bei dieser Prüfung bis zu einer vorgegebenen Stromschwelle.
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Die Hauptvariante benutzt den Absolutwert des zweiten Stromwerts P2 des Druckregelventils, der im Fall 127 einer defekten Funktion größer ist als im einwandfreien Fall 126.
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Die alternative Variante benutzt die Druckregelventil-Stromdifferenz ΔP. Diese wird im Fall 129 einer defekten Funktion kleiner sein als im einwandfreien Fall 128.
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Sechste Ausführungsform des Verfahrens
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11 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Zumesseinheit-Regelmodus und Umschaltung auf Druckregelventil-Regelmodus. Es wird auf den Strom der Zumesseinheit abgestellt. Eine alternative Variante stellt auf eine Differenz von Strömen der Zumesseinheit ab. 12 erläutert das Systemverhalten dazu.
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Das Verfahren zur Prüfung der Kraftstoffmengenbilanz beginnt mit Verfahrensschritt 131 Einstellen eines Regelmodus durch Bestimmung eines angesteuerten Stellglieds und eines geregelten Stellglieds. In dieser Ausführungsform wird zunächst die Zumesseinheit 15 geregelt und das Druckregelventil 20 angesteuert, Zumesseinheit-Regelmodus <Z>. Nun folgt Verfahrensschritt 132 Konditionieren des Motors, d. h. Einstellen eines definierten Betriebszustands des Motors insbesondere durch Vorgabe von Motordrehzahl und Raildruck. Es folgt Verfahrensschritt 133 Einstellen eines ersten System-Betriebspunkt durch Ansteuern des angesteuerten Stellglieds. Das Druckregelventil 20 ist zunächst ”nahezu” geschlossen, die Kraftstoffmenge wird systemseitig so weit reduziert, dass die Mengenbilanz im Leerlauf gerade noch nicht verletzt wird. Nun folgt Verfahrensschritt 134 Messen eines ersten Stromwerts Z1 der Zumesseinheit 15.
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Nun wird in Verfahrensschritt 135 der Regelmodus umgeschaltet auf Druckregelventil-Regelmodus <P>.
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In der Hauptvariante dieser Ausführungsform wird der eingestellte Betriebspunkt als stationärer Betriebspunkt angesehen und der gemessene Stromwert Z1 ausgewertet. Es folgt nun Verfahrensschritt 139 Ermitteln eines Vergleichsergebnisses unter Benutzung des Stromwerts Z1 und eines zugeordneten vorbestimmten Werts. Schließlich folgt Verfahrensschritt 140 Beurteilen, ob die Kraftstoffmengenbilanz eine Mindermenge aufweist, unter Benutzung des Vergleichsergebnisses.
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In einer alternativen Variante dieser Ausführungsform erfolgt nach Verfahrensschritt 135 in Verfahrensschritt 136 das Einstellen eines zweiten System-Betriebspunkt durch schrittweises Auframpen der Zumesseinheit, d. h. Erniedrigung der Bestromung der Zumesseinheit, bis ein vorgegebener Strom-Grenzwert erreicht ist, d. h. Erhöhung der Kraftstoffmenge. In Verfahrensschritt 137 wird ein zweiter Zumesseinheit-Stromwert Z2 gemessen und in Verfahrensschritt 138 wird eine Stromwert-Differenz ΔZ aus den Stromwerten Z1 und Z2 gebildet, die ausgewertet wird. Wie in der Hauptvariante dieser Ausführungsform folgt nun Verfahrensschritt 139 Ermitteln eines Vergleichsergebnisses, nun unter Benutzung des der Stromwert-Differenz ΔZ und eines zugeordneten vorbestimmten Werts. Schließlich folgt Verfahrensschritt 140 Beurteilen, ob die Kraftstoffmengenbilanz eine Mindermenge aufweist, unter Benutzung des Vergleichsergebnisses.
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12 enthält zur Erläuterung des Systemverhaltens bei gesteuerter Zumesseinheit-Öffnung im Druckregelventil-Regelmodus bezüglich der sechsten Ausführungsform drei überlagerte Größen mit unterschiedlichen Skalen über derselben Zeitachse, nämlich den Raildruckverlauf 142 im einwandfreien Fall, die Bestromung 143 des Druckregelventils 20 als Stellgröße und den Strom der Zumesseinheit sowohl im einwandfreien Fall 144 als auch im Fall einer defekten Funktion 145. Durch das gesteuerte öffnen der Zumesseinheit 15, erkennbar an der Bestromung 144, 145, folgt das System mit einem öffnen des Druckregelventils 20, um den Raildruck aufrecht zu erhalten. Die Bestromung der Zumesseinheit erfolgt bei dieser Prüfung bis zu einer vorgegebenen Stromschwelle.
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Die Hauptvariante benutzt den Absolutwert des Stroms der Zumesseinheit Z1, der im Fall 146 einer defekten Funktion kleiner ist als im einwandfreien Fall 147.
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Die alternative Variante benutzt die Zumesseinheit-Stromdifferenz ΔZ. Diese wird im Fall 148 einer defekten Funktion kleiner sein als im einwandfreien Fall 149, da sich die Zumesseinheit bereits an der Grenze 150 ihres Regelbereichs befindet.
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Es sind weiterhin nicht gezeigte alternative Ausführungsformen des Verfahrens möglich, in denen die den Stellglieder sozusagen in einem umgekehrten Wirksinn betrieben werden. Dies bedeutet, dass ein regelbares Ventil bei keiner Bestromung komplett geschlossen ist während es jedoch in einem System-Betriebspunkt komplett offen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird mittels einer Software implementiert, die in einer Motorsteuerung für einen Common Rail Motor integriert sein kann. Vorteilhaft wird diese Software bei Verbindung der Motorsteuerung mit einem externen Diagnosegerät aktiviert. Die Software kann aber auch in einem Diagnosegerät für einen Common Rail Motor integriert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1186775 A2 [0003]
- DE 102008001182 A1 [0003]