DE102013218608A1

DE102013218608A1 - Verfahren zur Überwachung eines Kraftstofftemperaturfühlers

Info

Publication number: DE102013218608A1
Application number: DE201310218608
Authority: DE
Inventors: Andreas Heinrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2015-03-19
Also published as: US20150078413A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Kraftstofftemperaturfühlers über einen sich wiederholenden Zyklus (100), umfassend folgende Schritte: Abschätzen eines ersten Werts (T161) einer Kraftstofftemperatur (160) am Beginn des Zyklus (100) mit Hilfe von zumindest eines ersten Werts (T151, T171) zumindest einer weiteren Temperatur (150, 170) aus demselben Zyklus und zumindest eines zweiten Werts (T154, T164, T174) der Kraftstoff- und/oder weiteren Temperatur (150, 160, 170) aus zumindest einem vorherigen Zyklus; und Überprüfen, ob die Abweichung einer Temperatur des Kraftstofftemperaturfühlers innerhalb eines ersten Intervalls um den ersten Wert (T161) der Kraftstofftemperatur (160) liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Kraftstofftemperaturfühlers über einen sich wiederholenden Zyklus.
Stand der Technik
In modernen Fahrzeugen kann man die Temperatur von Kraftstoff in einer Einspritzanlage eines Verbrennungsmotors bspw. mit einem Kraftstofftemperaturfühler bestimmen, wenn diese benötigt wird.
In der DE 10 2012 200 457 A1 werden ein Verfahren und eine Anordnung vorgeschlagen, womit eine Kraftstofftemperatur in einer Einspritzanlage ohne einen Kraftstofftemperaturfühler bestimmt werden kann. Dabei wird die Temperatur einer Spule in einer Zumesseinheit der Einspritzanlage bestimmt, indem deren elektrischer Widerstand bestimmt wird. Die Temperatur der Spule hängt über einen Wärmefluss vom Kraftstoff über die Zumesseinheit zur Spule von der Temperatur des Kraftstoffs ab. Damit kann die Temperatur des Kraftstoffs berechnet werden.
Bei diesem Verfahren müssen zunächst jedoch Parameter bestimmt werden, die für die Berechnung der Kraftstofftemperatur nötig sind. Dazu ist es nötig, dass der Kraftstoff, die Zumesseinheit sowie ein Motor thermisch ausgeglichen sind.
Für moderne Überwachungen hinsichtlich Schadstoffemission in einem Fahrzeug, wie bspw. der On-Board-Diagnose (OBD), ist es nützlich, wenn die Werte, die ein Messinstrument, bspw. ein Kraftstofftemperaturfühler, liefert, zusätzlich kontinuierlich plausibilisiert werden.
Mit oben genanntem Verfahren kann eine Plausibilisierung eines Kraftstofftemperaturfühlers bei Start des Motors nicht gewährleistet werden, da zunächst Parameter des Verfahrens in einem thermisch ausgeglichenen Zustand des Fahrzeugs bestimmt werden müssen.
Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit bereitzustellen, die es erlaubt, einen Kraftstofftemperaturfühler bei Start des Motors, insbesondere OBD-konform, zu Überwachen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Überwachen eines Kraftstofftemperaturfühlers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Verfahren gewährleistet eine Überwachung eines Kraftstofftemperaturfühlers bei einem Start eines Zyklus, bspw. eines Fahrzyklus eines Fahrzeugs. Dabei wird eine Temperatur, die der Kraftstofftemperaturfühler liefert, überprüft, indem diese mit einer Kraftstofftemperatur verglichen wird, die aus weiteren Temperaturen desselben und eines vorhergehenden Zyklus berechnet wird. Dabei können diese weiteren Temperaturen bspw. eine Temperatur eines Motors und eine Referenztemperatur, bspw. eine Umgebungstemperatur sein, die ohnehin gemessen werden. Liegt die Temperatur des Kraftstofffühlers in einem ersten Intervall um die berechnete Kraftstofftemperatur, so gilt der Kraftstofffühler als plausibilisiert.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn der Kraftstofftemperaturfühler zusätzlich auch im weiteren Verlauf des Zyklus, insbesondere regelmäßig oder kontinuierlich, überprüft wird, indem überprüft wird, ob die Temperatur des Kraftstofftemperaturfühlers in einem zweiten Intervall um die berechnete Kraftstofftemperatur liegt. Das erste und das zweite Intervall können gleich oder unterschiedlich sein. Im letzteren Fall können für unterschiedliche Bestimmungsmethoden auch unterschiedliche Intervalle verwendet werden, die an die Genauigkeit der jeweiligen Methoden angepasst sind. Dadurch kann die Genauigkeit der Überprüfung des Kraftstofftemperaturfühlers innerhalb eines Zyklus erhöht werden
Vorteilhafterweise wird im weiteren Verlauf des Zyklus die Temperatur, die der Kraftstofftemperaturfühler liefert, überprüft, indem die Kraftstofftemperatur mit Hilfe eines Verfahrens ermittelt wird, bei dem kein Kraftstofftemperaturfühler benötigt wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise ein Verfahren, bei dem ein Widerstand eines elektrischen Bauteils bestimmt wird, der von der Kraftstofftemperatur abhängt, wie beispielsweise in der DE 10 2012 200 457 A1 beschrieben.
In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das zweite Intervall während eines Zyklus im Laufe der Zeit verändert, insbesondere verkleinert wird. Dadurch kann der im Laufe der Zeit (wegen eines thermischen Einschwingens) ansteigenden Genauigkeit eines Verfahrens, bei dem kein Kraftstofftemperaturfühler benötigt wird, Rechnung getragen werden.
Vorzugsweise wird der Kraftstofftemperaturfühler zusätzlich dadurch überprüft, dass zu Beginn eines Zyklus die Temperatur des Kraftstofftemperaturfühlers mit zumindest einer weiteren Temperatur verglichen wird. Dabei kann diese weitere Temperatur bspw. eine Temperatur eines Motors und/oder eine Referenztemperatur, bspw. eine Umgebungstemperatur sein, die ohnehin gemessen wird. Wenn das Fahrzeug thermisch ausgeglichen ist, bspw. nach einer längeren Standzeit, so sind die Temperaturen nahezu gleich. Dies ist eine zusätzliche Möglichkeit, den Kraftstofftemperaturfühler auf Plausibilität zu überprüfen und Fehler auszuschließen.
Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt, wenn bei dem Verfahren zum Ermitteln einer Kraftstofftemperatur ohne Kraftstofftemperaturfühler eine Kraftstofftemperatur ermittelt wird, indem Temperaturen und andere Parameter einer Einspritzanlage einer Verbrennungsmaschine, insbesondere in einem Fahrzeug, benutzt werden. Dadurch lässt sich eine Einspritzung von Kraftstoff genauer regeln.
Vorteilhafterweise wird bei dem Verfahren zum Ermitteln einer Kraftstofftemperatur ohne Kraftstofftemperaturfühler ein für dieses Verfahren benötigter Parameter mit Hilfe von bereits überprüften Temperaturen des Kraftstofffühlers im Laufe eines oder mehrerer Zyklen bestimmt. Ein solcher Parameter kann bspw. ein zunächst nicht genau bekannter Widerstand einer Spule in einer Zumesseinheit einer Einspritzanlage sein. Wird der bestimmte Parameter in nachfolgenden Zyklen beim Berechnen der Kraftstofftemperatur mit einbezogen, so wird die Genauigkeit des Verfahrens erhöht. Zusätzlich kann dieser Parameter auf Plausibilität überprüft werden. Dies ergibt eine zusätzliche Möglichkeit, Fehler auszuschließen, da ein Abweichen außerhalb eines technisch möglichen Rahmens auf einen Fehler hindeuten würde. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das zweite Intervall von einem Zyklus zum einem späteren verkleinert wird, um der erhöhten Genauigkeit Rechnung zu tragen.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen eines Temperaturfühlers für eine On-Board-Diagnose verwendet, da das Verfahren eine kontinuierliche Überwachung gewährleistet und dadurch OBD-konform ist.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt schematisch den zeitlichen Ablauf eines Zyklus eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausgestaltung.
2 zeigt schematisch die Anordnung eines Kraftstofftemperaturfühlers in einer Einspritzanlage, wie sie für ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer bevorzugten Ausgestaltung verwendet wird.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 wird der zeitliche Ablauf eines hier als Fahrzyklus 100 eines Fahrzeugs ausgeprägten Zyklus eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung eines Kraftstofftemperaturfühlers in einer bevorzugten Ausgestaltung schematisch dargestellt. Dabei ist der zeitliche Verlauf von links nach rechts angedeutet, Temperaturverläufe sind als gestrichelte Linien angedeutet.
In 2 wird schematisch ein Teil einer Einspritzanlage 200 gezeigt, die hier als Kraftstoffeinspritzanlage einer Verbrennungsmaschine ausgebildet ist. Dabei ist eine Zumesseinheit 220 abgebildet, enthaltend einen Schieber 230, umgeben von einer Spule 240. Ein Kraftstofftemperaturfühler 210 befindet sich im Fluss eines Kraftstoffs, der hier als Linie mit Pfeilen angedeutet ist.
Der Fahrzyklus 100 in 1 ist in fünf Abschnitte 101, 102, 103, 104 und 105 unterteilt, die verschiedene Phasen des Fahrzyklus repräsentieren. Abschnitt 101 stellt dabei die Phase unmittelbar nach dem Einschalten der Zündung des Fahrzeugs, also dem Start, dar. Hier wird ein erster Wert T₁₆₁ der Kraftstofftemperatur 160 abgeschätzt. Dazu werden erste Werte T₁₅₁ und T₁₇₁ der hier als Motortemperatur 150 und Umgebungstemperatur 170 ausgeprägten zweiten Temperaturen, deren zweite Werte T₁₅₄ und T₁₇₄ sowie ein zweiter Wert T₁₆₄ der Kraftstofftemperatur 160 verwendet. Die zweiten Werte T₁₅₄, T₁₆₄ und T₁₇₄ sind dabei die Werte der Temperaturen am Anfang des vierten Abschnitts 104 des vorhergehenden Fahrzyklus, der den Auslauf des Motors repräsentiert.
Für die Abschätzung des anfänglichen ersten Werts T₁₆₁ der Kraftstofftemperatur 160 wird davon ausgegangen, dass sich die Motortemperatur 150 und die Kraftstofftemperatur 160 gegenüber der Umgebungstemperatur 170 während des fünften Abschnitts 105 des Fahrzyklus 100 in gleichem Verhältnis abkühlen. Der Abschnitt 105 repräsentiert dabei eine Phase, in der der Motor aus ist und abkühlt.
Die Berechnung des Werts T₁₆₁ der Kraftstofftemperatur 160 ergibt sich dann aus folgender Formel (Dreisatz): T₁₆₁ = [ T₁₅₁·(T₁₆₄ – T₁₇₄) – T₁₇₁·(T₁₆₄ – T₁₅₄)]/[ T₁₅₄ – T₁₇₄].
Für die Abschätzung der Kraftstofftemperatur 160 im weiteren Verlauf, Abschnitt 102 und 103 des Fahrzyklus 100, wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur ohne Kraftstofftemperaturfühler verwendet.
Abschnitt 102 stellt die Phase kurz nach dem Start bis bspw. ungefähr 500s nach dem Start dar, in der Wärmeübergänge im Fahrzeug, insbesondere in der Einspritzanlage, sich noch nicht eingeschwungen haben. Im daran anschließenden Abschnitt 103 haben sich die Wärmeübergänge eingeschwungen und der Abschnitt 103 dauert an bis zum Abstellen des Motors des Fahrzeugs
In der bevorzugten Ausgestaltung wird dazu die Kraftstofftemperatur 160 berechnet, indem die Temperatur der Spule 240 in der Zumesseinheit 220 der Einspritzanlage 200 des Fahrzeugs bestimmt wird. Daraus lässt sich auf die Kraftstofftemperatur 160 zurückrechnen, wenn die Abhängigkeit davon durch den vorhandenen Wärmefluss vom Kraftstoff über den Schieber 230 zur Spule 240 und anderen benötigten Parametern bekannt ist. Die Temperatur der Spule 240 wiederum ergibt sich aus deren elektrischem Widerstand.
Eine genauere Bestimmung des Widerstands der Spule 240 bzgl. einer Abhängigkeit von Fertigungstoleranzen ist aufgrund der Berechnung des anfänglichen Werts T₁₆₁ der Kraftstofftemperatur 160 nach obiger Formel nicht nötig.
Während der Abschnitte 101, 102 und 103 läuft der Motor und eine Überwachung des Kraftstofftemperaturfühlers ist sinnvoll, insbesondere für OBD. In diesen Abschnitten wird die vom Kraftstofftemperaturfühler gelieferte Temperatur mit der abgeschätzten Kraftstofftemperatur 160 verglichen. Dabei wird überprüft, ob die Differenz dieser beiden Temperaturen innerhalb eines Intervalls liegt.
Da die Abschätzung in den Abschnitten 101 und 102 ungenauer ist als in Abschnitt 103, wird in der bevorzugten Ausgestaltung für die Abschnitte 101 und 102 ein erstes Intervall, bspw. –30°C bis +30°C, verwendet und für den Abschnitt 103 ein zweites Intervall, bspw. –20°C bis +20°C. Dieses zweite Intervall kann nach längerer Fahrzeit auch reduziert werden, da sich das System dann thermisch eingeschwungen hat.
In Abschnitt 104, der den Auslauf des Motors repräsentiert, werden die zu Beginn dieses Abschnitts 104 aktuellen Werte der Temperaturen, insbesondere die Werte T₁₆₁ der Kraftstofftemperatur 160, T₁₅₄ der Motortemperatur 150 und T₁₇₄ der Umgebungstemperatur 170, abgespeichert, bspw. im EEPROM eines Steuergeräts in dem Fahrzeug. Im darauffolgenden Fahrzyklus kann somit wieder auf diese Temperaturen zugegriffen werden.
Im Verlauf über die Fahrzyklen wird das Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur ohne Kraftstofftemperaturfühler verfeinert. Das zweite Intervall kann in Folge dessen reduziert werden. In der bevorzugten Ausgestaltung wird dazu ein zunächst nicht bekannter, fertigungsbedingter Toleranzwiderstand der Spule 240 in der Zumesseinheit 220 der Einspritzanlage 200 bestimmt. Dazu wird am Ende von Abschnitt 103, sofern dieser bereits mindestens bspw. 1000s andauert, dieser Toleranzwiderstand bestimmt, indem von der Temperatur des Kraftstoffs über die Temperatur der Spule 240 auf den Widerstand der Spule 240 analog oben erwähntem Verfahren zurückgerechnet wird. Als Temperatur des Kraftstoffs wird dabei ein bereits nach obigem Verfahren plausibilisierter Wert des Kraftstofftemperaturfühlers 210 benutzt.
Dieser dadurch bestimmte Toleranzwiderstand oder ein Mittelwert von mehreren bestimmten Toleranzwiderständen der Spule 240 wird abgespeichert, bspw. im EEPROM des Fahrzeugs, und für Berechnungen in darauf folgenden Fahrzyklen in den Abschnitten 102 und 103 herangezogen.
Der so bestimmte Toleranzwiderstand kann nun auch dazu herangezogen werden, den Toleranzwiderstand gegenüber bekannten, fertigungsbedingt möglichen, Toleranzwiderständen zu plausibilisieren. Eine Abweichung, die technisch nicht möglich wäre, deutet dabei auf einen Fehler hin.
Eine weitere Plausibilisierungsmöglichkeit ist, am Anfang von Abschnitt 102, bspw. 6s nach Motorstart, wenn sich nötige Regler eingeschwungen haben, die Kraftstofftemperatur 160 mit Motortemperatur 150 und Umgebungstemperatur 170 zu vergleichen. Wenn in dieser Phase eines Fahrzyklus Motortemperatur 150 und Umgebungstemperatur 170 annähernd den gleichen Wert haben, bspw. nach einer längeren Standzeit des Fahrzeugs, muss auch die Kraftstofftemperatur 160 annähernd den gleichen Wert haben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012200457 A1 [0003, 0011]

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Kraftstofftemperaturfühlers (210) über einen sich wiederholenden Zyklus (100), umfassend folgende Schritte: Abschätzen eines ersten Werts (T₁₆₁) einer Kraftstofftemperatur (160) am Beginn des Zyklus mit Hilfe von zumindest eines ersten Werts (T₁₅₁, T₁₇₁) zumindest einer weiteren Temperatur (150, 170) aus demselben Zyklus und zumindest eines zweiten Werts (T₁₅₄, T₁₆₄, T₁₇₄) der Kraftstoff- und/oder weiteren Temperatur (150, 160, 170) aus zumindest einem vorherigen Zyklus und Überprüfen, ob die Abweichung einer Temperatur des Kraftstofftemperaturfühlers (210) innerhalb eines ersten Intervalls um den ersten Wert (T₁₆₁) der Kraftstofftemperatur (160) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Verfahren zum Ermitteln einer Kraftstofftemperatur ohne Kraftstofftemperaturfühler zum Berechnen des weiteren Verlaufs der Kraftstofftemperatur (160) innerhalb des Zyklus verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei zur Überprüfung des Kraftstofftemperaturfühlers innerhalb zumindest eines Teils des Zyklus (100), insbesondere regelmäßig oder kontinuierlich, überprüft wird, ob die Abweichung der Temperatur des Kraftstofftemperaturfühlers von der ermittelten Kraftstofftemperatur (160) innerhalb eines zweiten Intervalls liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das erste Intervall und das zweite Intervall unterschiedlich sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das zweite Intervall innerhalb eines Zyklus (100) oder von einem Zyklus zu zumindest einem weiteren Zyklus verändert, insbesondere verkleinert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Verfahren zum Ermitteln einer Kraftstofftemperatur ohne Kraftstofftemperaturfühler eine Kraftstofftemperatur aus Temperaturen und anderen Parametern einer Einspritzanlage (200) einer Verbrennungsmaschine berechnet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei bei dem Verfahren zum Ermitteln einer Kraftstofftemperatur ohne Kraftstofftemperaturfühler zumindest ein für dieses Verfahren benötigter erster Parameter der Einspritzanlage (200) mit Hilfe der Temperatur des überprüften Kraftstofftemperaturfühlers (210) genauer bestimmt und überprüft wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kraftstofftemperaturfühler zusätzlich überprüft wird, indem die Temperatur des Kraftstofftemperaturfühlers nach Beginn des Zyklus (100) mit zumindest der weiteren Temperatur (150, 170) verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Überwachung des Kraftstofftemperaturfühlers für eine On-Board-Diagnose verwendet wird.
Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit, insbesondere nach Anspruch 10, ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.