DE102013202266A1

DE102013202266A1 - Method for monitoring common-rail-injection system in self-ignition internal combustion engine of motor car, involves generating temporary error reaction, and cancelling reaction when presence of overpressure situations is not acknowledged

Info

Publication number: DE102013202266A1
Application number: DE201310202266
Authority: DE
Inventors: Dieter Schuler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2014-08-14

Abstract

The method involves providing reaction chains for detecting and treating overpressure situations, and generating error reaction (115) of an actuator of a high-pressure injection system in case of detection of the overpressure situations. A temporary error reaction is generated. The temporary error reaction is maintained when the presence of the overpressure situations is acknowledged. The temporary error reaction is canceled when the presence of the overpressure situations is not acknowledged, where the temporary reaction is carried out at the beginning of a debouncing phase (110). Independent claims are also included for the following: (1) a computer program for executing a method for monitoring a high pressure injection system (2) a computer program product with a program code stored on a computer-readable medium for executing a method for monitoring a high pressure injection system (3) a control device for controlling or monitoring a high pressure injection system in a self-ignition engine of a motor car.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Hochdruck-Einspritzsystems insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät zur Steuerung oder Überwachung eines solchen Hochdruck-Einspritzsystems abläuft. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät zur Steuerung oder Überwachung eines solchen Hochdruck-Einspritzsystems ausgeführt wird.The invention relates to a method and a device for monitoring a high-pressure injection system, in particular a self-igniting internal combustion engine of a motor vehicle according to the preambles of the respective independent claims. Furthermore, the invention relates to a computer program that performs all the steps of the method according to the invention, when it runs on a computing device or a control device for controlling or monitoring such a high-pressure injection system. Finally, the present invention relates to a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method according to the invention, when the program is executed on a computing device or a control device for controlling or monitoring such a high-pressure injection system.

Stand der TechnikState of the art

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Common-Rail-Einspritzsystems gehen aus der vorveröffentlichten DE 196 26 689 C1 hervor. Das Einspritzsystem weist ein in einem Hochdruckkreis angeordnetes Druckbegrenzungsventil (DBV) auf, mittels dessen ein zu hoher Kraftstoffdruck in dem Hochdruckkreis bzw. dem Rail dadurch verhindert wird, dass Kraftstoff beim Erreichen des Öffnungspunktes des DBV in einen Rücklauf des Einspritzsystems abgeführt wird. Das DBV wirkt dabei rein mechanisch und passiv und besitzt weder eine elektrische Ansteuerung noch eine beispielsweise den Raildruck erfassende Sensorik. Der Druck im Hochdruckbereich wird allerdings mittels eines steuerbaren Druckerzeugers, typischerweise einer Hochdruckpumpe mit Zumesseinheit (ZME), geregelt. Übersteigt der Raildruck einen kritischen Wert, so verhindert das DBV eine Systemüberlastung, indem es mechanisch öffnet. Das System wird in der Folge in einen Notlaufmodus übergeführt.A method and a device for monitoring a common-rail injection system are known from the pre-published DE 196 26 689 C1 out. The injection system has a pressure limiting valve (DBV) arranged in a high-pressure circuit, by means of which an excessively high fuel pressure in the high-pressure circuit or the rail is prevented by discharging fuel into a return of the injection system when the DBV opening point is reached. The DBV acts purely mechanically and passively and has neither an electrical control nor, for example, the rail pressure sensing sensor. However, the pressure in the high pressure range is controlled by means of a controllable pressure generator, typically a high pressure pump with metering unit (ZME). If the rail pressure exceeds a critical value, the DBV prevents a system overload by mechanically opening. The system is subsequently transferred to an emergency mode.

Ein Nachteil des Einsatzes von Systemen mit genanntem DBV ist, dass diese Kraftstoff Im Wege einer permanenten Leckage (typischerweise Injektorleckage) abführen müssen um im Normalbetrieb den Druck ohne aktive Einspritzung wieder verringern zu können, was wenig effizient ist. Zur Effizienzsteigerung kommen daher in Hochdrucksystemen der neueren Generation einerseits Komponenten ohne eine genannte Leckage zum Einsatz, wobei die Druckabbaufunktionalität im Normalbetrieb mittels eines (aktiven) Druckregelventils (DRV) erfolgt. Andererseits wird dort auch die Druckbegrenzungsfunktionalität des genannten DBV noch in das genannte DRV integriert. In Überdrucksituationen wird das DRV möglichst schnell entstromt und daher ist die Entstromung des DRV in sicherheitskritischen Überdrucksituationen besonders zeitkritisch für die Systemsicherheit.A disadvantage of using systems with said DBV is that they have to dissipate fuel by way of permanent leakage (typically injector leakage) in order to be able to reduce the pressure again during normal operation without active injection, which is less efficient. In order to increase the efficiency, therefore, components of the newer generation are used without any leakage in high-pressure systems of the newer generation, with the pressure-reducing functionality occurring in normal operation by means of an (active) pressure control valve (DRV). On the other hand, the pressure-limiting functionality of said DBV is also integrated in said DRV. In overpressure situations, the DRV is de-energized as quickly as possible and therefore the out-flow of the DRV in safety-critical overpressure situations is particularly time-critical for system safety.

Trotz der erhöhten Anforderungen an die Reaktionszeit muss auch die Güte bzw. Robustheit der Erkennung einer Überdrucksituation gewährleistet sein. So ist bekannt, im Wege einer plausibilisierenden Entprellung eine Abschaltung des Hochdrucksystems erst nach mehreren erfassten kritischen Raildruckwerten einzuleiten. Jedoch verlängert eine solche Entprellung nachteilig die Reaktionszeit zur Verringerung des Überdrucks.Despite the increased demands on the reaction time, the quality or robustness of the detection of an overpressure situation must also be ensured. Thus, it is known to initiate shutdown of the high-pressure system only after several detected critical rail pressure values by means of a plausibilizing debouncing. However, such debouncing adversely prolongs the reaction time to reduce overpressure.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in einem bei der Überwachung des Einspritzsystems zugrunde liegenden Reaktionspfad (bzw. Reaktionskette) eine Entprellung mit einer präventiven Abschaltung des Hochdrucksystems vorzusehen, wobei die präventive Abschaltung bereits zu Anfang einer Entprellphase erfolgt und nur in dem Fall aufrechterhalten wird, dass sich bei oder nach Ablauf der Entprellphase das Vorliegen einer Überdrucksituation tatsächlich bestätigt. Die präventive Abschaltung entspricht dabei einer vorläufigen Fehlerreaktion, welche dazu dient, einer möglichen Überdrucksituation in dem Hochdrucksystem entgegenzuwirken. Liegt nach Ablauf der Entprellung jedoch keine Überdrucksituation vor, wird die präventive Abschaltung wieder aufgehoben.The invention is based on the idea of providing debouncing with a preventive deactivation of the high-pressure system in a reaction path (or reaction chain) on which the injection system is monitored, the preventive deactivation already taking place at the beginning of a debouncing phase and being maintained only in that case, that the presence of an overpressure situation is actually confirmed during or after the completion of the debounce phase. The preventive shutdown corresponds to a preliminary fault reaction, which serves to counteract a possible overpressure situation in the high pressure system. However, if there is no overpressure situation after expiration of the debouncing, the preventive switch-off is canceled again.

Mit der genannten Vorgehensweise wird demnach eine Entprellung ermöglicht, ohne jedoch die gesamte Reaktionszeit des genannten Reaktionspfades durch die Entprellung zu verlängern. Die erfindungsgemäße präventive Abschaltung ermöglicht daher eine erhebliche Verbesserung der Reaktionsgeschwindigkeit der Sicherheitsreaktion bei der Überwachung einer Überdrucksituation in einem hier betroffenen Einspritzsystem und damit auch das Druckbegrenzungsvermögen und die Betriebssicherheit des Hochdruckkreises, ohne jedoch die erforderliche Robustheit der Erkennung einer Hochdrucksituation zu beeinträchtigen.Accordingly, deblocking is made possible with the stated procedure, without, however, prolonging the total reaction time of said reaction path by debouncing. The inventive preventive shutdown therefore allows a considerable improvement in the reaction rate of the safety reaction in monitoring an overpressure situation in an injection system affected here and thus also the pressure limiting capacity and reliability of the high pressure circuit, but without compromising the required robustness of detecting a high pressure situation.

Um den größtmöglichen Zeitvorteil bei der Reaktionsgeschwindigkeit zu erhalten, kann die präventive Abschaltung bzw. die vorläufige Fehlerreaktion möglichst zu Beginn der Entprellung bzw. einer entsprechenden Entprellphase erfolgen.In order to obtain the greatest possible time advantage in the reaction rate, the preventive shutdown or the preliminary error reaction can be as far as possible at the beginning of debouncing or a corresponding debouncing phase.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine Entprellschwelle und eine Abschaltschwelle vorgegeben, wobei der wenigstens eine Aktuator beim Erreichen oder Überschreiten der Entprellschwelle in einen Übergangszustand übergeführt wird und nach erfolgter Entprellung geprüft wird, ob auch die Abschaltschwelle zu diesem Zeitpunkt überschritten ist. In diesem Fall wird das Vorliegen einer permanenten Überdrucksituation angenommen und daher die präventive Abschaltung aufrechterhalten. Bei dieser Vorgehensweise ist insbesondere die Robustheit bei der Erkennung einer Überdrucksituation gewährleistet.According to a preferred embodiment, a debounce threshold and a switch-off threshold are specified, wherein the at least one actuator is transferred when reaching or exceeding the Entprellschwelle in a transitional state and is checked after debouncing whether the switch-off is exceeded at this time. In this case, the existence of a assumed permanent overpressure situation and therefore maintained the preventive shutdown. In this procedure, in particular the robustness in the detection of an overpressure situation is ensured.

In dem Fall, dass die Fehlerreaktion durch einen Aktuator des Einspritzsystems, z.B. ein genanntes DRV, erfolgt, entspricht die präventive Abschaltung einem Übergangszustand des Aktuators, wobei der Übergangszustand bevorzugt einem Abschaltzustand entspricht. Durch die Realisierung des Übergangszustandes als Abschaltzustand ist die erforderliche Betriebssicherheit bzw. Überwachungssicherheit des vorgeschlagenen Verfahrens gewährleistet.In the event that the fault reaction is caused by an actuator of the injection system, e.g. a called DRV occurs, the preventive shutdown corresponds to a transition state of the actuator, wherein the transition state preferably corresponds to a shutdown state. By implementing the transient state as the shutdown state, the required operational safety or monitoring reliability of the proposed method is ensured.

Die Erfindung ist sowohl in Hochdruck-Einspritzsystemen selbstzündender Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen als auch bei in Industrieanlagen eingesetzten entsprechenden Brennkraftmaschinen mit den hierin beschriebenen Vorteilen einsetzbar. Auch ist ein Einsatz bei jeder Art von zeitkritischen Reaktionsketten, in denen Entprellvorgänge mit Totzeitgliedern kombiniert sind, mit den hierin beschriebenen Vorteilen möglich. An Stelle eines totzeitbehafteten Stellers wie ein beschriebenes DRV, kann das Verfahren bei einer ebenfalls mit Verzögerungszeiten behafteten Mengenregelung einer Hochdruckpumpe eines hier betroffenen Einspritzsystems, die sogenannte „Zumesseinheit“ (ZME), entsprechend angewendet werden. Allerdings besitzt eine solche ZME einen umgekehrten Wirksinn, so dass eine Fehlerreaktion, im Gegensatz zum DRV, ein Erhöhen des ZME-Ansteuerstroms auf einen Maximalwert, anstatt einer Abschaltung, erfordert. Darüber hinaus kann das Verfahren auch bei Überwachungsfunktionen von anderen Stellern wie z.B. Turboladern, Drosselklappen, Motorbremsen oder dergleichen zum Einsatz kommen.The invention can be used both in high-pressure injection systems of self-igniting internal combustion engines of motor vehicles and in corresponding internal combustion engines used in industrial plants with the advantages described herein. Also, use with any type of time-critical reaction chains in which debounce operations are combined with deadtime terms is possible with the advantages described herein. Instead of a dead-time actuator such as a described DRV, the method can be applied correspondingly in the case of a quantity control of a high-pressure pump of an injection system affected here, also with delay times, the so-called "metering unit" (ZME). However, such an ZME has an inverse sense, so an error response, unlike the DRV, requires increasing the ZME drive current to a maximum value rather than a shutdown. In addition, the method can also be used in monitoring functions of other writers such. Turbochargers, throttle valves, engine brakes or the like are used.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine serielle Reaktionskette zur Überwachung eines hier betroffenen Hochdruck-Einspritzsystems gemäß dem Stand der Technik. 1 shows a serial reaction chain for monitoring a high-pressure injection system according to the prior art concerned here.

2 zeigt eine mittels der erfindungsgemäßen Methode der präventiven Abschaltung parallelisierte Reaktionskette zur Überwachung eines hier betroffenen Hochdruck-Einspritzsystems. 2 shows a parallelized by means of the inventive method of preventive shutdown reaction chain for monitoring a high-pressure injection system concerned here.

3a–d zeigen Messkurven für den Raildruck und den Ansteuerstrom eines Druckregelventils (DRV) bei vier verschiedenen Abschaltintervallen des DRV. 3a -D show traces for the rail pressure and the drive current of a pressure control valve (DRV) at four different shutdown intervals of the DRV.

4a, b zeigen einzelne Raildruckverläufe im Fehlerfall und zugehörige Ansteuerströme eines DRV, und zwar im Vergleich einer Ansteuerung gemäß dem Stand der Technik (4a) und der Erfindung (4b). 4a , b show individual rail pressure profiles in the event of a fault and associated drive currents of a DRV, in comparison with a drive according to the prior art ( 4a ) and the invention ( 4b ).

5 zeigt über mehrere Versuche gefilterte bzw. gemittelte Raildruckverläufe mit und ohne präventive Abschaltung. 5 shows filtered or averaged rail pressure curves over several attempts with and without preventive shutdown.

6 zeigt ähnliche Raildruckverläufe und Ansteuerströme wie in den 4a und 4b, jedoch im Falle eines relativ langsamen Raildruckanstiegs. 6 shows similar rail pressure curves and drive currents as in the 4a and 4b , but in the case of a relatively slow Raildruckanstiegs.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Die 1 zeigt schematisch anhand eines Blockdiagramms eine im Stand der Technik bekannte Reaktionskette (bzw. Reaktionspfad) zur Erkennung und Behandlung von Überdrucksituationen in einem Common-Rail Hochdruckspeicher einer selbstzündenden Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. The 1 schematically shows a block diagram of a known in the art reaction chain (or reaction path) for the detection and treatment of overpressure situations in a common rail high-pressure accumulator of a self-igniting internal combustion engine of a motor vehicle.

In Block 100 wird zunächst der aktuelle Raildruck erfasst und im darauffolgenden Block 105 einer Fehlerklassifizierung unterworfen. Das Ergebnis der Fehlerklassifizierung kann sein, dass der aktuelle Raildruck oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt und demnach möglicherweise eine permanente und damit kritische Überdrucksituation vorliegt. Im nachfolgenden Block 110 erfolgt eine Plausibilisierung dieses Klassifizierungsergebnisses, im vorliegenden Beispiel im Wege einer Entprellung bzw. Plausibilisierung durch Erfassung weiterer Raildruckwerte, um danach zu beurteilen, ob die erfasste Überdrucksituation nur kurzzeitig, d.h. nur vorübergehend, gegeben war oder aber permanent vorliegt. Denn nur eine permanente Überdrucksituation ist als systemkritisch zu beurteilen.In block 100 First, the current rail pressure is recorded and in the following block 105 subjected to an error classification. The result of the error classification may be that the current rail pressure is above a predetermined threshold value and therefore possibly a permanent and thus critical overpressure situation exists. In the following block 110 a plausibility check of this classification result takes place in the present example in the form of debouncing or plausibility checking by recording further rail pressure values in order to assess whether the detected overpressure situation was only temporary, ie only temporary, or permanent. Because only a permanent overpressure situation can be judged as systemically critical.

Bestätigt die Entprellung (bzw. Plausibilisierung) 110, dass tatsächlich eine permanente Überdrucksituation vorliegt, wird gemäß Block 115 eine elektrische Fehlerreaktion generiert, um den Überdruck abzubauen. Mit dem Block 120 wird angedeutet, dass zwischen der Generierung der elektrischen Fehlerreaktion 115 und der eigentlichen durch einen Steller bzw. Aktuator (z.B. ein eingangs genanntes Druckregelventil (DRV)) ausgeführten hydraulischen Fehlerreaktion 125 üblicherweise eine Totzeit liegt, welche durch eine Berechnungsdauer im Steuergerät oder elektrisch, hydraulisch oder mechanisch bedingte Aktuatorverzögerung hervorgerufen wird.Confirms debouncing (or plausibility check) 110 that there is actually a permanent overpressure situation is, according to block 115 generates an electrical fault reaction to reduce the overpressure. With the block 120 it is suggested that between the generation of the electrical fault reaction 115 and the actual by a controller or actuator (eg, a pressure regulating valve (DRV) mentioned above) executed hydraulic fault reaction 125 Usually there is a dead time, which is caused by a calculation period in the control unit or electrically, hydraulically or mechanically induced actuator delay.

Wie aus der 2 zu ersehen ist, macht sich die Erfindung die genannte Totzeit zunutze, indem die Entprellung 110 nicht mehr mit der Generierung der elektrischen Fehlerreaktion 115 sowie der genannten Totzeit 120 sequenziell durchgeführt wird, sondern bereits während des gesamten Zeitintervalls von der Generierung der elektrischen Fehlerreaktion 115 bis zum Ende der Totzeit 120 parallel durchgeführt wird. Zu Beginn der Entprellphase 110 wird die genannte präventive Abschaltung des Aktuators durchgeführt, d.h. es wird zumindest vorübergehend angenommen, dass die angenommene Überdrucksituation durch die Entprellung 110 auch bestätigt wird. Like from the 2 can be seen, the invention takes advantage of the said dead time by the debouncing 110 no longer with the generation of the electrical fault reaction 115 as well as the mentioned dead time 120 is performed sequentially, but already during the entire time interval of the generation of the electrical fault reaction 115 until the end of the dead time 120 is carried out in parallel. At the beginning of the debounce phase 110 the aforementioned preventive shutdown of the actuator is performed, ie it is at least temporarily assumed that the assumed overpressure situation by debouncing 110 also confirmed.

Durch die zeitlich parallele Ausführung der Entprellung 110 und der elektrischen Ansteuerung des totzeitbehafteten DRV wird die Reaktionskette bei der Druckbegrenzung im Fehlerfall maximal um die Dauer der Entprellphase 110 verkürzt und damit insgesamt die Reaktionszeit, trotz der durchgeführten Entprellung, verkürzt. Die Verkürzung der Reaktionszeit erfolgt demnach ohne den Verzicht auf das robustheitssteigernde Plausibilisieren der gemessenen Raildruckwerte in der Entprellphase 110.Due to the temporally parallel execution of debouncing 110 and the electrical control of the dead-time DRV is the reaction chain at the pressure limit in case of failure maximum by the duration of Entprellphase 110 shortened and thus overall the reaction time, despite the Entprellung carried out, shortened. The shortening of the reaction time thus takes place without dispensing with the robustness-increasing plausibility of the measured rail pressure values in the debounce phase 110 ,

Es ist anzumerken, dass das beschriebene Verfahren auch in Fällen angewendet werden kann, in denen die Entprellzeit größer ist als die Totzeit. Dabei muss die Reaktionskette 100–125 allerdings so modifiziert werden, dass die genannte präventive Abschaltung erst ab einem vorgegebenen Entprellgrad einsetzt. Zudem ist erwähnenswert, dass bei variablen Entprell-/Plausibilisierungsdauern sichergestellt werden muss, dass die präventive Abschaltung des Aktuators noch zurückgenommen werden kann, bevor eine nicht gerechtfertigte, vorzeitige Fehlerreaktion einsetzt. Je nach Aktuatoreigenschaften kann man in dieser Situation auch in einen getakteten AN/AUS-Modus wechseln, in dem noch keine hydraulische Fehlerreaktion 125 einsetzt, aber gegebenenfalls noch ein Vorteil bei der Totzeitüberbrückung erzielt werden kann.It should be noted that the described method can also be used in cases where the debounce time is greater than the dead time. The reaction chain must be 100 - 125 however, be modified so that the aforementioned preventive shutdown begins only after a predetermined Entprellgrad. In addition, it is worth noting that with variable debounce / plausibility periods, it must be ensured that the preventive shutdown of the actuator can still be withdrawn before an unjustified, premature fault reaction commences. Depending on the actuator characteristics, you can also switch to a pulsed ON / OFF mode in which there is no hydraulic error response 125 but, if necessary, an advantage can be achieved in the dead-time bridging.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele für das Ansteuerverhalten eines genannten Aktuators, und zwar vorliegend am Beispiel eines DRV, beschrieben. Ein geeignetes Ansteuerverhalten ermöglicht erst oder verbessert sogar die genannte Wirkung des präventiven Abschaltens.In the following, exemplary embodiments for the drive behavior of a named actuator, specifically in the example of a DRV, will be described. A suitable control behavior only makes it possible or even improves the said effect of preventive shutdown.

Die in den 3a bis 3d dargestellten, bei vier verschiedenen Abschaltdauern eines DRV gemessenen Raildrücken illustrieren ein für das präventive Abschalten geeignetes Reaktions- bzw. Totzeitverhalten des DRV. In den Diagrammen sind gemäß der linken Ordinate jeweils der Ansteuerstrom des DRV in Ampere und gemäß der rechten Ordinate jeweils der Raildruck in 10⁶ hPa über die Zeit in Sekunden aufgetragen. Der Ansteuerstrom des DRV erfolgte vorliegend in an sich bekannter Weise durch Pulsweitenmodulation (PWM).The in the 3a to 3d illustrated, at four different shutdown periods of a DRV measured rail pressures illustrate a suitable for the preventive shutdown reaction or dead time behavior of the DRV. In the diagrams, the drive current of the DRV in amperes and according to the right ordinate in each case the rail pressure in 10 ⁶ hPa are plotted over the time in seconds according to the left ordinate. In the present case, the drive current of the DRV was effected in a manner known per se by pulse width modulation (PWM).

Bei diesen Messungen wurde der Hochdruckkreis des Common-Rail-Einspritzsystems auf einen konstanten Kraftstoffdruck eingestellt. In der Folge wurde die Pumpenförderung und daher auch der Kraftstoffzufluss abgeregelt und jegliche Injektoreinspritzung unterbunden, wodurch auch kein Kraftstoffabfluss erfolgen konnte. Da das DRV mit einem ausreichend großen elektrischen Haltestrom beaufschlagt wurde, stellte sich bei dem vorliegend druckdichten System gemäß 3a ein konstanter Raildruck entsprechend der relativ glatten (d.h. schwingungsarmen) Kurve 300 ein. Die ebenfalls eingezeichnete Schwingungskurve 305 stellt den entsprechenden Verlauf des Ansteuerstroms des DRV dar.In these measurements, the high pressure circuit of the common rail injection system was set to a constant fuel pressure. As a result, the pump delivery and therefore also the fuel flow was stopped and prevented any injector injection, which also no fuel drain could occur. Since the DRV was subjected to a sufficiently large electrical holding current, the presently pressure-tight system turned out to be correct 3a a constant rail pressure corresponding to the relatively smooth (ie low-vibration) curve 300 one. The also drawn vibration curve 305 represents the corresponding course of the drive current of the DRV.

In der Folge wurde der Ansteuerstrom des DRV in einer Serie von kurzen Abschaltdauern (vorliegend 4, 6 und 8 ms) vollständig abgeschaltet. Die sich dabei jeweils ergebenden Raildruckkurven sind in den 3b, 3c und 3d mit den Bezugszeichen 300‘, 300‘‘ und 300‘‘‘ versehen. Danach wurde das DRV wieder mit dem Ausgangswert bestromt. Wie aus den 3b, 3c und 3d zu ersehen, ergaben sich dabei die beiden folgenden, für das Reaktions- bzw. Totzeitverhalten des DRV bedeutsamen Effekte:

a) Nach der Abschaltung des Ansteuerstroms sinkt der elektrische Strom im DRV aufgrund der im Magnetkreis gespeicherten elektrischen Energie erst allmählich ab. Dies hat zur Folge, dass die Haltekraft des DRV nach dem Abschalten ebenfalls nur zeitverzögert absinkt. Erst bei längeren Abschaltungen über eine für das jeweilige DRV spezifische Dauer wird die Reaktion des DRV nicht nur im Strom, sondern auch im Raildruck erkennbar, und zwar vorliegend ab 6 ms (3c). Wie aus der 3d zu erkennen, nimmt der Raildruck bei längeren Abschaltzeiten der jeweiligen Abschaltdauer graduell weiter ab.
b) Auch bei einer relativ kurzen Stromabschaltung des DRV, welche noch keine Auswirkung auf den Raildruck hat, erfolgt nach einem erneuten Bestromen des DRV der Stromaufbau ebenfalls zeitverzögert und benötigt einige PWM-Zyklen, um das Ausgangsniveau wieder zu erlangen. Sollte während dieser Stromaufbauzeit bzw. der entsprechenden Totzeit nach dem erneuten Bestromen des DRV eine permanente Abschaltung des DRV erfolgen, geschieht diese Abschaltung zwar bei einem niedrigeren Ausgangsniveau als die vorherige Abschaltung, besitzt aber dennoch den oben beschriebenen Reaktionszeitvorteil.

As a result, the drive current of the DRV was completely turned off in a series of short turn-off periods (in the present case 4, 6 and 8 ms). The thereby resulting in each case rail pressure curves are in the 3b . 3c and 3d with the reference numerals 300 ' . 300 '' and 300 ''' Mistake. Thereafter, the DRV was energized with the output value again. Like from the 3b . 3c and 3d The following two effects, which are significant for the reaction or deadtime behavior of the DRV, were found:

a) After the switching off of the drive current, the electrical current in the DRV only gradually decreases due to the electrical energy stored in the magnetic circuit. This has the consequence that the holding force of the DRV after switching off also decreases only with a time delay. Only in the case of longer shutdowns over a duration that is specific to the respective DRV, the response of the DRV can be recognized not only in the current but also in the rail pressure, in this case from 6 ms ( 3c ). Like from the 3d to recognize, the rail pressure gradually decreases with longer shutdown of the respective shutdown.
b) Even with a relatively short power cut of the DRV, which still has no effect on the rail pressure, the current build-up is also time-delayed after re-energizing the DRV and requires some PWM cycles to regain the output level. If a permanent shutdown of the DRV takes place during this current build-up time or the corresponding dead time after re-energizing the DRV, this shutdown occurs at a lower output level than the previous shutdown, but still has the reaction time advantage described above.

Es ist anzumerken, dass die in den 3a bis 3d gezeigten Versuchsergebnisse an einem DRV des Typs PCVN2-25 des Herstellers Bosch GmbH durchgeführt wurden. Jedoch weisen auch andere Aktuatortypen ein ähnliches Reaktionsverhalten auf und können daher ebenfalls für das hierin beschriebene Verfahren der präventiven Abschaltung mit den hierin beschriebenen Vorteilen eingesetzt werden.It should be noted that in the 3a to 3d shown test results were performed on a DRV of the type PCVN2-25 manufacturer Bosch GmbH. However, too Other types of actuators have a similar response and therefore can also be used for the preventive shutdown method described herein having the advantages described herein.

Die 4a und 4b zeigen im oberen Bereich Raildruckverläufe zur Illustration einer Druckbegrenzungsfunktion bzw. Überdruckabschaltung des Hochdruckkreises eines hier betroffenen Einspritzsystems, und zwar 4a bei einer im Stand der Technik bekannten Überdruckabschaltung und 4b beim Einsatz einer vorbeschriebenen präventiven Abschaltung. Im unteren Bereich sind jeweils die zeitlich entsprechenden Ansteuerströme des DRV dargestellt, und zwar als „AN“- und „AUS“-Werte.The 4a and 4b show in the upper area Raildruckverläufe to illustrate a pressure limiting function or overpressure shutdown of the high pressure circuit of an injection system concerned here, namely 4a in a known in the art overpressure shutdown and 4b when using a prescribed preventive shutdown. In the lower area, the chronologically corresponding drive currents of the DRV are shown, as "ON" and "OFF" values.

Wie aus den 4a und 4b zu ersehen, werden bei der Raildruckbegrenzungsfunktion zwei Druckschwellen festgelegt, nämlich eine Entprellschwelle 400 und eine oberhalb der Entprellschwelle liegende Abschaltschwelle 405. Der genaue Wert der Entprellschwelle 400 wird so gewählt, dass die im fehlerfreien Betrieb des Einspritzsystems auftretenden Druckwerte die Entprellschwelle 400 nicht überschreiten. Jede Überschreitung der Entprellschwelle 400 wird als Fehlfunktion gewertet. Die genannte Plausibilisierung (Entprellung) des Fehlers erfolgt durch mehrfache Erfassung oder Messung des Raildruckwertes, wobei bei fortdauernder oder innerhalb einer vorgegebenen Entprellzeit 415 erneut erfolgender Überschreitung der Entprellschwelle 400 eine genannte Fehlerklassifizierung durchgeführt wird. Die Abschaltschwelle 405 wird festgelegt auf der Grundlage des verfügbaren Messbereichs des jeweils verwendeten Drucksensors und/oder aufgrund von systembedingten Festigkeitsgrenzen des Einspritzsystems, insbesondere des Hochdruckkreises bzw. des Hochdruckspeichers. Like from the 4a and 4b can be seen, two pressure thresholds are set in the rail pressure limiting function, namely a Entprellschwelle 400 and a turn-off threshold above the debounce threshold 405 , The exact value of the debounce threshold 400 is chosen so that the pressure values occurring in error-free operation of the injection system, the Entprellschwelle 400 do not exceed. Any overrun of the debounce threshold 400 is considered a malfunction. The above-mentioned plausibility (debouncing) of the error takes place by multiple detection or measurement of the rail pressure value, with continuing or within a predetermined debounce time 415 again exceeding the debounce threshold 400 a said error classification is performed. The switch-off threshold 405 is determined on the basis of the available measuring range of the pressure sensor used in each case and / or due to system-related strength limits of the injection system, in particular the high pressure circuit or the high pressure accumulator.

Das in 4a dargestellte Szenario beruht auf der in 1 gezeigten seriellen Reaktionskette, d.h. es beinhaltet nicht die erfindungsgemäße Methode der präventiven Abschaltung. Im vorliegend angenommenen Fehlerfall steigt der Raildruck 410 relativ schnell an, wobei sowohl die Entprellschwelle 400 als auch die Abschaltschwelle 405 bereits deutlich vor dem Ablauf der Entprellzeit 415 überschritten werden. Dies bedeutet, dass noch bis zum Ablauf der Entprellzeit 415 abgewartet werden muss, bevor eine druckmindernde Reaktion ausgelöst werden kann. Da in dem vorliegenden Beispiel am Ende der Entprellzeit 415 die Abschaltschwelle 405 noch überschritten ist, wird der Ansteuerstrom 420 vom „AN“-Zustand 425 in den „AUS“-Zustand 430 übergeführt.This in 4a scenario presented is based on the in 1 shown series reaction chain, ie it does not include the inventive method of preventive shutdown. In the case of error assumed here, the rail pressure increases 410 relatively fast, with both the debounce threshold 400 as well as the shutdown threshold 405 already well before the expiration of the debounce time 415 be crossed, be exceeded, be passed. This means that until the expiration of the debounce time 415 has to wait before a pressure-reducing reaction can be triggered. As in the present example, at the end of the debounce time 415 the switch-off threshold 405 is still exceeded, the drive current 420 from the "on" state 425 in the "OFF" state 430 converted.

Aus der 4a ist demnach zu ersehen, dass bei einer seriellen Reaktionskette die durch die Entprellung gewonnene Robustheit unmittelbar eine Reaktionsverzögerung bedeutet. Dieser Nachteil wird, wie nachfolgend beschrieben, durch die Methode der präventiven Abschaltung behoben.From the 4a Accordingly, it can be seen that in a serial reaction chain, the robustness obtained by the debouncing directly means a reaction delay. This disadvantage is remedied by the preventive shutdown method as described below.

Das in 4b gezeigte Druckabschaltungsszenario beruht auf einer gemäß 2 erfindungsgemäß parallelisierten Reaktionskette. Wie in 4a erfolgt auch hier ein relativ schneller Raildruckanstieg 440, wobei in sehr kurzer Zeitfolge sowohl die Entprellschwelle 400 als auch die Abschaltschwelle 405 überschritten werden. Im Gegensatz zu 4a wird jedoch vorliegend bereits beim ersten Erreichen der Entprellschwelle 400 der Ansteuerstrom 445 des DRV aus dem „AN“-Zustand 425 in einen Übergangszustand 450 übergeführt und als „P_AUS“ 435 markiert. Am Ende der Entprellzeit 415 ist in dem vorliegenden Szenario die Abschaltschwelle 405 immer noch überschritten, wodurch der vorliegende Druckverlauf als permanente Überdrucksituation klassifiziert bzw. plausibilisiert wird und somit die vorübergehende Abschaltung „P_AUS“ 435 des Ansteuerstroms 445, 450 ohne Unterbrechung in den „AUS“-Zustand 430 übergeht.This in 4b The pressure shutdown scenario shown is based on a 2 according to the invention parallelized reaction chain. As in 4a Here too, a relatively fast increase in rail pressure takes place 440 , whereby in very short time sequence both the Entprellschwelle 400 as well as the shutdown threshold 405 be crossed, be exceeded, be passed. In contrast to 4a However, in the present case, this is already the case when the debounce threshold is first reached 400 the drive current 445 of the DRV from the "on" state 425 into a transitional state 450 transferred and as "P_AUS" 435 marked. At the end of the debounce time 415 in the present scenario is the shutdown threshold 405 still exceeded, whereby the present pressure profile is classified as a permanent overpressure situation or made plausible and thus the temporary shutdown "P_AUS" 435 of the drive current 445 . 450 without interruption in the "OFF" state 430 passes.

Im Gegensatz zu dem in 4a gezeigten bekannten Druckabschaltungsansatz wird daher vorliegend der Ansteuerstrom des DRV um den Betrag der Entprellzeit früher abgeschaltet, ohne jedoch auf die Entprellung an sich verzichten zu müssen. Durch die zeitlich vorgezogene Stromabschaltung wird die Reaktionszeit im Fehlerfall verkürzt, so dass der maximale Raildruck im Hochdrucksystem vorteilhaft auf einem niedrigeren Niveau gehalten werden kann. Unlike the in 4a In the present case, therefore, the drive current of the DRV is switched off earlier by the amount of the debounce time without, however, having to forego the debounce itself. Due to the temporally advanced power cut, the reaction time is shortened in the event of a fault, so that the maximum rail pressure in the high pressure system can be advantageously maintained at a lower level.

Dieser Druckbegrenzungseffekt ist aus der 5 zu ersehen, in der über mehrere Versuche maximal gefilterte Raildruckwerte für die beiden Szenarien gemäß den 4a und 4b gezeigt sind. Der obere Druckverlauf 510 entspricht dabei dem ersten Szenario gemäß 4a und der untere Druckverlauf 515 dem zweiten Szenario gemäß 4b. Die genannte Reduzierung des Maximaldrucks ergibt sich vorliegend als Druckdifferenz 520. Im unteren Bereich des Diagramms in 5 ist zeitgerecht der Verlauf des Ansteuerstroms 500 des DRV für das erste Szenario sowie der Verlauf des Ansteuerstroms 505 entsprechend dem zweiten Szenario inklusive der zeitlich vorgezogenen präventiven Abschaltung dargestellt.This pressure limiting effect is from the 5 can be seen in the over several attempts maximum filtered rail pressure values for the two scenarios according to the 4a and 4b are shown. The upper pressure curve 510 corresponds to the first scenario according to 4a and the lower pressure curve 515 according to the second scenario 4b , The mentioned reduction of the maximum pressure results in the present case as a pressure difference 520 , In the lower part of the diagram in 5 is timely the course of the drive current 500 the DRV for the first scenario and the course of the drive current 505 according to the second scenario, including the early preventive shutdown.

Wie in den 4a, 4b und 5 gezeigt, wird bei relativ schnellen Raildruckanstiegen durch die präventive Abschaltung sowie den Übergang in den permanenten Abschaltzustand des DRV eine kritische Überdrucksituation wirksam verhindert. Es gibt aber Situationen, in denen der Raildruck zwar langsamer ansteigt, aber dennoch einen kritischen Überdruck erreichen kann.As in the 4a . 4b and 5 In the case of relatively rapid rail pressure rises, the preventive shutdown and the transition into the permanent shutdown state of the DRV effectively prevent a critical overpressure situation. However, there are situations in which the rail pressure may increase more slowly but still reach a critical overpressure.

In der 6 ist ein solches Szenario dargestellt, bei dem die präventive Abschaltung zwar aktiviert wird 425 (Zustand „P_AUS“ 455), jedoch am Ende der Entprellzeit 440 nicht sämtliche Bedingungen erfüllt sind, um in den permanent abgeschalteten Zustand 450 (Zustand „AUS“) überzugehen. Denn bis zum Ende der Entprellzeit 440 wird vorliegend die Abschaltschwelle 405 noch nicht erreicht oder überschritten, so dass die präventive Abschaltung wieder zurückgenommen werden muss, d.h. der Ansteuerstrom des DRV wird wieder eingeschaltet 430 (Zustand „AN“ 445). Andernfalls kommt es zu einem unbegründeten Einbruch des Raildrucks, da noch keine permanente Überdrucksituation vorliegt. In the 6 is such a scenario shown, in which the preventive shutdown is indeed activated 425 (State "P_AUS" 455 ), but at the end of the debounce time 440 Not all conditions are met to be in the permanent shutdown state 450 (State "OFF") to go over. Because until the end of the debounce time 440 in the present case, the switch-off threshold 405 not yet reached or exceeded, so that the preventive shutdown must be withdrawn, ie the drive current of the DRV is turned on again 430 (State "ON") 445 ). Otherwise, there is an unfounded collapse of the rail pressure, since there is no permanent overpressure situation.

In dem vorliegenden Szenario steigt der Raildruck nach Ablauf der Entprellzeit 440 doch noch steil an 415 und überschreitet dabei die Abschaltschwelle 405. In diesem Fall wird in einem nach Ablauf der Entprellzeit 440 erneut durchgeführten Berechnungspunkt ein Raildruck oberhalb der Abschaltschwelle 405 festgestellt, wodurch der Ansteuerstrom mit permanenter Abschaltung (Zustand „AUS“ 450) klassifiziert wird und daher sofort abgeschaltet wird. Die kurze Wiedereinschaltphase 430 ist zwar nicht ideal. Allerdings bietet auch in dem vorliegenden Szenario die präventive Abschaltung den oben beschriebenen Zeitvorteil gegenüber einem seriellen Reaktionspfad gemäß 1.In the present scenario, the rail pressure increases after the debounce time has elapsed 440 but still steep 415 and thereby exceeds the switch-off threshold 405 , In this case, it will be in one at the end of the debounce time 440 again carried out calculation point a rail pressure above the shutdown threshold 405 detected, whereby the drive current with permanent shutdown (state "OFF" 450 ) and is therefore switched off immediately. The short reclosing phase 430 is not ideal. However, also in the present scenario, the preventive shutdown offers the above-described time advantage over a serial reaction path according to FIG 1 ,

Das beschriebene Verfahren kann entweder in Form eines Steuerprogramms in einem bestehenden Steuergerät zur Steuerung eines hier betroffenen Einspritzsystems realisiert werden oder in Form einer eigenen Steuereinheit zur Drucküberwachung eines solchen Einspritzsystems.The method described can be realized either in the form of a control program in an existing control unit for controlling an injection system affected here or in the form of a separate control unit for pressure monitoring of such an injection system.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19626689 C1 [0002]

Claims

Method for monitoring a high-pressure injection system, in particular a self-igniting internal combustion engine of a motor vehicle, wherein a reaction chain ( 100 - 125 ) is provided for the detection and treatment of overpressure situations, whereby pressure values detected for the detection of an overpressure situation are debounced ( 110 ) and wherein, in the event of detection of an overpressure situation, an error reaction of at least one actuator of the high-pressure injection system is generated, characterized in that at least partially coincides with the debouncing ( 110 ) a preliminary error reaction is generated overlappingly ( 115 ), that the preliminary error reaction ( 115 ) is maintained if after debouncing ( 110 ) the presence of an overpressure situation is confirmed, and that the preliminary error reaction ( 115 ) is revoked if, after debouncing ( 110 ) the presence of an overpressure situation is not confirmed.

Method according to Claim 1, characterized in that the preliminary error reaction ( 115 ) at the beginning of a debounce phase ( 110 ) he follows.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that a debounce threshold ( 400 ) and a switch-off threshold ( 405 ), wherein the at least one actuator is reached when the debounce threshold ( 400 ) into a transitional state ( 450 ) and after debouncing ( 110 ), it is checked whether the switch-off threshold ( 405 ) is exceeded, whereby in case of exceeding the switch-off threshold ( 405 ) a permanent overpressure situation is detected and the switch-off from the transition state ( 450 ) of the actuator is maintained.

Method according to Claim 3, characterized in that the debounce threshold ( 400 ) and the switch-off threshold ( 405 ) are united to a common threshold.

Method according to claim 3 or 4, characterized in that the transition state ( 450 ) of the actuator corresponds to an at least temporary shutdown state.

Computer program that performs all the steps of a method according to one of claims 1 to 5, when it runs on a computing device or a controller for controlling or monitoring the high-pressure injection system.

Computer program product with program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, when the program is executed on a computer or a control device for controlling or monitoring the high-pressure injection system.

Control unit for controlling or monitoring a high-pressure injection system, in particular of a self-igniting internal combustion engine of a motor vehicle, which has a reaction chain ( 100 - 125 ) for detecting and treating overpressure situations, whereby pressure values detected for the detection of an overpressure situation are debounced ( 110 ) and wherein in the event of detection of an overpressure situation an error reaction of at least one actuator of the high-pressure injection system is generated, characterized by means by which at least partially in time with the Entprellung ( 110 ) a preliminary error reaction is generated overlappingly ( 115 ), the preliminary error reaction ( 115 ) is maintained if after debouncing ( 110 ) the presence of an overpressure situation is confirmed and the preliminary error reaction ( 115 ) is revoked if, after debouncing ( 110 ) the presence of an overpressure situation is not confirmed.