DE102016201186A1

DE102016201186A1 - Betriebsverfahren für eine Elektro-Kraftstoffpumpe eines Kraftstoffversorgungs-Systems

Info

Publication number: DE102016201186A1
Application number: DE102016201186.3A
Authority: DE
Inventors: Ralf Mack; Johannes GEIGER; Thomas Scheuer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Elektro-Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff aus einem Tank eines Kraftstoffversorgungs-Systems letztlich zu einer Brennkraftmaschine fördert und die anhand eines Bedarfskennfeldes unter Berücksichtigung eines Vorhaltewertes für einen Toleranzausgleich vorgesteuert wird. Der Vorhaltewert wird in bekannter Weise aus dem zeitlichen Verlauf zumindest einer mit der Förderleistung der Pumpe im Zusammenhang stehenden messbaren oder bekannten Größe anhand eines Knicks bei Öffnen eines Druckbegrenzungsventils abgeleitet. Dabei wird der Vorhaltewert auf einen sicheren Grundwert zurückgeführt, welcher für die nennenswert toleranzbehafteten Elemente des Kraftstoffversorgungs-Systems ein Zusammentreffen ungünstiger Toleranzwerte berücksichtigt, wenn eine Unregelmäßigkeit oder Störung in der Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine festgestellt wird. Ferner kann ein stromab oder stromauf der Elektro-Kraftstoffpumpe vorgesehener Drucksensor zur Messung des dortigen Kraftstoffdrucks anhand der genannten Änderung des verfolgten Verlaufs der besagten zumindest einen messbaren oder bekannten Größe durch Vergleich mit einem hinterlegten Sollwert hinsichtlich seiner Messgenauigkeit überprüft werden. Die ermittelte Messgenauigkeit kann für Diagnosen des Niederdrucksystems genutzt werden. Handelt es sich bei dem Drucksensor um einen stromauf der Hochdruckpumpe liegenden Niederdrucksensor, so kann dieser einer Plausibilitätsdiagnose unterzogen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Elektro-Kraftstoffpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und geht von der DE 10 2011 005 663 A1 aus. Da mit der vorliegenden Erfindung dieses bekannte Betriebsverfahren in vorteilhafter Weise weitergebildet wird, wird vollumfänglich auf den Inhalt der genannten Schrift unter Verwendung der gleichen Fachausdrücke bzw. Begriffe Bezug genommen, weshalb vorliegend der gesamte technologische Hintergrund nicht weiter erläutert wird, sondern diesbezüglich auf die genannte Schrift verwiesen wird.
Grundsätzlich hat sich das bekannte Verfahren bewährt, jedoch kann es vorkommen, dass dann, wenn sich aufgrund nicht vorhersehbarer besonderer Vorfälle oder Ausfälle signifikante Änderungen nicht nur im Kraftstoffversorgungs-System, sondern bspw. auch in den Umgebungs-Randbedingungen ergeben, wie bspw. extrem hohe Temperaturen, welche die Gefahr einer Dampfblasenbildung erhöhen, die Förderleistung der Elektro-Kraftstoffpumpe nicht mehr ausreichend ist.
Eine Abhilfemaßnahme hierfür aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Vorgeschlagen wird hiermit ein auch als initialwert bezeichneter sicherer Grundwert für den bei der Vorsteuerung der EKP (= Elektro-Kraftstoffpumpe) verwendeten Vorhaltewert, welcher insofern als „sicher” bezeichnet werden kann, als dieser Initialwert ein für die nennenswert toleranzbehafteten und sich auf die tatsächliche Förderleistung der EKP bzw. der Kraftstoff-Fördereinheit des Kraftstoffversorgungs-Systems, welche auch der EKP vor- und nachgeschaltete Leitungen und Ventile etc. umfasst, auswirkenden Elemente oder Komponenten des Kraftstoffversorgungs-Systems ein Zusammentreffen ungünstiger Toleranzwerte berücksichtigt. Dieser sichere Grundwert wird erfindungsgemäß als besagter Vorhaltewert in der Vorsteuerung der EKP verwendet, wenn oder sobald eine Unregelmäßigkeit oder Störung in der Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine festgestellt wird. Eine solche Unregelmäßigkeit oder Störung lässt sich bspw. aus dem Rundlauf der Brennkraftmaschine oder aus einer Überwachung der Verbrennung in deren Brennräumen ableiten, aber auch anhand von Signalen einer geeigneten im Kraftstoffversorgungs-System vorgesehenen Sensorik. Beispielsweise kann analog der eingangs genannten Schrift die Elektro-Kraftstoffpumpe den Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe fördern, welche diesen geförderten Kraftstoff unter hohem Druck für die Einspritzung in die Brennräume einer Brennkraftmaschine oder dergleichen bereitstellt. Eine solche Hochdruckpumpe weist einen Hochdruckregler auf sowie einen Drucksensor zur Messung des von der Hochdruckpumpe erzeugten Kraftstoffdrucks. Sowohl am Hochdruckregler als auch im Messsignal dieses genannten Drucksensors sind Unregelmäßigkeiten, d. h. Abweichungen vom anhand der aktuellen Randbedingungen zu erwartenden Sollverhalten oder von Sollgrößen bzw. Werten dieser Sollgrößen durch eine elektronische Steuer- und Überwachungseinheit leicht feststellbar. Solche Abweichungen sind vorrangig darauf zurückzuführen, dass der Hochdruckpumpe seitens der EKP keine ausreichende Kraftstoffmenge unter ausreichendem Druck („Niederdruck”) bereit gestellt wird.
Wenn nun eine elektronische Steuer- und Überwachungs- oder allgemein Recheneinheit eine solche Unregelmäßigkeit oder Störung erkennt, setzt diese den für die Vorsteuerung der EKP verwendeten Vorhaltewert auf den genannten sicheren Grundwert, welcher für ein bestimmtes Kraftstoffversorgungs-System fest vorgegeben ist und bspw. experimentell ermittelt worden sein kann, indem im Kraftstoffversorgungs-System solche Komponenten oder Elemente verbaut sind, welche hinsichtlich ihrer negativen Auswirkung auf die Förderleistung der EKP bzw. der (bereits genannten) Kraftstoff-Fördereinheit im oberen Toleranzbereich liegen, d. h. sich am ungünstigsten auf die Förderleistung auswirken bzw. diese im maximal zulässigen Ausmaß reduzieren. Dieser sichere Grundwert wird dabei auch als Initialwert in der elektronischen Steuereinheit für die EKP verwendet, d. h. dieser Initialwert wird bei einem neuen erstmalig zum Einsatz kommenden Exemplar eines bestimmten Kraftstoffversorgungssystems als Vorhaltewert verwendet. Gleiches gilt, wenn zumindest eine Komponente oder ein Bauelement des Kraftstoffversorgungs-Systems, welches sich auf die tatsächliche Förderleistung der Kraftstoff-Fördereinheit in nennenswertem Ausmaß auswirken kann, ausgetauscht wird. Dies ist von einer den Austausch vornehmenden Werkstatt umzusetzen.
Es wird vorgeschlagen, adaptiv, d. h. selbstlernend ausgehend vom besagten Initialwert den passenden Vorhaltewert praktisch fortlaufend zu ermitteln, jedoch nicht in festen zeitlichen Abständen, sondern entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. analog der eingangs genannten Schrift in ausgewählten Betriebszuständen des Kraftstoffversorgungs-Systems. Zur Steigerung der Genauigkeit und insbesondere um Auswirkungen von Fehlmessungen oder dgl. zu vermeiden kann vorgesehen sein, dass der in der Vorsteuerung der Elektro-Kraftstoffpumpe tatsächlich verwendete Vorhaltewert erst nach einer vorgegebenen Anzahl von Ermittlungszyklen bzw. Adaptionszyklen festgestellt wird und somit aus einer vorgegebenen Anzahl von entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 abgeleiteten Vorhaltewerten von einer oder der genannten elektronischen Steuer- und Überwachungs- oder allgemein Recheneinheit ermittelt wird. Während solcher sog. Adaptionszyklen kann vorzugsweise ein Mittelwert der jeweils gemessenen (oder bekannten) Größe, nämlich beispielsweise der gemessenen Aufnahme von elektrischem Strom durch die EKP oder einer aktuellen elektronischen Steuergröße der EKP ermittelt werden, um eine ausreichende Stabilität der Adaptionsergebnisse gewährleisten zu können.
Ausdrücklich darauf hingewiesen sei, dass mit vorliegender Erfindung in Abweichung oder Ergänzung zum nächstkommenden Stand der Technik bzw. zur DE 10 2011 005 663 A1 ferner vorgeschlagen wird, im Rahmen der kontinuierlichen Erhöhung der Förderleistung der EKP anstelle des zeitlichen Verlaufs der elektrischen Stromaufnahme der EKP alternativ oder ergänzend eine elektronische Steuergröße dieser EKP, welche in irgendeinem Zusammenhang mit ihrer tatsächlichen Förderleistung steht, als sog. im Kraftstoffversorgungs-System mess- oder bekannte Größe zu verwenden. Eine solche bekannte Größe kann dabei vorzugsweise eine stellbare Größe sein, d. h. eine Größe die von der bzw. einer elektronischen Steuereinheit eingestellt wird. Dann wird der zeitliche Verlauf bspw. dieser elektronischen Steuergröße (oder eines Drucksensorsignals und/oder bspw. der Stromaufnahme der EKP als messbare Größe) verfolgt und von einer elektronischen Recheneinheit hinsichtlich einer markanten Änderung überwacht, welche Änderung sich vereinfacht ausgedrückt in einem deutlichen Knick in einem ansonsten im wesentlichen geradlinigen Verlauf oder in einer Unstetigkeitsstelle in einem ansonsten stetigen Verlauf zeigt. An diesem Knickpunkt bzw. an der genannten Unstetigkeitsstelle wird dann die besagte Steuergröße ermittelt oder abgespeichert. Bei dieser elektronischen Steuergröße der EKP kann es sich – wie bereits angedeutet wurde – um eine Ansteuergröße handeln, mittels derer der jeweilige Betriebszustand der EKP eingestellt wird, aber beispielsweise auch um die Drehzahl der EKP oder eine sonstige mit deren Förderleistung in irgendeinem direkten – bspw. proportionalen – Zusammenhang stehende und geeignete stellbare oder messbare Größe.
Weiterhin wird für ein Kraftstoffversorgungs-System, bei dem die Elektro-Kraftstoffpumpe den Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe fördert, welche diesen geförderten Kraftstoff unter hohem Druck für die Einspritzung in die Brennräume einer Brennkraftmaschine oder dergleichen bereitstellt, vorgeschlagen, einen stromab der Hochdruckpumpe zur Messung des dortigen Kraftstoffdrucks vorgesehenen Drucksensor anhand der genannten Änderung des verfolgten Verlaufs der besagten zumindest einen messbaren oder bekannten Größe durch Vergleich mit zumindest einem hinterlegten Sollwert hinsichtlich seiner Messgenauigkeit zu überprüfen, und zwar abermals ausgeführt durch eine elektronische Steuereinheit. Wie in der bereits mehrfach genannten vorveröffentlichten Schrift beschrieben ist, wird der vorgegebene Öffnungswert eines Druckbegrenzungsventils üblicherweise mit sehr geringer Toleranz eingehalten. Nachdem dieser Wert also hinreichend genau bekannt ist und nachdem aus dem besagten zumindest einen überwachten zeitlichen Verlauf der Öffnungszeitpunkt dieses Druckbegrenzungsventils einfach erkannt werden kann, kann zum gleichen Zeitpunkt der Messwert eines Drucksensors abgefragt werden, an welchem der gleiche Druck wie der Öffnungsdruck dieses Druckbegrenzungsventils vorliegen müsste. Bei Nicht-Betrieb der Hochdruckpumpe gilt dieser Zusammenhang nämlich in vielen gewissen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine für einen stromab der Hochdruckpumpe liegenden Hochdrucksensor, wenn auch nicht in sämtlichen Betriebszuständen.
Jedenfalls kann durch geeigneten Vergleich mit dem aktuell vom Drucksensor gemessenen Wert eine Aussage über die Messabweichung dieses Drucksensors jedenfalls im Bereich des besagten Öffnungsdruckwertes getroffen werden.
Praktisch analog der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise kann ein stromab der EKP sowie stromauf der oder einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe zur Messung des dortigen Kraftstoffdrucks eventuell vorgesehenen Niederdruck-Drucksensor anhand der genannten Änderung des verfolgten Verlaufs der besagten zumindest einen messbaren oder bekannten Größe durch Vergleich mit zumindest einem hinterlegten Sollwert hinsichtlich seiner Messgenauigkeit überprüft werden oder einer Plausibilitätsdiagnose unterzogen werden, und zwar abermals ausgeführt durch eine elektronische Steuereinheit. Eine Plausibilitätskontrolle ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer nennenswerten Messungenauigkeit ein Eintrag in einen Fehlerspeicher erfolgt, während aus einer einfachen Überprüfung der Messgenauigkeit bspw. ein Korrekturwert für weitere Berechnungen oder Prozesse gewonnen werden kann, ohne dies gleich als wünschenswerterweise zu behebenden Fehler auszuweisen
Vorzugsweise wird eine der vorstehend beschriebenen Überprüfungen der Sensor-Genauigkeit erst nach einer vorgegebenen Anzahl von Adaptionszyklen als valide erkannt. Während der Adaptionszyklen wird vorzugsweise ein Mittelwert der Sensorungenauigkeit ermittelt, um die Stabilität der Adaptionsergebnisse gewährleisten zu können. Die solchermaßen festgestellte Sensorungenauigkeit kann dann bei Diagnosen des Niederdrucksystems, welche mit der elektronischen Steuer- und Kontrolleinheit durchgeführt werden, verwendet werden, solange sich diese auf den besagten Drucksensor im genannten Druckbereich des Druckbegrenzungsventiles beziehen. Im übrigen kann analog dem Vorhaltewert auch die Ungenauigkeit des Hochdruck-Drucksensors und/oder des Niederdruck-Drucksensors kontinuierlich über dem Lebenszyklus eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einem erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungs-System praktisch gelernt werden, um einer Alterung der Bauelemente bzw. Komponenten Rechnung zu tragen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011005663 A1 [0001, 0007]

Claims

Betriebsverfahren für eine Elektro-Kraftstoffpumpe (3), die Kraftstoff aus einem Tank (1) eines Kraftstoffversorgungs-Systems letztlich zu einer Brennkraftmaschine fördert und die hinsichtlich ihrer Förderleistung anhand eines zumindest eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine berücksichtigenden Bedarfskennfeldes vorgesteuert wird, wobei in dieser Vorsteuerung ein zum Toleranzausgleich vorgesehener Vorhaltewert enthalten ist, der durch Abgleich mit zumindest einer im Kraftstoffversorgungs-System messbaren oder bekannten Größe an das tatsächlich vorliegende Systemverhalten angepasst wird, indem in einem ausgewählten Betriebszustand des Kraftstoffsystems über eine gewisse Zeitspanne die Förderleistung der Elektro-Kraftstoffpumpe (3) kontinuierlich über den Zeitpunkt des Öffnens (t_Ö) eines in einer Kraftstoff von der Elektro-Kraftstoffpumpe (3) wegführenden Kraftstoffleitung vorgesehenen Druckbegrenzungsventils (12) hinaus erhöht wird und dabei der zeitliche Verlauf der zumindest einen besagten messbaren oder bekannten Größe in Form entweder einer elektronischen Steuergröße der Elektro-Kraftstoffpumpe (3) und/oder deren elektrischer Stromaufnahme und/oder in Form des mittels eines Drucksensors feststellbaren Kraftstoff-Drucks in dieser Kraftstoffleitung verfolgt wird, wobei sich der Öffnungszeitpunkt (t_Ö) des genannten Druckbegrenzungsventils (12) in einer Änderung dieses zumindest einen verfolgten Verlaufs widerspiegelt, so dass hieraus bekannt ist, mit welcher bestimmten Aufnahme von elektrischem Strom oder mit welcher elektronischen Steuergröße der Elektro-Kraftstoffpumpe (3) der bekannte Öffnungs-Druck des Druckbegrenzungsventils (12) im Kraftstoffniederdrucksystem erzielt wird und daraufhin durch einen Vergleich mit einem vorgegebenen Soll-Druckwert bei dieser bestimmten elektronischen Steuergröße und/oder Strom-Aufnahme der für das tatsächliche Systemverhalten geeignete Vorhaltewert abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhaltewert auf einen sicheren Grundwert zurückgeführt wird, welcher für die nennenswert toleranzbehafteten Elemente des Kraftstoffversorgungs-Systems ein Zusammentreffen ungünstiger Toleranzwerte berücksichtigt, wenn eine Unregelmäßigkeit oder Störung in der Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine festgestellt wird.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei der in der Vorsteuerung der Elektro-Kraftstoffpumpe tatsächlich verwendete Vorhaltewert erst nach einer vorgegebenen Anzahl von Ermittlungszyklen festgestellt wird und somit aus einer vorgegebenen Anzahl von entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 abgeleiteten Vorhaltewerten ermittelt wird.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektro-Kraftstoffpumpe den Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe fördert, welche diesen geförderten Kraftstoff unter hohem Druck für die Einspritzung in die Brennräume einer Brennkraftmaschine oder dergleichen bereitstellt, und wobei ein stromab der Hochdruckpumpe zur Messung des dortigen Kraftstoffdrucks vorgesehener Drucksensor anhand der genannten Änderung des verfolgten Verlaufs der zumindest einen besagten messbaren oder bekannten Größe durch Vergleich mit einem hinterlegten Sollwert hinsichtlich seiner Messgenauigkeit überprüft wird.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Elektro-Kraftstoffpumpe den Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe fördert, welche diesen geförderten Kraftstoff unter hohem Druck für die Einspritzung in die Brennräume einer Brennkraftmaschine oder dergleichen bereitstellt, und wobei ein stromauf der Hochdruckpumpe zur Messung des dortigen Kraftstoffdrucks verbauter Niederdrucksensor anhand der genannten Änderung des verfolgten Verlaufs der zumindest einen besagten messbaren oder bekannten Größe durch Vergleich mit einem hinterlegten Sollwert einer Plausibilitätsdiagnose unterzogen oder hinsichtlich seiner Messgenauigkeit überprüft wird.