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Gebiet
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Das Gebiet der Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Kraftstoffsysteme in Brennkraftmaschinen.
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Hintergrund und Zusammenfassung
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Saugpumpen-Steuersysteme werden für verschiedene Zwecke einschließlich des Dampfmanagements, der Steuerung des Einspritzdrucks, der Temperatursteuerung und der Schmierung verwendet. In einem Beispiel führt eine Saugpumpe einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe Kraftstoff zu, die einen hohen Einspritzdruck für die Direkteinspritzdüsen in einer Brennkraftmaschine bereitstellt. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe kann den hohen Einspritzdruck durch das Zuführen von Kraftstoff unter hohem Druck zu einem Kraftstoffverteiler bereitstellen, an den die Direkteinspritzdüsen gekoppelt sind. Ein Kraftstoffdrucksensor kann in dem Kraftstoffverteiler angeordnet sein, um die Messung des Kraftstoffverteilerdrucks zu ermöglichen, auf dem verschiedene Aspekte des Kraftmaschinenbetriebs, wie z. B. die Kraftstoffeinspritzung, basieren können. Die Verschlechterung in dem Kraftstoffverteilerdrucksensor und/oder der Saugpumpe kann verursachen, dass der Kraftstoffverteilerdruck von einem Soll- oder erwarteten Kraftstoffverteilerdruck abweicht, was wiederum zur Einspritzung unerwünschter Kraftstoffmengen führt, die den Kraftmaschinenbetrieb verschlechtern.
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US-Pat.
US 7 832 375 B2 offenbart Systeme und Verfahren zum Behandeln einer Unbestimmtheit des Kraftstoffdrucks während des Startens der Kraftmaschine. Insbesondere kann bestimmt werden, dass sich ein Kraftstoffverteilerdrucksensor in einem verschlechterten Zustand befindet, falls der Sensor einen Kraftstoffverteilerdruck angibt, der um einen vorgegebenen Betrag von einem geschätzten Kraftstoffverteilerdruck abweicht. In einigen Beispielen wird der geschätzte Kraftstoffverteilerdruck basierend auf einem Saugpumpendruck bestimmt. In Reaktion auf das Bestimmen, dass der Kraftstoffverteilerdrucksensor in einem verschlechterten Zustand arbeitet, kann der Kraftstoffverteilerdruck durch das geeignete Betreiben der Hochdruck- und der Niederdruck-Kraftstoffpumpe erhöht werden.
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Die Erfinder haben hier ein Problem bei der oben identifizierten Herangehensweise erkannt. Unter einigen Bedingungen kann ein Unterschied zwischen einem durch einen Kraftstoffverteilerdrucksensor gemessenen Kraftstoffverteilerdruck und einem geschätzten Kraftstoffverteilerdruck alternativ oder zusätzlich zu der Verschlechterung in dem Kraftstoffverteilerdrucksensor das Ergebnis einer Verschlechterung in einer Saugpumpe sein. Die Verschlechterung des Betriebs eines Überdruckventils kann außerdem zu einem derartigen Unterschied beitragen. Dieser Unterschied kann z. B. als der gemessene Kraftstoffverteilerdruck erscheinen, der um einen Schwellenwert kleiner als der geschätzte Kraftstoffverteilerdruck ist. Die Unterschiede zwischen den gemessenen und den geschätzten Kraftstoffverteilerdrücken als solche können falsch interpretiert werden, was potentiell dazu führt, dass Maßnahmen ergriffen werden, die für die tatsächliche Ursache der Unterschiede nicht vorgesehen sind.
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Vor dem beschriebenen Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung vorteilhafte Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems zur Verfügung zu stellen. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Eine Herangehensweise, die die obigen Probleme wenigstens teilweise behandelt, enthält ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems, das das Anwenden eines Impulses auf eine Kraftstoffpumpe in Reaktion auf das Detektieren, dass der Saugpumpendruck einem Kraftstoffdampfdruck entspricht, das Beenden der Anwendung des Impulses in Reaktion auf das Detektieren, dass der Saugpumpendruck einem Druck des Entlastungs-Sollwerts entspricht, und das Angeben einer Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem, falls der detektierte Saugpumpendruck von einem erwarteten Saugpumpendruck abweicht, einschließlich des Unterscheidens zwischen einer Verschlechterung in der Kraftstoffpumpe, einem Kraftstoffdrucksensor für niedrigeren Druck, einem Kraftstoffverteilerdrucksensor und einem Überdruckventil.
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In einem spezifischeren Beispiel wird der erwartete Saugpumpendruck basierend auf einer der Saugpumpe zugeführten Spannung und einer Kraftstoffdurchflussmenge bestimmt.
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In einem weiteren Aspekt des Beispiels ist der erwartete Saugpumpendruck der Kraftstoffdampfdruck.
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In einem noch weiteren Aspekt des Beispiels ist der erwartete Saugpumpendruck der Druck des Entlastungs-Sollwerts und enthält das Angeben der Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem, falls der detektierte Saugpumpendruck den Druck des Entlastungs-Sollwerts übersteigt, das Annehmen einer Störung in einem Kraftstoffdrucksensor für niedrigeren Druck, dem Kraftstoffverteilerdrucksensor und/oder dem Überdruckventil und, falls der detektierte Saugpumpendruck kleiner als der Druck des Entlastungs-Sollwerts ist, das Annehmen einer Störung in dem Kraftstoffverteilerdrucksensor, dem Kraftstoffdrucksensor für niedrigeren Druck, dem Überdruckventil und/oder der Kraftstoffpumpe.
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In dieser Weise kann die Ursache der Verschlechterung in einem Kraftstoffsystem eindeutig identifiziert und kompensiert werden. Folglich wird das technische Ergebnis durch diese Handlungen erreicht.
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Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht offensichtlich, wenn sie allein oder im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
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Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine beispielhafte Kraftmaschine zeigt.
- 2 zeigt ein Direkteinspritz-Kraftmaschinensystem.
- 3 zeigt eine graphische Darstellung, die die Saugpumpenspannung als eine Funktion des Saugpumpendrucks veranschaulicht.
- 4 zeigt eine graphische Darstellung repräsentativer Signale von Interesse, wenn eine Saugpumpe gemäß einem Modus des intermittierenden Betriebs betrieben wird.
- 5A und 5B zeigen einen Ablaufplan, der eine Routine zum Identifizieren einer Verschlechterung in einem Kraftstoffsystem veranschaulicht.
- 6 zeigt eine graphische Darstellung, die den Betrieb eines Kraftstoffsystems veranschaulicht, wenn es sich in einem Diagnosemodus und in einem Nicht-Diagnosemodus befindet.
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Ausführliche Beschreibung
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Einige Brennkraftmaschinen verwenden Systeme, in denen eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe (LP-Kraftstoffpumpe) unter Druck gesetzten Kraftstoff aus einem Kraftstofftank saugt und den unter Druck gesetzten Kraftstoff einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe (HP-Kraftstoffpumpe) zuführt, die den Druck des unter Druck gesetzten Kraftstoffs auf einen Pegel weiter erhöhen kann, der für das direkte Einspritzen von Kraftstoff in die Kraftmaschinenzylinder ausreichend ist. Die LP-Kraftstoffpumpe kann als eine Saugpumpe bezeichnet werden, während die HP-Kraftstoffpumpe als eine Direkteinspritzpumpe (DI-Pumpe) bezeichnet werden kann. In diesem Beispiel kann die HP-Kraftstoffpumpe im hohen Grade unter Druck gesetzten Kraftstoff einem Kraftstoffverteiler zuführen, an den mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen, die für die Kraftstoff-Direkteinspritzung konfiguriert sind, gekoppelt sind. Ein Kraftstoffdrucksensor kann außerdem an den Kraftstoffverteiler gekoppelt sein, um das Abfragen bzw. Abtasten des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffverteiler zu ermöglichen. Die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzdüsen kann basierend auf dem abgefragten bzw. abgetasteten Kraftstoffverteilerdruck gesteuert werden.
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Unter einigen Bedingungen kann der durch einen derartigen Kraftstoffverteilerdrucksensor angegebene Kraftstoffdruck von einem erwarteten Kraftstoffdruck abweichen. Der erwartete Kraftstoffdruck kann basierend auf verschiedenen Betriebsparametern (z. B. der Saugpumpen-Versorgungsspannung, der Kraftstoffdurchflussmenge) bestimmt werden, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Diese Abweichung kann das Ergebnis der Verschlechterung in dem Kraftstoffverteilerdrucksensor sein. Es existieren verschiedene Herangehensweisen, um die Verschlechterung des Kraftstoffdrucksensors basierend auf der Abweichung des gemessenen Kraftstoffverteilerdrucks von dem erwarteten Kraftstoffverteilerdruck zu identifizieren und um die Verschlechterung zu kompensieren, z. B. durch das Ändern des Betriebs der Niederdruck- und der Hochdruck-Kraftstoffpumpe.
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Die Abweichung des gemessenen Kraftstoffverteilerdrucks vom erwarteten Kraftstoffdruck kann das Ergebnis anderer Ursachen als der Verschlechterung des Kraftstoffverteilerdrucksensors sein, eine Möglichkeit, der die oben identifizierten Herangehensweisen nicht Rechnung tragen können. Alternativ oder zusätzlich zu der Sensorverschlechterung kann die Abweichung z. B. das Ergebnis der Saugpumpen-Verschlechterung und/oder der Überdruckventil-Verschlechterung sein.
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Folglich werden verschiedene Verfahren zum Identifizieren der Verschlechterung in einem Kraftstoffsystem bereitgestellt. In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems das Anwenden eines Impulses auf eine Kraftstoffpumpe in Reaktion auf das Detektieren, dass der Saugpumpendruck einem Kraftstoffdampfdruck entspricht, das Beenden der Anwendung des Impulses in Reaktion auf das Detektieren, dass der Saugpumpendruck einem Druck des Entlastungs-Sollwerts entspricht, und das Angeben einer Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem, falls der detektierte Saugpumpendruck von einem erwarteten Saugpumpendruck abweicht, einschließlich des Unterscheidens zwischen einer Verschlechterung in der Kraftstoffpumpe, einem Kraftstoffdrucksensor für niedrigeren Druck, einem Kraftstoffverteilerdrucksensor und einem Überdruckventil. 1 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine beispielhafte Kraftmaschine zeigt, 2 zeigt ein Direkteinspritz-Kraftmaschinensystem, 3 zeigt eine graphische Darstellung, die die Saugpumpenspannung als eine Funktion des Saugpumpendrucks veranschaulicht, 4 zeigt eine graphische Darstellung repräsentativer Signale von Interesse, wenn eine Saugpumpe gemäß einem Modus des intermittierenden Betriebs betrieben wird, 5A und 5B zeigen einen Ablaufplan, der eine Routine zum Identifizieren einer Verschlechterung in einem Kraftstoffsystem veranschaulicht, und 6 zeigt eine graphische Darstellung, die den Betrieb eines Kraftstoffsystems veranschaulicht, wenn es sich in einem Diagnosemodus und in einem Nicht-Diagnosemodus befindet. Die Kraftmaschinen nach den 1 und 2 enthalten Controller, die konfiguriert sind, das in den 5A und 5B dargestellte Verfahren auszuführen.
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1 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine beispielhafte Kraftmaschine 10 zeigt, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 10 ist mit vier Zylindern 30 gezeigt. Es können jedoch gemäß der aktuellen Offenbarung andere Anzahlen von Zylindern verwendet werden. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Jede Verbrennungskammer (z. B. jeder Zylinder) 30 der Kraftmaschine 10 kann die Verbrennungskammerwände enthalten, wobei ein (nicht gezeigter) Kolben darin positioniert ist. Die Kolben können an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein (nicht gezeigtes) Zwischengetriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Weiterhin kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
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Die Verbrennungskammern 30 können Einlassluft von einem Einlasskrümmer 44 über einen Einlasskanal 42 empfangen und können die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 entleeren. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskrümmer 46 können über jeweilige (nicht gezeigte) Einlassventile und Auslassventile selektiv mit der Verbrennungskammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
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Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüsen 50 direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt sind, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines von dem Controller 12 empfangenen Signals FPW direkt darin einzuspritzen. In dieser Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 50 das bereit, was als die Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. an der Seite der Verbrennungskammer oder im Oberteil der Verbrennungskammer angebracht sein. Der Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 50 zugeführt werden. Ein beispielhaftes Kraftstoffsystem, das im Zusammenhang mit der Kraftmaschine 10 verwendet werden kann, wird im Folgenden bezüglich 2 beschrieben. In einigen Ausführungsformen können die Verbrennungskammern 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die im Einlasskrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die das bereitstellt, was als die Kanaleinspritzung des Kraftstoffs in die Einlassöffnung stromaufwärts jeder Verbrennungskammer 30 bekannt ist.
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Der Einlasskanal 42 kann die Drosselklappen 21 und 23 enthalten, die die Drosselklappen-Platten 22 bzw. 24 aufweisen. In diesem speziellen Beispiel können die Positionen der Drosselklappen-Platten 22 und 24 durch den Controller 12 über Signale, die einem in den Drosselklappen 21 und 23 enthaltenen Aktuator bereitgestellt werden, verändert werden. In einem Beispiel können die Aktuatoren elektrische Aktuatoren (z. B. Elektromotoren) sein, eine Konfiguration, die üblicherweise als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise können die Drosselklappen 21 und 23 betrieben werden, um die der Verbrennungskammer 30 unter anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellte Einlassluft zu variieren. Die Positionen der Drosselklappen-Platten 22 und 24 können dem Controller 12 durch ein Drosselklappen-Positionssignal TP bereitgestellt werden. Der Einlasskanal 42 kann weiterhin einen Luftmassendurchflusssensor 120, einen Krümmerluftdrucksensor 122 und einen Drosselklappen-Einlassdrucksensor 123 enthalten, um dem Controller 12 die jeweiligen Signale MAF (Luftmassendurchfluss) und MAP (Krümmerluftdruck) bereitzustellen.
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Der Auslasskanal 48 kann die Abgase von den Zylindern 30 empfangen. Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 128 stromaufwärts der Turbine 62 und einer Abgasreinigungsvorrichtung 78 an den Auslasskanal 48 gekoppelt ist. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt sein, um eine Angabe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO- (ein universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff-), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO-, ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Abgasreinigungsvorrichtung 78 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein.
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Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere (nicht gezeigte) Temperatursensoren, die sich im Auslasskanal 48 befinden, gemessen werden. Alternativ kann die Abgastemperatur basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. der Drehzahl, der Last, dem AFR, der Funkenspätverstellung usw., gefolgert werden.
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Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von dem Luftmassendurchflusssensor 120; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der an einem Ort innerhalb der Kraftmaschine 10 schematisch gezeigt ist; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; der Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappen-Positionssensor, wie erörtert worden ist; und eines Absolut-Krümmerdrucksignals, MAP, von einem Sensor 122, wie erörtert worden ist. Ein Kraftmaschinen-Drehzahlsignal, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks im Einlasskrümmer 44 bereitzustellen. Es sei angegeben, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Kraftmaschinen-Drehmoments liefern. Weiterhin kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (einschließlich der Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der außerdem als ein Kraftmaschinen-Drehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 40 eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse erzeugen. In einigen Beispielen kann der Festwertspeicher 106 des Speichermediums mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch den Prozessor 102 ausführbare Anweisungen zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren.
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Die Kraftmaschine 10 kann weiterhin eine Kompressionsvorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader enthalten, der wenigstens einen Kompressor 60 enthält, der entlang dem Einlasskrümmer 44 angeordnet ist. Für einen Turbolader kann der Kompressor 60 wenigstens teilweise durch eine Turbine 62, z. B. über eine Welle oder eine andere Kopplungsanordnung, angetrieben sein. Die Turbine 62 kann entlang dem Auslasskanal 48 angeordnet sein und mit den hindurchströmenden Abgasen in Verbindung stehen. Es können verschiedene Anordnungen bereitgestellt sein, um den Kompressor anzutreiben. Für einen Lader kann der Kompressor 60 wenigstens teilweise durch die Kraftmaschine und/oder eine elektrische Arbeitsmaschine angetrieben sein und kann keine Turbine enthalten. Folglich kann der Betrag der Kompression, der einem oder mehreren Zylindern der Kraftmaschine über einen Turbolader oder einen Lader bereitgestellt wird, durch den Controller 12 verändert werden. In einigen Fällen kann die Turbine 62 z. B. einen elektrischen Generator 64 antreiben, um über einen Turbotreiber 68 einer Batterie 66 Leistung bereitzustellen. Die Leistung von der Batterie 66 kann dann verwendet werden, um den Kompressor 60 über einen Motor 70 anzutreiben. Weiterhin kann ein Sensor 123 im Einlasskrümmer 44 angeordnet sein, um dem Controller 12 ein BOOST-Signal bereitzustellen.
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Weiterhin kann der Auslasskanal 48 ein Ladedrucksteuerventil 26 enthalten, um das Abgas weg von der Turbine 62 abzuleiten. In einigen Ausführungsformen kann das Ladedrucksteuerventil 26 ein mehrstufiges Ladedrucksteuerventil, wie z. B. ein zweistufiges Ladedrucksteuerventil, sein, wobei eine erste Stufe dafür ausgelegt ist, den Ladedruck zu steuern, während eine zweite Stufe dafür ausgelegt ist, den Wärmefluss zur Abgasreinigungsvorrichtung 78 zu vergrößern. Das Ladedrucksteuerventil 26 kann mit einem Aktuator 150 betätigt werden, der z. B. ein elektrischer Aktuator, wie z. B. ein Elektromotor, sein kann, obwohl außerdem pneumatische Aktuatoren in Betracht gezogen werden. Der Einlasskanal 42 kann ein Kompressorumgehungsventil 27 enthalten, das dafür ausgelegt ist, die Einlassluft um den Kompressor 60 abzuleiten. Das Ladedrucksteuerventil 26 und/oder das Kompressorumgehungsventil 27 können durch den Controller 12 über Aktuatoren (z. B. den Aktuator 150) gesteuert sein, um geöffnet zu sein, wenn z. B. ein geringerer Ladedruck erwünscht ist.
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Der Einlasskanal 42 kann weiterhin einen Ladeluftkühler (CAC) 80 (z. B. einen Zwischenkühler) enthalten, um die Temperatur der durch einen Turbolader oder einen Lader aufgeladenen Einlassgase zu verringern. In einigen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Luft-Wärmetauscher sein. In anderen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher sein.
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Weiterhin kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) einen Sollanteil des Abgases von dem Auslasskanal 48 über einen AGR-Kanal 140 zum Einlasskanal 42 leiten. Die Menge der dem Einlasskanal 42 bereitgestellten AGR kann durch den Controller 12 über ein AGR-Ventil 142 variiert werden. Weiterhin kann ein (nicht gezeigter) AGR-Sensor innerhalb des AGR-Kanals angeordnet sein und kann eine Angabe des Drucks und/oder der Temperatur und/oder der Konzentration des Abgases bereitstellen. Alternativ kann die AGR durch einen berechneten Wert gesteuert werden, der auf den Signalen von dem MAF-Sensor (stromaufwärts), dem MAP (des Einlasskrümmers), der MAT (der Krümmergastemperatur) und dem Kurbeldrehzahlsensor basiert. Weiterhin kann die AGR basierend auf einem Abgas-O2-Sensor und/oder einem Einlasssauerstoffsensor (des Einlasskrümmers) gesteuert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemischs innerhalb der Verbrennungskammer zu regeln. 1 zeigt ein Hochdruck-AGR-System, wobei die AGR von einem Ort stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers zu einem Ort stromabwärts eines Kompressors eines Turboladers geleitet wird. In anderen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine zusätzlich oder alternativ ein Niederdruck-AGR-System enthalten, wobei die AGR von einem Ort stromabwärts einer Turbine eines Turboladers zu einem Ort stromaufwärts eines Kompressors des Turboladers geleitet wird.
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2 zeigt ein Direkteinspritz-Kraftmaschinensystem 200, das als ein Antriebssystem für ein Fahrzeug konfiguriert sein kann. Das Kraftmaschinensystem 200 enthält eine Brennkraftmaschine 202, die mehrere Verbrennungskammern oder Zylinder 204 aufweist. Die Kraftmaschine 202 kann z. B. die Kraftmaschine 10 nach 1 sein. Der Kraftstoff kann den Zylindern 204 über die Direkteinspritzdüsen 206 in den Zylinder direkt bereitgestellt werden. Wie in 2 schematisch angegeben ist, kann die Kraftmaschine 202 Einlassluft empfangen und die Produkte des verbrannten Kraftstoffs entleeren. Die Kraftmaschine 202 kann einen geeigneten Typ der Kraftmaschine enthalten, einschließlich einer Benzin- oder Dieselkraftmaschine.
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Der Kraftstoff kann der Kraftmaschine 202 über die Einspritzdüsen 206 über ein Kraftstoffsystem bereitgestellt werden, das im Allgemeinen bei 208 angegeben ist. In diesem speziellen Beispiel enthält das Kraftstoffsystem 208 einen Kraftstofflagertank 210 zum Lagern des Kraftstoffs an Bord des Fahrzeugs, eine Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck (z. B. eine Kraftstoffsaugpumpe), eine Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck, einen Druckspeicher 215, einen Kraftstoffverteiler 216 und verschiedene Kraftstoffkanäle 218 und 220. In dem in 2 gezeigten Beispiel befördert der Kraftstoffkanal 218 den Kraftstoff von der Pumpe 212 mit niedrigerem Druck zu der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck, während der Kraftstoffkanal 220 den Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck zu dem Kraftstoffverteiler 216 befördert.
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Die Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck kann durch einen Controller 222 (z. B. den Controller 12 nach 1) betrieben werden, um der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck Kraftstoff über den Kraftstoffkanal 218 bereitzustellen. Die Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck kann als das konfiguriert sein, was als eine Kraftstoffsaugpumpe bezeichnet werden kann. Als ein Beispiel kann die Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck eine Turbinenpumpe (z. B. eine Zentrifugalpumpe) sein, die einen Pumpen-Elektromotor (z. B. einen Gleichstrom-Pumpenmotor) enthält, wodurch die Druckzunahme über der Pumpe und/oder die volumetrische Durchflussmenge durch die Pumpe durch das Variieren der dem Pumpenmotor bereitgestellten elektrischen Leistung gesteuert werden kann, um dadurch die Motordrehzahl zu vergrößern oder zu verkleinern. Wenn der Controller 222 z. B. die elektrische Leistung verringert, die der Pumpe 212 bereitgestellt wird, können die volumetrische Durchflussmenge und/oder die Druckzunahme über der Pumpe verringert werden. Die volumetrische Durchflussmenge und/oder die Druckzunahme über der Pumpe können durch das Vergrößern der elektrischen Leistung, die der Pumpe 212 bereitgestellt wird, vergrößert werden. Als ein Beispiel kann die dem Motor der Pumpe mit niedrigerem Druck zugeführte elektrische Leistung von einem Drehstromgenerator oder einer anderen Energiespeichervorrichtung an Bord des Fahrzeugs (die nicht gezeigt sind) erhalten werden, wodurch das Steuersystem die elektrische Last steuern kann, die verwendet wird, um die Pumpe mit niedrigerem Druck anzutreiben. Folglich können durch das Variieren der Spannung und/oder des Stroms, die der Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck bereitgestellt werden, wie bei 224 angegeben ist, die Durchflussmenge und der Druck des der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck und schließlich dem Kraftstoffverteiler bereitgestellten Kraftstoffs durch den Controller 222 eingestellt werden. Zusätzlich zum Bereitstellen des Einspritzdrucks für die Direkteinspritzdüsen 206 kann die Pumpe 212 in einigen Implementierungen den Einspritzdruck für eine oder mehrere (in 2 nicht gezeigte) Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen bereitstellen.
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Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 212 kann fluidtechnisch an einen Filter 217 gekoppelt sein, der kleinere Verunreinigungen entfernen kann, die in dem Kraftstoff enthalten sein können, die die Komponenten zur Handhabung des Kraftstoffs potentiell beschädigen könnten. Ein Rückschlagventil 213, das die Kraftstoffzufuhr fördern und den Kraftstoffleitungsdruck aufrechterhalten kann, kann fluidtechnisch stromaufwärts des Filters 217 positioniert sein. Mit einem Rückschlagventil 213 stromaufwärts des Filters 217 kann die Übereinstimmung des Niederdruckkanals 218 vergrößert werden, weil der Filter ein physisch großes Volumen aufweisen kann. Außerdem kann ein Überdruckventil 219 verwendet werden, um den Kraftstoffdruck im Niederdruckkanal 218 (z. B. die Ausgabe von der Saugpumpe 212) zu begrenzen. Das Überdruckventil 219 kann z. B. einen Kugel- und Federmechanismus enthalten, der sich bei einer spezifischen Druckdifferenz einpasst und abdichtet. Der Sollwert der Druckdifferenz, bei dem das Überdruckventil 219 konfiguriert sein kann, sich zu öffnen, kann verschiedene geeignete Werte annehmen; als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Sollwert 6,4 bar (g) betragen. Ein Öffnungs-Rückschlagventil 221 kann mit einer Öffnung 223 in Reihe angeordnet sein, um es zu ermöglichen, dass Luft und/oder Kraftstoffdampf aus der Saugpumpe 212 abgelassen werden. In einigen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem 208 ein oder mehrere Rückschlagventile (z. B. eine Folge von Rückschlagventilen) enthalten, die fluidtechnisch an die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 212 gekoppelt sind, um es zu verhindern, dass Kraftstoff stromaufwärts der Ventile zurück entweicht. In diesem Kontext bezieht sich eine stromaufwärts gerichtete Strömung auf eine Kraftstoffströmung, die sich vom Kraftstoffverteiler 216 zur Niederdruckpumpe 212 bewegt, während sich eine stromabwärts gerichtete Strömung auf eine nominelle Kraftstoffströmungsrichtung von der Niederdruckpumpe zum Kraftstoffverteiler bezieht.
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Die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck kann durch den Controller 222 gesteuert sein, um dem Kraftstoffverteiler 216 über den Kraftstoffkanal 220 Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck eine BOSCH-HOCHDRUCKPUMPE HDP5 sein, die ein Strömungssteuerventil (z. B. einen Kraftstoffvolumenregler, ein magnetisches Solenoidventil usw.) 226 verwendet, um es dem Steuersystem zu ermöglichen, das effektive Pumpenvolumen jedes Pumpenhubs zu variieren, wie bei 227 angegeben ist. Es sollte jedoch erkannt werden, dass andere geeignete Kraftstoffpumpen mit höherem Druck verwendet werden können. Die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck kann im Gegensatz zu der motorbetriebenen Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck durch die Kraftmaschine 202 angetrieben sein. Ein Pumpenkolben 228 der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck kann eine mechanische Eingabe von der Kurbelwelle oder der Nockenwelle der Kraftmaschine über einen Nocken 230 empfangen. In dieser Weise kann die Pumpe 214 mit höherem Druck gemäß dem Prinzip einer nockenbetriebenen Einzylinderpumpe betrieben werden. Ein (in 2 nicht gezeigter) Sensor kann in der Nähe des Nockens 230 positioniert sein, um eine Bestimmung der Winkelposition des Nockens (z. B. zwischen 0 und 360 Grad) zu ermöglichen, die zu dem Controller 222 weitergeleitet werden kann. In einigen Beispielen kann die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck einen ausreichend hohen Kraftstoffdruck den Einspritzdüsen 206 zuführen. Da die Einspritzdüsen 206 als Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen konfiguriert sein können, kann die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck als eine Kraftstoff-Direkteinspritzpumpe (Kraftstoff-DI-Pumpe) bezeichnet werden.
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2 stellt die optionale Einbeziehung eines oben eingeführten Druckspeichers 215 dar. Wenn der Druckspeicher 215 enthalten ist, kann er stromabwärts der Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck und stromaufwärts der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck positioniert sein, wobei er konfiguriert sein kann, ein Kraftstoffvolumen zu halten, das die Rate der Zunahme oder der Abnahme des Kraftstoffdrucks zwischen den Kraftstoffpumpen 212 und 214 verringert. Das Volumen des Druckspeichers 215 kann so dimensioniert sein, dass die Kraftmaschine 202 während eines vorgegebenen Zeitraums zwischen den Betriebsintervallen der Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck bei Leerlaufbedingungen arbeiten kann. Der Druckspeicher 215 kann z. B. so dimensioniert sein, dass, wenn sich die Kraftmaschine 202 im Leerlauf befindet, es eine oder mehrere Minuten dauert, um den Druck in dem Druckspeicher auf einen Pegel zu verringern, bei dem die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck nicht imstande ist, einen ausreichend hohen Kraftstoffdruck für die Kraftstoffeinspritzdüsen 206 aufrechtzuerhalten. Der Druckspeicher 215 kann folglich einen Modus des intermittierenden Betriebs der Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck ermöglichen, der im Folgenden beschrieben wird. In anderen Ausführungsformen kann der Druckspeicher 215 inhärent in Übereinstimmung mit dem Kraftstofffilter 217 und der Kraftstoffleitung 218 vorhanden sein, wobei er folglich nicht als ein selbständiges Element vorhanden sein kann.
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Der Controller 222 kann jede der Einspritzdüsen 206 über einen Kraftstoffeinspritztreiber 236 einzeln betätigen. Der Controller 222, der Treiber 236 und andere geeignete Controller des Kraftmaschinensystems können ein Steuersystem umfassen. Während der Treiber 236 außerhalb des Controllers 222 gezeigt ist, sollte erkannt werden, dass in anderen Beispielen der Controller 222 den Treiber 236 enthalten kann oder konfiguriert sein kann, die Funktionalität des Treibers 236 bereitzustellen. Der Controller 222 kann nicht gezeigte zusätzliche Komponenten enthalten, wie z. B. jene, die im Controller 12 nach 1 enthalten sind.
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Das Kraftstoffsystem 208 enthält einen Niederdruck-Kraftstoffdrucksensor (LP-Kraftstoffdrucksensor) 231, der zwischen der Saugpumpe 212 und der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck entlang dem Kraftstoffkanal 218 positioniert ist. In dieser Konfiguration können die Messwerte von dem Sensor 231 als die Angaben des Kraftstoffdrucks der Saugpumpe 212 (z. B. des Kraftstoff-Auslassdrucks der Saugpumpe) und/oder des Einlassdrucks der Kraftstoffpumpe mit höherem Druck interpretiert werden. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, können die Messwerte von dem Sensor 231 verwendet werden, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten in dem Kraftstoffsystem 208 einzuschätzen. Der LP-Kraftstoffdrucksensor 231 kann außerdem verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck ausreichend Kraftstoffdruck bereitgestellt wird, so dass die Kraftstoffpumpe mit höherem Druck flüssigen Kraftstoff und keinen Kraftstoffdampf aufnimmt, und/oder um die der Saugpumpe 212 zugeführte durchschnittliche elektrische Leistung zu minimieren. Es wird erkannt, dass in anderen Ausführungsformen, in denen ein Kraftstoff-Kanaleinspritzsystem und kein Direkteinspritzsystem verwendet wird, der LP-Kraftstoffdrucksensor 231 sowohl den Saugpumpendruck als auch die Kraftstoffeinspritzung abfragen bzw. abtasten kann. Während gezeigt ist, dass der LP-Kraftstoffdrucksensor 231 stromaufwärts des Druckspeichers 215 positioniert ist, kann der LP-Sensor in anderen Ausführungsformen weiterhin stromabwärts des Druckspeichers positioniert sein.
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Wie in 2 gezeigt ist, enthält der Kraftstoffverteiler 216 einen KraftstoffverteilerDrucksensor 232 zum Bereitstellen einer Angabe des Kraftstoffverteilerdrucks für den Controller 222. Ein Kraftmaschinendrehzahlsensor 234 kann verwendet werden, um dem Controller 222 eine Angabe der Kraftmaschinendrehzahl bereitzustellen. Die Angabe der Kraftmaschinendrehzahl kann verwendet werden, um die Drehzahl der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck zu identifizieren, weil die Pumpe 214 durch die Kraftmaschine 202, z. B. über die Kurbelwelle oder die Nockenwelle, mechanisch angetrieben ist.
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In einigen Fällen kann der Controller 222 einen erwarteten oder geschätzten Kraftstoffverteilerdruck bestimmen und den erwarteten Kraftstoffverteilerdruck mit dem gemessenen Kraftstoffverteilerdruck, der durch den Kraftstoffverteilerdrucksensor 232 gemessen wird, vergleichen. In anderen Fällen kann der Controller 222 einen erwarteten oder geschätzten Saugpumpendruck (z. B. den Kraftstoff-Auslassdruck von der Saugpumpe 212 und/oder den Kraftstoff-Einlassdruck in die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck) bestimmen und den erwarteten Saugpumpendruck mit dem gemessenen Saugpumpendruck, der durch den LP-Kraftstoffdrucksensor 231 gemessen wird, vergleichen. Die Bestimmung und der Vergleich der erwarteten Kraftstoffdrücke mit den entsprechenden gemessenen Kraftstoffdrücken kann periodisch auf einer Zeitbasis bei einer geeigneten Frequenz oder auf einer Ereignisbasis ausgeführt werden. In jedem Fall kann der Controller 222 einen Unterschied zwischen einem erwarteten und einem gemessenen Kraftstoffdruck als eine Angabe interpretieren, dass sich der Betrieb wenigstens einer Komponente in dem Kraftstoffsystem 208 verschlechtert hat. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, können verschiedene Diagnosetests ausgeführt werden, um die spezielle Ursache der Abweichung des Kraftstoffverteilerdrucks zu identifizieren, wobei in Reaktion auf die Identifikation der Ursache verschiedene Handlungen potentiell ausgeführt werden.
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In einigen Implementierungen kann der Controller 222 den erwarteten Saugpumpendruck teilweise basierend auf dem Betrieb der Saugpumpe 212 bestimmen. Spezifisch kann für die Ausführungsformen, in denen die Saugpumpe 212 eine durch einen Gleichstrommotor angetriebene Turbinenpumpe ist, die Saugpumpe eine im hohen Grade affine (z. B. lineare) Korrelation zwischen der dem Saugpumpenmotor zugeführten Spannung und dem Saugpumpendruck zeigen.
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In 3 ist eine graphische Darstellung 300, die die Saugpumpenspannung als eine Funktion des Saugpumpendrucks veranschaulicht, gezeigt. Die graphische Darstellung 300 zeigt insbesondere die im hohen Grade affine Korrelation zwischen der einer Turbinensaugpumpe (z. B. der Saugpumpe 212), die durch einen Gleichstrom-Elektromotor angetrieben ist, zugeführten Spannung und dem Saugpumpendruck. Ein beispielhafter Datensatz, der im Allgemeinen bei 302 angegeben ist und der z. B. in einer für diesen Typ der Saugpumpe spezifischen Testumgebung erhalten wird, und eine Anpassung einer Funktion 304 an den Datensatz sind in der graphischen Darstellung 300 gezeigt. Die in der graphischen Darstellung 300 gezeigten Daten repräsentieren eine minimale Kraftstoffdurchflussmenge bei laufender Kraftmaschine. Wenn die Kraftstoffdurchflussmenge zunimmt, steigt die Spannung der Punkte. Die Funktion 304 kann in dem Controller 222 nach 2 gespeichert sein, wobei durch den Controller 222 nach 2 auf die Funktion 304 zugegriffen werden kann, um die Steuerung des Kraftstoffsystems 208 zu informieren - falls z. B. die Spannung, die der Saugpumpe 212 zugeführt wird, bekannt ist, kann sie als eine Eingabe in die Funktion eingespeist werden, so dass ein erwarteter oder geschätzter Saugpumpendruck, der sich aus dem Anlegen der Versorgungsspannung ergibt, bestimmt werden kann. In einem weiteren Beispiel kann ein Saugpumpen-Solldruck in die Funktion 304 eingespeist werden, so dass eine Saugpumpenspannung, deren Anlegen an die Saugpumpe 212 den Saugpumpen-Solldruck erreicht, erhalten werden kann. Insbesondere kann die Funktion 304 verwendet werden, um die Saugpumpenspannungen zu bestimmen, die die extremen Saugpumpendrücke erreichen - d. h., den minimalen und den maximalen erreichbaren Saugpumpendruck. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, können diese extremen Saugpumpendrücke als Teil verschiedener Diagnoseroutinen erreicht werden, die verwendet werden, um die Störungen in dem Kraftstoffsystem 208 zu diagnostizieren. Es wird jedoch erkannt, dass die Minima und die Maxima des Saugpumpendrucks durch den Kraftstoffdampfdruck bzw. einen Sollwert-Druck eines Überdruckventils begrenzt sein können. Es wird außerdem erkannt, dass die in 3 dargestellten Werte Beispiele sind und nicht vorgesehen sind, einschränkend zu sein. Weiterhin können für andere Saugpumpentypen als Turbinensaugpumpen, die durch Gleichstrom-Elektromotoren angetrieben sind, einschließlich Verdrängerpumpen und durch bürstenlose Motoren angetriebener Pumpen, aber nicht eingeschränkt darauf, analoge Datensätze und Funktionen, die den Saugpumpendruck mit der Saugpumpenspannung in Beziehung setzen, erhalten werden und kann für diese anderen Saugpumpentypen auf diese analogen Datensätze und Funktionen zugegriffen werden. Derartige Funktionen können lineare oder nichtlineare Formen annehmen.
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Zurück zu 2 kann die Bestimmung des erwarteten Saugpumpendrucks außerdem dem Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen 206 und/oder der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck Rechnung tragen. Insbesondere können die Wirkungen dieser Komponenten auf den Saugpumpendruck durch die Kraftstoffdurchflussmenge parametrisiert werden - z. B. die Rate, mit der der Kraftstoff durch die Einspritzdüsen 206 eingespritzt wird, die unter den Bedingungen eines stationären Zustands gleich der Saugpumpen-Durchflussmenge sein kann. In einigen Implementierungen kann zwischen der Saugpumpenspannung, dem Saugpumpendruck und der Kraftstoffdurchflussmenge eine lineare Beziehung gebildet werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Beziehung die folgende Form annehmen: VLP = C1 * PLP + C2 * F + C3, wobei VLP die Saugpumpenspannung ist, PLP der Saugpumpendruck ist, F die Kraftstoffdurchflussmenge ist und C1, C2 und C3 Konstanten sind, die jeweils die Werte von 1,481, 0,026 und 2,147 annehmen können. In diesem Beispiel kann auf die Beziehung zugegriffen werden, um eine Saugpumpen-Versorgungsspannung zu bestimmen, deren Anlegung zu einem Saugpumpen-Solldruck und einer Soll-Kraftstoffdurchflussmenge führt. Die Beziehung kann z. B. (z. B. über eine Nachschlagtabelle) in dem Controller 222 gespeichert werden, wobei durch den Controller 222 auf diese Beziehung zugegriffen werden kann.
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Der erwartete Kraftstoffverteilerdruck im Kraftstoffverteiler 216 kann basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern bestimmt werden - es kann z. B. eine Beurteilung des Kraftstoffverbrauchs (z. B. der Kraftstoffdurchflussmenge, der Kraftstoffeinspritzrate) und/oder der Kraftstofftemperatur (z. B. über eine Messung der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur) und/oder des Saugpumpendrucks (wie er z. B. durch den LP-Kraftstoffdrucksensor 231 gemessen wird) verwendet werden.
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Durch das Bestimmen eines erwarteten Kraftstoffdrucks in den oben beschriebenen Weisen kann der Controller 222 den erwarteten Kraftstoffdruck mit dem entsprechenden gemessenen Kraftstoffdruck vergleichen und die Unterschiede zwischen dem erwarteten und dem gemessenen Druck, die sich über einem Schwellenunterschied finden, als eine Angabe einer Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem 208 interpretieren. Insbesondere kann ein gemessener Kraftstoffverteilerdruck, der durch den Kraftstoffverteilerdrucksensor 232 gemessen wird, mit einem erwarteten Kraftstoffverteilerdruck verglichen werden, während ein gemessener Saugpumpendruck, der durch den LP-Kraftstoffdrucksensor 231 gemessen wird, mit einem erwarteten Saugpumpendruck verglichen werden kann. Falls z. B. der Controller 222 bestimmt, dass der gemessene Kraftstoffverteilerdruck den erwarteten Kraftstoffverteilerdruck um wenigstens einen Schwellenbetrag übersteigt, kann der Controller den Unterschied als eine Angabe interpretieren, dass sich der Kraftstoffverteilerdrucksensor 232 verschlechtert hat, da eine Verschlechterung einer motorbetriebenen Kraftstoffpumpe typischerweise nicht mehr Druck erzeugt, als erwartet wird. In Reaktion auf das Interpretieren, dass sich der Kraftstoffverteilerdrucksensor 232 verschlechtert hat, kann der Controller 222 durch das Abrufen und Anlegen einer Saugpumpenspannung, die einem Saugpumpen-Solldruck und einer Soll-Kraftstoffdurchflussmenge entspricht, eine Steuerkette anwenden. Diese Saugpumpenspannung kann abgerufen werden, indem z. B. auf die oben beschriebene Beziehung zugegriffen wird. In einigen Beispielen kann die Saugpumpenspannung modifiziert (z. B. begrenzt) werden, um die Verschlechterung in anderen Komponenten des Kraftstoffsystems 208, wie z. B. der Saugpumpe 212 und/oder ihres zugeordneten Motors, zu verhindern oder abzuschwächen. Diese Herangehensweise kann außerdem für den Fall verwendet werden, in dem ein gemessener Saugpumpendruck einen erwarteten Saugpumpendruck um wenigstens einen Schwellenbetrag übersteigt.
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Falls jedoch der gemessene Kraftstoffverteilerdruck um wenigstens einen Schwellenbetrag kleiner als der erwartete Kraftstoffverteilerdruck ist, kann der Controller 222 nicht imstande sein, die Quelle der Verschlechterung ohne eine weitere Diagnose definitiv zu bestimmen, die ausgeführt werden kann, selbst wenn der gemessene Kraftstoffverteilerdruck den erwarteten Kraftstoffverteilerdruck um wenigstens einen Schwellenbetrag übersteigt. Dieser Unterschied zwischen dem gemessenen und dem erwarteten Kraftstoffverteilerdruck kann z. B. das Ergebnis eines verschlechterten Betriebs des Kraftstoffverteilerdrucksensors 232 und/oder einer Verschlechterung in der Saugpumpe 212 (z. B. einer Unterzufuhr von Druck) sein. Während die oben beschriebene Steuerkette verwendet werden kann, um eine Saugpumpenspannung basierend auf einem Saugpumpen-Solldruck und einer Soll-Kraftstoffdurchflussmenge zu wählen, kann die zusätzliche Diagnose ausgeführt werden, um die Ursache des Druckunterschieds definitiv zu identifizieren. Die Identifikation der Ursache kann zusätzlich zu der Steuerkette zu alternativen oder zusätzlichen Handlungen führen, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Ähnlich kann sich eine Unfähigkeit, die Ursache eines Unterschieds zwischen einem gemessenen Saugpumpendruck und einem erwarteten Saugpumpendruck definitiv zu identifizieren, ergeben, falls der gemessene Saugpumpendruck um wenigstens einen Schwellenbetrag kleiner als der erwartete Saugpumpendruck ist. Die zusätzliche Diagnose als solche kann in diesem Fall ebenso ausgeführt werden.
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Eine derartige zusätzliche Diagnose kann das Antreiben der Saugpumpe 212, um einen maximalen Saugpumpendruck zu erreichen, und das Vergleichen des gemessenen Saugpumpendrucks mit einem Überdruckventil-Sollwert enthalten. In diesem Beispiel wird die Saugpumpe 212 bis zu dem Punkt angetrieben, an dem das Überdruckventil 219 beginnt, den Saugpumpendruck zu begrenzen, so dass der Saugpumpendruck den Druck-Sollwert des Überdruckventils nicht übersteigt. Als ein nicht einschränkendes Beispiel, das durch 3 veranschaulicht ist, kann der Druck-Sollwert 6,4 bar (g) betragen, so dass das Antreiben der Saugpumpe 212 mit 12 V zu dem maximal erreichbaren Saugpumpendruck führt - 6,4 bar (g). Der Wirkung des Betriebs der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck auf den Kraftstoffdruck kann z. B. durch das Deaktivieren der Kraftstoffpumpe mit höherem Druck während des Vergleichens des gemessenen Saugpumpendrucks mit dem Überdruckventil-Sollwert Rechnung getragen werden.
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Der Controller 222 kann die gemessenen Saugpumpendrücke, die den Überdruckventil-Sollwert um einen Schwellenbetrag übersteigen, als für eine Verschlechterung des LP-Kraftstoffdrucksensors 231 oder eine Verschlechterung im Überdruckventil 219 (z. B. Verstopfen, Blockieren usw.) repräsentativ interpretieren. Umgekehrt kann der Controller 222 die gemessenen Saugpumpendrücke, die um einen Schwellenbetrag unter den Überdruckventil-Sollwert fallen, als für eine Verschlechterung im Überdruckventil 219 (das Ventil öffnet sich z. B. bei einem Druck, der niedriger als der Entlastungs-Sollwert ist) oder eine Verschlechterung in der Saugpumpe 212 repräsentativ interpretieren. Da in diesem Fall die spezielle Ursache der Abweichung des gemessenen Saugpumpendrucks vom erwarteten Saugpumpendruck nicht definitiv identifiziert werden kann, können zusätzliche Diagnosen ausgeführt werden.
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Eine derartige zusätzliche Diagnose kann enthalten, den Kraftstoffdruck im Kraftstoffsystem 208 auf einen Dampfdruck zu bringen, der dem Kraftstoff in dem Kraftstoffsystem entspricht, und das Vergleichen des gemessenen Saugpumpendrucks mit dem erwarteten Kraftstoffdampfdruck enthalten. Der Kraftstoffdampfdruck ist aufgrund des Vorhandenseins von Kraftstoff der minimale Druck im Kraftstoffsystem 208; der Kraftstoffdampfdruck kann erreicht sein, wenn die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck beginnt, Dampf aufzunehmen, oder wenn die Kraftstoffeinspritzdüsen 206 Kraftstoff einspritzen, bis sich z. B. ein Leerraum bildet. Um den Kraftstoffdampfdruck zu erreichen, kann die Saugpumpe 212 während einer geeigneten Dauer deaktiviert sein, während die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck ein spezielles Kraftstoffvolumen (z. B. 5 cm3) verbraucht. Das Kraftstoffvolumen kann basierend auf der Übereinstimmung der Niederdruck-Kraftstoffinstallation, dem anfänglichen Kraftstoffdruck im Kraftstoffsystem 208 und dem erwarteten Kraftstoffdampfdruck, der z. B. gemäß der Kraftstofftemperatur bestimmt werden kann, bestimmt werden.
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Der Controller 222 kann die oben beschriebenen Diagnosen sowohl des Druckentlastungs-Sollwerts als auch des Kraftstoffdampfdrucks verwenden, die hier als die „Maximaldruckdiagnose“ bzw. die „Minimaldruckdiagnose“ bezeichnet werden. Falls der gemessene Saugpumpendruck sowohl den Druckentlastungs-Sollwert als auch den Kraftstoffdampfdruck um jeweilige Schwellenbeträge übersteigt, nachdem beide Diagnosen angewendet worden sind, kann der Controller 222 bestimmen, dass der Betrieb des LP-Kraftstoffdrucksensors 231 gestört ist. In diesem Fall kann die Saugpumpe 212 über die oben beschriebene Herangehensweise einer Steuerkette gesteuert sein. Die gleiche Interpretation kann vorgenommen werden, falls der gemessene Saugpumpendruck um jeweilige Schwellenbeträge sowohl unter den Druckentlastungs-Sollwert als auch den Kraftstoffdampfdruck fällt. Die Saugpumpen-Steuerkette kann außerdem für dieses Szenario angewendet werden.
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Falls nach der Anwendung der Maximal- und Minimaldruckdiagnose der gemessene Saugpumpendruck um einen Schwellenbetrag unter den Druckentlastungs-Sollwert fällt, aber den Kraftstoffdampfdruck um einen Schwellenbetrag übersteigt, kann der Controller 222 nicht imstande sein, die Ursache der gemessenen Druckabweichung definitiv zu bestimmen. Entsprechend kann eine zusätzliche Diagnose ausgeführt werden. Die zusätzliche Diagnose kann z. B. das Deaktivieren der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck (z. B. durch das Beenden der Betätigung des Ventils 226), was es ermöglicht, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf einen relativ niedrigen Kraftstoffdruck (z. B. einen Druck in der Nähe des Kraftstoffdampfdrucks) fällt, und das Unter-Druck-Setzen des Kraftstoffverteilers über die Saugpumpe 212 enthalten. Diese drei Handlungen können stattfinden, wenn das Kraftstoffsystem 208 vor dem Anlassen der Kraftmaschine erneut unter Druck gesetzt wird, nachdem die Kraftmaschine 202 auf Umgebungstemperaturen abgekühlt ist; diese Diagnose als solche kann zu diesem Zeitpunkt ausgeführt werden. In diesem Beispiel ist der erwartete Kraftstoffverteilerdruck gleich dem Saugpumpendruck minus einen Druckversatz (z. B. 11 psi (Pfund pro Quadratzoll)). Falls der gemessene Kraftstoffverteilerdruck um einen Schwellenbetrag kleiner als der Saugpumpendruck minus den Druckversatz ist, kann der Controller 222 diese Abweichung als eine Angabe interpretieren, dass eine Verschlechterung in der Saugpumpe 212 stattgefunden hat. Falls andererseits der gemessene Kraftstoffverteilerdruck um einen Schwellenbetrag größer als der Saugpumpendruck minus den Druckversatz ist, kann der Controller 222 diese Abweichung als eine Angabe interpretieren, dass eine Verschlechterung im LP-Kraftstoffdrucksensor 231 stattgefunden hat. In dieser Weise kann die Ursache der Verschlechterung des Kraftstoffsystems 208 definitiv identifiziert werden. Weil diese Diagnose die Bestimmung sowohl des Kraftstoffverteilerdrucks als auch des Saugpumpendrucks umfasst, kann sie außerdem verwendet werden, um den Betrieb des Kraftstoffverteilerdrucksensors 232 einzuschätzen (z. B. um zu bestimmen, ob der Kraftstoffverteilerdrucksensor verschlechtert ist oder nicht).
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Es kann eine andere Diagnose ausgeführt werden, um die Störungen in dem Kraftstoffsystem 208 zu identifizieren. Falls sich z. B. der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck unter einem Schwellenwert befindet, kann der LP-Kraftstoffdrucksensor 231 als verschlechtert betrachtet werden. In diesem Fall kann die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck beginnen, Kraftstoffdampf aufzunehmen, was den relativen niedrigen volumetrischen Wirkungsgrad verursacht. Diese Auswertung kann vor der oben beschriebenen Diagnose ausgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die der Saugpumpe 212 zugeführte Spannung durch den Controller 222 eingestellt werden, wobei eine Bestimmung bezüglich dessen ausgeführt wird, ob eine erwartete entsprechende Änderung des Kraftstoffverteilerdrucks aufgetreten ist. Die Spannungseinstellung kann eine von der augenblicklichen Spannung, die der Saugpumpe 212 zugeführt wird, relativ kleine Einstellung sein, wobei die eingestellte Spannung keine maximale oder minimale Spannung (z. B. die Spannungen, die zu dem Kraftstoffdampfdruck oder dem Entlastungsdruck-Sollwert führen) sein kann.
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Die Einbeziehung des Druckspeichers 215 in das Kraftstoffsystem 208 kann einen intermittierenden Betrieb der Saugpumpe 212 wenigstens während ausgewählter Bedingungen ermöglichen, worauf oben hingewiesen worden ist. Das intermittierende Betreiben der Saugpumpe 212 kann das Ein- und das Ausschalten der Pumpe enthalten, wobei während der Ausschaltzeiträume die Pumpendrehzahl z. B. auf null fällt. Der intermittierende Betrieb der Saugpumpe kann verwendet werden, um den Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck auf einem Sollniveau aufrechtzuerhalten, um den Wirkungsgrad der Saugpumpe 212 auf einem Sollniveau aufrechtzuerhalten und/oder um einen überflüssigen Energieverbrauch der Saugpumpe 212 zu verringern. Der (z. B. volumetrische) Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck kann durch den Kraftstoffdruck an ihrem Einlass wenigstens teilweise parametrisiert werden; der intermittierende Betrieb der Saugpumpe als solcher kann gemäß diesem Einlassdruck gewählt werden, da dieser Druck den Wirkungsgrad der Pumpe 214 teilweise bestimmen kann. Der Einlassdruck der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck kann über den LP-Kraftstoffdrucksensor 231 bestimmt werden oder kann basierend auf verschiedenen Betriebsparameter gefolgert werden. In anderen Beispielen kann der Wirkungsgrad der Pumpe 214 basierend auf der Kraftstoffverbrauchsrate durch die Kraftmaschine 202 vorhergesagt werden. Die Dauer, während der die Saugpumpe 212 angetrieben ist, kann z. B. mit dem Aufrechterhalten des Einlassdrucks der Pumpe 214 über dem Kraftstoffdampfdruck in Beziehung stehen. Andererseits kann die Saugpumpe 212 gemäß der Kraftstoffmenge (z. B. dem Kraftstoffvolumen), die (das) zu dem Druckspeicher 215 gepumpt wird, deaktiviert werden; die Saugpumpe kann z. B. deaktiviert werden, wenn die zu dem Druckspeicher gepumpte Kraftstoffmenge das Volumen des Druckspeichers um einen vorgegebenen Betrag (z. B. 20 %) übersteigt. In anderen Beispielen kann die Saugpumpe 212 deaktiviert werden, wenn der Druck im Druckspeicher 215 oder der Einlassdruck der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck einen jeweiligen Schwellendruck übersteigt.
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In einigen Implementierungen kann der Betriebsmodus der Saugpumpe 212 gemäß der augenblicklichen Drehzahl und/oder Last der Kraftmaschine 202 gewählt werden. Eine geeignete Datenstruktur, wie z. B. eine Nachschlagtabelle, kann die Betriebsmodi speichern, auf die unter Verwendung der Drehzahl und/oder der Last der Kraftmaschine als Indizes in die Datenstruktur zugegriffen werden kann, die z. B. in dem Controller 222 gespeichert sein kann und auf die durch den Controller 222 zugegriffen werden kann. Der Modus des intermittierenden Betriebs kann insbesondere für relativ niedrigere Drehzahlen und/oder Lasten der Kraftmaschine gewählt werden. Während dieser Bedingungen ist die Kraftstoffströmung zur Kraftmaschine 202 relativ niedrig, wobei die Saugpumpe 212 die Kapazität aufweist, den Kraftstoff mit einer Rate zuzuführen, die höher als die Kraftstoffverbrauchsrate der Kraftmaschine ist. Deshalb kann die Saugpumpe 212 den Druckspeicher 215 füllen, wobei sie dann ausgeschaltet werden kann, während die Kraftmaschine 202 während eines Zeitraums weiterhin arbeitet (z. B. Luft-Kraftstoff-Gemische verbrennt), bevor die Saugpumpe neu gestartet wird. Der Neustart der Saugpumpe 212 ergänzt den Kraftstoff in dem Druckspeicher 215, der in die Kraftmaschine 202 eingespeist wurde, während die Saugpumpe ausgeschaltet war.
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Während relativ höherer Drehzahlen und/oder Lasten der Kraftmaschine kann die Saugpumpe 212 kontinuierlich betrieben werden. In einer Ausführungsform wird die Saugpumpe 212 kontinuierlich betrieben, wenn die Saugpumpe die Kraftstoffdurchflussmenge der Kraftmaschine nicht um einen Betrag (z. B. 25 %) übersteigen kann, wenn die Pumpe bei einem „Ein“-Arbeitszyklus (z. B. 75 %) während eines Zeitraums (z. B. 1,5 Minuten) betrieben wird. Der Pegel des „Ein“-Arbeitszyklus, der den kontinuierlichen Saugpumpenbetrieb auslöst, kann jedoch auf verschiedene geeignete Prozentsätze (z. B. 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 % usw.) eingestellt werden, falls gewünscht.
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In dem Modus des kontinuierlichen Betriebs kann die Saugpumpe 212 bei einer im Wesentlichen konstanten Spannung (z. B. 12 V ±0,2 V) betrieben werden oder kann die Versorgungsspannung so moduliert werden, dass die Pumpendrehzahl gesteuert werden kann, um einen Solldruck am Einlass der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck zuzuführen. Falls die Versorgungsspannung für die Saugpumpe 212 moduliert ist, dreht sich die Saugpumpe kontinuierlich, ohne zwischen den Spannungsimpulsen zu stoppen. Das Bereitstellen eines eng beabstandeten Impulszugs der Spannung ermöglicht dem Controller 222, die Pumpenströmung so zu steuern, dass die Saugpumpenströmung im Wesentlichen der Kraftstoffmenge entspricht, die in die Kraftmaschine 202 eingespritzt wird. Dieser Betrieb kann z. B. durch das Festlegen des Arbeitszyklus der Saugpumpe als eine Funktion der Drehzahl und der Last der Kraftmaschine erreicht werden. Alternativ kann die durchschnittliche Versorgungsspannung für die Saugpumpe 212 von der modulierten Spannung verändert werden, wenn sich die der Kraftmaschine 202 zugeführte Kraftstoffmenge ändert. In anderen Ausführungsformen kann eine gesteuerte Stromausgabe verwendet werden, um der Saugpumpe 212 Strom zuzuführen. Die Menge des der Saugpumpe 212 zugeführten Stroms kann z. B. mit der Drehzahl und der Last der Kraftmaschine variiert werden.
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In 4 ist eine graphische Darstellung repräsentativer Signale, die von Interesse sind, wenn eine Saugpumpe gemäß dem hier beschriebenen Modus des intermittierenden Betriebs betrieben wird, gezeigt. Die Saugpumpe, deren Betrieb in 4 dargestellt ist, kann z. B. die Saugpumpe 212 nach 2 sein.
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Die Signale beginnen links und bewegen sich nach rechts. Die X-Achse repräsentiert die Zeit, während die Y-Achse jeder einzelnen graphischen Darstellung dem beschrifteten Parameter entspricht. Die vertikalen Markierungslinien 401, 403, 405, 409, 411 und 413 identifizieren verschiedene Punkte von Interesse während des veranschaulichten Ablaufs.
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Der Ablauf beginnt auf der fernen linken Seite nach 4. An diesem Punkt ist die Kraftmaschine (z. B. die Kraftmaschine 202 nach 2) ausgeschaltet, wobei sie dann kurz danach kalt gestartet wird (die Kraftmaschine ist z. B. während eines Zeitraums nicht betrieben worden und die Kraftmaschinentemperatur ist im Wesentlichen gleich der Temperatur der Umgebungsluft). Während des Startprozesses ist die Saugpumpe eingeschaltet befohlen. Die Saugpumpe ist eingeschaltet befohlen, um den Einspritzpumpenwirkungsgrad sicherzustellen und um den Druckspeicher (z. B. den Druckspeicher 215 nach 2) wieder aufzuladen. Die Kraftmaschine beginnt, Luft-Kraftstoff-Gemische zu verbrennen, was verursacht, dass die Kraftmaschine beschleunigt. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl zunimmt und sich dann bei der Leerlaufdrehzahl stabilisiert, nimmt der Wirkungsgrad der Einspritzpumpe (z. B. der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck nach 2) zu, wobei sich der Kraftstoffverteilerdruck auf einem Pegel stabilisiert, der ausreichend ist, um die Direkteinspritzung in die Kraftmaschinenzylinder zu unterstützen. Es sei angegeben, dass die Saugpumpe eingeschaltet bleibt, selbst wenn der Wirkungsgrad der Einspritzdüsenpumpe ein hohes Niveau erreicht. Dies ermöglicht, dass die Saugpumpe den Druckspeicher, der sich stromabwärts der Saugpumpe befindet, unter Druck setzt und füllt.
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Die Saugpumpe wird betrieben, bis sie den Druckspeicher gefüllt hat. Alternativ kann die Saugpumpe betrieben werden, bis ein spezifiziertes oder vorgegebenes Niveau oder Volumen des Kraftstoffs in dem Druckspeicher vorhanden ist. Dann wird sie abgestellt, wobei die Saugpumpendrehzahl auf null verringert wird. Es wird weiterhin Kraftstoff in die Kraftmaschinenzylinder eingespritzt, während die Einspritzpumpe ausgeschaltet ist. Der Kraftstoffverteilerdruck wird durch das Pumpen von Kraftstoff von dem Druckspeicher zu dem Kraftstoffverteiler unter Verwendung der Einspritzpumpe aufrechterhalten. Der Druckspeicher stellt der Einspritzpumpe Kraftstoff mit einem Druck bereit, der sich in der Nähe des Kraftstoffdampfdrucks befindet oder höher als der Kraftstoffdampfdruck ist. Wie oben erwähnt worden ist, ist der Druck am Einspritzpumpeneinlass ein Parameter, durch den die Saugpumpe aktiviert werden kann. In einer weiteren Ausführungsform wird der Wirkungsgrad der Saugpumpe verwendet, um zu bestimmen, wann die Saugpumpe zu aktivieren ist. Falls sich der Wirkungsgrad der Saugpumpe verschlechtert, gibt er an, dass sich am Pumpeneinlass Kraftstoffdampf bildet und dass der Saugpumpendruck erhöht werden muss, um den Wirkungsgrad der Einspritzpumpe zu erhöhen.
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Wie oben angegeben worden ist, kann der Druckspeicher während niedriger Lasten und Drehzahlen der Kraftmaschine ausreichend Kraftstoff bereitstellen, um die Kraftmaschine während eines Zeitraums im Leerlauf zu betreiben. Die Dauer des Leerlaufzeitraums zwischen den Ereignissen einer laufenden Saugpumpe steht jedoch mit dem Volumen des Druckspeichers in Beziehung. Es sollte jedoch angegeben werden, dass das Vergrößern des Druckspeichervolumens außerdem den Zeitraum vergrößern kann, den es erfordert, um den Druckspeicher während eines Kaltstarts zu laden. Entsprechend ist es erwünscht, die Saugpumpe im Vorgriff auf das Starten der Kraftmaschine zu starten.
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Bei der vertikalen Markierung 401 beginnen die Drehzahl und Last der Kraftmaschine zuzunehmen. Gerade vor diesem Ereignis beginnt die Verringerung des Wirkungsgrads der Einspritzpumpe und des Saugpumpen-Einlassdrucks. Wie oben beschrieben worden ist, können der Saugpumpen-Einlassdruck oder der Wirkungsgrad der Einspritzpumpe verwendet werden, um zu bestimmen, wann die Saugpumpe neu zu starten ist. Wenn der Saugpumpen-Einlassdruck einen vorgegebenen Pegel erreicht, wird in einem Beispiel die Saugpumpe neu gestartet. In einem weiteren Beispiel wird die Saugpumpe neu gestartet, wenn der Wirkungsgrad der Einspritzpumpe ein vorgegebenes Niveau erreicht. Die Saugpumpe wird deaktiviert, nachdem bestimmt worden ist, dass der Druckspeicher gefüllt worden ist oder wenigstens auf ein vorgegebenes Niveau oder Volumen gefüllt worden ist. Die deaktivierte Saugpumpe läuft aus zu einem Stopp, wo sie wartet, um neu gestartet werden.
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Während des Leerlaufzeitraums der Kraftmaschine ist der Kraftstoffverteilerdruck im Wesentlichen konstant, wobei er etwas erhöht wird, wenn die Drehzahl und die Last der Kraftmaschine vergrößert werden. Weil der Kraftmaschinenzylinderdruck mit der Kraftmaschinenlast zunimmt, ermöglicht der zunehmende Kraftstoffverteilerdruck, dass Kraftstoff in die Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird, wenn der Zylinderdruck zunimmt. Weiterhin ermöglicht das Erhöhen des Kraftstoffverteilerdrucks mit der Kraftmaschinendrehzahl außerdem, dass ein Zylinder innerhalb eines bestimmten Kurbelwellenwinkels mit Kraftstoff beaufschlagt wird. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl zunimmt, nimmt der Zeitraum, den es erfordert, dass sich die Kraftmaschine durch einen gegebenen Kurbelwellenwinkel dreht, ab. Durch das Erhöhen des Kraftstoffdrucks können äquivalente Kraftstoffmengen innerhalb eines speziellen Kurbelwellenfensters eingespritzt werden, selbst wenn die Kraftmaschinendrehzahl von einer Betriebsbedingung der Kraftmaschine zur anderen zugenommen hat.
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Zwischen den vertikalen Markierungen 401 und 403 werden die Drehzahl und die Last der Kraftmaschine allmählich vergrößert, wobei die Saugpumpe neu gestartet wird, um den Kraftstoff zu ergänzen, der aus dem Druckspeicher gezogen und in die Kraftmaschine eingespritzt wird. Es sei außerdem angegeben, dass das Intervall zwischen den Neustarts der Saugpumpe verringert ist und dass der Zeitraum, in dem die Saugpumpe eingeschaltet ist, vergrößert ist. Das Betreiben der Kraftmaschine bei höheren Drehzahlen und Lasten vergrößert den Kraftstoffverbrauch der Kraftmaschine und entleert den Druckspeicher mit einer schnelleren Rate. Weil Kraftstoff in die Kraftmaschine eingespritzt wird, während der Druckspeicher gefüllt wird, dauert es länger, bis die Saugpumpe den Druckspeicher füllt.
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Die Drehzahl und die Last der Kraftmaschine werden auf der linken Seite der vertikalen Markierung 403 verringert; diese Lastverringerung vergrößert den Zeitraum zwischen den „Einschalt“-Intervallen der Saugpumpe und verringert den Zeitraum, der erforderlich ist, bis die Saugpumpe den Druckspeicher gefüllt hat. Der Kraftstoffverteilerdruck wird außerdem verringert, weil bei niedrigeren Kraftmaschinenlasten weniger Einspritzdruck erforderlich ist.
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Bei der vertikalen Markierung 405 werden die Drehzahl und die Last der Kraftmaschine abermals vergrößert. Kurz danach wird die Saugpumpe neu gestartet, um den aus dem Druckspeicher extrahierten Kraftstoff zu ergänzen. Die Kraftstoffpumpe wird vor der vertikalen Markierung 409 in einem Modus des kontinuierlichen Betriebs neu gestartet. In einem Beispiel wird dieser Modus durch das Betreiben der Kraftmaschine über vorgegebenen Niveaus der Drehzahl und der Last der Kraftmaschine ausgelöst. In diesem Modus dreht sich die Saugpumpe weiterhin, ohne deaktiviert werden und ohne zu einer Drehzahl von null zurückzukehren. Der Kraftstoffverteilerdruck wird außerdem erhöht, so dass der Kraftstoff direkt in die Kraftmaschinenzylinder eingespritzt werden kann, während die Zylinder bei höheren Drehzahlen und Lasten betrieben werden.
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Es sollte angegeben werden, dass die Kraftstoffpumpen-Befehlsspannung mit einer Frequenz und einem Arbeitszyklus moduliert werden kann, der den Wirkungsgrad der Saugpumpe vergrößert oder verkleinert, ohne die Saugpumpe zu deaktivieren und die Pumpe während des Modus des kontinuierlichen Betriebs zu einer Drehzahl von null zu schicken. In dieser Weise kann die Saugpumpenausgabe so geregelt werden, dass die Saugpumpen-Durchflussmenge im Wesentlichen der Kraftstoffmenge entspricht, die in die Kraftmaschine eingespritzt wird (die Kraftmaschinen-Kraftstoffdurchflussmenge und die Saugpumpen-Kraftstoffdurchflussmenge können sich z. B. innerhalb ±10 % voneinander befinden).
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Bei der vertikalen Markierung 409 wird die Kraftmaschinenlast verringert und wird die Saugpumpe deaktiviert. Die Kraftmaschine kehrt außerdem zu einem Leerlaufzustand zurück, wo die Saugpumpe in Reaktion auf den Wirkungsgrad der Einspritzpumpe oder den Saugpumpen-Einlassdruck intermittierend betrieben wird.
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Zwischen den vertikalen Markierungen 411 und 413 werden die Drehzahl und die Last der Kraftmaschine vergrößert. Ähnlich zu dem Intervall zwischen den Markierungen 401 und 403 wird der Zeitraum zwischen den „Einschalt“-Ereignissen der Saugpumpe verringert, wobei der „Einschalt“-Zeitraum der Saugpumpe vergrößert wird. Dies ermöglicht abermals, dass die Saugpumpe den erhöhten Kraftstoffanforderungen der Kraftmaschine entspricht.
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Nach der Markierung 413 werden die Drehzahl und Last der Kraftmaschine verringert, wobei die Kraftmaschine zu einem Leerlaufzustand zurückkehrt. Im Leerlauf ist das „Ausschalt“-Intervall der Saugpumpe vergrößert und ist der „Einschalt“-Zeitraum der Saugpumpe verringert, um den niedrigeren Kraftstoffverbrauch der Kraftmaschine während dieser Bedingungen widerzuspiegeln.
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Zurück zu 2 können in einigen Ausführungsformen die in die Saugpumpe 212 eingespeisten Impulsdauern gewählt werden, um den minimalen und den maximalen Kraftstoffdruck im Kraftstoffkanal 218 in Erfahrung zu bringen, falls gewünscht - d. h., um den Kraftstoffdampfdruck und den Druck des Entlastungs-Sollwerts in Erfahrung zu bringen. Folglich kann nach einem „Einschalt“-Impuls ein erwarteter Druck im Kraftstoffkanal 218 (oder an einem anderen Ort) der Druck des Entlastungs-Sollwerts werden, während nach einer Dauer nach der Beendigung des „Einschalt“-Impulses der erwartete Druck der Kraftstoffdampfdruck wird. In anderen Ausführungsformen kann die Saugpumpe 212 anstatt gemäß den Druck- oder Wirkungsgradbedingungen während vorgegebener Zeiträume intermittierend betrieben werden. Die Saugpumpe 212 kann z. B. während einer diskreten Zeitdauer (z. B. 200 ms) nur bei der Detektion, dass ein Kraftstoff-Schwellenvolumen (z. B. 3 cm3) durch die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck ausgestoßen worden ist, im Modus des gepulsten intermittierenden Betriebs betrieben werden. Der Betrieb der Saugpumpe kann zum Modus des kontinuierlichen Betriebs gewechselt werden, wenn am Einlass der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck Kraftstoffdampf detektiert wird. Alternativ kann der Modus des gepulsten intermittierenden Betriebs nur bei der Detektion, dass ein Kraftstoff-Schwellenvolumen in die Kraftmaschine 202 eingespritzt worden ist, während der diskreten Zeitdauer ausgewählt sein. In einigen Implementierungen kann bei der Detektion von Dampf eine vorgegebene Impulsdauer der Saugpumpe 212 zugeführt werden, wobei der vorgegebene Impuls wiederholt in die Saugpumpe eingespeist wird, bis nicht länger Dampf detektiert wird. Diese Herangehensweise kann z. B. über eine Steuerkette implementiert sein.
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Der hier beschriebene Modus des intermittierenden Saugpumpenbetriebs kann den Wirkungsgrad des Saugpumpenbetriebs erhöhen und wiederum die Kraftstoffwirtschaftlichkeit einer zugeordneten Kraftmaschine erhöhen. Spezifisch kann die Saugpumpe 212, wenn sie intermittierend gesteuert ist, in einem Bereich eines vergrößerten Wirkungsgrads (z. B. innerhalb 90 % des Nennwirkungsgrads) betrieben werden. Dieser Bereich kann einem relativ höheren Bereich der Kraftstoffdurchflussmengen, der mit der Saugpumpe 212 erreicht werden kann, entsprechen. Das Betreiben der Saugpumpe 212 in diesem Bereich kann z. B. den Kraftstoffverbrauch der Kraftmaschine verringern, weil die Kraftmaschine weniger Elektrizität erzeugen muss, um die Saugpumpe zu betreiben, und weil die Saugpumpe den Druckspeicher 215 schneller füllt, wenn sie bei diesen Bedingungen betrieben wird. Außerdem kann die Modulation der in die Saugpumpe 212 eingespeisten Versorgungsspannung den Wirkungsgrad erhöhen, wenn die Pumpe kontinuierlich betrieben wird.
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Der Modus des intermittierenden Saugpumpenbetriebs kann außerdem kombiniert mit einer oder mehreren der oben beschriebenen Diagnosen synergistisch verwendet werden. Einige und in einigen Ausführungsformen alle der Impulse, die während des intermittierenden Betriebs der Saugpumpe 212 zugeführt werden, können z. B. den Kraftstoffdruck im Kraftstoffkanal 218 (und in einigen Beispielen den Einlassdruck der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck) auf den Druckentlastungs-Sollwert treiben, der durch das Überdruckventil 219 festgesetzt ist. Die Maximaldruckdiagnose als solche kann jedes Mal ausgeführt werden, wenn ein derartiger Impuls an die Saugpumpe 212 ausgegeben wird, obwohl in einigen Beispielen dem Betrieb der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck Rechnung getragen werden kann. In einigen Beispielen kann an die Saugpumpe 212 kein Impuls ausgegeben werden, bis der Kraftstoffdampfdruck etwa erreicht ist. Die Minimaldruckdiagnose als solche kann zu diesen Zeitpunkten ausgeführt werden. Außerdem kann die Diagnose, bei der die in die Saugpumpe 212 eingespeiste Versorgungsspannung auf einen nicht extremen Wert (z. B. nicht auf eine maximale oder minimale Versorgungsspannung) eingestellt wird und eine entsprechende Änderung des Kraftstoffverteilerdrucks gesucht wird, jedes Mal ausgeführt werden, wenn ein Impuls in die Saugpumpe eingespeist wird. Der intermittierende Saugpumpenbetrieb als solcher kann eine häufige Ausführung dieser Diagnose ermöglichen und ein robustes Überwachen des Zustands des Kraftstoffsystems 208 bereitstellen.
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Es wird jedoch erkannt, dass sich die Ausführungsformen, in denen die Saugpumpe 212 nicht intermittierend betrieben wird, innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung befinden. In diesem Beispiel kann der Druckspeicher 215 aus dem Kraftstoffsystem 208 weggelassen sein, wobei aber eine oder mehrere der oben beschriebenen Diagnosen immer noch ausgeführt werden können, allerdings während ausgewählter Bedingungen, die für ihre Ausführung förderlich sind.
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Die 5A und 5B zeigen einen Ablaufplan, der eine Routine 500 zum Identifizieren einer Verschlechterung in einem Kraftstoffsystem veranschaulicht. Bezüglich 2 kann die Routine 500 z. B. in dem Controller 222 gespeichert sein und durch den Controller 222 ausgeführt werden, um eine Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem 208 zu identifizieren. Die Routine 500 kann im Allgemeinen eine oder mehrere Diagnoseroutinen enthalten, bei denen ein erwarteter Kraftstoffdruck bestimmt wird, eine Saugpumpe bis zu dem erwarteten Kraftstoffdruck angetrieben wird und angemessener Kraftstoffdruck mit dem erwarteten Kraftstoffdruck verglichen wird. Dann kann eine Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem basierend auf dem Vergleich identifiziert werden.
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Die Routine 500 kann das Ausführen einer ersten Diagnose 501 enthalten, die die Schritte 502, 504 und 506 enthalten kann.
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Bei 502 der Routine wird der Kraftstoffpumpendruck in dem Kraftstoffsystem gemessen, z. B. über den LP-Kraftstoffdrucksensor 231 nach 2.
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Bei 504 der Routine wird der erwartete Saugpumpendruck bestimmt. Der erwartete Saugpumpendruck kann gemäß dem Typ der Saugpumpe in dem Kraftstoffsystem bestimmt werden. Wie oben beschrieben worden ist, kann für die Ausführungsformen, in denen die Saugpumpe eine durch einen Gleichstrom-Elektromotor angetriebene Turbinenpumpe ist, der erwartete Saugpumpendruck gemäß einer linearen Beziehung bestimmt werden, die den erwarteten Saugpumpendruck mit der Saugpumpen-Versorgungsspannung und der Kraftstoffdurchflussmenge in Beziehung setzt. Es können jedoch lineare oder nichtlineare Beziehungen für andere Typen der Saugpumpen verwendet werden, wobei in anderen Ausführungsformen der erwartete Saugpumpendruck in anderen Weisen bestimmt werden kann.
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Bei 506 der Routine wird bestimmt, ob der Absolutwert des Unterschieds zwischen dem gemessenen Saugpumpendruck und dem erwarteten Saugpumpendruck einen Schwellenunterschied übersteigt. Falls der Unterschied den Schwellenunterschied nicht übersteigt (NEIN), endet die Routine. In diesem Fall kann das Kraftstoffsystem nominell gesteuert werden und kann angenommen werden, dass der Betrieb des Kraftstoffsystems nominell ist (es wird z. B. keine Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem interpretiert). Falls der Unterschied den Schwellenunterschied übersteigt (JA), geht die Routine zu einer zweiten Diagnose 507 weiter, die die Schritte 508, 510, 512, 514 und 516 enthalten kann. In diesem Fall kann angenommen werden, dass eine Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem aufgetreten ist. Es wird erkannt, dass die erste Diagnose 501 auf einer relativ beständigen Grundlage während des Kraftmaschinenbetriebs ausgeführt werden kann, solange wie der Saugpumpendruck gemessen werden kann und der erwartete Saugpumpendruck bestimmt werden kann.
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Bei 508 der Routine wird die Saugpumpe stark angetrieben, um den Druck des Entlastungs-Sollwerts zu erreichen. Mit anderen Worten, die Saugpumpe wird mit einer Spannung angetrieben, die verursacht, dass ein Überdruckventil den Saugpumpendruck auf seinen Sollwert-Druck begrenzt. Wie oben beschrieben worden ist, kann für die Implementierungen, in denen die Saugpumpe mit intermittierenden Impulsen angetrieben wird, das starke Antreiben der Saugpumpe einem oder mehreren, wenn nicht allen derartigen Impulsen entsprechen.
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Bei 510 der Routine kann dem Betrieb der Kraftstoffpumpe mit höherem Druck (z. B. der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe) stromabwärts der Saugpumpe optional Rechnung getragen werden. Dies kann das Betrachten der Kraftstoffdurchflussmenge (z. B. der Kraftstoffeinspritzrate) und/oder der Drehzahl der Kraftstoffpumpe mit höherem Druck (z. B. durch das Bestimmen der Kraftmaschinendrehzahl) oder in einigen Ausführungsformen das Deaktivieren der Kraftstoffpumpe mit höherem Druck während ausgewählter Bedingungen (wie z. B. während einer DFSO) enthalten.
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Bei 512 der Routine wird bestimmt, ob der gemessene Saugpumpendruck den Druck des Entlastungs-Sollwerts übersteigt, kleiner als der Druck des Entlastungs-Sollwerts ist oder sich innerhalb eines Bereichs des Drucks des Entlastungs-Sollwerts befindet. Falls der gemessene Saugpumpendruck den Druck des Entlastungs-Sollwerts übersteigt (ÜBERSTEIGT), wird bei 514 eine Störung in dem LP-Kraftstoffdrucksensor, dem Kraftstoffverteilerdrucksensor und/oder dem Überdruckventil angenommen. Falls der gemessene Saugpumpendruck kleiner als der Druck des Entlastungs-Sollwerts ist (KLEINER ALS) oder sich innerhalb des Bereichs (z. B. innerhalb von 0,5 Bar (g)) des Drucks des Entlastungs-Sollwerts befindet (IM BEREICH), wird bei 516 eine Störung in dem LP-Kraftstoffdrucksensor und/oder dem Kraftstoffverteilerdrucksensor und/oder dem Überdruckventil und/oder der Saugpumpe angenommen. In jedem Fall geht die Routine zu einer dritten Diagnose 517 weiter, die die Schritte 518, 520, 522, 524 und 526 enthalten kann. Es wird erkannt, dass die bei 512 ausgeführte Bestimmung das Bestimmen enthalten kann, ob der gemessene Saugpumpendruck den Druck des Entlastungs-Sollwerts um einen Schwellenwert übersteigt oder um einen Schwellenwert kleiner als der Druck des Entlastungs-Sollwerts ist.
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Bei 518 der Routine wird die Saugpumpe deaktiviert (wird z. B. die Zufuhr der Impulse zu der Saugpumpe beendet). In einigen Beispielen wird die Saugpumpe deaktiviert, um den Kraftstoffdampfdruck zu erreichen. Die Saugpumpe kann z. B. während einer geeigneten Dauer deaktiviert sein, während die Kraftstoffpumpe mit höherem Druck ein spezielles Kraftstoffvolumen (z. B. 5 cm3) verbraucht. Das Kraftstoffvolumen kann z. B. basierend auf der Übereinstimmung der Kraftstoffpumpe, dem anfänglichen Kraftstoffdruck im Kraftstoffsystem und dem erwarteten Kraftstoffdampfdruck, der z. B. eine Funktion der Temperatur sein kann, bestimmt werden. Der Kraftstoffdampfdruck kann z. B. erreicht sein, wenn die Kraftstoffpumpe mit höherem Druck beginnt, Dampf aufzunehmen, oder wenn die Kraftstoffeinspritzdüsen Kraftstoff einspritzen, bis sich ein Leerraum bildet. In einigen Ausführungsformen, in denen die Saugpumpe intermittierend gepulst ist, kann der Kraftstoffdampfdruck nach einer Dauer, die der Zufuhr eines Impulses zu der Saugpumpe folgt, erreicht sein. Die Dauer ist ausreichend lang genug, um es zu ermöglichen, dass der Kraftstoffdruck auf den Kraftstoffdampfdruck fällt.
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Bei 522 der Routine wird bestimmt, ob der gemessene Saugpumpendruck sowohl den Kraftstoffdampfdruck als auch den Druck des Entlastungs-Sollwerts übersteigt, kleiner als sowohl der Kraftstoffdampfdruck als auch der Druck des Entlastungs-Sollwerts ist oder sich in einem Bereich sowohl des Kraftstoffdampfdrucks als auch des Drucks des Entlastungs-Sollwerts befindet. Falls der gemessene Saugpumpendruck sowohl den Kraftstoffdampfdruck als auch den Druck des Entlastungs-Sollwerts übersteigt oder kleiner als sowohl der Kraftstoffdampfdruck als auch der Druck des Entlastungs-Sollwerts ist (JA), geht die Routine zu 524 weiter, wo eine Störung in dem LP-Kraftstoffdrucksensor angenommen wird. Bei 526 der Routine wird auf die Saugpumpe eine Steuerkette angewendet, um die Sensorstörung zu kompensieren. Dies kann das Abrufen einer Saugpumpen-Versorgungsspannung von einer Datenstruktur enthalten, die die Saugpumpendruck-Versorgungspannungen mit den Saugpumpendrücken potentiell zusätzlich zu anderen Parametern, wie z. B. der Kraftstoffdurchflussmenge, in Beziehung setzt. Weiterhin kann in einigen Beispielen die abgerufene Saugpumpen-Versorgungsspannung modifiziert werden, um eine Verschlechterung in anderen Komponenten des Kraftstoffsystems zu verhindern oder abzuschwächen. Nach 526 endet die Routine.
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Falls der gemessene Saugpumpendruck sowohl den Kraftstoffdampfdruck als auch den Druck des Entlastungs-Sollwerts nicht übersteigt, nicht kleiner als sowohl der Kraftstoffdampfdruck als auch der Druck des Entlastungs-Sollwerts ist oder sich nicht in dem Bereich (z. B. innerhalb von 0,5 Bar (g)) sowohl des Kraftstoffdampfdrucks als auch des Drucks des Entlastungs-Sollwerts befindet (NEIN), geht die Routine zu 528 in einer vierten Diagnose 527 in einem Versuch weiter, zwischen den potentiellen Störungen in dem Kraftstoffsystem zu unterscheiden und die spezielle Störung in dem Kraftstoffsystem definitiv zu identifizieren. Die vierte Diagnose 527 kann die Schritte 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540 und 542 enthalten.
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Bei 528 der Routine wird bestimmt, ob die Betriebsbedingungen für die vierte Diagnose 527 geeignet sind. Die geeigneten Bedingungen können z. B. jene enthalten, bei denen die Kraftmaschine auf Umgebungstemperaturen abgekühlt ist und das erneute UnterDruck-Setzen des Kraftstoffsystems ausgeführt werden kann. Falls die Betriebsbedingungen für die vierte Diagnose 527 nicht geeignet sind (NEIN), kehrt die Routine zu 528 zurück. Falls die Betriebsbedingungen für die vierte Diagnose 527 geeignet sind (JA), geht die Routine zu 530 weiter, wo die Kraftstoffpumpe mit höherem Druck deaktiviert wird.
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Bei 532 der Routine wird es ermöglicht, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf einen relativ niedrigen Druck fällt. Bei 534 der Routine wird der Kraftstoffverteiler über die Saugpumpe unter Druck gesetzt. In einigen Beispielen kann die Saugpumpe so gesteuert werden, dass sich ihre maximale Ausgabe ergibt, was wiederum zu dem maximalen Kraftstoffverteilerdruck bei der deaktivierten Kraftstoffpumpe mit höherem Druck führt. Hier wird der erwartete Kraftstoffverteilerdruck der Saugpumpendruck minus einen Druckversatz (z. B. 11 psi). Bei 536 wird als solches bestimmt, ob der Kraftstoffverteilerdruck den Saugpumpendruck minus den Druckversatz übersteigt, kleiner als der Saugpumpendruck minus den Druckversatz ist oder sich innerhalb eines Bereichs (z. B. innerhalb von 0,5 Bar (g)) des Saugpumpendrucks minus den Druckversatz befindet. Falls der Kraftstoffverteilerdruck den Saugpumpendruck minus den Druckversatz übersteigt (ÜBERSTEIGT), geht die Routine zu 538 weiter, wo bestimmt wird, ob der Saugpumpendruck den Druck des Entlastungs-Sollwerts überstiegen hat, was bei 512 bestimmt worden ist. Falls der Saugpumpendruck den Druck des Entlastungs-Sollwerts überstiegen hat (JA), wird bei 540 eine Störung im Überdruckventil angenommen. Falls der Saugpumpendruck den Druck des Entlastungs-Sollwerts nicht überstiegen hat (NEIN), wird bei 542 eine Störung im Kraftstoffverteilerdrucksensor angenommen. In jedem Fall geht die Routine nach 540 und 542 zu 544 weiter, wo eine Steuerkette auf die Saugpumpe angewendet wird.
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Die Art der Steuerkette kann abhängig davon, welche Komponente als die Ursache der Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem identifiziert wird, variieren. Die Steuerkette der Saugpumpe kann z. B. auf einen relativ hohen Saugpumpendruck über dem geschätzten Kraftstoffdampfdruck abzielen. Eine derartige Herangehensweise kann für die Ausführungsformen verwendet werden, in denen z. B. die Kraftstoff-Direkteinspritzung und nicht die Kraftstoff-Kanaleinspritzung verwendet wird. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerkette den Saugpumpendruck auf einen Saugpumpendruck etwas über dem Druck des Entlastungs-Sollwerts (z. B. 0,2 Bar (g) darüber) treiben. Diese Herangehensweise kann für die Ausführungsformen verwendet werden, in denen z. B. die Direkteinspritzung und die Kraftstoff-Kanaleinspritzung verwendet werden. In einem noch weiteren Beispiel kann die Steuerkette das Pulsen der Saugpumpe gemäß dem Modus des intermittierenden Betriebs unter Verwendung geeigneter Impuls- und Zwischenimpulsdauern enthalten. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Saugpumpe jedes Mal, wenn 3 cm3 Kraftstoff verbraucht werden, mit 12 Volt während 200 ms gepulst werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Rückkopplung verwendet werden, so dass die Saugpumpe gemäß dem volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe mit höherem Druck gesteuert wird. Diese Herangehensweise kann für die Ausführungsformen verwendet werden, in denen z. B. die Direkteinspritzung und nicht die Kraftstoff-Kanaleinspritzung verwendet wird.
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Falls bei 536 bestimmt wird, dass der Kraftstoffverteilerdruck kleiner als der Saugpumpendruck minus den Druckversatz ist (KLEINER ALS), geht die Routine zu 546 weiter, wo bestimmt wird, ob der Saugpumpendruck kleiner als der Druck des Entlastungs-Sollwerts war, was bei 512 bestimmt worden ist. Falls der Saugpumpendruck kleiner als der Druck des Entlastungs-Sollwerts war (JA), wird bei 548 eine Störung im Überdruckventil angenommen. Falls der Saugpumpendruck nicht kleiner als der Druck des Entlastungs-Sollwerts war (NEIN), wird bei 550 eine Störung in dem Kraftstoffverteilerdrucksensor angenommen. In jedem Fall geht die Routine nach 548 und 550 zu 544 weiter, wo die Steuerkette auf die Saugpumpe angewendet wird, wie oben beschrieben worden ist.
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Falls bei 536 bestimmt wird, dass sich der Kraftstoffverteilerdruck im Bereich des Saugpumpendrucks minus den Druckversatz befindet (IM BEREICH), geht die Routine zu 552 weiter, wo eine Störung in der Saugpumpe angenommen wird. Nach 552 geht die Routine zu 544 weiter, wo die Steuerkette auf die Saugpumpe angewendet wird, wie oben beschrieben worden ist. Nach 544 endet die Routine. In einigen Beispielen der Saugpumpen-Steuerkette kann eine Saugpumpen-Versorgungsspannung in den oben beschriebenen Weisen gewählt werden, obwohl die gewählte Versorgungsspannung modifiziert werden kann, um eine Verschlechterung in der Kraftstoffpumpe zu kompensieren. In einigen Beispielen kann diese Modifikation mit dem Grad, in dem ein erwarteter Kraftstoffdruck von einem gemessenen Kraftstoffdruck abweicht (z. B. das Ausmaß, bis zu dem der Kraftstoffverteilerdruck vom Saugpumpendruck minus die Konstante abweicht), in Beziehung stehen (z. B. proportional sein); die gewählte Versorgungsspannung kann z. B. gemäß dem Grad einer derartigen Abweichung erhöht werden.
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An der Routine 500 können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Wenn z. B. eine Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem definitiv identifiziert und einer speziellen Ursache zugeschrieben wird, kann die Verschlechterung in verschiedenen Weisen angegeben werden, wie z. B. über einen Instrumententafel-Indikator, das Setzen eines Diagnosecodes usw. Weiterhin kann die Routine 500 modifiziert werden, um die oben beschriebene Diagnose auszuführen, bei der eine Störung der Saugpumpen-Versorgungsspannung bis zu einem nicht extremen Wert und eine Bestimmung bezüglich dessen, ob eine entsprechende Druckänderung beobachtet wird, ausgeführt werden. Diese Diagnose kann z. B. nach der ersten Diagnose 501 ausgeführt werden und kann im Zusammenhang mit dem LP-Kraftstoffdrucksensor und/oder dem Kraftstoffverteilerdrucksensor verwendet werden. Noch weiter kann in Reaktion auf die Identifikation einer Störung ein Notlauf-Betriebsmodus der Kraftmaschine eingeschaltet werden, in dem die Kraftmaschinenausgabe eingeschränkt ist. Noch weiter können zusätzliche Herangehensweisen verwendet werden, um eine Störung in dem Kraftstoffverteilerdrucksensor zu identifizieren. Es kann z. B. eine Abtastung des elektrischen Widerstands oder der Impedanz des LP-Kraftstoffdrucksensors und/oder des Kraftstoffverteilerdrucksensors ausgeführt werden, um zu bestimmen, ob sich die gemessenen Widerstände oder Impedanzen innerhalb vorgegebener Bereiche befinden, die einen verschlechterten oder nicht verschlechterten Zustand der Sensoren angeben.
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6 zeigt eine graphische Darstellung 600, die den Betrieb eines Kraftstoffsystems veranschaulicht, wenn es sich in einem Diagnosemodus und in einem Nicht-Diagnosemodus befindet. Das Kraftstoffsystem kann z. B. das Kraftstoffsystem 208 nach 2 sein. Die graphische Darstellung 600 zeigt spezifisch die graphischen Darstellungen der Versorgungsspannung, die einer Saugpumpe zugeführt wird, und des Saugpumpendrucks, beide als eine Funktion der Zeit. Bezüglich 2 kann die Saugpumpe die Saugpumpe 212 sein, während der Saugpumpendruck dem Auslassdruck der Saugpumpe entsprechen kann, der z. B. durch den LP-Kraftstoffdrucksensor 231 angegeben wird. Vom Beginn der graphischen Darstellung 600 (z. B. dem Zeitpunkt t0) bis zu einem Zeitpunkt t1 wird die Saugpumpe intermittierend mit Impulsen, z. B. in Reaktion auf den Saugpumpen-Einlassdruck und/oder den (z. B. volumetrischen) Wirkungsgrad der Einspritzpumpe, in dem Nicht-Diagnosemodus betätigt. In dem Nicht-Diagnosemodus ist eine Identifikation der Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem nicht erwünscht, wobei die Saugpumpe so angetrieben wird, dass die extremen Kraftstoffdrücke - nämlich der Druck des Entlastungs-Sollwerts und der Kraftstoffdampfdruck - nicht auftreten. Stattdessen wird der Saugpumpendruck zwischen dem Druck des Entlastungs-Sollwerts und dem Kraftstoffdampfdruck (darunter bzw. darüber) und nicht gleich dem Druck des Entlastungs-Sollwerts und dem Kraftstoffdampfdruck aufrechterhalten, wie in 6 dargestellt ist. Nach t1 ist jedoch die Identifikation einer Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem erwünscht. Das Kraftstoffsystem als solches wird im Diagnosemodus betrieben. Während die Saugpumpe immer noch über das Pulsen intermittierend betrieben wird, werden die Impulse, die verwendet werden, um die Saugpumpe anzutreiben, gewählt, um den Druck des Entlastungs-Sollwerts (über die Anwendung eines Impulses) und den Kraftstoffdampfdruck (über die Nicht-Anwendung eines Impulses während einer geeigneten Dauer) zu erreichen. In diesem Beispiel wird die Dauer der während des Diagnosezeitraums (z. B. vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2) angewendeten Impulse bezüglich der Dauer der Impulse, die während der Nicht-Diagnosezeiträume (vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 und vom Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t3) angewendet werden, vergrößert. Die oben beschriebenen entsprechenden Diagnosen als solche können für die drei Fälle, in denen der Kraftstoffdampfdruck erreicht wird, und für die drei Fälle, in denen der Druck des Entlastungs-Sollwerts erreicht wird, ausgeführt werden. Zum Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 wird der Diagnosebetrieb beendet, wobei zu dem Nicht-Diagnosebetrieb zurückgekehrt wird. Der intermittierende Saugpumpenbetrieb als solcher wird fortgesetzt, aber in einer derartigen Weise, um den Druck des Entlastungs-Sollwerts und den Kraftstoffdampfdruck zu vermeiden. Der Diagnosezeitraum kann z. B. aufgrund einer ausreichenden Identifikation einer Verschlechterung in dem Kraftstoffsystem beendet worden sein, oder beendet worden sein, weil die Betriebsbedingungen aufgehört haben, für die Diagnose förderlich zu sein. Es wird erkannt, dass 6 als ein Beispiel bereitgestellt ist und nicht vorgesehen ist, einschränkend zu sein.
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Insbesondere sind die Form und das Aussehen der Impulse und der Drücke, die in 6 gezeigt sind, beispielhaft.
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Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen einen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
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Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
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Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.