DE102011077831A1 - Injection system for injecting fluid e.g. fuel in exhaust system of internal combustion engine, has evaluation device that compares measured fluid pressure in fluid conduit during injection process with predetermined reference value - Google Patents

Injection system for injecting fluid e.g. fuel in exhaust system of internal combustion engine, has evaluation device that compares measured fluid pressure in fluid conduit during injection process with predetermined reference value Download PDF

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Abstract

The injection system comprises a pressure sensor (8) that is arranged in a fluid conduit (4) in flow direction of the fluid, to measure the pressure of the fluid in the fluid conduit during an injection process. An orifice (14) is provided in the fluid conduit along upstream of the pressure sensor and is provided with reduced flow cross-section with respect to the fluid conduit. An evaluation device (16) is provided to compare the measured fluid pressure in the fluid conduit during injection process with a predetermined reference value to recognize the leakage. An independent claim is included for method for recognition of leakage in injection system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem zum Einspritzen eines Fluids insbesondere ein Einspritzsystem zum Einspritzen eines Fluids in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors und ein Verfahren zum Erkennen eines Lecks in einem derartigen Einspritzsystem.The invention relates to an injection system for injecting a fluid, in particular to an injection system for injecting a fluid into an exhaust line of an internal combustion engine, and to a method for detecting a leak in such an injection system.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, zur Regeneration eines in einem Abgasstrang eines Dieselmotors installierten Partikelfilters (Diesel-)Kraftstoff in das Abgassystem einzuspritzen, um Rußpartikel, die sich im Betrieb in dem Partikelfilter angesammelt haben, zu verbrennen.It is known to inject (diesel) fuel into the exhaust system to regenerate a particulate filter installed in an exhaust line of a diesel engine to burn soot particles that have accumulated in the particulate filter during operation.

Ein Beispiel für ein derartiges, herkömmliches Einspritzsystem ist schematisch in der 1 gezeigt.An example of such a conventional injection system is shown schematically in FIG 1 shown.

Das Einspritzsystem weist eine Dosiereinheit 2 und eine Einspritzeinheit 3 auf, die in der Regel unmittelbar an einem hier nicht gezeigten Abgasstrang angebracht ist. The injection system has a metering unit 2 and an injection unit 3 on, which is usually mounted directly on an exhaust line, not shown here.

Die Dosiereinheit 2 und die Einspritzeinheit 3 sind durch eine Fluidleitung 4 miteinander verbunden. Der einzuspritzende (Diesel-)Kraftstoff wird im Betrieb aus einem in der 1 nicht gezeigten Reservoir der Dosiereinheit 2 zugeführt und von der Dosiereinheit 2 über die Fluidleitung 4 dosiert an die Einspritzeinheit 3 abgegeben.The dosing unit 2 and the injection unit 3 are through a fluid line 4 connected with each other. The injected (diesel) fuel is in operation from a in the 1 not shown reservoir of the dosing unit 2 fed and from the dosing unit 2 over the fluid line 4 metered to the injection unit 3 issued.

Die Dosiereinheit 2 weist in Strömungsrichtung des Kraftstoffs (in der Darstellung der 1 von links nach rechts) ein Schaltventil 6, einen ersten, stromaufwärtigen Drucksensor 8, ein Dosierventil 10 und einen zweiten, stromabwärtigen Drucksensor 12 auf.The dosing unit 2 points in the flow direction of the fuel (in the illustration of the 1 from left to right) a switching valve 6 , a first, upstream pressure sensor 8th , a dosing valve 10 and a second, downstream pressure sensor 12 on.

Da ein Leck in der Fluidleitung 4 stromabwärts der Dosiereinheit 2 und/oder in der Einspritzeinheit 3 einen Druckabfall in der Fluidleitung 4 stromabwärts der Dosiereinheit 2 zur Folge hat, ist es möglich, durch Messen und Überwachen des Drucks in der Fluidleitung 4 stromabwärts des Dosierventils 10 mit Hilfe des zweiten, stromabwärtigen Drucksensors 12 im laufenden Betrieb, d. h. während eines Einspritzvorgangs, ein solches Leck zu erkennen.There is a leak in the fluid line 4 downstream of the dosing unit 2 and / or in the injection unit 3 a pressure drop in the fluid line 4 downstream of the dosing unit 2 As a result, it is possible to measure and monitor the pressure in the fluid line 4 downstream of the metering valve 10 with the help of the second, downstream pressure sensor 12 during operation, ie during an injection process, to detect such a leak.

Die Verwendung von zwei Drucksensoren 8, 12 erhöht die Kosten und die Fehleranfälligkeit des Einspritzsystems.The use of two pressure sensors 8th . 12 increases the cost and the susceptibility to failure of the injection system.

WO 2009/112294 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Dosierung mindestens eines fluiden Mediums in ein Abgassystem, insbesondere zum Einbringen von Kraftstoff in einen Abgasstrang zur Regenerierung eines schadstoffvermindernden Elements in dem Abgasstrang, die mindestens ein Einspritzventil, insbesondere ein druckgesteuertes Einspritzventil, und mindestens eine Zufuhrleitung zum Zuführen des schadstoffvermindernden Mediums zu dem Einspritzventil umfasst, wobei in der Zufuhrleitung stromaufwärts des Einspritzventils mindestens ein Druckdämpfer vorgesehen ist. WO 2009/112294 A1 discloses a device for metering at least one fluid medium into an exhaust system, in particular for introducing fuel into an exhaust line for regeneration of a pollutant in the exhaust line, the at least one injection valve, in particular a pressure-controlled injection valve, and at least one supply line for supplying the pollutant reducing medium the injection valve, wherein in the supply line upstream of the injection valve, at least one pressure damper is provided.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und kostengünstiges aber dennoch zuverlässiges Einspritzsystem und ein optimiertes Verfahren zum Betreiben eines solchen Einspritzsystems zur Verfügung zu stellen, ohne auf die Möglichkeit, Lecks im Einspritzsystem während des Dosierbetriebs zu erkennen, zu verzichten.It is an object of the present invention to provide a simple and inexpensive yet reliable injection system and method for operating such an injection system without sacrificing the ability to detect leaks in the injection system during metering operation.

Diese Aufgabe wird durch ein Einspritzsystem nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Erkennen eines Lecks in einem Einspritzsystem nach dem unabhängigen Patentanspruch 7 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems bzw. eines erfindungsgemäßen Verfahrens.This object is achieved by an injection system according to independent claim 1 and a method for detecting a leak in an injection system according to independent claim 7. The dependent claims describe advantageous embodiments of an injection system according to the invention and a method according to the invention.

Ein erfindungsgemäßes Einspritzsystem weist in Strömungsrichtung des einzuspritzenden Fluids einen Drucksensor und eine Einspritzeinheit auf. In Strömungsrichtung vor dem Drucksensor ist eine Drosselstelle mit einem reduzierten Strömungsquerschnitt ausgebildet. Da die Drosselstelle verhindert, dass während eines Einspritzvorgangs sofort eine ausreichende Fluidmenge in die Fluidleitung nachströmt, um das eingespritzte Fluid zu ersetzen und einen Druckabfall in der Fluidleitung zu verhindern, bewirkt die Drosselstelle, dass der Druck in der Fluidleitung stromabwärts der Drosselstelle während eines Einspritzvorgangs abfällt. Der Druckabfall ist durch den stromabwärts der Drosselstelle angeordneten Drucksensor messbar. Eine Auswertvorrichtung vergleicht den vom Drucksensor während eines Einspritzvorgangs gemessenen Druck mit einem vorgegebenen Referenzwert, um ein Leck im Einspritzsystem zu erkennen.An injection system according to the invention has a pressure sensor and an injection unit in the flow direction of the fluid to be injected. In the flow direction in front of the pressure sensor, a throttle point is formed with a reduced flow cross-section. Since the orifice prevents a sufficient amount of fluid from immediately flowing into the fluid conduit during an injection event to replace the injected fluid and prevent a pressure drop in the fluid conduit, the restriction causes the pressure in the fluid conduit downstream of the restriction to drop during an injection event , The pressure drop can be measured by the pressure sensor arranged downstream of the throttle point. An evaluation device compares the pressure measured by the pressure sensor during an injection process with a predetermined reference value to detect a leak in the injection system.

Der Druckabfall in der Fluidleitung ist neben der Geometrie der Drosselstelle auch abhängig von der Durchflussmenge und dem Versorgungsdruck des Fluids. Der im normalen Betrieb während eines Einspritzvorgangs entstehende Druckabfall in der Fluidleitung wird als Referenzwert in Abhängigkeit von den genannten und ggf. weiteren Parametern gespeichert. The pressure drop in the fluid line is in addition to the geometry of the throttle point also dependent on the flow rate and the supply pressure of the fluid. The pressure drop in the fluid line arising during normal operation during an injection process is stored as a reference value as a function of the above-mentioned and optionally further parameters.

Tritt im Einspritzsystem stromabwärts der Drosselstelle ein Leck auf, ist der vom Drucksensor während eines Einspritzvorgangs gemessene Druckabfall in der Fluidleitung größer als der zuvor für das intakte System hinterlegte Referenzwert, da neben der Einspritzmenge auch die durch das Leck aus dem System austretende Fluidmenge abfließt und einen zusätzlichen Druckabfall in der Fluidleitung bewirkt. Durch Vergleichen des während eines Einspritzvorgangs gemessenen Druckabfalls mit dem zuvor hinterlegten Referenzwert ist es daher möglich, ein Leck im Einspritzsystem, das sich im Bereich stromabwärts der Drosselstelle befindet, während des Einspritzvorgangs zu erkennen.If a leak occurs in the injection system downstream of the orifice, the pressure measured by the pressure sensor during an injection event is Pressure drop in the fluid line greater than the previously stored for the intact system reference value, as in addition to the injection quantity and the leaked through the leak from the system fluid quantity flows and causes an additional pressure drop in the fluid line. Therefore, by comparing the pressure drop measured during an injection operation with the previously stored reference value, it is possible to detect a leak in the injection system located downstream of the throttle during the injection process.

In einem erfindungsgemäßen Einspritzsystem kann der zweite Drucksensor stromabwärts des Dosierventils eingespart werden, ohne dabei auf die Funktionalität der Leckageerkennung zu verzichten. Ein erfindungsgemäßes Einspritzsystem ist daher kostengünstig herzustellen und zuverlässig zu betreiben, da der zweite Drucksensor, wie er in einem herkömmlichen Einspritzsystem mit Leckageerkennung, wie es in der 1 gezeigt ist, vorgesehen ist, als Kostenfaktor und mögliche Fehlerquelle ausscheidet.In an injection system according to the invention, the second pressure sensor downstream of the metering valve can be saved, without sacrificing the functionality of the leakage detection. An injection system according to the invention is therefore inexpensive to manufacture and operate reliably, since the second pressure sensor, as in a conventional injection system with leakage detection, as in the 1 is shown provided as a cost factor and possible source of error excretes.

Vorzugsweise ist auch eine Auswertvorrichtung vorgesehen, die über wenigstens eine elektrische Leitung mit dem Drucksensor verbunden und ausgebildet ist, den während des Einspritzvorgangs von dem Drucksensor gemessenen Druckabfall zu registrieren und mit dem vorgegebenen, gespeicherten Referenzwert zu vergleichen. Die Auswertvorrichtung gibt eine Leckagemeldung aus, wenn der gemessene Druckabfall den vorgegebenen Referenzwert überschreitet.Preferably, an evaluation device is provided, which is connected via at least one electrical line to the pressure sensor and configured to register the pressure drop measured by the pressure sensor during the injection process and to compare it with the predetermined stored reference value. The evaluation device outputs a leakage message if the measured pressure drop exceeds the predetermined reference value.

In einer Ausführungsform ist die Auswertvorrichtung so ausgebildet, dass sie das Einspritzsystem abschaltet, wenn der von dem Drucksensor registrierte Druckabfall größer als der vorgegebene Referenzwert ist. Durch Abschalten des Einspritzsystems, wenn ein Leck erkannt worden ist, wird ein unkontrolliertes Austreten von Kraftstoff, der sich z.B. an dem im Betrieb heißen Abgasstrang entzünden kann, zuverlässig verhindert. Die Sicherheit des Einspritzsystems wird dadurch erhöht.In one embodiment, the evaluation device is designed such that it switches off the injection system when the pressure drop registered by the pressure sensor is greater than the predetermined reference value. By switching off the injection system, if a leak has been detected, an uncontrolled escape of fuel, e.g. can ignite at the hot exhaust line in operation, reliably prevented. The safety of the injection system is thereby increased.

In einer Ausführungsform ist zwischen dem Drucksensor und der Einspritzeinheit ein Dosierventil angeordnet. Ein derartiges Dosierventil ermöglicht es, die einzuspritzende Kraftstoffmenge exakt zu dosieren. Ein Einspritzsystem, das ein solches Dosierventil aufweist, kann so betrieben werden, dass es exakt die zur Regeneration des Rußfilters notwendige Kraftstoffmenge einspritzt. So wird einerseits eine vollständige Regeneration des Rußfilters bewirkt und andererseits ein überhöhter Kraftstoffverbrauch, wie er sich aus einer zu großen Einspritzmenge ergeben würde, vermieden.In one embodiment, a metering valve is disposed between the pressure sensor and the injection unit. Such a metering valve makes it possible to accurately meter the amount of fuel to be injected. An injection system having such a metering valve can be operated so that it injects exactly the amount of fuel necessary for the regeneration of the soot filter. Thus, on the one hand, a complete regeneration of the soot filter is effected and, on the other hand, an excessive fuel consumption, as would result from an excessive injection quantity, is avoided.

In einer Ausführungsform ist stromaufwärts des Drucksensors ein Schaltventil angeordnet, und die Drosselstelle ist in Form einer separaten Drossel realisiert, die stromaufwärts oder stromabwärts des Schaltventils angeordnet ist. Durch ein Schaltventil kann das gesamte Einspritzsystem bei Bedarf drucklos geschaltet werden. Mit Hilfe einer separaten Drossel kann die Drosselstelle einfach und kostengünstig realisiert werden, ohne die übrigen Komponenten der Dosiereinheit, insbesondere das Schaltventil, zu modifizieren. Eine separate Drossel kann einfach und kostengünstig unabhängig von den anderen Komponenten ausgetauscht und/oder gewartet werden.In one embodiment, upstream of the pressure sensor, a switching valve is arranged, and the throttle point is realized in the form of a separate throttle, which is arranged upstream or downstream of the switching valve. Through a switching valve, the entire injection system can be depressurized when needed. With the help of a separate throttle throttle body can be easily and inexpensively realized without modifying the other components of the metering unit, in particular the switching valve. A separate throttle can be easily and inexpensively replaced and / or serviced independently of the other components.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Drosselstelle innerhalb des Schaltventils ausgebildet bzw. in das Schaltventil integriert. In diesem Fall hat das Schaltventil auch im vollständig geöffneten Zustand einen gegenüber der Fluidleitung reduzierten Querschnitt, so dass es als Drossel wirkt. Durch die Verwendung eines derartigen Schaltventils mit einer integrierten Drosselstelle kann auf eine zusätzliche Drossel verzichtet werden. Ein solches System ist daher besonders platzsparend realisierbar, da kein zusätzlicher Platz für eine separate Drossel benötigt wird.In an alternative embodiment, the throttle point is formed within the switching valve or integrated into the switching valve. In this case, the switching valve has a relation to the fluid line reduced cross section, even in the fully open state, so that it acts as a throttle. By using such a switching valve with an integrated throttle body can be dispensed with an additional throttle. Such a system is therefore particularly space-saving feasible, since no additional space for a separate throttle is needed.

In einer Ausführungsform ist das Schaltventil derart ausgebildet, dass es im geöffneten Zustand zwischen wenigstens zwei verschiedenen Öffnungsquerschnitten umschaltbar ist. Ein derartiges Schaltventil mit wenigstens zwei Öffnungsquerschnitten kann zwischen einer Dosierstellung mit maximalem Durchfluss und praktisch keinem Druckabfall und einer Diagnosestellung, in welcher das Schaltventil die zuvor beschriebene Drosselfunktion mit einem Druckabfall bei reduziertem Durchfluss ausübt, umgeschaltet werden. In one embodiment, the switching valve is designed such that it can be switched in the open state between at least two different opening cross-sections. Such a switching valve with at least two opening cross-sections can be switched between a metering position with maximum flow and virtually no pressure drop and a diagnosis position in which the switching valve exerts the throttle function described above with a pressure drop at reduced flow.

Eine solche Umschaltmöglichkeit ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn große Kraftstoffmengen einzuspritzen sind, die an der oberen Grenze der Kapazität des verwendeten Systems liegen. In diesem Fall wäre eine durch eine Zulaufdrossel verursachte Verringerung der maximalen Durchflussmenge nachteilig, da sie die Kapazität des Einspritzsystems reduzieren würde. Such a switching possibility is particularly advantageous when injecting large amounts of fuel, which are at the upper limit of the capacity of the system used. In this case, reducing the maximum flow rate caused by an inlet throttle would be detrimental because it would reduce the capacity of the injection system.

In einem System mit einem derartigen umschaltbaren Schaltventil steht in der Dosierstellung des Schaltventils die maximale Einspritzmenge zur Verfügung. Das Umschalten in die Diagnosestellung kann in bestimmten vorgegebenen Zeitabständen bzw. nach einer vorgegebenen Anzahl an Einspritzvorgängen, z. B. nach jedem zehnten oder hundertsten Einspritzvorgang, durchgeführt werden. Das Abschaltventil wird nur zur Diagnose in die Diagnosestellung mit reduziertem Durchfluss geschaltet, so dass im Normalbetrieb die volle Einspritzmenge zur Verfügung steht.In a system with such a switchable switching valve, the maximum injection quantity is available in the metering position of the switching valve. The switching to the diagnosis position can at certain predetermined time intervals or after a predetermined number of injections, z. B. after every tenth or hundredth injection process to be performed. The shut-off valve is switched to the diagnostics position with reduced flow only for diagnosis so that the full injection quantity is available during normal operation.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Erkennen eines Lecks in einem Einspritzsystem, das zum Einspritzen eines Fluids insbesondere in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist. Das Verfahren schließt ein, mit einem Drucksensor den Druckabfall im Einspritzsystem während eines Einspritzvorgangs zu messen und mit einem vorgegebenen Referenzwert zu vergleichen. The invention also includes a method for detecting a leak in an injection system, which is designed for injecting a fluid, in particular into an exhaust line of an internal combustion engine. The method includes using a pressure sensor to measure the pressure drop in the injection system during an injection event and to compare it with a predetermined reference value.

Durch Vergleichen des Druckabfalls mit einem vorgegebenen Referenzwert kann ein Leck im Einspritzsystem zuverlässig und mit geringem Aufwand unter Verwendung nur eines einzigen Drucksensors erkannt werden.By comparing the pressure drop with a predetermined reference value, a leak in the injection system can be detected reliably and with little effort using only a single pressure sensor.

In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Einspritzsystem stromaufwärts des Drucksensors ein Ventil auf, das zwischen wenigstens zwei verschiedenen Öffnungsquerschnitten einstellbar ist. Das Verfahren schließt ein, das Ventil wahlweise in einem Einspritzmodus bzw. Dosiermodus mit einem großen Öffnungsquerschnitt und in einem Diagnosemodus mit einem kleineren, reduzierten Öffnungsquerschnitt zu betreiben. Im Diagnosemodus wirkt das Ventil als Drosselstelle, um erfindungsgemäß die Erkennung eines Lecks im Einspritzsystem zu ermöglichen.In one embodiment of the method, the injection system upstream of the pressure sensor to a valve which is adjustable between at least two different opening cross-sections. The method includes operating the valve selectively in an injection mode with a large opening area and in a diagnostic mode with a smaller, smaller opening area. In the diagnostic mode, the valve acts as a throttle point to allow the invention to detect a leak in the injection system.

In einer Ausführungsform schließt das Verfahren ein, das Ventil im Normalbetrieb im Einspritz- bzw. Dosiermodus zu betreiben, um die größtmöglichen Einspritzmenge zur Verfügung stellen, und in periodischen Abständen den Diagnosemodus auszuwählen und den Öffnungsquerschnitt des Ventils zu reduzieren, um das Einspritzsystem erfindungsgemäß auf Lecks zu überprüfen.In one embodiment, the method includes operating the valve in injection mode during normal operation to provide the largest possible injection quantity, periodically selecting the diagnostic mode and reducing the opening area of the valve to leak the injector system to check.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to the attached figures. Showing:

1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Einspritzsystems; 1 a schematic representation of a conventional injection system;

2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems; und 2 a schematic representation of an embodiment of an injection system according to the invention; and

3 den Druckverlauf in einem erfindungsgemäßen Einspritzsystem mit und ohne Leck. 3 the pressure curve in an injection system according to the invention with and without a leak.

1 zeigt ein herkömmliches Einspritzsystem, wie es in der Einleitung bereits beschrieben worden ist. 1 shows a conventional injection system, as has already been described in the introduction.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems mit einer Einspritzeinheit 3. Die Einspritzeinheit 3 ist vorzugsweise unmittelbar an einem nicht gezeigten Abgasstrang montiert und ausgebildet, um flüssigen Kraftstoff, der der Einspritzeinheit 3 von einer Dosiereinheit 2 durch eine Fluidleitung 4 zugeführt wird, in den Abgasstrang einzuspritzen. 2 shows a schematic representation of an injection system according to the invention with an injection unit 3 , The injection unit 3 is preferably mounted directly on an exhaust line, not shown, and adapted to liquid fuel, that of the injection unit 3 from a dosing unit 2 through a fluid line 4 is fed, to inject into the exhaust system.

Eine erfindungsgemäße Dosiereinheit 2 weist in Strömungsrichtung des Fluids (in der Darstellung der 2 von links nach rechts) ein Schaltventil 6, einen Drucksensor 8 und ein Dosierventil 10 auf. Stromaufwärts des Drucksensors 8 ist eine Drosselstelle 14 vorgesehen. In dem in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Drosselstelle in Form einer in Strömungsrichtung vor dem Schaltventil 6 angeordneten separaten Drossel 14 ausgebildet. A dosing unit according to the invention 2 points in the flow direction of the fluid (in the illustration of the 2 from left to right) a switching valve 6 , a pressure sensor 8th and a metering valve 10 on. Upstream of the pressure sensor 8th is a throttle point 14 intended. In the in the 2 the embodiment shown, the throttle point in the form of a flow direction in front of the switching valve 6 arranged separate throttle 14 educated.

Die in der 2 gezeigte Anordnung der Drossel 14 in Strömungsrichtung vor dem Schaltventil 6 ist nur beispielhaft. Alternativ kann die Drossel 14 auch stromabwärts des Schaltventils 6 angeordnet sein. Im Übrigen ist das Schaltventil 6 nicht wesentlich für die Funktion der Erfindung. Wenn die von dem Schaltventil 6 bereitgestellte Funktion des Absperrens des Einspritzsystems nicht benötigt wird, kann auf das Schaltventil 6 verzichtet werden, um das Einspritzsystem noch weiter zu vereinfachen.The in the 2 shown arrangement of the throttle 14 in the flow direction in front of the switching valve 6 is only an example. Alternatively, the throttle 14 also downstream of the switching valve 6 be arranged. Incidentally, the switching valve 6 not essential to the function of the invention. When the of the switching valve 6 provided function of shut-off of the injection system is not needed, can on the switching valve 6 be omitted to further simplify the injection system.

Die Drosselstelle 14 reduziert den maximalen Zufluss des einzuspritzenden Fluids und bewirkt so, dass während eines Einspritzvorgangs ein messbarer Druckabfall in der Fluidleitung 4 auftritt. Dieser Druckabfall wird von dem Drucksensor 8 gemessen und über wenigstens eine elektrische Leitung 18 an eine Auswerteinheit 16 weitergeleitet. Die Auswerteinheit 16 vergleicht den von dem Drucksensor 8 gemessenen Druckabfall mit einem vorgegebenen Druckabfall (Referenzwert), der z.B. an einem intakten Einspritzsystem ohne Leck gemessen oder aufgrund theoretischer Überlegungen festgelegt worden ist. The throttle point 14 reduces the maximum inflow of the fluid to be injected, thus causing a measurable pressure drop in the fluid line during an injection event 4 occurs. This pressure drop is from the pressure sensor 8th measured and via at least one electrical line 18 to an evaluation unit 16 forwarded. The evaluation unit 16 compares that from the pressure sensor 8th measured pressure drop with a predetermined pressure drop (reference value), for example, has been measured on an intact injection system without leak or has been determined based on theoretical considerations.

Die Auswerteinheit 16 gibt ein Fehlersignal (Leckagesignal) an eine übergeordnete, in der 2 nicht gezeigte, Motorsteuerung und/oder eine Signaleinrichtung 20 aus, wenn der von dem Drucksensor 8 gemessene Druckabfall den vorgegebenen Referenzwert um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert überschreitet.The evaluation unit 16 gives an error signal (leakage signal) to a parent, in the 2 not shown, engine control and / or a signaling device 20 off when the of the pressure sensor 8th measured pressure drop exceeds the predetermined reference value by more than a predetermined tolerance value.

Vorzugsweise schließt die Auswerteinheit 16 oder die Motorsteuerung in einem solchen Fehlerfall das Schaltventil 6, um ein unkontrolliertes Austreten von Kraftstoff durch das Leck zu verhindern.The evaluation unit preferably closes 16 or the engine controller in such a fault, the switching valve 6 to prevent uncontrolled leakage of fuel through the leak.

3 zeigt beispielhaft den von dem Drucksensor 8 in der Fluidleitung 4 gemessenen Druck p (senkrechte Achse) als Funktion der Zeit t (waagerechte Achse) während des Betriebs der Einspritzvorrichtung. 3 shows by way of example that of the pressure sensor 8th in the fluid line 4 measured pressure p (vertical axis) as a function of time t (horizontal axis) during operation of the injector.

Die durchgezogene Linie zeigt den Druckverlauf in der Fluidleitung 4 für einen Fall, in dem das Einspritzsystem intakt ist und kein Leck vorhanden ist. Die gestrichelte Linie zeigt den Verlauf des Drucks in der Fluidleitung 4, in einem Fall, in dem ein Leck im Einspritzsystem vorhanden ist.The solid line shows the pressure curve in the fluid line 4 for a case in which the Injection system is intact and no leak is present. The dashed line shows the course of the pressure in the fluid line 4 in a case where there is a leak in the injection system.

Einspritzvorgänge finden in dem in der 3 gezeigten Beispiel in den Zeiträumen von 0 bis 50 ms (T1) und 100 ms bis 150 ms statt. In den Zeiträumen, in denen kein Einspritzvorgang stattfindet (50 ms < t < 100 ms (T2), 150 ms < t < 200 ms), beträgt der Druck in der Fluidleitung 4 ca. 8 bar.Injections can be found in the in the 3 Example shown in the periods from 0 to 50 ms (T 1 ) and 100 ms to 150 ms instead. In the periods in which no injection takes place (50 ms <t <100 ms (T 2 ), 150 ms <t <200 ms), the pressure in the fluid line 4 about 8 bar.

Während eines Einspritzvorgangs in einem intakten System ohne Leck fällt der Druck in der Fluidleitung 4 auf etwa 7 bar (durchgezogene Linie) ab. Dieser Wert wird als Referenzwert gespeichert und mit den jeweils vom Drucksensor 8 während eines Einspritzvorgangs gemessenen Druckverläufen verglichen. Durch den erhöhten Druckabfall (gepunktete Linie), der während eines Einspritzvorgangs auftritt, wenn ein Leck im Einspritzsystem vorhanden ist, kann ein solches Leck mit nur einem einzigen Drucksensor 8 zuverlässig erkannt werden und der in herkömmlichen Einspritzsystemen zur Erkennung von Lecks vorhandene zweite Drucksensor 12 kann eingespart werden.During an injection process in an intact system without a leak, the pressure in the fluid line drops 4 to about 7 bar (solid line) from. This value is stored as a reference value and with each of the pressure sensor 8th compared during an injection process measured pressure curves. Due to the increased pressure drop (dotted line) that occurs during an injection event, if there is a leak in the injection system, such a leak can occur with only a single pressure sensor 8th be reliably detected and the existing in conventional injection systems for detecting leaks second pressure sensor 12 can be saved.

Während eines Einspritzvorgangs (z.B. im Zeitraum T1) tritt ein Druckabfall auf etwa 7 bar (ohne Leck) bzw. 5 bar (mit Leck) auf. Die Differenz D des Drucks während des Einspritzvorgangs zwischen einem System mit Leck und einem System ohne Leck beträgt somit etwa 2 bar oder 25% des maximalen Drucks von ca. 8 bar. Ein solch deutlicher Druckunterschied ist mit herkömmlichen Drucksensoren 8 gut zu erkennen, so dass Lecks im Einspritzsystem zuverlässig erkannt werden können.During an injection process (eg in the period T 1 ) occurs a pressure drop to about 7 bar (without leak) or 5 bar (with leak) on. The difference D of the pressure during the injection process between a system with a leak and a system without a leak is thus about 2 bar or 25% of the maximum pressure of about 8 bar. Such a significant pressure difference is with conventional pressure sensors 8th easy to recognize so that leaks in the injection system can be reliably detected.

4 zeigt in einem schematischen Flussdiagramm den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 shows in a schematic flow diagram the sequence of a method according to the invention.

In einem Initialisierungsschritt 101 wird der Referenzwert bzw. werden die Referenzwerte für verschiedene Betriebsbedingungen gemessen bzw. festgelegt und in einem Speicher hinterlegt. Dies kann einmalig bei der Herstellung bzw. Einstellung des Einspritzsystems erfolgen. Bei baugleichen Einspritzsystemen reicht es, die Referenzwerte einmal für die gesamte Baureihe zu bestimmen. Die Referenzwerte können dann für alle baugleichen Einspritzsysteme übernommen werden.In an initialization step 101 the reference value or the reference values for different operating conditions is measured or determined and stored in a memory. This can be done once in the production or adjustment of the injection system. With identical injection systems it is sufficient to determine the reference values once for the entire series. The reference values can then be adopted for all identical injection systems.

Im Schritt 102 wird der Druck in der Fluidleitung 4 während eines Einspritzvorgangs gemessen und der Druckabfall gegenüber dem Zustand vor dem Beginn des Einspritzvorgangs bestimmt.In step 102 becomes the pressure in the fluid line 4 measured during an injection event and determines the pressure drop from the state before the start of the injection process.

Im Schritt 103 wird der gemessene Druck(abfall) mit dem vorgegebenen Referenzwert verglichen. Überschreitet der gemessene Druckabfall den vorgegebenen Referenzwert für den Druckabfall, bzw. unterschreitet der gemessene Druck den vorgegebenen Referenzwert für den Druck während eines Einspritzvorgangs um mehr als ein vorgegebener Toleranzwert, wird im Schritt 104 eine Fehlermeldung ausgegeben und ggf. der Einspritzvorgang gestoppt, um ein unkontrolliertes Austreten von Kraftstoff aus dem Einspritzsystem zu verhindern.In step 103 the measured pressure (waste) is compared with the predetermined reference value. If the measured pressure drop exceeds the predetermined reference value for the pressure drop, or if the measured pressure falls below the predetermined reference value for the pressure during an injection process by more than a predefined tolerance value, in step 104 an error message issued and possibly stopped the injection process to prevent uncontrolled leakage of fuel from the injection system.

Überschreitet der gemessene Druckabfall den vorgegebenen Referenzwert für den Druckabfall dagegen nicht, kommt das System zu dem Ergebnis, dass kein Leck vorhanden ist, und das Verfahren wird mit weiteren Einspritzvorgängen fortgesetzt. On the other hand, if the measured pressure drop does not exceed the preset pressure drop reference value, the system concludes that there is no leak and the process continues with further injections.

Die Erfindung stellt ein zuverlässiges Einspritzsystem mit nur einem einzigen Drucksensor und ein zuverlässiges Verfahren zum Erkennen von Lecks in einem solchen Einspritzsystem zur Verfügung.The invention provides a reliable injection system with only a single pressure sensor and a reliable method for detecting leaks in such an injection system.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2009/112294 A1 [0009] WO 2009/112294 A1 [0009]

Claims (10)

Einspritzsystem zum Einspritzen eines Fluids insbesondere in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, wobei das Einspritzsystem eine Fluidleitung (4) aufweist, in der in Flussrichtung des Fluids ein Drucksensor (8), der ausgebildet ist, während eines Einspritzvorgangs den Druck des Fluids in der Fluidleitung (4) zu messen; und eine Einspritzeinheit (3) angeordnet sind, wobei das Einspritzsystem dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Fluidleitung (4) stromaufwärts des Drucksensors (8) eine Drosselstelle (14) vorgesehen ist, die einen gegenüber der Fluidleitung (4) reduzierten Strömungsquerschnitt hat, und eine Auswertvorrichtung (16) vorhanden ist, die ausgebildet ist, um den vom Drucksensor (8) während eines Einspritzvorgangs gemessenen Druck mit einem vorgegebenen Referenzwert zu vergleichen, um ein Leck im Einspritzsystem zu erkennen.Injection system for injecting a fluid, in particular into an exhaust line of an internal combustion engine, wherein the injection system is a fluid line ( 4 ), in the flow direction of the fluid, a pressure sensor ( 8th ), which is formed during an injection process, the pressure of the fluid in the fluid line ( 4 ) to eat; and an injection unit ( 3 ), wherein the injection system is characterized in that in the fluid line ( 4 ) upstream of the pressure sensor ( 8th ) a throttle point ( 14 ) is provided, the one opposite the fluid line ( 4 ) has reduced flow cross-section, and an evaluation device ( 16 ), which is designed to be connected to the pressure sensor ( 8th ) to compare pressure measured during an injection event with a predetermined reference value to detect a leak in the injection system. Einspritzsystem nach Anspruch 1, wobei die Auswertvorrichtung (16) ausgebildet ist, ein Leck im Einspritzsystem erkennen und vorzugsweise das Einspritzsystem abzuschalten, wenn der von dem Drucksensor (8) während eines Einspritzvorgangs gemessene Druck kleiner als der vorgegebene Referenzwert ist.Injection system according to claim 1, wherein the evaluation device ( 16 ) is adapted to detect a leak in the injection system and preferably to shut off the injection system when the pressure sensor ( 8th ) pressure measured during an injection event is less than the predetermined reference value. Einspritzsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Drucksensor (8) und der Einspritzeinheit (3) ein Dosierventil (10) angeordnet ist.Injection system according to one of the preceding claims, wherein between the pressure sensor ( 8th ) and the injection unit ( 3 ) a metering valve ( 10 ) is arranged. Einspritzsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zusätzlich ein schaltbares Ventil vorgesehen ist und die Drosselstelle (14) stromaufwärts oder stromabwärts des schaltbaren Ventils (6) in der Fluidleitung (4) angeordnet ist.Injection system according to one of the preceding claims, wherein additionally a switchable valve is provided and the throttle point ( 14 ) upstream or downstream of the switchable valve ( 6 ) in the fluid line ( 4 ) is arranged. Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zusätzlich ein schaltbares Ventil vorgesehen ist und die Drosselstelle (14) innerhalb des schaltbaren Ventils (6) ausgebildet ist. Injection system according to one of claims 1 to 3, wherein additionally a switchable valve is provided and the throttle point ( 14 ) within the switchable valve ( 6 ) is trained. Einspritzsystem nach Anspruch 5, wobei das schaltbare Ventil (6) im geöffneten Zustand zwischen wenigstens zwei verschiedenen Öffnungsquerschnitten einstellbar istAn injection system according to claim 5, wherein the switchable valve ( 6 ) is adjustable in the open state between at least two different opening cross-sections Verfahren zur Erkennung einer Leckage in einem Einspritzsystem, das zum Einspritzen eines Fluids insbesondere in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist, wobei das Verfahren einschließt, den Druck im Einspritzsystem während eines Einspritzvorgangs zu messen und den gemessenen Druck mit einem vorgegebenen Referenzwert zu vergleichen.A method of detecting a leak in an injection system adapted to inject a fluid, in particular into an exhaust line of an internal combustion engine, the method including measuring the pressure in the injection system during an injection event and comparing the measured pressure with a predetermined reference value. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Einspritzsystem stromaufwärts des Drucksensors (8) eine Drosselstelle (14) mit einem reduzierten Strömungsquerschnitt aufweist.The method of claim 7, wherein the injection system upstream of the pressure sensor ( 8th ) a throttle point ( 14 ) having a reduced flow area. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Einspritzsystem stromaufwärts des Drucksensors (8) ein schaltbares Ventil (6) aufweist, das zwischen wenigstens zwei verschiedenen Öffnungsquerschnitten umschaltbar ist, und wobei das Verfahren einschließt, dass schaltbare Ventil (6) wahlweise in einem normalen Einspritzmodus mit einem größeren Öffnungsquerschnitt und in einem Diagnosemodus mit einem kleineren Öffnungsquerschnitt zu betreiben.The method of claim 7 or 8, wherein the injection system upstream of the pressure sensor ( 8th ) a switchable valve ( 6 ), which is switchable between at least two different opening cross-sections, and wherein the method includes that switchable valve ( 6 ) optionally in a normal injection mode with a larger opening cross section and in a diagnostic mode with a smaller opening cross section to operate. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren einschließt, das schaltbare Ventil (6) in periodischen Abständen im Diagnosemodus zu betreiben.The method of claim 9, wherein the method includes, the switchable valve ( 6 ) at periodic intervals in diagnostic mode.
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