DE102015211573A1

DE102015211573A1 - Verfahren zum Betreiben einer Zumesseinrichtung für ein flüssiges Medium und Zumesseinrichtung

Info

Publication number: DE102015211573A1
Application number: DE102015211573.9A
Authority: DE
Inventors: Guenter Keusen; Markus Gehrke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-12-29

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Zumesseinrichtung für ein flüssiges Medium, insbesondere für einen flüssigen Kraftstoff, umfasst die Zumesseinrichtung wenigstens eine Pumpe (20) und einen Druckspeicher (21) und wenigstens ein Einspritzventil (15). Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob die Zumesseinrichtung ausreichend entlüftet ist, wobei zur Überprüfung die Zumesseinrichtung durch Ansteuerung der Pumpe (20) aktiviert wird und überprüft wird, ob ein ausreichender Druckaufbau feststellbar ist. Vorzugsweise werden bei einer feststellbaren nicht ausreichenden Entlüftung der Zumesseinrichtung Maßnahmen zur Entlüftung durchgeführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Zumesseinrichtung für ein flüssiges Medium, insbesondere für einen flüssigen Kraftstoff, wobei die Zumesseinrichtung wenigstens eine Pumpe und einen Druckspeicher und wenigstens ein Einspritzventil umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung eine für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Zumesseinrichtung sowie ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium und ein elektronisches Steuergerät.
Stand der Technik
Insbesondere aufgrund gesetzlicher Vorgaben muss das Abgas von Kraftfahrzeugen (PKW und LKW) bestimmte Grenzwerte einhalten. Hierfür werden stromabwärts des Verbrennungsmotors Abgasnachbehandlungssysteme eingesetzt, deren Ziel es ist, insbesondere die Partikel- und Stickoxidkonzentration im Abgas zu senken. Die hierbei eingesetzten Filter und Katalysatoren erfordern oftmals die Einbringung verschiedener Oxidations-/Reduktionsmittel in den Abgasstrang. Beispielsweise ist die Einspritzung von Kohlenwasserstoffen (z. B. Diesel-Kraftstoff) in den Abgasstrang erforderlich, um in einem Oxidationskatalysator eine exotherme chemische Umsetzung zu bewirken, die das Ziel hat, einen Dieselpartikelfilter zu regenerieren. Weiterhin ist eine derartige "Anfettung" des Abgases bekannt, um eine Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators (NOx-Stickoxide) zu bewirken. Ein anderes Beispiel für die Einbringung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrang ist die Einspritzung einer wässrigen Harnstofflösung, die für eine selektive katalytische Reduktion in einem SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) benötigt wird.
Es ist bekannt, die Anfettung des Abgases im Zusammenhang mit einem Common-Rail-System mit einer zusätzlichen Pumpeinheit und einem zusätzlichen Einspritzventil zu realisieren. An einer Leitung im Rücklauf des Common-Rail-Systems (Niederdruckkreislauf) wird die Pumpeinheit, die beispielsweise eine Magnetpumpe, einen Drucksensor, ein Rückschlagventil und einen Druckspeicher umfasst, angeordnet. Von dem Ausgang der Pumpeinheit führt eine Leitung zum Injektor (Einspritzventil) am Abgasstrang. Bei einem solchen System kann es sich beispielsweise um ein sogenanntes DiAir^®-System handeln, bei dem kontinuierliche kurze Injektionen von Kraftstoff stromaufwärts eines NOx-Speicherkatalysators in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine vorgesehen sind.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt ein Verfahren zum Betreiben einer Zumesseinrichtung für ein flüssiges Medium, insbesondere für einen flüssigen Kraftstoff, bereit, mit dem das Entlüftungsverhalten einer solchen Zumesseinrichtung verbessert oder eine Entlüftung überhaupt erst ermöglicht wird. Das Verfahren geht dabei von einer Zumesseinrichtung aus, die wenigstens eine Pumpe und einen Druckspeicher sowie wenigstens ein Einspritzventil umfasst. Bei dieser Zumesseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Zumesseinrichtung, die beispielsweise für die erwähnte Anfettung des Abgases durch Einspritzung von flüssigem Kraftstoff in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Diese Zumesseinrichtung kann beispielsweise in den Niederdruckkreislauf eines Common-Rail-Systems eingebunden sein. In anderen Ausgestaltungen kann die Zumesseinrichtung beispielsweise auch für die Einspritzung einer wässrigen Harnstoffwasserlösung in den Abgasstrang stromaufwärts eines SCR-Katalysators vorgesehen sein. Erfindungsgemäß wird die Zumesseinrichtung so betrieben, dass überprüft wird, ob die Zumesseinrichtung ausreichend entlüftet ist. Zur Überprüfung wird hierfür die Zumesseinrichtung durch Ansteuerung der Pumpe aktiviert und es wird überprüft, ob ein ausreichender Druckaufbau in der Zumesseinrichtung feststellbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass das Entlüftungsverhalten einer derartigen Zumesseinrichtung verbessert oder eine Entlüftung überhaupt erst ermöglicht wird. Insbesondere bei Erstmontagen und bei dem Einbau von Neuteilen kann es immer wieder zu Entlüftungsproblemen kommen. Eine schlechte Entlüftung kann weiterhin beispielsweise mit einer ungünstigen Einbaulage der Zumesseinrichtung zusammenhängen, wobei beispielsweise Luftblasen zu einer Position aufsteigen, in der sie nur schlecht entfernt werden können, beispielsweise in einem hinterschnittenen Bereich der Zumesseinrichtung. Ist die Pumpe oder allgemein die Zumesseinrichtung nicht ausreichend entlüftet, führt dies dazu, dass entweder gar kein Druck aufgebaut werden kann oder dass der Druckspeicher aufgrund von Luftblasen im System nicht ausreichend schnell gefüllt werden kann, sodass die angeforderte Einspritzmenge nicht oder nicht zuverlässig erreicht wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine mangelnde Entlüftung erkannt werden. Wenn eine mangelnde Entlüftung feststellbar ist, können geeignete Maßnahmen zur Beseitigung dieses Mangels ergriffen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise durch eine im Steuergerät hinterlegte Software-Funktion realisiert werden kann, ohne das weitere Hardware-Komponenten im System erforderlich wären.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Überprüfung, ob ein ausreichender Druckaufbau feststellbar ist, Vergleiche mit charakteristischen Werten für einen Referenz-Druckaufbau vorgenommen. Hierfür kann z. B. in einem Steuergerät eine als "ideal" definierte Druckaufbaukurve hinterlegt werden, die mit den aktuell erfassbaren Werten bei der Aktivierung der Zumesseinrichtung im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens verglichen wird. Der Druckaufbau kann beispielsweise überprüft werden, indem Signale eines Drucksensors, der im Bereich des Druckspeichers angeordnet ist, betrachtet und mit charakteristischen Werten für einen Referenz-Druckaufbau verglichen werden. Hierfür veranlasst beispielsweise eine entsprechende Software im Motorsteuergerät eine Aktivierung der Zumesseinrichtung, so dass ein Druckaufbau im Speicher erhalten wird. Der IST-Druckaufbau kann dann mit dem SOLL-Druckaufbau (Ideal-Kennlinie) verglichen werden. Liegt der IST-Druckaufbau innerhalb von vorgebbaren Toleranzen im Bereich der Werte für den SOLL-Druckaufbau, wird der Systemtest als positiv bewertet. Das Ergebnis dieses Systemtests erlaubt damit einen Rückschluss auf den Status der Entlüftung. Wenn das System ausreichend entlüftet ist, sind keine weiteren Maßnahmen erforderlich. Andernfalls können Maßnahmen zur Entlüftung eingeleitet werden.
In bevorzugter Weise kann zur Überprüfung, ob ein ausreichender Druckaufbau feststellbar ist, das Stromsignal der Pumpe bei der Aktivierung der Zumesseinrichtung betrachtet werden. Insbesondere kann hierbei das Auftreten von mechanischen Stoppunkten (MSP) im Stromsignal ausgewertet werden, wobei diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere bei Magnetpumpen mit Vorteil eingesetzt werden kann. Das Stromsignal während der Ansteuerung der Pumpe zeigt im Allgemeinen einen typischen Verlauf. Im Allgemeinen ist bei Magnetpumpen ein einzelner mechanischer Stoppunkt, also eine Unterbrechung des kontinuierlichen Anstiegs im Stromsignal bis zum Erreichen des maximalen Stroms, feststellbar, wenn das System ausreichend entlüftet ist. Im Fall einer Magnetpumpe mit einem Anker hat an diesem mechanischen Stoppunkt der Anker der Pumpe seine Endposition erreicht. Wenn kein mechanischer Stoppunkt oder mehr als ein mechanischer Stoppunkt während der Aktivierung der Zumesseinrichtung erkennbar sind, ist davon auszugehen, dass das System nicht ausreichend belüftet ist. Erfindungsgemäß wird von einer ausreichenden Entlüftung ausgegangen, wenn ein mechanischer Stoppunkt festgestellt werden kann. Wenn kein oder mehr als ein mechanischer Stoppunkt (doppelter mechanischer Stoppunkt) auftreten, wird erfindungsgemäß darauf geschlossen, dass das System nicht ausreichend entlüftet ist. Bei mehreren mechanischen Stoppunkten ist davon auszugehen, dass keine hydraulische Dämpfung infolge der im System enthaltenen Luft auftritt, so dass es zu einem Prellen des Ankers der Pumpe kommt. Wenn kein mechanischer Stopppunkt im Stromsignal bei der Aktivierung der Zumesseinrichtung sichtbar ist, wird möglicherweise überhaupt kein Druck aufgebaut. Diese Auswertung des Stromsignals im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere für Systeme (Zumesseinrichtungen) mit Magnetpumpen. Bei anderen Pumpentypen, die ebenfalls einen charakteristischen Stromverlauf bei der Ansteuerung bzw. Aktivierung zeigen, kann die Auswertung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren anhand von anderen charakteristischen Punkten im Stromverlauf in entsprechender Weise erfolgen.
In der Zumesseinrichtung existieren verschiedene Positionen, an denen sich Luft in verschiedenen Mengen befinden kann. Im Allgemeinen sind zwei daraus resultierende Fälle beobachtbar und im Sinne der Erfindung beispielsweise anhand der Beobachtung von MSP bei Magnetpumpen auswertbar:
1. Fall – zwei MSP:
Die Pumpe ist überwiegend mit einem kompressiblen Medium, also mit Luft, gefüllt, sodass der Pumpenanker schneller und härter im Anschlag ist und es gegebenenfalls zu einem Prellen des Pumpenankers kommt.
2. Fall – kein MSP:
Es ist davon auszugehen, dass sich ein kompressibles Luftpolster im Pumpenraum befindet. Im Übrigen ist die Pumpe mit flüssigem Medium gefüllt. Das Luftpolster verhindert, dass der Magnetanker/Pumpenkolben die hintere Endlage des Arbeitsweges erreichen kann. Der exakte Entlüftungszustand bei dieser Situation ist nicht angebbar.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Überprüfung des Druckaufbaus anhand von akustischen Signalen vorgenommen werden, insbesondere anhand von Anschlagsgeräuschen in der Zumesseinrichtung, die durch ein Anschlagen des Ankers der Pumpe an einem Gehäuse verursacht werden. In einem nicht entlüfteten oder nicht ausreichend entlüfteten System sind helle Anschlagsgeräusche des Pumpenankers detektierbar. Diese Geräusche stellen daher einen Hinweis auf ein nicht entlüftetes System dar. Bei einem ausreichend entlüfteten System hingegen sind nur gedämpfte Geräusche des Pumpenankers durch die hydraulische Dämpfung feststellbar, so dass anhand einer geeigneten Auswertung der detektierbaren Geräusche im Bereich der Pumpe ein Rückschluss auf den Entlüftungsstatus der Zumesseinrichtung gezogen werden kann. Für diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es erforderlich, dass entsprechende Detektoren zur Erfassung der akustischen Signale vorhanden sind, beispielsweise ein oder mehrere Körperschallsensoren.
Zweckmäßigerweise werden bei einer feststellbaren nicht ausreichenden Entlüftung der Zumesseinrichtung geeignete Maßnahmen zur Entlüftung eingeleitet bzw. durchgeführt. Die im Folgenden näher erläuterten Möglichkeiten können hierbei jeweils für sich oder gegebenenfalls auch in Kombination miteinander, z. B. nacheinander, erfolgen. Beispielsweise kann als Maßnahme zur Entlüftung die Pumpe bei geöffnetem Einspritzventil kontinuierlich betrieben werden, so dass sich Luftblasen durch das geöffnete Einspritzventil aus dem System herausschieben lassen. Eine andere Möglichkeit ist eine Krafterhöhung des Pumpenelements durch Erhöhung der Versorgungsspannung der Zumesseinrichtung. Eine weitere Möglichkeit ist die Erhöhung der Frequenz und der Ansteuerdauer der Pumpe und/oder des Einspritzventils. Auch durch diese Maßnahmen können Luftblasen aus dem System herausgeschoben werden, wobei zweckmäßigerweise das Einspritzventil geöffnet sein sollte. Für die praktische Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es weiterhin vorteilhaft sein, den Zulaufdruck der Zumesseinrichtung zu erhöhen, beispielsweise durch entsprechende Einstellung der Betriebsparameter einer Common-Rail-Pumpe des Systems, wodurch der Rücklaufdruck im Common-Rail-System erhöht wird.
Bei diesen zusätzlichen Entlüftungsmaßnahmen wird im Allgemeinen flüssiges Medium, insbesondere flüssiger Kraftstoff, in den Abgastrakt eingespritzt. Es ist daher besonders bevorzugt, für diese Entlüftungsmaßnahmen einen geeigneten Zeitpunkt zu identifizieren, wobei der Zeitpunkt zweckmäßigerweise so gewählt wird, dass die zusätzliche Einspritzung auf die nachfolgenden Komponenten im Abgasstrang, beispielsweise auf einen Oxidationskatalysator oder einen Dieselpartikelfilter, keinen negativen Einfluss, beispielsweise im Hinblick auf eine Überhitzung, ausüben. Vorzugsweise wird ein geeigneter Zeitpunkt für die Entlüftungsmaßnahmen in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, die für die Bedingungen im Abgasstrang maßgeblich sind (z. B. Abgastemperatur und/oder Abgasmassenstrom), gewählt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren bei einer Zumesseinrichtung eingesetzt, die ein Entlüftungsventil aufweist. Für diese Ausgestaltung des Verfahrens ist es also erforderlich, dass der Zumesseinrichtung ein Entlüftungsventil zugeordnet ist. Mithilfe des Entlüftungsventils kann in besonders vorteilhafter Weise eine Entlüftung, sofern erforderlich, erfolgen. Je nach Ausgestaltung des Entlüftungsventils kann das Entlüftungsventil beispielsweise durch Erhöhung des Betriebsdrucks der Zumesseinrichtung oder durch elektrische Betätigung geöffnet werden. Das Entlüftungsventil kann beispielsweise in unmittelbarer Nähe des Ausgangs der Pumpeinheit, die die Pumpe und den Druckspeicher umfasst, angeordnet sein, wobei beispielsweise das Entlüftungsventil sich in einem T-Stück in einem Schlauchabschnitt befindet, der sich an dem Ausgang der Pumpeinheit anschließt. In besonders bevorzugter Weise führt dieser Schlauchabschnitt zurück in den Tank, so dass flüssiges Medium, das im Zuge der Entlüftung durch das Entlüftungsventil läuft, wieder in den Tank zurückgeleitet werden kann. Mit der Entlüftung über ein zusätzliches Entlüftungsventil, insbesondere am Ausgang der Pumpeinheit, ist ein Entlüftungszyklus möglich, der keine Auswirkungen auf den Abgasstrang und auf die Zusammensetzung des Abgases hat. Weiterhin wird durch die Rückführung des Mediums in den Tank ein Einfluss auf den Verbrauch des flüssigen Mediums, beispielsweise auf den Kraftstoffverbrauch, vermieden. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet daher besondere Vorteile im Vergleich mit anderen Entlüftungsmaßnahmen, die z. B. auf einer Änderung der Ansteuerparameter (Versorgungsspannung der Pumpeinheit etc.) beruhen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können bei einer feststellbaren mangelhaften Entlüftung die dann durchgeführten Entlüftungsmaßnahmen in gewisser Weise zweistufig erfolgen. Wenn beispielsweise der Systemtest negativ ausfällt, wenn also ein nicht oder nicht vollständig entlüftetes System festgestellt wird, wird zunächst überprüft, ob überhaupt ein Druckaufbau vorhanden ist. Für die Überprüfung des Druckaufbaus werden vorzugsweise Signale eines Drucksensors im System herangezogen. Dabei kann anhand von Feinheiten der Druckoszillationen zudem festgestellt werden, ob das System mehr oder weniger gut entlüftet ist.
Wenn ein Druckaufbau feststellbar ist, der aber nicht ausreichend ist, ist davon auszugehen, dass das System nicht vollständig entlüftet ist. In diesem Fall wird eine oder werden mehrere Entlüftungsmaßnahmen durch Änderung der Ansteuerparameter der Zumesseinrichtung aktiviert (Stufe 1), um das System weiter zu entlüften, beispielsweise kann die Versorgungsspannung der Zumesseinrichtung erhöht werden, um die Kraft des Pumpenelements zu steigern, oder die Frequenz und Ansteuerdauer der Pumpe und des Einspritzventils können erhöht werden. Wenn bei der Überprüfung, ob überhaupt ein Druckaufbau vorhanden ist, festgestellt wird, dass gar kein Druckaufbau vorhanden ist, ist davon auszugehen, dass mit dem bestehenden hydraulischen Aufbau keine befriedigende Entlüftung erzielt werden kann. In diesem Fall wird eine Entlüftung zweckmäßigerweise über das zusätzlich vorhandene Entlüftungsventil am Ausgang der Pumpeinheit durchgeführt (Stufe 2), da über dieses zusätzliche Entlüftungsventil eine sehr effektive Entlüftung stattfinden kann, ohne dass ein Einfluss auf den Abgasstrang und, bei entsprechender Rücklaufleitung, ohne dass ein Einfluss auf den Verbrauch des flüssigen Mediums erfolgt.
Das Verfahren kann beispielsweise auch so durchgeführt werden, dass bei einem negativen Systemtest zunächst die Entlüftungsmaßen durch Änderung der Ansteuerparameter durchgeführt werden (Stufe 1) und anschließend durch erneuten Druckaufbau überprüft wird, ob die Entlüftung ausreichend ist. Ist dies nicht der Fall, kann die Entlüftung über das zusätzliche Entlüftungsventil erfolgen (Stufe 2).
Das erfindungsgemäße Verfahren kann als Systemtest vorzugsweise nach jedem Start des Motors ausgeführt werden, so dass gegebenenfalls erforderliche Entlüftungsmaßnahmen zeitnah eingeleitet werden können. In anderen Ausgestaltungen ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren nur in entsprechend kritischen Situationen durchzuführen, beispielsweise nach einer Erstmontage oder nach dem Einbau von Neuteilen.
Die Erfindung umfasst weiterhin eine Zumesseinrichtung für ein flüssiges Medium, insbesondere für einen flüssigen Kraftstoff, wobei die Zumesseinrichtung wenigstens eine Pumpe, beispielsweise eine Magnetpumpe, und einen Druckspeicher und wenigstens ein Einspritzventil umfasst. Erfindungsgemäß umfasst die Zumesseinrichtung weiterhin wenigstens ein Entlüftungsventil. Vorzugsweise ist das flüssige Medium zur Einspritzung in einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei die Zumesseinrichtung beispielsweise zur Anordnung in einem Niederdruckkreislauf eines Common-Rail-Systems vorgesehen ist, z. B. im Rahmen eines DiAir^®-Systems. Insgesamt erlaubt das Entlüftungsventil eine besonders effektive Entlüftung der Pumpe bzw. der gesamten Zumesseinrichtung, wobei die Luft über das Entlüftungsventil entweichen kann (Entlüftungsmodus). Die erfindungsgemäße Zumesseinrichtung ist insbesondere für die Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Zumesseinrichtung kann der Zumesseinrichtung ein oder mehrere akustische Sensoren, insbesondere ein Körperschallsensor, zugeordnet sein, der für eine Auswertung von akustischen Signalen im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens in der oben beschriebenen Weise eingesetzt werden kann.
Die Zumesseinrichtung kann vorteilhafterweise so ausgestaltet sein, dass die Pumpe und der Druckspeicher in einer Pumpeinheit zusammengefasst sind. In dieser Ausgestaltung ist das Entlüftungsventil vorzugsweise am Ausgang der Pumpeinheit, insbesondere in unmittelbarer Nähe des Ausgangs, angeordnet. Beispielsweise kann zur Anordnung des Entlüftungsventils ein T-Stück in einem Schlauchabschnitt vorgesehen sein, der sich an dem Ausgang der Pumpeinheit anschließt. Diese Ausgestaltung hat den besonderen Vorteil, dass bei einer unmittelbaren Anordnung am Ausgang der Pumpeinheit die Luft über das Entlüftungsventil sehr gut verdrängt werden kann und nicht nur verdichtet wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zumesseinrichtung befindet sich das Entlüftungsventil in einer Tankrücklaufleitung, so dass das über das Entlüftungsventil entweichende Medium, also insbesondere Luft und gegebenenfalls auch flüssiges Medium, beispielsweise Kraftstoff, über die Tankrücklaufleitung wieder in den Tank zurückgeführt werden kann. In dieser Ausgestaltung führt die Entlüftung über das Entlüftungsventil nicht zu einer Beeinflussung des Abgastraktes, da im Zuge der Entlüftung kein zusätzliches flüssiges Medium in den Abgastrakt eindosiert wird. Auch der Kraftstoffverbrauch oder allgemein der Verbrauch eines flüssigen Mediums wird in dieser Ausgestaltung durch den Entlüftungsmodus nicht beeinflusst.
Das Entlüftungsventil selbst kann auf verschiedene Weise realisiert sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Entlüftungsventil als Rückschlagventil ausgestaltet, beispielsweise als federbelastetes Rückschlagventil, dessen Öffnungsdruck oberhalb des Betriebsdrucks der Zumesseinrichtung liegt. In einer anderen Ausgestaltung handelt es sich bei dem Entlüftungsventil um ein elektrisch betätigbares Ventil.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, das zur Durchführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Weiterhin umfasst die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein elektronisches Steuergerät, das eingerichtet ist, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Computerprogramm bzw. als maschinenlesbares Speichermedium oder als elektronisches Steuergerät hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch beispielsweise bei bestehenden Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann, bei denen eine Entlüftungsüberprüfung einer Zumesseinrichtung für ein flüssiges Medium sinnvoll ist, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, bei denen eine Kraftstoffeinspritzung in den Abgasstrang, beispielsweise im Rahmen eines DiAir^®-Systems, vorgesehen ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
In den Zeichnungen zeigen:
1 schematische Darstellung der Komponenten einer Zumesseinrichtung für Kraftstoff in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine aus dem Stand der Technik;
2 Verlauf des Stromsignals bei der Ansteuerung einer Magnetpumpe als Komponente einer Zumesseinrichtung über die Zeit als Beispiel einer Analyse im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 schematische Darstellung der Komponenten einer erfindungsgemäßen Zumesseinrichtung mit Entlüftungsventil und
4 schematisches Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt in schematischer Weise die an sich bekannten Komponenten einer Zumesseinrichtung mit einer Pumpeinheit 10 und einem gegebenenfalls gekühlten Einspritzventil 15 (Injektor) für ein flüssiges Medium, wobei diese Zumesseinrichtung in einen Niederdruckkreislauf 11 beispielsweise eines Common-Rail-Systems (nicht näher dargestellt) eingebunden ist. Die Pumpeinheit 10 der Zumesseinrichtung umfasst eine Pumpe 20, beispielsweise eine Magnetpumpe, einen Druckspeicher 21, ein Rückschlagventil 22 zwischen Pumpe 20 und Druckspeicher 21, sowie einen Drucksensor 23, der dem Druckspeicher 21 zugeordnet ist. Die Pumpe 20 wird über entsprechende Signale eines Steuergeräts 19 angesteuert. Der Drucksensor 23 steht ebenfalls mit dem Steuergerät 19 in kommunikativer Verbindung. Auch andere Komponenten des gesamten Systems sind über Signalleitungen mit dem Steuergerät 19 verbunden. Die Zumesseinrichtung ist für die Einspritzung von Kraftstoff, der aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 12 entnommen wird, in den Abgasstrang 13 einer Brennkraftmaschine 14 vorgesehen. Mithilfe der Zumesseinrichtung kann eine Anfettung des Abgases durch Einspritzung von Kraftstoff in den Abgasstrang realisiert werden, wodurch beispielsweise eine Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators 16, beispielsweise im Rahmen eines sogenannten DiAir^®-Effektes, erreicht werden kann. Weiterhin kann durch die Anfettung des Abgases beispielsweise eine Regeneration eines Dieselpartikelfilters 17 bewirkt werden. Im Abgasstrang sind verschiedene Sensoren 18 (Temperatursensoren, NOx-Sensor) verbaut, deren Signale an das Steuergerät 19 weitergeleitet werden.
Bei der Erstmontage eines solchen Systems oder auch bei dem Einbau von Neuteilen, beispielsweise im Zuge einer Reparatur oder Wartung, oder auch bei anderen Situationen kann es zu Entlüftungsproblemen kommen, so dass durch die mangelnde Entlüftung der Druckspeicher 21 aufgrund von Luftblasen nicht ausreichend schnell gefüllt werden kann oder gegebenenfalls gar kein Druck aufgebaut werden kann, so dass die angeforderte Dosiermenge nicht präzise über das Einspritzventil 15 in den Abgasstrang abgegeben werden kann. Erfindungsgemäß wird daher eine ausreichende Entlüftung des Systems überprüft, indem die Zumesseinrichtung durch Ansteuerung der Pumpe 20 aktiviert wird und der resultierende Druckaufbau überprüft wird.
Für eine Analyse des Druckaufbaus kann insbesondere das Stromsignal bei der Ansteuerung der Pumpe 20 betrachtet und das Auftreten von mechanischen Stoppunkten (MSP) ausgewertet werden, wie es anhand von 2 illustriert ist. Gezeigt ist der Stromverlauf über die Zeit, wie er bei der Aktivierung der Zumesseinrichtung, also bei der Ansteuerung der Pumpe 20 (Magnetpumpe), im Fall eines nicht ausreichend entlüfteten Systems auftreten kann. Der Pfeil 31 bezeichnet die Zeitspanne, die einen Vor- und Rückhub des Ankers der Pumpe umfasst. Der Pfeil 32 bezeichnet die Ansteuerdauer. Der Pfeil 33 bezeichnet die Zeitspanne für den Rückweg des Pumpkolbens (Anker). Der Stromverlauf steigt im Wesentlichen bis zur Beendigung der Ansteuerdauer an und fällt dann steil ab, bis sich der Anker wieder in der Ausgangsposition befindet. Dieses Erreichen der Ausgangsposition lässt sich im Stromsignal als mechanischer Stopppunkt 2 (MSP 2) erkennen. Während des anfänglichen Anstiegs des Stromsignals sind in diesem Beispiel zwei aufeinanderfolgende mechanische Stopppunkte (MSP 1) festzustellen, gewissermaßen ein doppelter MSP 1. Die Verdoppelung des MSP 1 ist darauf zurückzuführen, dass keine hydraulische Dämpfung bei der Ankerbewegung eintritt, da sich Luft in der Pumpe befindet. Diese Luft führt zu einem Prellen des Ankers, woraus die Verdoppelung des MSP 1 resultiert. Hieraus lässt sich schließen, dass die Pumpe überwiegend mit Luft gefüllt ist. Es handelt sich also um ein Entlüftungsproblem bzw. um eine unzureichend entlüftete Zumesseinrichtung, sodass erfindungsgemäß geeignete Entlüftungsmaßnahmen ergriffen werden sollten.
In dem hier nicht dargestellten Fall, in dem kein mechanischer Stopppunkt 1 (MSP 1) im Stromsignal sichtbar ist, ist ebenfalls von einem Entlüftungsproblem auszugehen, wobei davon auszugehen ist, dass in der Pumpe ein Luftpolster vorhanden ist, das verhindert, dass der Pumpenanker die hintere Endlage des Arbeitsweges erreichen kann. In diesem Fall befindet sich die Zumesseinrichtung in einem undefinierten Entlüftungszustand. Auch in einem solchen Fall sollten erfindungsgemäß Entlüftungsmaßnahmen ergriffen werden.
3 illustriert die erfindungsgemäße Integration eines Entlüftungsventils 41 in eine Zumesseinrichtung für ein flüssiges Medium. Das in 3 gezeigte System geht von einem System aus, wie es bereits anhand von 1 erläutert wurde. Die entsprechenden Komponenten wurden daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich ist bei diesem System direkt im Bereich des Ausgangs der Pumpeinheit 10 das Entlüftungsventil 41 angeordnet. Hierfür ist ein T-Stück 42 im Bereich des Ausgangs der Pumpeinheit 10 integriert, wobei sich das Entlüftungsventil 41 in einem von der Hauptleitung 43 abzweigenden Schlauchabschnitt 44 befindet, der zurück zum Tank (nicht gezeigt) führt.
Das Entlüftungsventil 41 kann beispielsweise als federbelastetes Rückschlagventil ausgeführt sein, dessen Öffnungsdruck über dem Betriebsdruck der Zumesseinrichtung liegt. In dem Entlüftungsmodus, in dem das Einspritzventil 15 zweckmäßigerweise geschlossen sein sollte, wird dabei durch entsprechende Wahl der Ansteuerparameter der Betriebsdruck erhöht, wobei das Entlüftungsventil 41 so lange geschlossen bleibt, bis der durch die Pumpe 20 erzeugte Druck den Öffnungsdruck des Entlüftungsventils 41 übersteigt. Ab diesem Zeitpunkt fließt das Medium im Entlüftungsmodus über die Rücklaufleitung 44 zurück in den Tank, wodurch die Luftblasen aus der Zumesseinrichtung entfernt werden können. Die Entlüftungssequenz führt damit nicht zu einem Kraftstoffmehrverbrauch. Zudem hat die Entlüftungssequenz keinen negativen Einfluss auf die stromabwärts des Einspritzventils 15 angeordneten Komponenten im Abgasstrang.
Alternativ kann das Entlüftungsventil 41 beispielsweise als elektrisch betätigbares Ventil ausgeführt sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Umgebungsbedingungen ein Öffnen eines rein mechanischen Ventils erschweren würden und der Betriebsdruck nicht ausreichen würde, um das oben beschriebene federbelastete Rückschlagventil zu öffnen.
4 illustriert ein schematisches Ablaufdiagramm für eine beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start 51 des Verfahrens wird die Zumesseinrichtung aktiviert (Schritt 52), indem die Pumpe angesteuert wird. Der hierdurch in der Regel resultierende Druckaufbau im System wird nachfolgend analysiert (Schritt 53), wobei beispielsweise anhand von Vergleichswerten überprüft wird, ob der Druckaufbau in Ordnung ist. Entspricht der Druckaufbau innerhalb vorgebbarer Toleranzen dem Erwartungswert, wird die Meldung 54 ausgegeben, dass der Entlüftungsstatus des Systems in Ordnung ist. Ergibt die Analyse im Schritt 53, dass der Druckaufbau nicht in Ordnung ist, wird im Schritt 55 überprüft, ob überhaupt ein Druckaufbau feststellbar ist. Ist dies der Fall, werden Entlüftungsmaßnahmen der sogenannten Stufe 1 ergriffen (Schritt 56). Die Stufe 1 beinhaltet insbesondere Entlüftungsmaßnahmen, die auf einer Änderung der Ansteuerparameter bei geöffnetem Einspritzventil beruhen, so dass verstärkt Medium durch das System gepumpt wird, um Luftblasen aus dem System über das geöffnete Einspritzventil herauszuschieben. Wenn die Abfrage im Schritt 55 ergibt, dass kein Druckaufbau stattgefunden hat, werden nachfolgend Entlüftungsmaßnahmen der Stufe 2 (Schritt 57) ergriffen. Die Maßnahmen der Stufe 2 umfassen insbesondere eine Entlüftung über ein zusätzliches Entlüftungsventil, wie es beispielsweise anhand der 3 beschrieben wurde. Über das zusätzliche Entlüftungsventil ist eine besonders effektive Entlüftung der Zumesseinrichtung möglich, ohne dass ein Einfluss auf den Abgasstrang und den Medienverbrauch stattfindet. Anschließend kann gegebenenfalls ein erneuter Druckaufbau aktiviert werden, um nochmals zu analysieren, ob die Entlüftungsmaßnahmen erfolgreich waren. Sollte das nicht der Fall sein, kann gegebenenfalls eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Zumesseinrichtung für ein flüssiges Medium, insbesondere für einen flüssigen Kraftstoff, wobei die Zumesseinrichtung wenigstens eine Pumpe (20) und einen Druckspeicher (21) und wenigstens ein Einspritzventil (15) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob die Zumesseinrichtung ausreichend entlüftet ist, wobei zur Überprüfung die Zumesseinrichtung durch Ansteuerung der Pumpe (20) aktiviert wird und überprüft wird, ob ein ausreichender Druckaufbau in der Zumesseinrichtung feststellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumesseinrichtung für die Einspritzung von flüssigem Kraftstoff in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Zumesseinrichtung zur Anordnung in einem Niederdruckkreislauf eines Common-Rail-Systems vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung, ob ein ausreichender Druckaufbau feststellbar ist, Vergleiche mit charakteristischen Werten für einen Referenz-Druckaufbau vorgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung, ob ein ausreichender Druckaufbau feststellbar ist, das Stromsignal der Pumpe (20) bei Aktivierung der Zumesseinrichtung betrachtet wird, wobei vorzugsweise das Auftreten von mechanischen Stoppunkten (MSP) im Stromsignal ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung, ob ein ausreichender Druckaufbau feststellbar ist, akustische Signale, insbesondere Anschlagsgeräusche in der Zumesseinrichtung, bei der Aktivierung der Zumesseinrichtung ausgewertet werden, wobei vorzugsweise der Zumesseinrichtung ein oder mehrere Sensoren zur Detektion von akustischen Signalen zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer feststellbaren nicht ausreichenden Entlüftung der Zumesseinrichtung Maßnahmen zur Entlüftung durchgeführt werden, wobei vorzugsweise als Maßnahmen zur Entlüftung die Pumpe (20) bei geöffnetem Einspritzventil (15) kontinuierlich betrieben wird und/oder die Versorgungsspannung der Zumesseinrichtung erhöht wird und/oder die Frequenz und Ansteuerdauer der Pumpe (20) und/oder des Einspritzventils (15) erhöht werden und/oder eine Entlüftung über wenigstens ein Entlüftungsventil (41), das der Zumesseinrichtung zugeordnet ist, vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Öffnung des Entlüftungsventils (41) der Betriebsdruck der Zumesseinrichtung erhöht wird und/oder dass zur Öffnung des Entlüftungsventils (41) das Entlüftungsventil elektrisch betätigt wird.
Zumesseinrichtung für ein flüssiges Medium, insbesondere für einen flüssigen Kraftstoff, wobei die Zumesseinrichtung wenigstens eine Pumpe (20) und einen Druckspeicher (21) und wenigstens ein Einspritzventil (15) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumesseinrichtung weiterhin wenigstens ein Entlüftungsventil (41) umfasst.
Zumesseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Medium zur Einspritzung in einen Abgastrakt (13) einer Brennkraftmaschine (14) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Zumesseinrichtung zur Anordnung in einem Niederdruckkreislauf eines Common-Rail-Systems vorgesehen ist.
Zumesseinrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (20) und der Druckspeicher (21) in einer Pumpeinheit (10) zusammengefasst sind, wobei das wenigstens eine Entlüftungsventil (41) am Ausgang der Pumpeinheit (10) angeordnet ist, wobei vorzugsweise zur Anordnung des Entlüftungsventils (41) ein T-Stück (42) in einem Schlauchabschnitt (43) vorgesehen ist, der sich an dem Ausgang der Pumpeinheit (10) anschließt.
Zumesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (41) in einer Tankrücklaufleitung (44) angeordnet ist.
Zumesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (41) ein Rückschlagventil, insbesondere ein federbelastetes Rückschlagventil ist, dessen Öffnungsdruck oberhalb des Betriebsdrucks der Zumesseinrichtung liegt, oder dass das Entlüftungsventil (41) eine elektrisch betätigbares Ventil ist.
Computerprogramm, das eingerichtet ist, die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (19), das eingerichtet ist, die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.