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 - Google Patents
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Abstract
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
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
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
Die
In Block
Bestätigt die Entprellung (bzw. Plausibilisierung)
Wie aus der
Durch die zeitlich parallele Ausführung der Entprellung
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
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
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
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
- 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 der3d 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.
- 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 the3d 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
Die
Wie aus den
Das in
Aus der
Das in
Im Gegensatz zu dem in
Dieser Druckbegrenzungseffekt ist aus der
Wie in den
In der
In dem vorliegenden Szenario steigt der Raildruck nach Ablauf der Entprellzeit
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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