DE102014205529A1

DE102014205529A1 - Verfahren zur Überwachung eines Durchflussbegrenzers

Info

Publication number: DE102014205529A1
Application number: DE102014205529.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Sommerer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Ein Verfahren zur Überwachung eines Durchflussbegrenzers (180 bis 183) eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine (100), wobei der Durchflussbegrenzer (180 bis 183) den Kraftstofffluss zwischen einem Kraftstoffspeicher (135), einem Injektor (120 bis 123) und/oder der Brennkraftmaschine (100) unterbindet, wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, ist dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Raildrucksignal während einer Einspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder auf ein Schließen zur Unterbrechung des Kraftstoffflusses des Durchflussbegrenzers (180 bis 183) geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Durchflussbegrenzers nach der Gattung des Anspruchs 1.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, sowie ein elektronisches Speichermedium, auf welchem ein derartiges Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein elektronisches Steuergerät, welches ein solches elektronisches Speichermedium umfasst.
Stand der Technik
Um eine Dauereinspritzung, z.B. nach Absprengen einer Düsenkuppe, einer Einspritzdüse eines Common-Rail-Systems zu vermeiden, werden sogenannte Durchflussbegrenzer eingesetzt. Diese kommen insbesondere bei Großdiesel-Motoren und Schiffsmotoren zum Einsatz. Diese passiven Komponenten werden im Normalfall durchströmt und stellen so die benötige Einspritzmenge für die Injektoren bereit. Steigt der Durchfluss jedoch auf ein kritisches Maß, z.B. aufgrund einer fehlerhaften Dauereinspritzung am Injektor, schließt der Durchflussbegrenzer, getrieben durch hydraulische Kräfte am Schließkolben. Hierdurch wird der weitere Durchfluss von Kraftstoff durch diesen Injektor unterbunden. Ein Motor mit n-Zylindern läuft im Anschluss daran nur noch auf (n-1)-Zylindern. Derartige Durchflussbegrenzer sind im Stand der Technik bekannt.
So offenbart beispielsweise die DE 196 32 339 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines solchen Durchflussbegrenzers eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine. Dieses Verfahren und die Vorrichtung dienen dazu, einfach und sicher einen Defekt des Durchflussbegrenzers zu erkennen. Hierzu wird in bestimmten Betriebszuständen zur Überprüfung des Durchflussbegrenzers ein Injektor derart angesteuert, dass der Injektor eine eingespritzte Kraftstoffmenge freigibt, die den vorgegebenen Grenzwert überschreitet, ab dem der Durchflussbegrenzer den Kraftstofffluss zwischen einem Kraftstoffspeicher, dem Injektor und/oder der Brennkraftmaschine unterbindet. Ausgehend von der Reaktion der Brennkraftmaschine wird überprüft, ob der Durchflussbegrenzer den Kraftstofffluss unterbindet. Hierbei wird beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine ausgewertet und auf einen Fehler erkannt, wenn die Drehzahl von einem erwarteten Wert abweicht. Insbesondere wird auf einen Fehler geschlossen, wenn die Drehzahl nicht abfällt und/oder größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
Neben der Erkennung eines funktionsfähigen Durchflussbegrenzers ist es beim Betrieb von Brennkraftmaschinen auch von Interesse, zu erkennen, ob ein Durchflussbegrenzer den Kraftstoffzufluss von einem Kraftstoffspeicher zu einem Injektor und/oder der Brennkraftmaschine unterbunden hat. Das Erkennen eines verschlossenen Durchflussbegrenzers erlaubt nämlich systemseitige Reaktionen auszulösen. Darüber hinaus ist beispielsweise bei Schiffsmotoren die frühzeitige Erkennung eines ausgefallenen Zylinders nicht nur vorteilhaft, sondern wird von den Betreibern von Schiffsmotoren gefordert.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht es auf sehr vorteilhafte Weise zu erkennen, ob ein Durchflussbegrenzer den Kraftstofffluss zwischen einem Kraftstoffspeicher, beispielsweise einem Common-Rail, einem Injektor und der Brennkraftmaschine unterbunden hat und also geschlossen ist. Die Erkennung erfolgt dabei auf sehr vorteilhafte Weise anhand eines Raildrucksignals während einer Einspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder. Aus dem Raildrucksignal wird auf ein Schließen zur Unterbrechung des Kraftstoffflusses des Durchflussbegrenzers geschlossen.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt unter anderem darin, dass keine zusätzliche Sensorik erforderlich ist, da bei derartigen Brennkraftmaschinen Raildrucksensoren ohnehin verbaut sind und deren Signale ausgewertet werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich. So sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass der Raildruck unmittelbar vor und unmittelbar nach der Einspritzung gemessen wird und aus der Differenz der Raildrucksignale auf ein Schließen des Durchflussbegrenzers zur Unterbrechung des Kraftstoffflusses geschlossen wird. Unmittelbar vor der Einspritzung und unmittelbar nach der Einspritzung bedeutet dabei ein Messen des Raildrucks in einem Zeitintervall von 100μs Sekunden vor bzw. nach der Einspritzung.
Bevorzugt wird auf ein Schließen des Durchflussbegrenzers geschlossen, wenn die Differenz einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. In diesem Falle ist davon auszugehen, dass keine Einspritzung erfolgt ist, denn eine Einspritzung führt zu einem Druckabfall. Dieser Druckabfall und diese charakteristischen Druckverhältnisse sind gewissermaßen ein „Fingerabdruck“ eines derartigen Einspritzvorgangs, aus dem auf eine Einspritzung und damit auch auf ein Schließen des Durchflussbegrenzers geschlossen werden kann. Um Wechselwirkungen mit Pumpenhüben zu vermeiden, die zu einer Fehlererkennung führen können, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Druckverlauf in dem Zylinder mit den Druckverläufen der anderen Zylinder verglichen wird und aufgrund dieses Vergleichs eine fehlerhafte Erkennung eines geschlossenen Durchflussbegrenzers erkannt wird.
Da das Verfahren – wie eingangs bereits erläutert – keine zusätzliche Sensorik erfordert, ist es besonders vorteilhaft als Computerprogramm implementierbar und auf einem elektronischen Speichermedium speicherbar. Das elektronische Speichermedium ist vorteilhafterweise Teil eines elektronischen Steuergeräts der Brennkraftmaschine.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer aus dem Stand der Technik bekannten Brennkraftmaschine mit Durchflussbegrenzer und
2 den zeitlichen Druckverlauf während einer Einspritzung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend am Beispiel einer selbstzündenden Brennkraftmaschine dargestellt, bei der die Kraftstoffzumessung mittels Injektoren erfolgt. Die dargestellte Ausführungsform betrifft ein sogenanntes Common-Rail-System. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist aber nicht auf diese Systeme beschränkt. Mit 100 ist eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die über eine Ansaugleitung 105 Frischluft zugeführt bekommt und über eine Abgasleitung 110 Abgas abgibt. Bei der dargestellten Brennkraftmaschine handelt es sich um eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine. Jedem Zylinder der Brennkraftmaschine 100 ist ein Injektor 120, 121, 122 und 123 zugeordnet. Die Injektoren dienen der Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine. Die Injektoren können beispielsweise Magnetventile aufweisen, sie können aber auch als Piezo-Injektoren ausgebildet sein. Ihre Ansteuerung erfolgt über eine Endstufe 175, die Teil eines Steuergeräts 170 ist. Der Kraftstoff gelangt von einem sogenannten Rail 135 über die Injektoren 120, 121, 122 und 123 in die (im Einzelnen nicht dargestellten) Zylinder der Brennkraftmaschine 100. Zwischen dem Rail 135 und den Injektoren 120 bis 123 ist jeweils ein Durchflussbegrenzer 180, 181, 182 und 183 angeordnet. Vorzugsweise bilden jede der Injektoren 120 bis 123 und die diesen jeweils zugeordneten Durchflussbegrenzer 180 bis 183 eine bauliche Einheit. Im Falle von durch Magnetventile angetriebenen Injektoren können die Durchflussbegrenzer beispielsweise zwischen den Magnetventilen und dem Rail oder zwischen den Magnetventilen und den jeweiligen Einspritzdüsen angeordnet sein.
Die Durchflussbegrenzer 180 bis 183 sind derart ausgestaltet, dass sie die Verbindung zwischen dem Rail 135 und den Injektoren 120 bis 123 unterbrechen, wenn durch diese Leitung innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit mehr als eine vorgegebene Kraftstoffmenge fließt. Diese Menge ist so gewählt, dass sie größer ist als die größte beim fehlerfreien Betrieb auftretende Menge. Sie ist daher größer als die Volllastmenge bzw. die Startmenge. Die Menge ist ferner so gewählt, dass sie kleiner ist als die Menge, bei der die Brennkraftmaschine beschädigt wird.
Der Kraftstoff in dem Rail 135 wird von einer Hochdruckpumpe 145 auf einen einstellbaren Druck gebracht. Die Hochdruckpumpe 145 ist über ein beispielsweise Magnetventil 150 mit einer Kraftstoffförderpumpe 155 verbunden. Die Kraftstoffförderpumpe 155 steht mit einem Kraftstoffvorratsbehälter 160 in Verbindung.
Das Ventil 150 ist von dem Steuergerät 170 ansteuerbar. Am Rail 135 ist ein Sensor 177 vorgesehen, der den Druck im Rail 135 erfasst und ein entsprechendes Signal an das Steuergerät 170 leitet. Eine Fehlererkennung 176 wertet das Raildrucksignal aus und beaufschlagt im Fehlerfalle die Endstufe 175 sowie das Magnetventil 150 mit entsprechenden Signalen und nimmt ferner einen Fehlereintrag vor.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun in Verbindung mit 2 erläutert. 2 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf des Raildrucks p. Unmittelbar vor einer Einspritzung E wird der Raildruck p1 mittels des Raildrucksensors 177 erfasst. Nach erfolgter Einspritzung E wird unmittelbar nach der Einspritzung wiederum der Raildruck p2 erfasst. Die Differenz Δp = p1 – p2 wird mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen. Wenn dieser Schwellenwert eine gewisse Größe überschreitet, wird vom Vorhandensein einer Einspritzung ausgegangen. In diesem Falle ist der entsprechende Durchflussbegrenzer nicht geschlossen. Wenn jedoch die Differenz Δp = p1 – p2 einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet, wie das in 2 anhand des mit D bezeichneten Druckverlaufs schematisch dargestellt ist, ist die Einspritzung ausgeblieben. Der Leckage-Durchflussbegrenzer ist geschlossen. Dies führt in der Fehlererkennung 176 zum Eintrag eines Fehlersignals. Das beschriebene Verfahren stützt sich also auf die Überwachung des Raildrucks. Da der Zeitpunkt einer gewünschten Einspritzung sehr genau bekannt ist, kann im Raildrucksignal nach dem zugehörigen „Fingerabdruck“ gesucht werden. Dieser Fingerabdruck steht durch die Entnahme des eingespritzten Kraftstoffs aus dem Rail 135 und dem daraus resultierenden Raildruckeinbruch, wie er beispielsweise in der 2 links anhand der Einspritzung E dargestellt ist. Wird nun der Druck kurz vor und kurz nach der angestrebten Einspritzung gemessen, finden also zwei Druckmessungen statt, die dem Zylinder zugeordnet werden können, lässt sich ermitteln, ob die gewünschte Einspritzung tatsächlich stattgefunden hat. Bleibt der „Fingerabdruck“ aus, findet an dem entsprechenden Zylinder keine Einspritzung mehr statt, der Durchflussbegrenzer hat geschlossen.
Um Wechselwirkungen mit den Pumpenhüben, die zu einer Fehlerkennung führen können, zu vermeiden, kann darüber hinaus ein Vergleich mit den Druckveränderungen durch Einspritzung der übrigen Injektoren durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann als Computerprogramm ausgeführt sein und auf einem Speichermedium gespeichert sein, das wiederum Teil des Steuergeräts 170 ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19632339 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Durchflussbegrenzers (180 bis 183) eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine (100), wobei der Durchflussbegrenzer (180 bis 183) den Kraftstofffluss zwischen einem Kraftstoffspeicher (135), einem Injektor (120 bis 123) und/oder der Brennkraftmaschine (100) unterbindet, wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Raildrucksignal während einer Einspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder auf ein Schließen des Durchflussbegrenzers (180 bis 183) zur Unterbrechung des Kraftstoffflusses geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf des Raildrucksignals auf ein Schließen des Durchflussbegrenzers zur Unterbrechung des Kraftstoffflusses geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raildruck (p) unmittelbar vor (p1) und unmittelbar nach (p2) der Einspritzung (E) gemessen wird und aus der Differenz der Raildrucksignale (Δp) auf ein Schließen des Durchflussbegrenzers (180 bis 183) zur Unterbrechung des Kraftstoffflusses geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Raildruck in einem Zeitfenster von 0,1 ms unmittelbar vor und nach der Einspritzung (E) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Schließen des Durchflussbegrenzers (180 bis 183) geschlossen wird, wenn die Differenz (Δp) einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Raildruckverlauf in dem Zylinder mit den Druckverläufen der anderen Zylinder verglichen wird und aufgrund des Vergleichs auf eine fehlerhafte Erkennung eines geschlossenen Durchflussbegrenzers (180 bis 183) geschlossen wird.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, durchzuführen.
Elektronisches Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät, welches ein elektronisches Speichermedium nach Anspruch 8 umfasst.