DE102011015154B4

DE102011015154B4 - Verfahren zur Überwachung einer elektromotorisch angetriebenen Kraftstoffpumpe und Kraftstofffördereinheit mit einer Kraftstoffpumpe

Info

Publication number: DE102011015154B4
Application number: DE102011015154.0A
Authority: DE
Inventors: Rolf Graf
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2031-03-26
Also published as: DE102011015154A1; US20120245819A1; US9127611B2

Abstract

Verfahren zur Überwachung einer elektromotorisch angetriebenen Kraftstoffpumpe einer Kraftstofffördereinheit für ein Kraftfahrzeug, bei dem ein Pumpensteuergerät die Kraftstoffpumpe mit elektrischem Strom versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Pumpenstroms der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von der Pumpenspannung an der Kraftstoffpumpe oder von der Pumpendrehzahl der Kraftstoffpumpe zur indirekten Erfassung eines Druckabfalls der Kraftstoffpumpe überwacht wird und bei Unterschreitung eines Grenzwertes eine Fehlermeldung ausgegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer elektromotorisch angetriebenen Kraftstoffpumpe einer Kraftstofffördereinheit für ein Kraftfahrzeug, bei dem ein Pumpensteuergerät die Kraftstoffpumpe mit elektrischem Strom versorgt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kraftstofffördereinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens für ein Kraftfahrzeug mit einer elektromotorisch angetriebenen Kraftstoffpumpe und mit einem Pumpensteuergerät zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe.
Bei Kraftstofffördereinheiten besteht beispielsweise die Gefahr, dass die Kraftstoffpumpe keinen Kraftstoff erhält und daher trocken laufen kann oder dass bei einer Leckage Kraftstoff in die Umwelt gelangt. Ein Trockenlauf der Kraftstoffpumpe führt wegen eines Ausfalls der Schmierung zu einem schnellen Verschleiß und damit zu einem Ausfall der Kraftstoffpumpe. Eine Leckage außerhalb eines die Kraftstoffpumpe aufnehmenden Kraftstoffbehälters führt zu einer Belastung und Gefährdung der Umwelt.
Man könnte die Kraftstofffördereinheit beispielsweise mit einem Drucksensor überwachen und die genannten Gefahren erkennen, da der von der Kraftstoffpumpe erzeugte Druck bei einem Trockenlaufen oder einer Leckage drastisch abfällt. Ein solcher Drucksensor führt jedoch zu einem hohen baulichen Aufwand. Im ungünstigsten Fall ist der Drucksensor zudem selbst eine Fehlerquelle.
Die DE 10 2006 004 296 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung eines Fehlerzustandes eines Kraftstofffördersystems, bei dem eine elektrische Leistung mit einer hydraulischen Leistung verglichen wird. Die hydraulische Leistung wird über die Daten eines Drucksensors bestimmt. Damit ist bei diesem Verfahren in jedem Fall ein Drucksensor notwendig. Weiterhin wird bei diesem Verfahren die elektrische Leistung mit der einfachen Formel P = U·I ermittelt.
Die DE 10 2008 041 569 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung einer Kraftstofffördereinrichtung, bei dem beispielsweise die Stromaufnahme der Vorförderpumpe erfasst wird. Aus der Stromaufnahme wird auf einen an der Vorförderpumpe anliegenden Gegendruck geschlossen. Dieses Verfahren ist jedoch sehr ungenau, weil, erst der Bezug des Pumpenstroms auf die Pumpenspannung Rückschlüsse auf einen Druckabfall erlaubt.
Die DE 198 28 933 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung einer elektronisch angetriebenen Kraftstoffpumpe, wobei die Zuführung des Pumpenstroms der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von einem mittels einer Diagnoseeinrichtung an einem Teilstück der elektrischen Zuleitung der Kraftstoffpumpe ermittelten Spannungsabfall zur indirekten Erfassung eines Druckabfalls an einen Filter überwacht wird. Bei Überschreiten eines Grenzwertes wird eine Fehlermeldung ausgegeben.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, dass es eine Überwachung der Kraftstofffördereinheit ohne den Einsatz eines Drucksensors ermöglicht. Weiterhin soll eine Kraftstofffördereinheit geschaffen werden, welche ohne Drucksensor überwacht werden kann.
Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zuführung des Pumpenstroms der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von der Pumpenspannung an der Kraftstoffpumpe oder von der Pumpendrehzahl der Kraftstoffpumpe zur indirekten Erfassung eines Druckabfalls der Kraftstoffpumpe überwacht wird und bei Unterschreitung eines Grenzwertes eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
Durch diese Gestaltung wird ein Druckabfall indirekt über Parameter der Kraftstoffpumpe erfasst. Wenn der Pumpenstrom der Kraftstoffpumpe bei konstanter Pumpenspannung oder konstanter Pumpendrehzahl abfällt, ist dies ein Zeichen dafür, dass eine Leckage vorliegt oder dass die Kraftstoffpumpe trocken läuft. Diese Überwachung des Pumpenstroms und die Verknüpfung mit weiteren Systemparametern der Kraftstoffpumpe ist meist mit vorhandenen Einrichtungen durch Software möglich. Eine direkte Messung des Drucks der Kraftstoffpumpe ist daher nicht erforderlich.
Eine irrtümliche Ausgabe von Fehlermeldungen lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weitgehend vermeiden, wenn die Fehlermeldung erst nach der Unterschreitung des Grenzwertes nach einer vorgesehenen Zeitspanne ausgegeben wird. Durch diese Gestaltung werden transiente Vorgänge ausgefiltert.
Unterschiedliche Ursachen für Fehler lassen sich an unterschiedlichem Verhalten der Kraftstoffpumpe erkennen. Für unterschiedliche Ursachen lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung unterschiedliche Fehlermeldungen ausgeben, wenn mehrere Grenzwerte erstellt werden und für jeden Grenzwert eine eigene Fehlermeldung ausgegeben wird. Durch diese Gestaltung kannbeispielsweise eine Leckage der Kraftstofffördereinheit von einem Trockenlauf der Kraftstoffpumpe unterschieden werden, weil der der Kraftstoffpumpe zugeführte Pumpenstrom bei einem Trockenlauf geringer ist als bei einer Leckage. Bei einer Leckage ist der Pumpenstrom geringer als im Normalbetrieb der Kraftstoffpumpe.
Eine Beschädigung der Kraftstoffpumpe durch einen Trockenlauf oder ein hoher Austritt von Kraftstoff bei einer Leckage lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn bei Unterschreitung eines Grenzwertes des Pumpenstroms die Kraftstoffpumpe abgeschaltet wird. Durch diese Gestaltung wird das erfindungsgemäße Verfahren genutzt, um Schäden an der Kraftstofffördereinheit oder durch austretenden Kraftstoff zu vermeiden.
Ein Fehler der Kraftstofffördereinheit lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung während des gesamten Betriebs überwachen, wenn ein Kennfeld des der Kraftstoffpumpe zugeführten Pumpenstroms mit der Pumpenspannung oder der Pumpendrehzahl überwacht wird. Durch diese Gestaltung ist der Grenzwert eine Kurve im Kennfeld und damit abhängig von der Pumpenspannung und der Pumpendrehzahl.
Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung einer Kraftstofffördereinheit, welche ohne Drucksensor überwacht werden kann, wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung zur Überwachung der Parameter des der Kraftstoffpumpe zugeführten Pumpenstroms in Verbindung mit der Pumpenspannung und/oder Pumpendrehzahl der Kraftstoffpumpe und durch eine Recheneinheit zum Vergleich der Signale der Einrichtung zur Überwachung mit abgespeicherten Grenzwerten der Kraftstoffpumpe.
Durch diese Gestaltung werden verschiedene Parameter der Kraftstoffpumpe überwacht und nach einem Vergleich der Parameter mit einem Grenzwert auf das Vorliegen eines Fehlers geschlossen. Die Montage eines zusätzlichen Drucksensors lässt sich dank der Erfindung vermeiden.
Die erfindungsgemäße Kraftstofffördereinheit lässt sich während des Betriebs auf Fehler überwachen, wenn die Einrichtung zur Überwachung von Parametern eine Kennfeldüberwachung ist.
Die erfindungsgemäße Kraftstofffördereinheit gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn das Pumpensteuergerät die Einrichtung zur Kennfeldüberwachung und/oder die Recheneinheit aufweist. Durch diese Gestaltung wird die Anzahl der zu montierenden Bauteile besonders gering gehalten.
Die erfindungsgemäße Kraftstofffördereinheit lässt sich besonders kostengünstig fertigen, wenn das Pumpensteuergerät einen Mikroprozessor zur Kennfeldüberwachung und zu dem Vergleich der Signale der Kennfeldüberwachung mit den abgespeicherten Grenzwerten hat. Da Pumpensteuergeräte häufig ohnehin einen Mikroprozessor zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe nutzen, führt diese Gestaltung nicht zu einer Erhöhung des baulichen Aufwandes der Kraftstofffördereinheit.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in:
1 schematisch eine Kraftstofffördereinheit eines Kraftfahrzeuges,
2 schematisch ein Diagramm zur Ansteuerung einer Kraftstoffpumpe der Kraftstofffördereinheit aus 1.
1 zeigt eine Kraftstofffördereinheit eines Kraftfahrzeuges mit einer in einem Kraftstoffbehälter 1 angeordneten Kraftstoffpumpe 2. Die Kraftstoffpumpe 2 hat eine von einem Elektromotor 3 angetriebene Pumpenstufe 4 und fördert Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 1 über eine Vorlaufleitung 5 zu einer Brennkraftmaschine 6. Der Elektromotor 3 wird über ein Pumpensteuergerät 7 mit elektrischem Strom aus einem Stromnetz 8 eines Kraftfahrzeuges versorgt. Das Pumpensteuergerät 7 ist mit einer Anzeige 9 verbunden, auf der sich Fehlermeldungen der Kraftstoffpumpe 2 darstellen lassen. Weiterhin hat das Pumpensteuergerät 7 eine Verbindung mit einem Motorsteuergerät 10 der Brennkraftmaschine 6.
2 zeigt schematisch in einem Diagramm ein Kernfeld des Pumpendrucks [P] der Kraftstoffpumpe 2 aus 1 in Abhängigkeit des elektronisch der Kraftstoffpumpe 2 zugeführten Pumpenstroms [A] über die Pumpendrehzahl [n]. In 2 sind zudem die Verläufe zweier Grenzwerte G1 und G2 des minimalen Pumpendrucks dargestellt. Der Grenzwert G1 entspricht dem Verlauf des Pumpendrucks bei einer Leckage der Kraftstofffördereinheit aus 1, beispielsweise bei einem Leck in der Vorlaufleitung 5. Grenzwert G2 beschreibt beispielsweise einen Trockenlauf der Kraftstoffpumpe 2, bei dem die Pumpendrehzahl bereits bei geringen Pumpenströmen stark ansteigt, ohne dass ein Pumpendruck erzeugt wird. Das dargestellte Diagramm ist kennzeichnend für einen bürstenlosen Elektromotor 3. In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann bei einem bürstenbehafteten Elektromotor 3 anstelle der Pumpendrehzahl die Pumpenspannung dargestellt sein.
Das Verfahren zum Betrieb der Kraftstoffpumpe 2 sieht vor, aus dem in 2 dargestellten Pumpenstrom und der Pumpendrehzahl oder der Pumpenspannung den von der Kraftstoffpumpe 2 erzeugten Pumpendruck aus einem abgespeicherten Kernfeld abzuleiten. Die hierfür erforderlichen Werte liegen dem Pumpensteuergerät 7 vor. Unterschreitet der abgeleitete Pumpendruck den Grenzwert G1 oder G2, wird auf der Anzeige 9 eine Fehlermeldung dargestellt und/oder die Brennkraftmaschine 6 über das Motorsteuergerät 10 abgeschaltet.
Bezugszeichenliste

1: Kraftstoffbehälter
2: Kraftstoffpumpe
3: Elektromotor
4: Pumpenstufe
5: Vorlaufleitung
6: Brennkraftmaschine
7: Pumpensteuergerät
8: Stromnetz
9: Anzeige
10: Motorsteuergerät

Claims

Verfahren zur Überwachung einer elektromotorisch angetriebenen Kraftstoffpumpe einer Kraftstofffördereinheit für ein Kraftfahrzeug, bei dem ein Pumpensteuergerät die Kraftstoffpumpe mit elektrischem Strom versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Pumpenstroms der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von der Pumpenspannung an der Kraftstoffpumpe oder von der Pumpendrehzahl der Kraftstoffpumpe zur indirekten Erfassung eines Druckabfalls der Kraftstoffpumpe überwacht wird und bei Unterschreitung eines Grenzwertes eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlermeldung erst nach der Unterschreitung des Grenzwertes nach einer vorgesehenen Zeitspanne ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Grenzwerte erstellt werden und für jeden Grenzwert eine eigene Fehlermeldung ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreitung eines Grenzwertes des Pumpenstroms die Kraftstoffpumpe abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennfeld des Pumpenstroms mit der Pumpenspannung oder der Pumpendrehzahl überwacht wird.
Kraftstofffördereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für ein Kraftfahrzeug mit einer elektromotorisch angetriebenen Kraftstoffpumpe (2) und mit einem Pumpensteuergerät (7) zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe (2), gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Überwachung der Parameter des der Kraftstoffpumpe zugeführten Pumpenstroms [A] in Verbindung mit der Pumpenspannung und/oder Pumpendrehzahl [n] der Kraftstoffpumpe (2) und durch eine Recheneinheit zum Vergleich der Signale der Einrichtung zur Überwachung mit abgespeicherten Grenzwerten (G1, G2) der Kraftstoffpumpe (2).
Kraftstofffördereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Überwachung von Parametern eine Kennfeldüberwachung ist.
Kraftstofffördereinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpensteuergerät (7) die Einrichtung zur Kennfeldüberwachung und/oder die Recheneinheit aufweist.
Kraftstofffördereinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpensteuergerät (7) einen Mikroprozessor zur Kennfeldüberwachung und zu dem Vergleich der Signale der Kennfeldüberwachung mit den abgespeicherten Grenzwerten hat.