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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Einspritzverhaltens eines Kraftstoffinjektors eines Kraftstoffzumesssystems
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Stand der Technik
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Im Einsatz befindliche Einspritzventile (sog. Injektoren) zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder einer Brennkraftmaschine müssen normalerweise einen weiten Mengenbereich abdecken. Dieser erstreckt sich in der Regel vom Leerlaufpunkt, wodurch eine Minimalmenge definiert wird, bis zur Volllast bei hohen Drehzahlen, wodurch eine Maximalmenge definiert wird. Idealerweise korreliert die eingespritzte Kraftstoffmenge linear mit der Einspritzdauer (Ansteuerzeit des Injektors). Ein sehr großer linearer Bereich bedeutet jedoch einen vergleichsweise hohen Fertigungsaufwand für den Injektor. Nicht alle Zylinder der Brennkraftmaschine erzeugen demgemäß bei gleicher Einspritzdauer das gleiche Drehmoment. Dies kann beispielsweise an Unterschieden in der Zylinderverdichtung, Unterschieden in der Zylinderreibung oder Unterschieden in den hydraulischen Einspritzkomponenten liegen. Folge dieser Drehmomentunterschiede ist ein unrunder Motorlauf und eine Erhöhung von Emissionen der Brennkraftmaschine. In der Praxis kommen daher sogenannte Mengenausgleichsregelungen zum Einsatz, um die eingespritzten Kraftstoffmengen aneinander anzugleichen. Ein Verfahren zur Mengenausgleichsregelung ist bspw. aus der
DE 33 36 028 A1 bekannt.
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Alterungsbedingt können die Unterschiede im Einspritzverhalten zwischen einzelnen Kraftstoffinjektoren oder zwischen einem einzelnen Kraftstoffinjektor und einem Neuteil zunehmen, so dass gegebenenfalls Mengenausgleichsregelungen nicht mehr ausreichend gegensteuern können und das Verbrennungsverhalten negativ beeinflusst wird.
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Es ist wünschenswert, das Einspritzverhalten eines Kraftstoffinjektors auf möglichst einfache Weise überwachen zu können, um übermäßige Veränderungen rechtzeitig zu erkennen und gegensteuern zu können.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Überwachung eines Einspritzverhaltens eines Kraftstoffinjektors eines Kraftstoffzumesssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung bedient sich für die (Langzeit-)Überwachung des Einspritzverhaltens des durch jede Einspritzung verursachten Druckabfalls in einem Kraftstoffspeicher. Diese Druckabfälle werden im Folgenden als zylinderindividuelle Druckabfälle bezeichnet.
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In Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffzumesssystem mit Hochdruckspeicher, wie z.B. einem Common-Rail-System, wird Kraftstoff aus einem Kraftstofftank in den Hochdruckspeicher gepumpt. In dem Hochdruckspeicher herrscht dabei ein bestimmter Druck, der Speicherdruck bzw. Raildruck. Wird eine Menge an Kraftstoff mittels eines Kraftstoffinjektors, beispielsweise mittels eines Solenoid- oder Piezoinjektors, in einen Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt, führt dies zu einer Abnahme des Speicherdrucks, die erfasst und ausgewertet werden kann. Hierzu wird beispielsweise auf die
DE 10 2010 042 736 A1 verwiesen.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung eignet sich für sämtliche Arten und Nutzungen von Brennkraftmaschinen. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für eine On-Highway Nutzung der Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge und Nutzfahrzeuge. Weiterhin eignet sich die Erfindung insbesondere auch für eine Off-Highway Nutzung der Brennkraftmaschine.
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Durch das erfindungsgemäße wiederholte Erfassen von den zylinderindividuellen Druckabfall charakterisierenden Messwerten und dem Bestimmen der zylinderindividuellen Druckabfälle aus diesen Messwerten, wird eine langfristige Überwachung des Einspritzverhaltens des Kraftstoffinjektors ermöglicht. Somit wird nicht nur ein aktueller Wert des zylinderindividuellen Druckabfalls berücksichtigt, sondern es wird überwacht, wie sich der zylinderindividuelle Druckabfall langfristig während des regulären Betriebs der Brennkraftmaschine entwickelt.
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Die wiederholt erfassten Messwerte werden erfindungsgemäß gespeichert. Insbesondere werden zusätzlich auch die aus den jeweiligen Messwerten bestimmten zylinderindividuellen Druckabfälle gespeichert. Die erfassten Messwerte und/oder die bestimmten zylinderindividuellen Druckabfälle werden insbesondere in einer Tabelle oder einem Histogramm, beispielsweise in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine gespeichert. Somit liegen für einen jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine sämtliche zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmte, zylinderindividuelle Druckabfälle vor. Diese gespeicherten zylinderindividuellen Druckabfälle werden ausgewertet, z.B. miteinander verglichen und auf Plausibilität geprüft. Im Zuge dieser Auswertung wird ein zeitlicher Verlauf des zylinderindividuellen Druckabfalls bestimmt. Somit wird insbesondere ein eventueller Driftverlauf, also eine Änderung des zylinderindividuellen Druckabfalls mit der Zeit, bestimmt.
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Ein erster Messwert, der zeitlich vor allen nachfolgenden Messwerten bestimmt wurde bzw. ein zugehöriger erster zylinderindividueller Druckabfall, bestimmen dabei insbesondere einen Referenzpunkt. Von diesem Referenzpunkt geht der zeitliche Verlauf des zylinderindividuellen Druckabfalls aus. Insbesondere kann dieser Referenzpunkt einen zylinderindividuellen Druckabfall eines neuwertigen Kraftstoffinjektors beschreiben. Somit wird insbesondere überwacht, wie sich der zylinderindividuelle Druckabfall und somit der Kraftstoffinjektor selbst im Vergleich zu einem neuwertigen Kraftstoffinjektor verändert.
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Die den zylinderindividuellen Druckabfall charakterisierenden Messwerte werden jeweils dann erfasst, wenn die Brennkraftmaschine in einem charakteristischen Betriebspunkt betrieben wird. Der charakteristische Betriebspunkt beschreibt dabei vorzugsweise typische Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine. Der charakteristische Betriebspunkt ist dabei insbesondere ein Betriebspunkt, in welchem die Brennkraftmaschine während ihres regulären Betriebs am häufigsten betrieben wird. Dadurch, dass die Messwerte und somit die zylinderindividuellen Druckabfälle nicht zu beliebigen unterschiedlichen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine bestimmt werden, sondern stets in demselben Betriebspunkt, wird gewährleistet, dass die einzelnen bestimmten Messwerte bzw. zylinderindividuellen Druckabfälle reproduzierbar und repräsentativ sind. Somit kann ein zuverlässiger aussagekräftiger Vergleich der zylinderindividuellen Druckabfälle gezogen werden.
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Erreicht der bestimmte zeitliche Verlauf des zylinderindividuellen Druckabfalls einen Schwellwert, wird vorzugsweise eine Kompensationsmaßnahme durchgeführt. Somit werden unerwünschte Effekte auf die Brennkraftmaschine kompensiert, die entstehen, wenn der zylinderindividuelle Druckabfall und damit das Einspritzverhalten sich zu stark verändert haben. Insbesondere Änderungen einer Motorleistung aufgrund eines Drifts des Einspritzverhaltens, ein unrunder Motorlauf bzw. eine Laufunruhe der Brennkraftmaschine sowie ein erhöhter Kraftstoffverbrauch und unnötige Umweltbelastungen werden somit vermieden. Die Brennkraftmaschine wird somit unter bestmöglichen Bedingungen betrieben.
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Dadurch, dass ein zeitlicher Verlauf des zylinderindividuellen Druckabfalls berücksichtigt wird und die unterschiedlichen Messwerte in dem charakteristischen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine erfasst werden, ist sichergestellt, dass nicht nur eine kurzfristige Änderung des zylinderindividuellen Druckabfalls kompensiert wird. Derartige kurzfristige Änderung des zylinderindividuellen Druckabfalls können beispielsweise zwischen einer kalten und einer warmgelaufenen Brennkraftmaschine auftreten oder aufgrund unterschiedlicher Temperaturen des Kraftstoffs, bedingt durch unterschiedliche Außentemperaturen. Erfindungsgemäß werden somit nur langfristige Änderungen des zylinderindividuellen Druckabfalls kompensiert, die insbesondere durch Verschleiß des Kraftstoffinjektors auftreten.
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Insbesondere werden für alle Zylinder der Brennkraftmaschine die zugehörigen den jeweiligen zylinderindividuellen Druckabfall charakterisierenden Messwerte erfasst und die jeweiligen zylinderindividuellen Druckabfälle bestimmt. Diese bestimmten zylinderindividuellen Druckabfälle werden für jeden einzelnen Zylinder gespeichert. Somit wird für alle Zylinder der Brennkraftmaschine ein jeweiliger Verlauf des jeweiligen zylinderindividuellen Druckabfalls bestimmt und das Einspritzverhalten aller Kraftstoffinjektoren der Brennkraftmaschine überwacht. Insbesondere werden im Zuge der Auswertung dieser gespeicherten zylinderindividuellen Druckabfälle der einzelnen Zylinder ein Mittelwert der zylinderindividuellen Druckabfälle aller Zylinder und ein zeitlicher Verlauf dieses Mittelwerts bestimmt.
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Vorteilhafterweise wird die Erfassung der den zylinderindividuellen Druckabfall charakterisierenden Messwerte und die Bestimmung der zylinderindividuellen Druckabfälle in regelmäßigen Intervallen wiederholt. Diese Intervalle sind insbesondere frei und zweckmäßig wählbar. Die Intervalle werden projektspezifisch insbesondere als eine Anzahl an Betriebsstunden und/oder als eine zurückgelegte Fahrstrecke des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs festgelegt. Eine Erfassung des ersten Messwerts und die Bestimmung des zugehörigen zylinderindividuellen Druckabfalls als Referenzpunkt werden insbesondere nach kurzer Motorlebensdauer bzw. kurz nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine bzw. kurz nach Beginn einer Verwendung der Brennkraftmaschine für eine spezifische Anwendung durchgeführt, z.B. nach höchstens 50 Betriebsstunden oder 300 km. Der Referenzpunkt beschreibt somit einen neuwertigen Kraftstoffinjektor. Die folgenden Erfassungen des Messwerts werden insbesondere in größeren regelmäßigen Intervallen durchgeführt, die eine größere Anzahl an Betriebsstunden bzw. eine größere Fahrstrecke abdecken. Insbesondere betragen diese Intervalle 500 Betriebsstunden der Brennkraftmaschine oder 30.000 km zurückgelegte Fahrstrecke eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs.
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Bevorzugt wird als Kompensationsmaßnahme eine Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors des jeweiligen Zylinders verändert. Dabei kann insbesondere ein Ansteuersignal von einem Steuergerät an den jeweiligen Kraftstoffinjektor verändert werden. Insbesondere wird dabei eine Ansteuerdauer des jeweiligen Kraftstoffinjektors verändert. Alternativ oder zusätzlich können eine Ansteuerung einer anderen Komponente der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftstoffzumesssystems verändert werden. Somit wird sichergestellt, dass stets die korrekte Menge an Kraftstoff in den jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und in der Brennkraftmaschine eine bestmögliche Verbrennung stattfindet.
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Vorzugsweise wird als Kompensationsmaßnahme der Kraftstoffinjektor und/oder eine andere Komponente des Kraftstoffzumesssystems und/oder der Brennkraftmaschine ausgetauscht. In diesem Fall erreicht der zeitliche Verlauf des zylinderindividuellen Druckabfalls einen Schwellwert, der eine maximal erlaubte Toleranz der entsprechenden auszutauschenden Komponente beschreibt.
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Insbesondere wird dabei bei Erreichen des entsprechenden Schwellwerts eine Meldung an einen Benutzer der Brennkraftmaschine ausgegeben. Diese Meldung ist beispielsweise eine akustische Meldung und/oder insbesondere ein Aufleuchten einer Warnleuchte, beispielsweise in einem Armaturenbereich eines Kraft- oder Nutzfahrzeugs, welches von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Nach der Ausgabe der Meldung wird die Brennkraftmaschine insbesondere in eine Werkstatt gebracht, um die entsprechende Komponente auszutauschen. Insbesondere wird somit eine Langzeitüberwachung einzelner Komponenten der Brennkraftmaschine und/oder des Hochdruckspeichers realisiert.
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Nachdem der Kraftstoffinjektor und/oder eine andere Komponente des Kraftstoffzumesssystems und/oder der Brennkraftmaschine ausgetauscht wurde, wird insbesondere, sobald die Brennkraftmaschine wieder in dem charakteristischen Betriebspunkt betrieben wird, der den zylinderindividuellen Druckabfall charakterisierender Messwert erfasst und der zylinderindividuelle Druckabfall bestimmt. Somit wird möglichst zeitnah nach dem Austausch der Komponente ein neuer Referenzpunkt für den zeitlichen Verlauf des zylinderindividuellen Druckabfalls mit der neuen Komponente bestimmt. Wenn der Kraftstoffinjektor ausgetauscht wird, werden insbesondere die gespeicherten zylinderindividuellen Druckabfälle, die mit dem alten, ausgetauschten Kraftstoffinjektor bestimmt wurden, gelöscht.
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Bevorzugt wird im Zuge der Auswertung der gespeicherten zylinderindividuellen Druckabfälle eine Extrapolation der gespeicherten Messwerte bzw. des zylinderindividuellen Druckabfalls und somit des Einspritzverhaltens des Kraftstoffinjektors durchgeführt. Dabei wird insbesondere auch ein eventueller Driftverlauf des zylinderindividuellen Druckabfalls extrapoliert. Somit wird vorausgesagt, wie stark sich der zylinderindividuelle Druckabfall in Zukunft verändern wird. Mittels dieser Extrapolation kann eine maximale Betriebszeit bzw. eine maximale Fahrstrecke der Brennkraftmaschine bestimmt werden, bis der zylinderindividuelle Druckabfall den Schwellwert erreicht, bei dem der Kraftstoffinjektor und/oder eine andere Komponente des Kraftstoffzumesssystems und/oder der Brennkraftmaschine ausgetauscht werden muss. Diese maximale Betriebszeit bzw. maximale Fahrstrecke kann in dem Steuergerät hinterlegt werden. Als maximale Betriebszeit bzw. maximale Fahrstrecke kann somit insbesondere ein Zeitpunkt bzw. eine Kilometermarke, zu welchem die Brennkraftmaschine einem Service bzw. einer Reparatur unterzogen werden muss und der Kraftstoffinjektor, eine andere Komponente des Kraftstoffzumesssystems und/oder der Brennkraftmaschine ausgetauscht werden muss, bestimmt werden.
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Vorzugsweise werden der Speicherdruck und/oder eine zylinderindividuelle eingespritzte Kraftstoffmenge und/oder der zylinderindividuelle Druckabfall selbst als der den zylinderindividuellen Druckabfall charakterisierende Messwert bestimmt. Der Speicherdruck wird zumeist ohnehin erfasst und kann für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden. Aus einem dabei erfassten Drucksignal des Speicherdrucks kann der zylinderindividuelle Druckabfall auf einfache Weise bestimmt werden, insbesondere als Differenz eines Maximalwerts und eines Minimalwerts des Drucksignals.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der charakteristische Betriebspunkt der Brennkraftmaschine in einer Betriebspunktbestimmung bzw. einer Applikation bestimmt. Im Zuge der Betriebspunktbestimmung wird ein charakteristischer, häufig auftretender, applikationsspezifischer Betriebspunkt der Brennkraftmaschine bestimmt.
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Während dieser Betriebspunktbestimmung werden Daten bestimmt, welche den Betrieb der Brennkraftmaschine charakterisieren. Diese Daten können insbesondere unterschiedliche Parameter bzw. Betriebsbedingungen und/oder einzelne Betriebspunkte der Brennkraftmaschine sein. Diese Daten werden ausgewertet, um den charakteristischen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zu bestimmen. Der charakteristischen Betriebspunkt kann dabei insbesondere als ein Durchschnitt, ein Mittelwert, ein gewichteter Mittelwert oder ein Median aller Betriebspunkte, in welchen die Brennkraftmaschine betrieben wird, bestimmt werden oder als ein Betriebspunkt, in welchem die Brennkraftmaschine während ihres regulären Betriebs am häufigsten betrieben wird.
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Wird die Brennkraftmaschine beispielsweise für einen Langstrecken-LKW genutzt, repräsentiert der charakteristischen Betriebspunkt einen Betrieb der Brennkraftmaschine die Fahrt des LKW auf einer ebenen Autobahn mit einer maximal erlaubten Geschwindigkeit.
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Die Betriebspunktbestimmung eignet sich dabei insbesondere für eine On-Highway-Nutzung der Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine wird dabei zumeist über einen langen Zeitraum am Stück in demselben Betriebspunkt betrieben, welcher als charakteristischer Betriebspunkt bestimmt wird. Die Betriebspunktbestimmung ist auch für eine Off-Highway-Nutzung der Brennkraftmaschine geeignet. In diesem Fall nimmt die Betriebspunktbestimmung gegebenenfalls eine längere Zeit in Anspruch um einen charakteristischen Betriebspunkt mit ausreichender Sicherheit zu bestimmen.
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Bevorzugt werden eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, eine Position eines Gaspedals, eine Tempomatgeschwindigkeit, eine Temperatur des Kraftstoffs, eine Temperatur eines Kühlwassers der Brennkraftmaschine und/oder eine Lastkollektivmessung der Brennkraftmaschine für die Bestimmung des charakteristischen Betriebspunkt berücksichtigt. Derartige Parameter geben eine zuverlässige Auskunft über die Betriebsbedingungen, unter welchen die Brennkraftmaschine betrieben wird.
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Mittels der Position des Gaspedals, die insbesondere mittels eines Pedalwertgebers erfasst wird, wird sichergestellt, dass typische und reproduzierbare Randbedingungen für den Speicherdruck, eine eingespritzte Menge an Kraftstoff, ein Einspritzmuster und ein (relativer) Beginn der Kraftstoffeinspritzung in Relation zu einem Hub einer Kraftstoffpumpe gegeben sind. Da in Hochdruckspeichern üblicherweise kein Kraftstofftemperatursensor vorhanden ist, um die Temperatur des Kraftstoffs in dem Hochdruckspeicher zu bestimmen, kann insbesondere eine Korrelation aus der Temperatur eines Kühlwassers und einer Temperatur des Kraftstoffs in einem Kraftstoffzulauf, welche insbesondere mittels eines Kraftstofffilters erfasst wird, genutzt werden.
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Für die Bestimmung des charakteristischen Betriebspunkts werden insbesondere nur Parameter berücksichtigt, wenn die Temperatur des Kühlwassers einen bestimmten Wert überschreitet. Somit werden nur Parameter berücksichtigt, die bestimmt werden, wenn die Brennkraftmaschine bereits warmgefahren ist und nicht gerade erst gestartet wurde. Analog zu obiger Beschreibung wird der charakteristischen Betriebspunkt insbesondere durch einen Durchschnitt, einen Mittelwert, einen gewichteter Mittelwert oder einen Median aller dieser bestimmten Parameter, unter welchen die Brennkraftmaschine betrieben wird, oder durch die Parameter, unter welchen die Brennkraftmaschine während ihres regulären Betriebs am häufigsten betrieben wird, bestimmt. Analog zu obigem Beispiel eines Langstrecken-LKW ist der charakteristische Betriebspunkt beispielsweise durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. die damit verbundene Gaspedalposition bzw. eine dabei eingestellte Tempomatgeschwindigkeit gegeben, die bei einer Fahrt des LKW auf ebener Autobahn mit maximal erlaubter Geschwindigkeit erreicht werden.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend 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.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt schematisch ein Common-Rail-System, anhand dessen eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben wird.
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2 zeigt einen beispielhaften Common-Rail-Druckverlauf bei einer Einspritzung in einen Zylinder.
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3 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockschaltbild.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 wird eine hier als Common-Rail-Motor ausgebildete Brennkraftmaschine umfassend ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem 100 und einen Verbrennungsmotor 116, z. B. einen Dieselmotor, schematisch dargestellt, wie sie der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen kann.
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In einem teilweise angeschnitten gezeigten, mit Kühlwasser 114 gekühlten Zylinder 124 des Verbrennungsmotors 116 ist ein Kolben 126 beweglich angeordnet. Ein Kraftstoffinjektor 109 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder ist am Zylinder 124 montiert.
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Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst einen Kraftstofftank 101, der in nahezu gefülltem Zustand gezeigt ist. Innerhalb des Kraftstofftanks 101 ist eine Vorförderpumpe 103 angeordnet, die durch ein Vorfilter 102 Kraftstoff aus dem Tank 101 ansaugt und mit niedrigem Druck von 1 bar bis maximal 10 bar durch eine Kraftstoffleitung 105 bis zu einem Kraftstofffilter 104 befördert. Von dem Kraftstofffilter 104 führt eine weitere Niederdruckleitung 105' zu einer Hochdruckpumpe 106, die den zugeführten Kraftstoff bis auf einen hohen Druck komprimiert, der je nach System typischerweise zwischen 100 bar und 2.500 bar liegt. Die Hochdruckpumpe 106 weist eine Zumesseinheit (ZME) 113 zum Einstellen einer Kraftstoffmenge auf. Die Hochdruckpumpe 106 speist den komprimierten Kraftstoff in eine Hochdruckleitung 107 und ein mit dieser verbundenes Rail 108 (Hochdruckspeicher), dem sog. Common-Rail-Hochdruckspeicher, ein. Vom Rail 108 führt eine weitere Hochdruckleitung 107' zum Kraftstoffinjektor 109.
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Ein System von Rücklaufleitungen 110 ermöglicht den Rückfluss überschüssigen Kraftstoffs aus dem Kraftstofffilter 104, der Hochdruckpumpe 106 bzw. Zumesseinheit 113, dem Kraftstoffinjektor 109 und dem Rail 108 in den Kraftstofftank 101. Dabei ist zwischen das Rail 108 und die Rückflussleitung 110 ein Druckregelventil (DRV) 112 geschaltet, das durch Verändern der vom Rail 108 in die Rückflussleitung 110 abfließenden Kraftstoffmenge den im Rail 108 herrschenden hohen Speicherdruck, den sog. Raildruck oder Common-Rail-Druck, regeln kann.
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Das gesamte Common-Rail-Einspritzsystem 100 wird durch ein Steuergerät 111 gesteuert, das über elektrische Leitungen 128 u. a. mit der Vorförderpumpe 103, der Hochdruckpumpe 106, der Zumesseinheit 113, dem Kraftstoffinjektor 109, einem Drucksensor 134 am Rail 108, dem Druckregelventil 112 sowie Temperatursensoren 130, 132, 122 am Verbrennungsmotor 116 bzw. an der Kraftstoffzulaufleitung 105 verbunden ist.
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In 2 ist in einem Diagramm 200 ein beispielhafter Verlauf eines Drucksignals des Common-Rail-Drucks dargestellt, das von dem Drucksensor 134 am Rail 108 erfasst werden kann. In Diagramm 200 ist dabei der Common-Rail-Druck pRail 201 als Speicherdruck auf der Ordinate gegen die Zeit t auf der Abszisse aufgetragen. Es ist erkennbar, dass bei einer Einspritzung von Kraftstoff in einen der Zylinder 124 etwa zum Zeitpunkt t = 0,020 der Common-Rail-Druck pRail von etwa 1581 bar auf etwa 1535 bar, d. h. um Δp ≈ 46bar abfällt. Dieser Druckabfall ist für jeden der Zylinder 124 unterschiedlich und wird als zylinderindividueller Druckabfall bezeichnet.
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Ein Drucksignal des Common-Rail-Drucks 201 gemäß 2 eignet sich insbesondere dazu, um als ein den zylinderindividuellen Druckabfall eines der Zylinder 124 charakterisierender Messwert im Zuge einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt zu werden. Eine derartige bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 3 als ein Blockschaltbild dargestellt. Das Steuergerät 111 ist dabei insbesondere dazu eingerichtet, die bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
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Werden das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem 100 und der Verbrennungsmotor 116 im Rahmen einer speziellen Anwendung verwendet, wird zunächst eine Betriebspunktbestimmung 300 durchgeführt, um einen charakteristischen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 116 festzulegen bzw. zu bestimmen. In Schritt 300 werden dabei während des Betriebs des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems 100 und des Verbrennungsmotors 116 Parameter bestimmt, die den Betrieb des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems 100 und des Verbrennungsmotors 116 charakterisieren. In diesem speziellen Beispiel wird eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 116 als dieser Parameter bestimmt und gespeichert.
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Schritt 300 kann dabei eine vorbestimme Betriebszeit bzw. Fahrtstrecke des Verbrennungsmotor 116 andauern. Somit kann eine zweckmäßig große Menge an Daten der Drehzahl des Verbrennungsmotors 116 als Parameter gesammelt werden, um repräsentativ den charakteristischen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 116 zu bestimmen.
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Auf Basis des charakteristischen Betriebspunkts des Verbrennungsmotors 116 wird die Überwachung des zylinderindividuellen Druckabfalls 400 und somit die Überwachung des Einspritzverhaltens des Kraftstoffinjektors 109 durchgeführt. Dabei wird zunächst eine Referenzpunktbestimmung 401 durchgeführt und ein erster zylinderindividueller Druckabfall als ein Referenzpunkt bestimmt. Dabei wird in Schritt 410 überprüft, ob der Verbrennungsmotor 116 in dem charakteristischen Betriebspunkt betrieben wird. Ist dies der Fall, wird in Schritt 420 das Drucksignal des Drucksensors 134 als der den zylinderindividuellen Druckabfall charakterisierende Messwert erfasst und daraus der zylinderindividuelle Druckabfall bestimmt. In Schritt 430 wird der in Schritt 420 bestimmte zylinderindividuelle Druckabfall in dem Steuergerät 111 in einer Tabelle gespeichert.
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In Schritt 440 wird nun abgewartet, bis ein bestimmtes Intervall, z.B. eine Betriebszeit von 500 Betriebsstunden, abgelaufen ist. Ist dieses bestimmte Intervall abgelaufen, wird in Schritt 450 überprüft, ob der Verbrennungsmotor 116 in dem charakteristischen Betriebspunkt betrieben wird.
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Ist dies der Fall wird in Schritt 460, analog zu Schritt 420, das Drucksignal des Drucksensors 134 als Messwert erfasst und daraus der zylinderindividuelle Druckabfall bestimmt. In Schritt 470 wird, analog zu Schritt 430, der in Schritt 460 bestimmte zylinderindividuelle Druckabfall in dem Steuergerät 111 in der Tabelle gespeichert.
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In Schritt 480 wird ein zeitlicher Verlauf des zylinderindividuellen Druckabfalls bestimmt, ausgehend bei dem in Schritt 420 bestimmten Referenzpunkt. In Schritt 490 wird überprüft, ob eine Abweichung des zylinderindividuellen Druckabfalls vom Referenzpunkt einen Schwellwert überschreitet. Ist dies nicht der Fall, können der Verbrennungsmotor 116 und Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem 100 ohne Veränderungen weiter betrieben werden. Dabei wird, angedeutet durch Bezugszeichen 491, erneut bei Schritt 440 begonnen und abgewartet, bis das bestimmte Intervall erneut abgelaufen ist. Alternativ oder zusätzlich wird aus den gespeicherten Werten ein zeitlicher Verlauf des zylinderindividuellen Druckabfalls bestimmt und auf Grundlage des zeitlichen Verlaufs des zylinderindividuellen Druckabfalls der zukünftige Zeitpunkt extrapoliert, zu dem die Abweichung des zylinderindividuellen Druckabfalls vom Referenzpunkt den Schwellwert überschreiten wird. Dieser zukünftige Zeitpunkt kann für Wartungszwecke herangezogen werden, beispielsweise um einen Fehlereintrag zu setzen und/oder eine Wartungsanzeige zu aktivieren. Überschreitet die Abweichung des zylinderindividuellen Druckabfalls vom Referenzpunkt in Schritt 490 bereits den Schwellwert, wird in Schritt 500 eine Kompensationsmaßnahme eingeleitet.
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Als diese Kompensationsmaßnahme kann ein Ansteuersignal des Steuergeräts 111 an den Kraftstoffinjektor 109 verändert werden. Ist diese Veränderung des Ansteuersignals vorgenommen, wird, angedeutet durch Bezugszeichen 501, erneut bei Schritt 440 begonnen und abgewartet, bis das bestimmte Intervall erneut abgelaufen ist. Weiterhin können ein Fehlereintrag gesetzt und/oder eine Wartungsanzeige aktiviert werden.
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Überschreitet die Abweichung des zylinderindividuellen Druckabfalls vom Referenzpunkt in Schritt 490 den Schwellwert jedoch so stark, dass eine maximal erlaubte Toleranz des Kraftstoffinjektors 109 überschritten wird, wird der Kraftstoffinjektor 109 als Kompensationsmaßnahme ausgetauscht. Ist der alte Kraftstoffinjektor 109 gegen einen neuen Kraftstoffinjektor 109 ausgetauscht, wird, angedeutet durch Bezugszeichen 502, erneut bei Schritt 410 begonnen und erneut die Referenzpunktbestimmung 401 durchgeführt. In diesem Fall wird ein neuer Referenzpunkt für den neuen Kraftstoffinjektor 109 bestimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3336028 A1 [0002]
- DE 102010042736 A1 [0007]
