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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betreiben einer Einspritzanlage.
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Stand der Technik
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Eine Einspritzanlage eines Kraftfahrzeugs ist dazu ausgebildet, Kraftstoff, der in Brennkammern eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs einzuspritzen ist, bereitzustellen. Dabei kann die Einspritzanlage als eine Komponente in einem Hochdruckbereich einen Kraftstoffspeicher aufweisen, in dem der Kraftstoff unter Druck gespeichert wird, wobei der Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe im Hochdruckbereich unter Druck gesetzt und in den Kraftstoffspeicher gefördert wird. Ein Niederdruckbereich der Einspritzanlage umfasst u. a. ein Stellventil, eine sogenannte Zumesseinheit, das jedoch erst im Dauerbetrieb des Verbrennungsmotors soweit geöffnet werden kann, damit es vollständig entlüftet wird, wobei durch den Verbrennungsmotor eine bestimmte, hierfür erforderliche Leistung aufzubringen ist. Allerdings ist bei einem Service in einer Werkstatt, bspw. für eine Nutzfahrzeug-Anwendung, nicht immer gewährleistet, dass die hierfür erforderliche Leistung aufgebracht werden kann.
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Die Druckschrift
DE 103 54 656 A1 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine. Dabei umfasst das hier als Common-Rail-System ausgebildete Einspritzsystem einen Kraftstoffspeicher und eine gesteuerte Zumesseinheit zum Steuern einer Kraftstoff-Fördermenge in den Kraftstoffspeicher. Hierbei wird ein Signal, das einen zeitlichen Verlauf eines Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher repräsentiert, in Hinblick auf einen möglichen Defekt einer Komponente des Einspritzsystems ausgewertet, wobei die Zumesseinheit während einer vorzunehmenden Auswertung des Signals zunehmend weiter geschlossen oder geöffnet wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausgestaltungen des Verfahrens und der Anordnung gehen aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung hervor.
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Eine Zumesseinheit einer Einspritzanlage weist eine Öffnung auf, die zur Kraftstoffförderung in einen Kraftstoffspeicher der Einspritzanlage sowie auch zum Entlüften der Zumesseinheit geöffnet wird. In der Regel wird eine Stellung der Öffnung über deren Öffnungsquerschnitt definiert. Falls die Öffnung und somit die Zumesseinheit geschlossen ist, beträgt ein Wert des Öffnungsquerschnitts null. Sofern die Öffnung und somit die Zumesseinheit geöffnet ist, kann der Öffnungsquerschnitt abhängig von der Stellung verschiedene Werte zwischen null als minimalem Wert und einem maximalen Wert variieren, bei dem die Öffnung und somit die Zumesseinheit maximal geöffnet ist.
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Mit dem vorgestellten Verfahren ist eine Entlüftungsfunktion für eine Zumesseinheit als Stellventil einer Einspritzanlage, die zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennkammern eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist, umzusetzen, wobei jeder Brennkammer (Zylinder) des Verbrennungsmotors zumindest ein Einspritzventil zugeordnet ist. Eine derartige Einspritzanlage kann einen gemeinsamen Kraftstoffspeicher (Common-Rail) für sämtliche Einspritzventile aufweisen, wobei der einzuspritzende Kraftstoff in dem Kraftstoffspeicher unter hohem Druck gespeichert wird. Hierbei ist über die Zumesseinheit eine Menge an einzuspritzendem Kraftstoff zu regulieren.
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Mit der Entlüftungsfunktion kann durch Öffnen der Zumesseinheit, üblicherweise durch Verändern des Öffnungsquerschnitts, nach einer Erstinbetriebnahme der Einspritzanlage oder nach einem Austausch einer Hochdruckpumpe der Einspritzanlage bei einem Service eine Entlüftung der Zumesseinheit (ZME/MPROP bzw. FMU für fuel metering unit) gewährleistet werden. Dazu wird der Öffnungsquerschnitt der Zumesseinheit im Leerlauf des Verbrennungsmotors durch Verringerung eines Stroms, der zum Regeln der Zumesseinheit an dieser angelegt wird, mindestens einmal, üblicherweise mehrmals kurzzeitig, bspw. für eine Zeitspanne von 100 ms bis 200 ms, ausgehende von einem ersten Wert, bei dem die Öffnung zumindest teilweise geöffnet ist, vergrößert und somit die bereits geöffnete Zumesseinheit noch weiter geöffnet.
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Durch die vollständige Entlüftung der geöffneten Zumesseinheit können oszillierende Schwingungen eines Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher der Einspritzanlage, die auch als Raildruckschwingungen bezeichnet werden können, und somit ein sägendes Geräusch, das bei einer Verbrennung des Kraftstoffs aufgrund dieser Schwingungen entstehen kann, verhindert werden.
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Die Entlüftungsfunktion kann als sogenannte Online-Funktion auch in einem Dauerbetrieb der Einspritzanlage und/oder des Verbrennungsmotors umgesetzt werden, wobei eine Analysefunktion ausgeführt werden kann, die wiederum eine Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion umfasst. Mit der Analysefunktion und somit mit der Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion wird ein Signal, das zum Beschreiben eines in dem Kraftstoffspeicher herrschenden Drucks bereitgestellt wird, bezüglich einer Amplitude und/oder Frequenz von Oszillationen eines Verlaufs eines Werts des Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher ausgewertet. Falls für den Verlauf des Werts des Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher im Rahmen der durchgeführten Untersuchung Oszillationen erkannt werden, wird die Entlüftungsfunktion aktiviert und der Öffnungsquerschnitt ausgehend von dem ersten Wert, vergrößert. Sobald mindestens eine Komponente der Einspritzanlage, bspw. mindestens die Zumesseinheit und/oder ein Hochdruckbereich der Einspritzanlage und demnach evtl. die komplette Einspritzanlage entlüftet ist und sich im Verlauf des Werts des Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher keine Oszillationen mehr ergeben, wird die Entlüftungsfunktion wieder abgeschaltet.
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Bei einem Dauerbetrieb der Einspritzanlage wird durch die Zumesseinheit ein Strom geleitet, durch den die Zumesseinheit geregelt wird. Bei Durchführung der Entlüftungsfunktion wird der üblicherweise durch die Zumesseinheit fließende Strom mehrmals kurzzeitig, bspw. für jeweils 100 ms bis 200 ms, auf einen Wert verringert, bei dem die Zumesseinheit weiter geöffnet wird, wobei durch die geöffnete Zumesseinheit darin verbliebene restliche Luft entweichen kann. Hierbei kann eine Abhängigkeit des Öffnungsquerschnitts von dem durch die Zumesseinheit fließenden Strom berücksichtigt werden. Der Öffnungsquerschnitt ist null und die Zumesseinheit komplett geschlossen, wenn durch sie ein Strom geleitet wird, der mindestens so groß wie ein hierfür vorgesehener minimaler Wert ist. Durch Verringern des Werts wird der Öffnungsquerschnitt vergrößert, wobei die Zumesseinheit komplett geöffnet ist, wenn der durch sie fließende Strom höchstens so groß wie ein hierfür vorgesehener maximaler Wert ist.
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Alternativ oder ergänzend kann die Entlüftungsfunktion bspw. nach einer Erstinbetriebnahme des Verbrennungsmotors und/oder der Einspritzanlage oder nach einem Austausch der Hochdruckpumpe der Einspritzanlage im Service bei einem Werkstattaufenthalt eines Kraftfahrzeugs, das die Einspritzanlage und den Verbrennungsmotor umfasst, im Leerlauf des Verbrennungsmotors und/oder der Einspritzanlage aktiviert werden. Auch in diesem Fall wird nach einer Änderung einer Einstellung der Einspritzanlage, wobei eine derartige Änderung der Einstellung durch die Erstinbetriebnahme der Einspritzanlage oder einen Austausch einer Komponente der Einspritzanlage bedingt sein kann, ebenfalls die Analysefunktion ausgeführt, mit der aus der Änderung der Einspritzanlage resultierende Oszillationen des Drucks zu detektieren sind.
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Bei sauggeregelten Einspritzanlagen wird der Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher über die Zumesseinheit geregelt, die in einem Niederdruckbereich der Einspritzanlage angeordnet ist. Zur Linearisierung der Einspritzanlage wird üblicherweise eine Charakteristik zumindest einer Pumpe der Einspritzanlage, bspw. einer Hochdruck- und/oder Niederdruckpumpe invertiert. Diese Charakteristik beschreibt einen Zusammenhang zwischen einem Mengenstrom einer geförderten Menge an Kraftstoff über den an der Zumesseinheit anliegenden Strom. Die invertierte Charakteristik wird in einer Software, die in einem Steuergerät zum Durchführen des Verfahrens installiert und mit der eine Funktion der Einspritzanlage zu kontrollieren ist, abgelegt. Unter Nutzung der Software wird aus einer Mengenanforderung für zu fördernden Kraftstoff mit Hilfe der in der Software abgelegten Charakteristik ein an der Zumesseinheit anzulegender Strom berechnet. Hierbei sind in Ausgestaltung ein Mindestwert als minimaler Wert für den Strom, bei dem die Zumesseinheit vollständig geöffnet ist, und ein Maximalwert als maximaler Wert für den Strom, bei dem die Zumesseinheit vollständig geschlossen ist, zu berechnen. Je nach Funktionsweise der Zumesseinheit ist es alternativ möglich, dass die Zumesseinheit geschlossen ist, wenn der Wert des Stroms dem minimalen Wert entspricht, und dass die Zumesseinheit vollständig geöffnet ist, wenn der Wert des Stroms dem maximalen Wert entspricht. Die Mengenanforderung ist als Ausgangsgröße für einen Druckregler zusammengesetzt und umfasst Vorsteueranteile sowie Regleranteile.
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Die Zumesseinheit wird bei einem definierten Wert des Stroms so geregelt, dass von der Hochdruckpumpe eine definierte Menge an Kraftstoff gefördert wird. Die Charakteristik ist im Steuergerät abgelegt. Die Zumesseinheit ist offen, typischerweise komplett geöffnet wenn an ihr kein Strom anliegt. In diesem Fall ist die Charakteristik invertiert.
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Bei der Erstinbetriebnahme des Verbrennungsmotors und/oder des Kraftfahrzeugs oder nach dem Austausch der Hochdruckpumpe kann ein Niederdruckbereich der Einspritzanlage jeweils teilweise über einen Hauptfilter und eine Rücklaufleitung der Hochdruckpumpe entlüftet werden. Allerdings wird hierbei nur der in Strömungsrichtung des Kraftstoffs vor der Zumesseinheit befindliche Niederdruckbereich der Einspritzanlage entlüftet. Bei einer Ausführung des vorgestellten Verfahrens kann nunmehr auch die Zumesseinheit entlüftet werden.
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Durch Entlüften der Zumesseinheit kann eine Verschiebung der Charakteristik der von der Hochdruckpumpe geförderten Menge an Kraftstoff, die dann eintreten kann, wenn keine Entlüftung vorgenommen wird, vermieden werden. Ansonsten führt die Verschiebung dieser Charakteristik der Hochdruckpumpe zu einer Störung der Regelung des Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher, wodurch oszillierende Schwingungen des Drucks des Kraftstoffs auftreten können, die bei der Verbrennung des Kraftstoffs wiederum zu dem sägendem Geräusch führen können.
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Ausführungsformen und daraus resultierende Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Anordnung gehen aus den nachfolgenden Figuren hervor, anhand derer das Verfahren sowie die Anordnung schematisch beschrieben sind.
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1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ablaufdiagramm zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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2 zeigt ein Diagramm mit Betriebsparametern der Einspritzanlage, die sich bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, während und nach einer Aktivierung einer Entlüftungsfunktion ergeben.
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3 zeigt in schematischer Darstellung eine Einspritzanlage, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems und einen Verbrennungsmotor.
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Das Flussdiagramm aus 1 zum Beschreiben der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst hier drei Bereiche, nämlich einen ersten Bereich, der eine Analysefunktion 2 umfasst, die wiederum eine Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion 10 umfasst und als sogenannte Online-Funktion bei einem Betrieb einer Einspritzanlage für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs betriebsbegleitend durchgeführt wird. Ein zweiter Bereich umfasst eine Entlüftungsfunktion 4, mit der eine Zumesseinheit der Einspritzanlage entlüftet wird. Dabei kann diese Entlüftungsfunktion 4 auch als Dienstleistungs- bzw. Service-Funktion beschrieben werden. Ein dritter Bereich umfasst eine übliche, bisherige Funktionsstruktur 6 der Einspritzanlage, die auch unabhängig von der hier vorgestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Einspritzanlage umgesetzt werden kann. Die Analysefunktion 2, die Entlüftungsfunktion 4 und die Funktionsstruktur 6 sind bspw. als Software in einem Steuergerät implementiert und durch das Steuergerät durchführbar.
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Hier ist vorgesehen, dass die Einspritzanlage mehrere Einspritzventile aufweist, wobei jeweils mindestens ein Einspritzventil einer Brennkammer des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Außerdem umfasst die Einspritzanlage einen für sämtliche Einspritzventile gemeinsamen Kraftstoffspeicher, in dem einzuspritzender Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert wird. Während eines Betriebs der Einspritzanlage wird ein Wert des in dem Kraftstoffspeicher herrschenden Drucks ermittelt, wobei aus mehreren Werten des Drucks ein zeitlicher Verlauf des Drucks abgeleitet werden kann.
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Im Rahmen der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von einem Drucksensor ein Signal 8, das über den Verlauf des Werts des Drucks des Kraftstoffs in den Kraftstoffspeicher Auskunft gibt, bereitgestellt und der Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion 10 bezüglich einer Auswertung des Signals 8 übermittelt. Hierbei wird von der Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion 10 bei einer Auswertung überprüft, ob der zeitliche Verlauf oszilliert, wobei eine Amplitude und/oder eine Frequenz des Verlaufs analysiert wird bzw. werden. Falls ein Wert mindestens eines Parameters des Verlaufs des Werts des Drucks höher als ein hierfür vorgesehener Mindestwert für diesen Parameter ist, wird durch die Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion 10 und somit durch die Analysefunktion 2 entschieden, dass der Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher Oszillationen unterliegt oder unterworfen ist. Hierbei wird als der mindestens eine Parameter des Verlaufs dessen Amplitude und/oder dessen Frequenz untersucht. Falls ein Wert der Amplitude als ein Parameter des Verlaufs größer als ein für die Amplitude vorgesehener Maximalwert ist, wird durch die Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion 10 entschieden, dass der Verlauf den Oszillationen unterworfen ist. Alternativ oder ergänzend wird als weiterer Parameter des Verlaufs dessen Frequenz untersucht. Falls sich ein Wert der Frequenz in einem hierfür vorgesehenen Bereich befindet, wird durch die Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion 10 ebenfalls entschieden, dass der Verlauf Oszillationen unterliegt.
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Falls im Betrieb der Einspritzanlage über die Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion 10 keine Oszillationen des Drucks in dem Kraftstoffspeicher nachgewiesen werden, bleibt ein erstes Schaltmodul 12 in der Stellung "0", wie in 1 angedeutet. Falls jedoch von der Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion 10 Oszillationen nachgewiesen werden, d. h. dass zumindest die Amplitude und/oder die Frequenz des Verlaufs größer als der hierfür jeweils vorgesehene Maximalwert ist bzw. sich in einem vorgesehenen Bereich befindet, wird das Schaltmodul 12 aktiviert. Dadurch nimmt das Schaltmodul 12 die Stellung "1" ein, wodurch wiederum die Entlüftungsfunktion 4 aktiviert wird.
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Der Entlüftungsfunktion 4 ist ein Aktivierungsschalter 14 zugeordnet, mit dem die Entlüftungsfunktion 4, bspw. bei einem Service in einer Werkstatt, aktiviert werden kann. Die Entlüftungsfunktion 4 umfasst hier ein erstes Entscheidungsmodul 16, dem von dem Schaltmodul 12 der Analysefunktion 2 sowie von dem Aktivierungsschalter 14 jeweils ein Schaltsignal bereitgestellt wird, wobei ein derartiges Schaltsignal entweder den Wert "0" oder "1" aufweist. Falls ein summierter Wert beider Schaltsignal größer oder gleich eins ist, wird ein erster Zeitgeber 18 zum Öffnen, d. h. zum Vergrößern eines Öffnungsquerschnitts einer Zumesseinheit der Einspritzanlage gestartet und somit aktiviert. Ein Zeitmodul 20 definiert eine maximale Öffnungszeit der Zumesseinheit, die nicht überschritten werden darf. Dabei weist diese maximale Öffnungszeit einen festgelegten Wert auf. Außerdem ist der Entlüftungsfunktion 4 hier ein Zählmodul 22 zum Zählen von Öffnungsvorgängen der Zumesseinheit zugeordnet. Wenn der erste Zeitgeber 18 den in dem Zeitmodul definierten Wert für die maximale Öffnungszeit überschreitet, so wird dieser zurückgesetzt, wodurch eine von dem Zeitgeber durchgeführte Messung der Zeit wieder bei 0 beginnt. Außerdem wird eine Zählung des Zählmoduls 22 um 1 erhöht. Ein Modul 24 definiert hier einen maximal festgelegten Wert für eine Anzahl an Öffnungsvorgängen der Zumesseinheit. Wenn ein Wert des Zählmoduls 22 den in dem Modul 24 festgelegten Wert überschreitet, wird die Entlüftungsfunktion wieder abgeschaltet. Zudem umfasst die Entlüftungsfunktion 4 ein zweites Entscheidungsmodul 26, ein drittes Entscheidungsmodul 28 und ein viertes Entscheidungsmodul 30. Sämtliche hier vorgesehenen Entscheidungsmodule 16, 26, 28, 30 können auch als Vergleichsmodule ausgebildet sein. Weiterhin ist den zwei letztgenannten Entscheidungsmodulen 26, 30 ein UND-Verknüpfungsmodul 32 nachgeschaltet. Die Entlüftungsfunktion 4 umfasst außerdem ein Vorgabemodul 34, mit dem ein Soll-Wert für einen an der Zumesseinheit anzulegenden Strom zu dessen Entlüftung vorgegeben wird. Dabei wird die Zumesseinheit weiter geöffnet, wenn der Soll-Wert kleiner als der im Leerlaufbetrieb notwendige Wert für den Strom ist, wobei die Zumesseinheit weiter geschlossen wird, wenn der Wert des Stroms größer als der im Leerlaufbetrieb notwendige Wert ist. Außerdem umfasst die Entlüftungsfunktion 4 ein zweites Schaltmodul 36, das dem UND-Verknüpfungsmodul 32 und dem Vorgabemodul 34 nachgeschaltet ist.
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Die in 1 ebenfalls dargestellte Funktionsstruktur 6 umfasst einen Reglerausgang 40, der dazu ausgebildet ist, einen Mengenwunsch und somit eine von einer Brennkammer des Verbrennungsmotors geforderte Menge an einzuspritzendem Kraftstoff anzugeben. Dieser Mengenwunsch wird einer Kennlinie 42 zur Darstellung einer inversen Charakteristik 44 einer Pumpe der Einspritzanlage bereitgestellt. Diese Kennlinie 42 wird dem zweiten Schaltmodul 36, das hier der Entlüftungsfunktion 4 zugeordnet ist, bereitgestellt. Außerdem wird über dieses zweite Schaltmodul 36 ein einzustellender Soll-Wert 46 für den Strom, der zum Öffnen und/oder zum Variieren, üblicherweise zum Vergrößern des Öffnungsquerschnitts der Zumesseinheit an dieser anzulegen ist, bereitgestellt.
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Im Rahmen des Verfahrens kann mindestens eine Bedingung überprüft werden. Wenn hierbei die Entlüftungsfunktion 4 aktiviert wird, wird der Zeitgeber 18 gestartet. Solange der Wert des Zeitgebers 18 kleiner als der Wert des Zeitmoduls 20 ist, ist eine Bedingung für das Entscheidungsmodul 26 erfüllt. Wenn der Wert des Zeitgebers 18 größer als der Wert des Zeitmoduls 20 ist, ist eine Bedingung für das Entscheidungsmodul 28 erfüllt. Bei Aktivierung der Entlüftungsfunktion 4 werden der Zeitgeber 18 und das Zählmodul 22 auf 0 zurückgesetzt. Solange der Wert des Zählmoduls 22 kleiner als der Wert des Moduls 24 ist, ist die Bedingung für das Entscheidungsmodul 30 erfüllt. Wenn die Bedingung für das Entscheidungsmodul 28 erfüllt ist, d. h. wenn der Wert des Zeitgebers 18 größer als der Wert des Zeitmoduls 20 ist, wird der Zeitgeber 18 zurückgesetzt und ein Wert des Zählmoduls 22 um 1 erhöht.
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Eine Bedingung für das UND-Verknüpfungsmodul 32 ist erfüllt, wenn Bedingungen für die beiden Entscheidungsmodule 26, 30 erfüllt sind. In diesem Fall wird an das Schaltmodul 36 ein Signal übergeben und von dem Vorgabemodul 34 ein definierter Soll-Wert 46 eines Stroms an die Zumesseinheit übergeben, um diese weiter zu öffnen. Sobald der Zeitgeber 18 den Wert des Zeitmoduls 20 überschritten hat, ist eine Bedingung für das Entscheidungsmodul 26 und somit auch für das UND-Verknüpfungsmodul 32 nicht mehr erfüllt, worauf das Schaltmodul 36 wieder einen Ausgangsstrom einstellt, der durch die Kennlinie 42 vorgegeben wird. Die Zumesseinheit wird dann wieder auf eine für den Leerlauf typische Stellung geregelt.
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Mit Überschreiten des Werts des Zeitmoduls 20 durch den Zeitgeber 18 ist gleichzeitig eine Bedingung für das Entscheidungsmodul 28 erfüllt, worauf der Zeitgeber 18 zurückgesetzt und das Zählmodul 22 um 1 erhöht wird. Mit dem Zurücksetzen des Zeitmoduls sind die Bedingungen der beiden Entscheidungsmodule 26, 30 wieder erfüllt. Darauf wird von dem Schaltmodul 36 wieder der definierter Soll-Wert 46 des Stroms vom Vorgabemodul 34 an die Zumesseinheit übergeben, bis der Zeitgeber 18 wieder den Wert des Zeitmoduls 20 überschreitet. Eine derartige Schleife zum Erfüllen der Bedingungen wird solange wiederholt, bis das Zählmodul 22 den definierten Wert des Moduls 24 überschreitet und damit die Bedingungen für das Entscheidungsmodul 30 und somit auch für das UND-Verknüpfungsmodul 32 nicht mehr erfüllt sind. Das Schaltmodul 36 schaltet dann wieder für den leerlauftypischen Wert des Stroms aus der Kennlinie 42 ein, wodurch die Entlüftungsfunktion 4 beendet wird.
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Das Diagramm aus der 2 zeigt Verläufe von unterschiedlichen Betriebsparametern einer Einspritzanlage, die bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst und/oder beeinflusst werden. Dabei umfasst das Diagramm eine Abszisse 51, entlang der die Zeit in Sekunden aufgetragen ist. Außerdem sind dem Diagramm der 2 Ordinaten 53, 55, 57, 59 zugeordnet. Hierbei ist entlang einer ersten Ordinate 53 für das Diagramm aus 2 ein Wert für einen Druck für einzuspritzenden Kraftstoff in einem Kraftstoffspeicher der Einspritzanlage aufgetragen. Entlang einer zweiten Ordinate 55, die ebenfalls dem Diagramm aus der 2 zugeordnet ist, ist eine Menge an eingespritztem Kraftstoff in Milligramm pro Hub eines Kolbens einer hier als Zylinder ausgebildeten Brennkammer des Verbrennungsmotors aufgetragen. Entlang einer dritten Ordinate 57, die dem Diagramm der 2 zugeordnet ist, ist eine Drehzahl des Verbrennungsmotors aufgetragen. Außerdem weist das Diagramm aus 2 eine vierte Ordinate 59 auf, entlang der ein Wert eines Stroms, der an einer Zumesseinheit der Einspritzanlage anliegt, in mA aufgetragen ist.
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Die Ausführungsform bzw. Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hier für ein Kraftfahrzeug, das auch als Nutzfahrzeug ausgebildet sein kann, durchgeführt. Hierbei wird ein Verlauf des Drucks in dem Kraftstoffspeicher der Einspritzanlage bei niedriger Last, üblicherweise im Leerlauf, des Verbrennungsmotors untersucht und, bspw. durch die anhand von 1 vorgestellte Analysefunktion 2, die wiederum die Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion 10 umfasst, analysiert, ob der Verlauf des Drucks Oszillationen unterworfen ist. Außerdem wird bei Durchführung der Ausführungsform des Verfahrens durch zumindest einmaliges kurzes Verringern des Stroms, der an der Zumesseinheit anliegt, die Zumesseinheit durch Vergrößern eines Werts eines Öffnungsquerschnitts entlüftet.
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Dabei hat sich u. a. ergeben, dass nach kurzem Erhöhen des Stroms für die Zumesseinheit in dem Kraftstoffspeicher keine Oszillationen mehr für den Kraftstoff auftreten. Dabei wird die in der Zumesseinheit vorhandene Luft verdrängt. Eine hierfür verwendete Entlüftungsfunktion, bspw. die anhand von 1 vorgestellte Entlüftungsfunktion 4, wird von einem Steuergerät einer erfindungsgemäßen Anordnung softwaregestützt umgesetzt.
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Das Diagramm aus 2 umfasst einen Verlauf 83 für die Drehzahl des Verbrennungsmotors, einen Verlauf 85 für die Menge an einzuspritzendem Kraftstoff, einen Verlauf 87 für den Soll-Wert des Drucks sowie einen Verlauf 89 für den Ist-Wert des Drucks. Ferner zeigt das Diagramm aus 2 einen Verlauf 91 für einen Soll-Wert des Stroms, der an der Zumesseinheit anliegt, sowie einen Verlauf 93 für einen Ist-Wert des Stroms, der an der Zumesseinheit anliegt. In dem Diagramm aus 2 zeigt ein durch eine Ellipse 95 angedeuteter Abschnitt an, dass der Ist-Wert (Verlauf 89) des Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher Oszillationen aufweist. Um die Zumesseinheit zu entlüften, wird ein Soll-Wert für den Strom der Zumesseinheit auf 500 mA eingestellt. Außerdem wird der Soll-Wert des Stroms, wie im Diagramm aus 2 durch Peaks 92 angedeutet, mehrmals auf einen Wert, der geringer als der für den Leerlauf typischen Wert ist, reduziert, wodurch die Zumesseinheit mehrmals kurzzeitig weiter geöffnet wird. Während der Entlüftungsereignisse 97 ergibt sich aufgrund einer Reduzierung des Stroms, der an der Zumesseinheit anliegt, und einem daraus resultierenden Öffnen der Zumesseinheit ein Anstieg des Verlaufs 89 des Ist-Werts des Drucks des Kraftstoffs im Kraftstoffspeicher. Nach einer hier durchgeführten Entlüftung der Zumesseinheit ergibt sich, dass der Verlauf 89 des Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher keinerlei Oszillationen mehr unterworfen ist.
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Die in 3 schematisch dargestellte Einspritzanlage 100 ist einem Verbrennungsmotor 102 eines Kraftfahrzeugs zugeordnet, der mehrere, hier als Zylinder ausgebildete Brennkammern 104 aufweist, von denen jedoch nur zwei dargestellt sind. Die Einspritzanlage 100 ist dazu ausgebildet, Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 106 zu den Brennkammern 104 zu fördern und in diesen unter Druck einzuspritzen. Hierzu umfasst die Einspritzanlage 100 mehrere über Kraftstoffleitungen 108 miteinander verbundene Komponenten, nämlich eine als Niederdruckpumpe 110 ausgebildete Kraftstoffpumpe, eine als Hochdruckpumpe 116 ausgebildete Kraftstoffpumpe, der eine Zumesseinheit 114 als Stellventil zugeordnet ist, einen Kraftstoffspeicher 118 und mehrere Einspritzventile 120, von denen hier zwei dargestellt sind. Da hier für alle Einspritzventile 120 ein gemeinsamer Kraftstoffspeicher 118 verwendet wird, wird dieser auch als Common-Rail bezeichnet. Außerdem weist der Kraftstoffspeicher 118 hier einen als Drucksensor 122 ausgebildeten Sensor auf, der dazu ausgebildet ist, den Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher 118 zu messen.
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Ferner zeigt 3 ein Steuergerät 124, das dazu ausgebildet ist, einen Betrieb der Einspritzanlage 100 zu kontrollieren und somit zu steuern und/oder zu regeln. Hier zu ist das Steuergerät 124 mit sämtlichen Komponenten der Einspritzanlage 100 sowie des Verbrennungsmotors 102 zum Austausch von elektrischen Signalen verbunden. In 3 ist diesbezüglich lediglich eine erste Signalleitung 126 zwischen der Zumesseinheit 114 und dem Steuergerät 124 sowie eine zweite Signalleitung 128 zwischen dem Drucksensor 122 zum Messen des Drucks und dem Steuergerät 124 dargestellt. Zumindest das Steuergerät 124 ist als Komponente der hier vorgestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 130 ausgebildet. Je nach Definition kann mindestens eine weitere Komponente der Einspritzanlage 100, d. h. mindestens die Zumesseinheit 114 und/oder der Drucksensor 122, ebenfalls als Komponente der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 130 ausgebildet sein.
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Bei einem Betrieb der Einspritzanlage 100 wird der Kraftstoff von der Niederdruckpumpe aus dem Kraftstofftank 106 zu der Hochdruckpumpe 116 mit der zugeordneten Zumesseinheit 114 gefördert, die den Kraftstoff unter Druck setzt und den unter Druck gesetzten Kraftstoff dem Kraftstoffspeicher 118 bereitstellt. Jedes der Einspritzventile 120 wird bei laufendem Betrieb abwechselnd geöffnet und geschlossen. Über ein geöffnetes Einspritzventil 120 wird der unter Druck stehende Kraftstoff aus dem Kraftstoffspeicher 118 in eine dem Einspritzventil 120 zugeordnete Brennkammer 104 eingespritzt. Überschüssiger Kraftstoff kann von der Hochdruckpumpe 116 über eine Rücklaufleitung 130 wieder in den Kraftstofftank 106 geleitet werden. Außerdem ist die Zumesseinheit 114 von dem Steuergerät 124 über die Signalleitung 126 mit Strom zu versorgen.
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Bei der hier vorgestellten Einspritzanlage 100 ist die Niederdruckpumpe 110 einem Niederdruckbereich der Einspritzanlage 100 zugeordnet, wohingegen die Hochdruckpumpe 116 und der Kraftstoffspeicher 118 einem Hochdruckbereich der Einspritzanlage 100 zugeordnet sind. Die Zumesseinheit 114, die dem Niederdruckbereich zugeordnet ist, regelt die Menge an Kraftstoff, die dem Hochdruckbereich zur Verfügung gestellt wird. Den Übergang zwischen Niederdruckbereich und Hochdruckbereich bildet die Hochdruckpumpe 116.
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Die Zumesseinheit 114 ist in der hier beschriebenen Ausführungsform eine Komponente der Hochdruckpumpe 116. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Zumesseinheit 114 über einen Abschnitt einer Kraftstoffleitung 108 mit der Hochdruckpumpe 116 verbunden und somit als eine von der Hochdruckpumpe 116 unabhängige Komponente ausgebildet sein.
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Außerdem weist die Zumesseinheit 114 zum Entlüften eine Öffnung auf, deren Öffnungsquerschnitt von einem durch die Zumesseinheit 114 fließenden Strom beeinflusst wird. In der hier explizit beschriebenen Ausführungsform wird die Zumesseinheit 114 von dem Steuergerät 124 geschlossen gehalten, wenn ein Wert des bereitgestellten Stroms mindestens so groß wie ein für den geschlossenen Zustand vorgesehener Mindestwert ist. Falls ein Wert des der Zumesseinheit 114 bereitgestellten Stroms kleiner als der Mindestwert ist, wird die Zumesseinheit 114 geöffnet. Hierbei kann ein Öffnungsquerschnitt der Zumesseinheit 114 durch Variation der Höhe des Werts des Stroms, der kleiner als der Mindestwert ist, variiert werden.
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Bei der vorgestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Einspritzanlage 100, die den Verbrennungsmotor 102 zugeordnet ist, wird die Zumesseinheit 114 bei Durchführung einer Entlüftungsfunktion für die Zumesseinheit im Leerlauf des Verbrennungsmotors 102 mindestens einmal durch Anlegen eines Stroms für eine kurze Zeitspanne weiter als zuvor geöffnet. Somit kann der Öffnungsquerschnitt vergrößert werden, wenn der Strom geringer als der Mindestwert für den geschlossen Zustand ist. Falls die Zumesseinheit 114 bislang geschlossen und der minimale Wert des Öffnungsquerschnitts 0 ist, wird die Zumesseinheit 114 überhaupt geöffnet. Falls die Zumesseinheit 114 bereits geöffnet ist, und der Öffnungsquerschnitt einen minimalen Wert größer 0 aufweist, kann diese durch weitere Variationen des Stroms noch weiter geöffnet werden.
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Bei dem hier vorgesehenen Beispiel für die Zumesseinheit 114 wird dieses durch Anlegen eines Werts des von dem Steuergerät 124 bereitgestellten Stroms, so eingestellt und/oder geregelt, dass die für den Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 102 notwendige Kraftstoffmenge durch die Hochdruckpumpe 116 gefördert wird. Der Wert des Stroms wird bei Durchführung einer Entlüftungsfunktion 4, wie sie bspw. in 1 vorgestellt ist, im Leerlauf des Verbrennungsmotors 102 mindestens einmal für eine kurze Zeitspanne kleiner als der im Leerlaufbetrieb notwendige Wert eingestellt und die Zumesseinheit 114 weiter geöffnet.
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Bei einer alternativen, umgekehrten Funktionsweise der Zumesseinheit 114 wird der Wert des Stroms bei Durchführung einer Entlüftungsfunktion 4 im Leerlauf des Verbrennungsmotors 102 mindestens einmal für eine kurze Zeitspanne auf einen Werte eingestellt, der größer als ein im Leerlaufbetrieb notwendiger Wert ist und die Zumesseinheit 114 ausgehend von einem minimalen Wert des Öffnungsquerschnitts weiter geöffnet.
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In Ausgestaltung wird der Wert des Stroms bei Durchführung der Entlüftungsfunktion 4 mehrmals für die kurze Zeitspanne kleiner als der im Leerlaufbetrieb notwendige Wert eingestellt und die Zumesseinheit 114 geöffnet. Bei der alternativen Funktionsweise der Zumesseinheit 114 wird diese mehrmals durch Erhöhen des Werts des Stroms auf einen Wert, der größer als der im Leerlaufbetrieb notwendige Wert ist, geöffnet.
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Weiterhin wird von dem Steuergerät 124 die anhand von 1 vorgestellte Analysefunktion 2 durchgeführt, mit der ein Wert eines Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher 118 ermittelt wird, wobei ein Verlauf des Werts des Drucks überprüft und die Entlüftungsfunktion 4 von der Analysefunktion 2 aktiviert wird, wenn der Verlauf des Werts des Drucks Oszillationen unterliegt.
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Dazu wird von der Analysefunktion 2 entschieden, dass der Wert des Drucks Oszillationen unterliegt, wenn eine Amplitude des Verlaufs größer als Maximalwert für die Amplitude ist. Alternativ oder ergänzend wird entschieden, dass der Wert des Drucks Oszillationen unterliegt, wenn eine Frequenz des Verlaufs innerhalb eines bestimmten Wertebereichs, d. h. zwischen einem festgelegten Minimalwert und Maximalwert, für die Frequenz ist. Hierbei kann bspw. ein Verlauf 89 eines Ist-Werts des Drucks, wie bspw. anhand des Diagramms aus der 2 gezeigt, durch die Analysefunktion 2 und somit durch die Erkennungs- und/oder Überwachungsfunktion 10 analysiert bzw. überprüft werden.
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Die Analysefunktion 2 und/oder die Entlüftungsfunktion 4 kann bzw. können bei einer Erstinbetriebnahme des Verbrennungsmotors 102 und/oder nach Austausch der Hochdruckpumpe 116 und/oder der Zumesseinheit 114 bei einer nachfolgenden Erstinbetriebnahme des Verbrennungsmotors 102 nach dem Austausch durchgeführt werden.
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Die Entlüftungsfunktion 4 wird hier für die Zumesseinheit 114 durchgeführt, die der Hochdruckpumpe 116 zugeordnet ist und als Komponente der Hochdruckpumpe 116 der Einspritzanlage 100 ausgebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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