DE102013213698A1 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, das über einen Kraftstoffspeicher (26) mit einem Drucksensor verfügt, wobei Kraftstoff aus dem Kraftstoffspeicher (26) Injektoren (28) zugeführt wird, wobei eine Korrelation zwischen Druckwerten eines Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher (26) und Stromwerten eines Injektorstrom mindestens eines Injektors (28) adaptiv gelernt wird, um einen einstellbaren Injektorstrom zu bestimmen, bei dem, wenn dieser eingestellt ist, im Bereich eines kritischen Drucks ein digitaler Mengensprung vorliegt.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle, which has a fuel reservoir (26) with a pressure sensor, wherein fuel from the fuel reservoir (26) injectors (28) is supplied, wherein a correlation between pressure values of a pressure of the fuel in the Fuel accumulator (26) and current values of an injector of at least one injector (28) is learned adaptively to determine an adjustable injector, wherein when this is set, there is a digital jump in quantity in the range of a critical pressure.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to a method and an arrangement for operating an internal combustion engine in a motor vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Eine Einspritzanlage mit einem Kraftstoffspeicher (Rail) wird auch als Common-Rail-Einspritzanlage bezeichnet. Diese Einspritzanlage ist dazu ausgebildet, bei Auftreten bestimmter Fehler mit dem Umstellen von Normalbetrieb auf Notfahrbetrieb (Limp-Home) zu reagieren. Dabei kann die Einspritzlage im Normalbetrieb gemäß ihrer Spezifikationen uneingeschränkt betrieben werden. Im Notfahrbetrieb ist dagegen vorgesehen, dass Funktionen von einzelnen Komponenten der Einspritzanlage und/oder Betriebsparameter eingeschränkt werden. So kann ein zulässiger Wertebereich eines Betriebsparameters, der durch einen minimalen und/oder maximalen Sollwert begrenzt ist, für den Notfahrbetrieb im Vergleich zu dem Normalbetrieb eingeschränkt werden.An injection system with a fuel storage (rail) is also referred to as a common-rail injection system. This injection system is designed to respond when certain errors occur when switching from normal operation to emergency operation (Limp-Home). In this case, the injection position can be operated in normal operation according to their specifications without restriction. In emergency operation, on the other hand, it is provided that functions of individual components of the injection system and / or operating parameters are restricted. Thus, a permissible value range of an operating parameter, which is limited by a minimum and / or maximum setpoint value, can be limited for the emergency driving operation in comparison to the normal operation.
Weiterhin weist die Einspritzanlage zum Bestimmen des Drucks des Kraftstoffs im Kraftstoffspeicher einen Kraftstoffspeicher-Drucksensor bzw. Raildrucksensor (RDS) auf. Sofern der Kraftstoffspeicher-Drucksensor ausfallen sollte, kann als Fehlerreaktion durch eine Hochdruckpumpe der Einspritzanlage eine Vollförderung an Kraftstoff bei erhöhtem Druck (Pressure Increase) eingeleitet werden. Nach einer applizierbaren Wartezeit kann die Einspritzmenge an Kraftstoff kurzzeitig abgeschaltet werden (Pressure Shock), um damit einen schnellen Anstieg des Drucks des Kraftstoffs im Kraftstoffspeicher auf ein Öffnungsdruckniveau des Druckbegrenzungsventil zu erreichen. Ist daraufhin ein Öffnen des Druckbegrenzungsventils erfolgreich, wird ein für den Notfahrbetrieb des Druckbegrenzungsventils vorgesehener Soll-Druck für den Kraftstoff eingestellt, der etwa der Hälfte des Nominaldrucks der Einspritzanlage entspricht.Furthermore, the injection system for determining the pressure of the fuel in the fuel accumulator on a fuel storage pressure sensor or rail pressure sensor (RDS). If the fuel storage pressure sensor should fail, can be initiated as a fault reaction by a high-pressure pump of the injection system full delivery of fuel at elevated pressure (Pressure Increase). After an applicable waiting time, the injection quantity of fuel can be switched off for a short time (pressure shock) in order to achieve a rapid increase in the pressure of the fuel in the fuel accumulator to an opening pressure level of the pressure limiting valve. If an opening of the pressure-limiting valve then succeeds, a desired pressure for the fuel provided for the emergency driving operation of the pressure-limiting valve is set, which corresponds to approximately half the nominal pressure of the injection system.
Aufgrund einer unzureichenden Hochdruckmengen-Bilanz ist es möglich, dass sich das Druckbegrenzungsventil der Einspritzanlage erst dann sicher öffnet, wenn der Verbrennungsmotor ein bestimmte Drehzahl erreicht hat, da der vorgesehene Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils sonst nicht mehr erreicht wird. Bei einem Ausfall des Kraftstoffspeicher-Drucksensors, was als Fehlerfall einzustufen ist, kann das Öffnen des Druckbegrenzungsventils nicht mehr über das Signal für den Druck im Kraftstoffspeicher überprüft werden. Daher wird bei dieser Einspritzanlage, abhängig davon, in welchem Betriebspunkt der Fehler auftritt, bei nicht sichergestelltem Öffnen des Druckbegrenzungsventils der Verbrennungsmotor abgestellt, um einen undefinierten und damit potentiell kritischen Betrieb des Verbrennungsmotors zu verhindern. Dies kann je nach Einspritzanlage eine deutliche Einschränkung der Notfahrfähigkeit bei einem Ausfall des Kraftstoffspeicher-Drucksensors darstellen.Due to an insufficient high-pressure balance, it is possible that the pressure limiting valve of the injection system only opens safely when the engine has reached a certain speed, because the intended opening pressure of the pressure relief valve is not reached otherwise. In the event of a failure of the fuel storage pressure sensor, which is to be classified as an error case, the opening of the pressure relief valve can no longer be checked via the signal for the pressure in the fuel accumulator. Therefore, in this injection system, depending on the operating point in which the error occurs, shut off in unsecured opening the pressure relief valve of the engine to prevent undefined and thus potentially critical operation of the engine. Depending on the injection system, this can represent a significant limitation of the emergency driving capability in the event of a failure of the fuel-pressure sensor.
Bei einem Ausfall des Kraftstoffspeicher-Drucksensors kann als Bewertungskriterium für ein Öffnen oder Nicht-Öffnen des Druckbegrenzungsventils eine Änderung der Temperatur eines Injektormagneten eines Injektors oder eines Rücklaufs an Kraftstoff in dem Druckbegrenzungsventil verwendet werden. Bei drehmomentgesteuerten Anwendungen kann eine Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors oder bei drehzahlgeregelten Anwendungen eine Änderung eines Reglerverlaufs der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder eines Verlaufs einer Soll-Einspritzmenge als Bewertungskriterium für das Öffnen oder Nicht-Öffnen des Druckbegrenzungsventils verwendet werden.In case of failure of the fuel storage pressure sensor can be used as an evaluation criterion for opening or non-opening of the pressure relief valve, a change in the temperature of an injector solenoid of an injector or a return of fuel in the pressure relief valve. In torque-controlled applications, a change in the speed of the internal combustion engine or in speed-controlled applications, a change in a controller profile of the engine speed and / or a curve of a desired injection quantity can be used as an evaluation criterion for the opening or non-opening of the pressure relief valve.
Wird auf der Basis dieser Ansätze ein Nicht-Öffnen des Druckbegrenzungsventils erkannt, wird der Verbrennungsmotor üblicherweise abgestellt. Nur bei einem erkannten Öffnen des Druckbegrenzungsventils läuft der Verbrennungsmotor im Notfahrbetrieb weiter.If a non-opening of the pressure limiting valve is detected on the basis of these approaches, the internal combustion engine is usually switched off. Only when the pressure relief valve is opened does the internal combustion engine continue to run in emergency operation.
Eine Funktion des Druckbegrenzungsventils hängt u. a. von einem Druck des Kraftstoffs ab, der direkt oder indirekt bestimmt werden kann. Diesbezüglich wird auf die Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden Verfahren nach Anspruch 1 und 8 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, methods according to claim 1 and 8 and an arrangement with the features of claim 11 are presented. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description.
Mit dem Verfahren wird u. a. eine adaptive Lernfunktion zur Ermittlung eines Drucks, d. h. eines sogenannten Raildrucks, von Kraftstoff in einem Kraftstoffspeicher einer Einspritzanlage auf Basis eines Injektorstroms durch mindestens einen Injektor der Einspritzanlage, der ein Einspritzventil umfassen kann, bereitgestellt.The method is u. a. an adaptive learning function for determining a pressure, i. H. a so-called rail pressure, of fuel in a fuel reservoir of an injection system based on an injector flow through at least one injector of the injection system, which may include an injection valve provided.
Dabei kann während einer Betriebszeit, in der Regel vor einem Ausfall eines üblicherweise zu verwendenden Kraftstoffspeicher-Drucksensors des Kraftstoffspeichers, d. h. so lange von dem Kraftstoffspeicher-Drucksensor des Kraftstoffspeichers Signale verfügbar sind, eine Korrelation zwischen einem Verlauf des Drucks des Kraftstoffs und einem Injektorstromprofil des Injektors ermittelt und bei einem Lernvorgang gelernt werden. Hierzu kann in ausgewählten Betriebspunkten, üblicherweise in stationären Lastpunkten, z. B. im Leerlauf, ein Druckprofil für den Druck im Kraftstoffspeicher mit dem Injektorstromprofil des mindestens einen Injektors korreliert werden. Grundsätzlich kann der Lernvorgang auch im Werk, bspw. am Bandende, durchgeführt werden.It can during an operating time, usually before a failure of a commonly used fuel storage pressure sensor of the fuel accumulator, ie as long as the fuel storage pressure sensor of the fuel accumulator Signals are available, a correlation between a profile of the pressure of the fuel and an injector flow profile of the injector determined and learned in a learning process. For this purpose, in selected operating points, usually in stationary load points, z. B. idle, a pressure profile for the pressure in the fuel storage with the injector flow profile of the at least one injector are correlated. Basically, the learning process in the factory, eg. At the end of the tape to be performed.
Bei einem gegebenen Druck im Kraftstoffspeicher kann durch ein Verstellen des Injektorstromprofils ein sogenannter digitaler Mengensprung an dem mindestens einen Injektor erzeugt werden. Ausgehend von einem hohen Niveau und/oder hohen, einspritzungsgewährleistenden Wert des Injektorstroms, bei dem eine Einspritzung sicher gewährleistet ist, wird durch Absenken des Injektorstroms auf einen niedrigen, einspritzungsverhindernden Wert, bei dem keine Einspritzung mehr abgesetzt und/oder die Einspritzmenge signifikant verändert wird, der digitale Mengensprung herbeigeführt.At a given pressure in the fuel storage, a so-called digital jump in quantity can be generated at the at least one injector by adjusting the injector flow profile. Starting from a high level and / or high injection injector current value, where injection is assured, lowering the injector current to a low, injection preventive value at which no more injection is stopped and / or the injection amount is significantly changed, the digital jump in quantity brought about.
Ebenso kann von einem niedrigen, einspritzungsverhindernden Wert des Injektorstroms, bei dem keine Einspritzung erfolgt, der Injektorstrom so lange bis zum Erreichen eines hohen, einspritzungsgewährleistenden Werts angehoben werden, bis Einspritzungen einsetzen. Damit kann zu dem zu bestimmenden und/oder bestimmten Wert und/oder Niveau des Injektorstroms, bei dem der digitale Mengensprung stattfindet, der Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher korreliert werden. Diese Korrelation kann für einen Injektor, mehrere oder alle Injektoren der Einspritzanlage, entweder periodisch oder kontinuierlich, ermittelt werden. Es wird bei dem Verfahren der Wert eines einstellbaren Injektorstroms gelernt, bei dem, wenn dieser eingestellt ist, im Bereich eines kritischen Drucks ein digitaler Mengensprung vorliegt.Also, from a low injection-inhibiting value of the injector flow at which no injection occurs, the injector flow may be increased until a high injection-guaranteeing value is reached until injections commence. In this way, the pressure of the fuel in the fuel storage can be correlated to the value and / or level of the injector flow at which the digital quantity jump takes place and / or determined. This correlation can be determined for one injector, several or all injectors of the injection system, either periodically or continuously. In the method, the value of an adjustable injector current is learned in which, when this is set, there is a digital quantity jump in the region of a critical pressure.
Je nach Konzept zur Mengenerkennung kann gewählt werden, ob eine Einspritzung ausfallen soll oder eine Einspritzung wieder einsetzen soll. Dabei ist im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, den Injektorstrom ausgehend von einem Niveau, bei dem Einspritzungen stattfinden, bis zu einem Niveau, bei dem Einspritzungen ausfallen, bei einem definiertem Druck schrittweise abzusenken. Weiterhin kann der Injektorstrom ausgehend von einem Niveau, bei dem keine Einspritzungen stattfinden, bei definiertem Druck schrittweise auf ein Niveau angehoben werden, bei dem Einspritzungen stattfinden und/oder einsetzen. Für ein adaptives Lernen zwischen dem Druck und dem Injektorstrom, werden unabhängig davon, ob der Injektorstrom nun abgesenkt oder erhöht wird, jene Niveaus und somit Werte des Injektorstroms berücksichtigt, bei denen sich ein Funktionszustand der Einspritzanlage ändert. Eine Änderung des Funktionszustands ergibt sich bei einem ersten Niveau und somit einem ersten Wert, bei dem sich abhängig von einer Veränderung des Injektorstroms ein Wechsel von einem Funktionszustand mit stattfindenden Einspritzungen hin zu einem Funktionszustand mit nicht stattfindenden Einspritzungen ergibt, sowie bei einem zweiten Niveau bzw. zweiten Wert, das sich umgekehrt ausgehend von nicht stattfindenden hin zu stattfindenden Einspritzungen ergibt. Für eine Korrelation werden diese beiden Niveaus des Injektorstroms, bei denen ein Wechsel zwischen den Funktionszuständen vollzogen wird, verwendet. Demnach kann zur Festlegung des digitalen Mengensprungs sowie zur Bereitstellung der Korrelation der einspritzungsgewährleistende und/oder der einspritzungsverhindernde Wert des Injektorstroms verwendet werden. Um den digitalen Mengensprung herbeizuführen, ist der Injektorstrom in einem Bereich mit einer Auflösung von 400–800 bar/A zu verändern, wobei ein absolutes Niveau des Injektorstroms vom Druck abhängig ist.Depending on the concept for quantity detection, it can be selected whether an injection should fail or an injection should start again. It is provided in the context of the method, the injector flow starting from a level at which injections take place, to a level at which injections fail to lower gradually at a defined pressure. Furthermore, starting from a level at which no injections take place, the injector flow may be gradually increased at a defined pressure to a level at which injections take place and / or use. For adaptive learning between the pressure and the injector flow, regardless of whether the injector flow is now lowered or increased, those levels and thus values of the injector flow are taken into account where a functional state of the injection system changes. A change in the functional state results at a first level and thus a first value, in which, depending on a change in the injector flow, a change from a functional state with injections taking place to a functional state with injections that do not take place results, and at a second level or second value, which in turn results from non-occurring to occurring injections. For correlation, these two levels of injector current, where a change is made between the functional states, are used. Accordingly, to determine the digital quantity jump as well as to provide the correlation, the injection-ensuring and / or the injection-preventing value of the injector stream can be used. In order to achieve the digital jump in quantity, the injector flow has to be changed in a range with a resolution of 400-800 bar / A, whereby an absolute level of the injector flow depends on the pressure.
Dabei kann eine gewisse Streubreite für den Wert des Injektorstroms, bei dem der digitale Mengensprung erfolgt, berücksichtigt werden. Durch das Lernen bei aktivem Drucksensor des Kraftstoffspeichers wird ein Einfluss von Toleranzen der Komponenten der Einspritzanlage auf die Korrelation verringert. Da das Lernen mit dem jeweils im Verbrennungsmotor eingebauten und/oder dem Verbrennungsmotor zugeordneten Steuergerät, dem Kraftstoffspeicher-Drucksensor und den Injektoren durchgeführt wird, kann ein Einfluss von Toleranzen des Steuergeräts und der Injektoren auf ein Verhalten der Korrelation verringert oder gar eliminiert werden.In this case, a certain spread for the value of the injector, in which the digital jump in quantity takes place, can be taken into account. By learning with an active pressure sensor of the fuel accumulator an influence of tolerances of the components of the injection system is reduced to the correlation. Since the learning is carried out with the respectively installed in the internal combustion engine and / or the engine associated control unit, the fuel storage pressure sensor and the injectors, an influence of tolerances of the controller and the injectors can be reduced to a behavior of the correlation or even eliminated.
Ein dynamischer Einfluss auf die Korrelation kann weiterhin berücksichtigt werden, wodurch eine gewisse, deutlich geringere Streubreite des Werts des Injektorstroms, bei dem sich der digitale Mengensprung ergibt, resultiert.A dynamic influence on the correlation can still be taken into account, which results in a certain, much smaller spread of the value of the injector current at which the digital quantity jump results.
Das Wegbleiben oder Einsetzen einer Einspritzung sowie eine signifikante Änderung der bei der Einspritzung einzuspritzenden Menge bei einer Variation des Injektorstroms und/oder des Injektorstromprofils kann durch eine Erkennungsmethode, bspw. auf Basis einer Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors oder einer Änderung des Drehzahlreglers, z. B. eines Leerlauf- oder Alldrehzahlreglers, des Verbrennungsmotors erkannt werden.The omission or onset of injection as well as a significant change in the amount to be injected during injection with a variation of the injector flow and / or the injector flow profile may be accomplished by a detection method, for example based on a change in the speed of the engine or a change in the speed governor, e.g. B. an idle or Alldrehzahlreglers, the internal combustion engine can be detected.
In einer möglichen Anwendung wird als Fehlerreaktion dann ein gesteuerter Notfahrbetrieb durchgeführt, sofern bei einem Ausfall des Kraftstoffspeicher-Drucksensors in zumindest einem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors ein Öffnen des Druckbegrenzungsventils, z. B. aufgrund einer Mengenbilanz oder Komponententoleranzen, nicht sichergestellt ist. In diesem Fall wird von einer Regelung des Drucks durch einen Regelkreis mit dem Kraftstoffspeicher-Drucksensor als Sensor und der Zumesseinheit der Hochdruckpumpe oder eines anderen geeigneten Stellers im Hochdruckbereich der Einspritzanlage als Aktor auf einen gesteuerten Notfahrbetrieb umgestellt, wobei die Zumesseinheit als Aktor gesteuert statt geregelt betrieben wird, ohne dass ein Sensorsignal für den Ist-Druck im Kraftstoffspeicher erforderlich ist.In one possible application, a controlled emergency driving operation is then carried out as an error reaction, provided that in the event of a failure of the fuel-storage pressure sensor in at least one operating region of the internal combustion engine, an opening of the pressure-limiting valve, for. B. due to a Quantity balance or component tolerances, is not ensured. In this case, a control of the pressure by a control loop with the fuel storage pressure sensor as the sensor and the metering unit of the high pressure pump or other suitable actuator in the high pressure region of the injection system as an actuator to a controlled emergency operation, the metering unit operated as an actuator controlled instead of regulated is without a sensor signal for the actual pressure in the fuel tank is required.
Der vorgesehene gesteuerte Notfahrbetrieb kann auch bei Einspritzanlagen durchgeführt werden, die kein Druckbegrenzungsventil aufweisen. Außerdem kann im gesteuerten Notfahrbetrieb auch der Druck des Kraftstoffs auf einen hierfür vorgesehenen Soll-Druck gesteuert werden. Abhängig von einer Toleranzlage der Komponenten im Hochdruckbereich der Einspritzanlage, z. B. abhängig von einer Hochdruckfördermenge der Hochdruckpumpe und/oder abhängig von einer Entnahmemenge durch die Injektoren, stellt sich ein vom vorgesehenen Soll-Druck abweichender Ist-Druck für den Kraftstoff ein.The intended controlled emergency operation can also be performed in injection systems that have no pressure relief valve. In addition, in the controlled emergency operation, the pressure of the fuel can be controlled to a designated target pressure. Depending on a tolerance position of the components in the high-pressure region of the injection system, eg. B. depending on a high-pressure delivery of the high-pressure pump and / or dependent on a removal amount through the injectors, a deviates from the intended target pressure actual pressure for the fuel.
Im gesteuerten Notfahrbetrieb kann die gelernte Korrelation zwischen dem Injektorstromprofil mindestens eines Injektors und dem Verlauf des Drucks und/oder des Druckprofils des Kraftstoffs im Kraftstoffspeicher als Ausgangsbasis für eine fortlaufende oder periodisch wiederkehrende Adaption des Drucks im Kraftstoffspeicher verwendet werden, wobei eine Steuerung einer Fördermenge einer Kraftstoffpumpe der Einspritzanlage entsprechend angepasst wird. Hierbei wird in Ausgestaltung die Fördermenge einer als Hochdruckpumpe ausgebildeten Kraftstoffpumpe, die in dem Hochdruckbereich der Einspritzanlage angeordnet ist, gesteuert. Mit dieser Hochdruckpumpe kann der Druck des Kraftstoffs innerhalb des Kraftstoffspeichers verändert und/oder eingestellt werden.In controlled emergency operation, the learned correlation between the injector flow profile of at least one injector and the course of the pressure and / or the pressure profile of the fuel in the fuel storage can be used as a basis for a continuous or periodically recurring adaptation of the pressure in the fuel storage, wherein a control of a delivery of a fuel pump the injection system is adjusted accordingly. In this case, in an embodiment, the delivery rate of a high-pressure pump designed as a fuel pump, which is arranged in the high-pressure region of the injection system, controlled. With this high pressure pump, the pressure of the fuel within the fuel reservoir can be changed and / or adjusted.
Durch diese Maßnahme kann die Abweichung des Ist-Drucks vom Soll-Druck im gesteuerten Notfahrbetrieb verringert werden. Zudem können somit bspw. Alterungseffekte der Komponenten, z. B. eine Verringerung der Fördermenge einer Pumpe, bspw. der Hochdruckpumpe, über deren Lebensdauer, kompensiert werdenBy this measure, the deviation of the actual pressure from the target pressure in the controlled emergency operation can be reduced. In addition, thus, for example. Aging effects of the components, eg. B. a reduction in the flow rate of a pump, eg. The high-pressure pump, over the life, can be compensated
Bei einer Ausgestaltung des Notfahrbetriebs wird mindestens ein Injektor unter Berücksichtigung einer vorher erlernten Korrelation zwischen dem Druck und dem Injektorstrom auf ein Niveau des Drucks eingestellt, durch das ein kritischer Überdruck im Notfahrbetrieb sicher vermieden wird. Zum Einstellen des hierzu vorgesehenen Niveaus des Injektorstroms wird berücksichtigt, dass dieser so niedrig ist, dass keine Einspritzung durchgeführt wird. Ergibt sich für diesen mindestens einen Injektor im gesteuerten Betrieb und/oder Notfahrbetrieb dennoch eine Einspritzung, ist eine vorgesehene Schwelle oder ein vorgesehenes Niveau des Drucks überschritten. In diesem Fall wird ein Steuerwert für die Kraftstoffpumpe adaptiert, in der Regel verringert.In one embodiment of the emergency driving operation, at least one injector is adjusted to a level of pressure taking into account a previously learned correlation between the pressure and the injector flow, by which a critical overpressure in emergency driving operation is reliably avoided. To set the level of the injector flow intended for this purpose, it is taken into account that it is so low that no injection is carried out. If an injection results for this at least one injector in controlled operation and / or emergency driving operation, an intended threshold or an intended level of pressure is exceeded. In this case, a control value for the fuel pump is adapted, usually reduced.
Das Verfahren kann in unterschiedlichen Betriebsbereichen der Einspritzanlage eingesetzt werden. Eine Anwendung im Rahmen des gesteuerten Notfahrbetriebs stellt nur eine denkbare Variante dar.The method can be used in different operating areas of the injection system. An application in the context of the controlled emergency operation is only one conceivable variant.
Im beschriebenen Anwendungsfall ist es möglich, dass der Verbrennungsmotor bei einem Ausfall des Drucksensors des Kraftstoffspeichers nicht grundsätzlich abgestellt werden muss. Dieser Anwendungsfall kann in einem Betriebsbereich, in dem ein Öffnen des Druckbegrenzungsventils nicht in jedem Fall sichergestellt ist, oder auch in Einspritzanlagen ohne Druckbegrenzungsventil umgesetzt werden. Üblicherweise ist ein Öffnen des Druckbegrenzungsventils keine notwendige Voraussetzung für den Notfahrbetrieb. Somit kann ein unbedingtes oder bedingtes Abstellen des Verbrennungsmotors vermieden werden. Weiterhin kann die Verfügbarkeit des Verbrennungsmotors im Falle eines Fehlers des Kraftstoffspeicher-Drucksensors deutlich gesteigert werden.In the described application, it is possible that the internal combustion engine does not have to be turned off when the pressure sensor of the fuel accumulator fails. This application can be implemented in an operating area in which an opening of the pressure relief valve is not ensured in any case, or in injection systems without pressure relief valve. Usually, opening the pressure relief valve is not a necessary requirement for emergency operation. Thus, an unconditional or conditional shutdown of the engine can be avoided. Furthermore, the availability of the internal combustion engine can be significantly increased in the event of a failure of the fuel storage pressure sensor.
Bei einer Umsetzung des Verfahrens können Werte für den Injektorstrom, der durch den zumindest einen Injektor im Normalbetrieb während eines Lernens der Korrelation sowie im Notfahrbetrieb fließt, variiert werden. Daraus resultierende Veränderungen von Werten des Drucks, die sich üblicherweise bei einem digitalen Mengensprung ergeben können, können zum Bestimmen der Korrelation verwendet werden.In an implementation of the method, values for the injector flow which flows through the at least one injector in normal operation during learning of the correlation as well as in emergency operation can be varied. Resulting changes in values of pressure, which usually can result in a digital jump in quantity, can be used to determine the correlation.
Das Verfahren kann für eine Einspritzanlage, die im Falle eines Ausfalls des Kraftstoffspeicher-Drucksensors nur eine eingeschränkte Fähigkeit zur Durchführung eines Notfahrbetriebs aufweist, die lediglich eine beschränkte Belastung eines Rollen-Nocken-Kontakts einer Kraftstoffpumpe mit fester Verdrängung (PF-Pumpe) zulässt, oder bei einer Einspritzanlage, die kein Druckbegrenzungsventil aufweist, eingeschaltet werden.The method may be for an injection system which, in the event of failure of the fuel storage pressure sensor, has only a limited ability to perform an emergency operation that allows only limited loading of a roller cam contact of a fixed displacement (PF) pump, or in an injection system, which has no pressure relief valve, are turned on.
Insgesamt kann der Druck bzw. Raildruck im Kraftstoffspeicher durch eine adaptive Lernfunktion auf Basis eines Injektorstroms von zumindest einem Injektor ermittelt werden. Dies ist auch trotz fehlendem Signal des KraftstoffspeicherDrucksensors des Kraftstoffspeichers möglich, da der Druck in dem Kraftstoffspeicher nunmehr alternativ über das mit dem Druck und/oder dem Druckprofil korrelierte Injektorstromprofil des zumindest einen Injektors ermittelt werden kann. Dabei kann aus der Information über den Raildruck im gesteuerten Notfahrbetrieb die Abweichung zwischen dem Ist-Druck und dem Soll-Druck verringert und eine sich ggf. ergebende Veränderung dieser Abweichung über eine Lebensdauer der Einspritzanlage korrigiert werden.Overall, the pressure or rail pressure in the fuel accumulator can be determined by an adaptive learning function based on an injector flow of at least one injector. This is also possible despite the lack of signal of the fuel accumulator pressure sensor of the fuel accumulator, since the pressure in the fuel accumulator can now alternatively be determined via the correlated with the pressure and / or the pressure profile Injektorstromprofil the at least one injector. In this case, from the information about the rail pressure in the controlled emergency operation, the deviation between the actual pressure and the nominal Reduced pressure and a possibly resulting change in this deviation over a lifetime of the injection system can be corrected.
Das Verfahren ist für eine Einspritzanlage mit einem Kraftstoffspeicher, die auch als Common-Rail-Einspritzanlage bezeichnet wird, geeignet. Falls die Einspritzanlage lediglich einen Steller, ein sog. 1-Steller System, aufweist, wird der Notfahrbetrieb in der Regel durch ein Druckbegrenzungsventil (Druckbegrenzungsventil (PLV) = Pressure Limiting Valve) mit einer Notfahrfunktion realisiert, wobei das Druckbegrenzungsventil über eine Fehlerreaktionsfunktion gezielt geöffnet werden kann. Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens werden Werte des Drucks im Notfahrbetrieb über Werte des Injektorstroms aus der gelernten Korrelation der genannten Werte indirekt bestimmt. Somit kann das Druckbegrenzungsventil auch im Notfahrbetrieb geschlossen bleiben, wobei das Druckbegrenzungsventil nur dann zu öffnen ist, falls der über einen Wert des Injektorstroms indirekt ermittelte Wert des Drucks größer als ein Soll-Druck ist.The method is suitable for an injection system with a fuel storage, which is also referred to as a common rail injection system. If the injection system has only one actuator, a so-called 1-actuator system, the emergency operation is usually realized by a pressure relief valve (pressure relief valve (PLV) = Pressure Limiting Valve) with a Notfahrfunktion, the pressure relief valve are selectively opened via an error response function can. In one embodiment of the method, values of the pressure in emergency driving mode are indirectly determined via values of the injector flow from the learned correlation of the stated values. Thus, the pressure relief valve can remain closed even in emergency driving, the pressure relief valve is only open if the value of the pressure indirectly determined by a value of the injector flow is greater than a target pressure.
Bei einem Ausfall des Kraftstoffspeicher-Drucksensors kann als Fehlerreaktion in mindestens einem Betriebsbereich des Motors, bei dem ein Öffnen des Druckbegrenzungsventils, z. B. aufgrund einer Mengenbilanz oder von Komponententoleranzen, nicht sichergestellt ist, ein Versuch eines Öffnens unterlassen werden. Stattdessen kann in Ausgestaltung des Verfahrens bei einer Regelung des Drucks des Kraftstoffs durch einen Regelkreis mit dem Kraftstoffspeicher-Drucksensor als Sensor und der Zumesseinheit (ZME) der Hochdruckpumpe oder eines anderen Stellers in dem Hochdruckbereich der Einspritzanlage als Aktor auf den gesteuerten Notfahrbetrieb umgestellt werden. In diesem Fall kann die Zumesseinheit zur Steuerung statt zur Regelung verwendet werden, wobei auf ein von dem Kraftstoffspeicher-Drucksensor bereitgestelltes Sensorsignal für einen Wert eines Ist-Drucks im Kraftstoffspeicher verzichtet werden kann.In case of failure of the fuel storage pressure sensor can be used as an error reaction in at least one operating range of the engine, in which an opening of the pressure relief valve, z. B. is not ensured due to a balance of quantities or component tolerances, an attempt to open will be omitted. Instead, in an embodiment of the method in a regulation of the pressure of the fuel by a control loop with the fuel storage pressure sensor as a sensor and the metering unit (ZME) of the high-pressure pump or other actuator in the high pressure region of the injection system can be switched to act as an actuator on the controlled emergency operation. In this case, the metering unit can be used for control instead of regulation, wherein a sensor signal provided by the fuel storage pressure sensor for a value of an actual pressure in the fuel storage can be dispensed with.
Im gesteuerten Notfahrbetrieb wird der Druck des Kraftstoffs auf einen hierfür vorgesehenen Soll-Druck gesteuert, der maximal dem Nominaldruck der Einspritzanlage entspricht. Abhängig von der Toleranzlage der Komponenten im Hochdruckbereich der Einspritzanlage, wobei z. B. eine Hochdruckfördermenge der Hochdruckpumpe und/oder eine Entnahmemenge durch die Injektoren berücksichtigt werden, kann ein davon abweichender Ist-Druck eingestellt werden. Hierzu wird ein Verhalten des Injektorstroms, der durch mindestens einen Injektor fließt, und mit dem Druck korreliert ist, kontrolliert. Hierzu kann ein mit dem Soll-Druck korrelierter Soll-Injektorstrom mit einem gemessenen Ist-Injektorstrom verglichen werden.In the controlled emergency driving the pressure of the fuel is controlled to a designated pressure intended for this purpose, which corresponds at most to the nominal pressure of the injection system. Depending on the tolerance of the components in the high pressure region of the injection system, wherein z. B. a high-pressure flow rate of the high-pressure pump and / or a removal amount are taken into account by the injectors, a deviating actual pressure can be adjusted. For this purpose, a behavior of the injector flow, which flows through at least one injector and is correlated with the pressure, is controlled. For this purpose, a desired injector current correlated with the desired pressure can be compared with a measured actual injector flow.
Um die Abweichung des Ist-Drucks vom Soll-Druck im gesteuerten Notfahrbetrieb zu verringern, können weiterhin Informationen von Funktionen, die eine tatsächliche Toleranzlage der Komponenten der Einspritzanlage bereitstellen, z. B. die Funktion AMC (Adaptive Mastering Control) zur angepassten Kontrolle von Betriebsparametern, bei der Erzeugung des Ansteuersignals der Zumesseinheit berücksichtigt werden.In order to reduce the deviation of the actual pressure from the target pressure in the controlled emergency driving operation, information from functions that provide an actual tolerance position of the components of the injection system, for. B. the function AMC (Adaptive Mastering Control) for the adapted control of operating parameters, are taken into account in the generation of the drive signal of the metering unit.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.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
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.The figures are described in a coherent and comprehensive manner, like reference numerals designate like components.
Die in den
Eine zweite Kurve
Wie das erste Diagramm aus
Die beiden Diagramme zeigen druckabhängige Einspritzmengen. Bei einem festen, abgesenkten Niveau des Injektorstroms ergibt sich in einem engen Bereich des Drucks eine Schwelle (Druckschwelle), unterhalb der keine Einspritzung stattfindet. Daraus ist abzuleiten, ob der Wert des Drucks oberhalb oder unterhalb der Druckschwelle liegt. Durch das vorherige Lernen wird eine Exemplarstreuung von Injektoren hinsichtlich einer Lage der Druckschwelle eliminiert, da die Druckschwelle für einen Injektor mit dem noch funktionierenden Raildrucksensor ermittelt wird.The two diagrams show pressure-dependent injection quantities. At a fixed, lowered level of the injector flow, a threshold (pressure threshold) results below a narrow range of pressure, below which no injection takes place. From this it can be deduced whether the value of the pressure is above or below the pressure threshold. By prior learning, a sample spread of injectors with respect to a position of the pressure threshold is eliminated because the pressure threshold for an injector with the still functioning rail pressure sensor is determined.
Das Diagramm aus
Die Diagramme zeigen grundsätzlich Einspritzmengenkennlinien von Injektoren, wobei die Menge über den Druck aufgetragen ist, bei einer festen Ansteuerdauer. Die erste Schar
Die
Außerdem ist dem Kraftstoffspeicher
Bei einem geregelten Normalbetrieb (
Falls der Kraftstoffspeicher-Drucksensor
Dabei wird der Injektor
Das Flussdiagramm aus
Wie
Das vorgestellte Verfahren ist zum Ermitteln eines Drucks von Kraftstoff in dem Kraftstoffspeicher
Während eines Betriebs der Einspritzanlage
Für den Fall, dass der Kraftstoffspeicher-Drucksensor
Hierbei kann der digitale Mengensprung üblicherweise auf Basis einer Änderung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors erkannt werden.In this case, the digital quantity jump can usually be detected on the basis of a change in a rotational speed of the internal combustion engine.
Die vorgestellte Anordnung zum Ermitteln eines Drucks von Kraftstoff in einem Kraftstoffspeicher
Das Steuergerät ist weiterhin dazu ausgebildet, einen Wert für den Druck des Kraftstoff in dem Kraftstoffspeicher
In Ausgestaltung wird die Korrelation durch Zuordnen mindestens eines erfassten Werts für den Injektorstrom, der zu einem simultan erfassten Wert des Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher
Der mindestens eine Wert für den Druck und der hierzu korrelierte Wert des Injektorstroms können bei einem digitalen Mengensprung für den einzuspritzenden Kraftstoff gemessen werden, wobei der digitale Mengensprung durch Ändern des Injektorstroms herbeigeführt wird. Ein digitaler Mengensprung wird z. B. in einem dadurch herbeigeführt, indem der Injektorstrom gegenüber einem Normalbetrieb ausgehend von einem hohen, einspritzungsgewährleistenden Wert, bei dem eine Einspritzung gewährleistet ist, auf einen niedrigen, einspritzungsverhindernden Wert abgesenkt wird, bei dem eine Einspritzung unterbleibt. Dabei kann der Injektorstrom in einem Lernbetrieb schrittweise abgesenkt werden. Im Notfahrbetrieb wird der Injektorstrom auf einen Wert reduziert, der zu einem vorgesehenen Wert des Drucks korreliert. Alternativ wird der digitale Mengensprung dadurch erreicht, wenn der Injektorstrom ausgehend von einem niedrigen, einspritzungsverhindernden Wert, bei dem eine Einspritzung unterbleibt, auf einen hohen, einspritzungsgewährleistenden Wert erhöht wird, bei dem eine Einspritzung gewährleistet ist. In der Regel kann der digitale Mengensprung auf Basis einer Änderung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors erkannt werden. Dabei weist ein Verlauf der Drehzahl bei Einsetzen des digitalen Mengensprungs einen Knick und/oder eine Unstetigkeit auf.The at least one value for the pressure and the value of the injector flow correlated therewith can be measured in the case of a digital jump in quantity for the fuel to be injected, wherein the digital quantity jump is brought about by changing the injector flow. A digital jump in quantity is z. B. caused in one by the injector compared to a normal operation, starting from a high, injection-ensuring value, in which an injection is ensured, is lowered to a low, injection-preventing value, in which an injection is omitted. In this case, the injector stream can be lowered gradually in a learning operation. In emergency mode, the injector current is reduced to a value that correlates to a designated value of the pressure. Alternatively, the digital rich jump is achieved when the injector current is increased from a low injection inhibiting value at which injection is omitted to a high injection ensuring value at which injection is ensured. As a rule, the digital quantity jump can be detected on the basis of a change in a rotational speed of the internal combustion engine. In this case, a curve of the rotational speed at the onset of the digital quantity jump has a kink and / or a discontinuity.
Falls der Kraftstoffspeicher-Drucksensor
Ferner kann der Druck unter Berücksichtigung eines vorgesehenen Soll-Drucks im Notfahrbetrieb
Im gesteuerten Notfahrbetrieb
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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