DE102017222559B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des Ausfallzeitpunktes des Druckbegrenzungsventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des Ausfallzeitpunktes des Druckbegrenzungsventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Ermittlung eines möglichen Ausfallzeitpunktes eines Druckbegrenzungsventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs mit folgenden Schritten:- Betreiben des Kraftfahrzeugs,- Nachfolgendes Abstellen des Kraftfahrzeugs,- Nachfolgendes Messen eines charakteristischen Parameters des Druckbegrenzungsventils,- dreimaliges Wiederholen der vorgenannten Schritte, wodurch vier charakteristische Parameter erfasst werden, wobei es sich bei diesen charakteristischen Parametern um einen jeweiligen im Hochdruckbereich am Druckbegrenzungsventil anliegenden Druck handelt,- Ermitteln und Abspeichern von unter Verwendung der gemessenen vier charakteristischen Parametern ermittelten vier Größen, wobei die ermittelten Größen bei einem vorbestimmten Druckgradienten herrschende Druckniveaus sind odernach einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs in dem Hochdruckbereich herrschende Drücke sind,- Ermitteln des Verlaufs der vier Größen über die Zeit,- Vorhersage eines zukünftigen Verlaufs aus den ermittelten Größen und- Vergleich des vorhergesagten zukünftigen Verlaufs mit einem vorgegebenen Verschleißgrenzwert zur Vorhersage eines Zeitpunkts, an welchem der vorhergesagte zukünftige Verlauf den vorgegebenen Verschleißgrenzwert erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorhersage des Ausfallzeitpunktes des Druckbegrenzungsventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs.
  • In Kraftstoffeinspritzsystemen, die Kraftstoff unter einem hohen Druck in den Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzen, wird der benötigte hohe Druck unter Verwendung einer Kraftstoffhochdruckpumpe erzeugt. Eine derartige Kraftstoffhochdruckpumpe ist in der Regel mit einem Überdruckventil ausgestattet, um zu erreichen, dass im Falle eines Vorliegens von unzulässig hohem Druck ein Druckabbau über dieses Überdruckventil erfolgt. Das Überdruckventil übernimmt die Funktionen, den Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich auf einen Wert zu begrenzen, bei dem sichergestellt ist, dass der Hochdruckbereich nicht undicht wird, und bei dem des Weiteren auch sicherstellt ist, dass die mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgten Injektoren den Kraftstoff noch in den Brennraum einspritzen können. Diese sind in der Regel nur bis zu einem bestimmten Maximaldruck in der Lage, gegen den hohen Druck zu öffnen.
  • Diese Druckbegrenzung ist für die beiden folgenden Fälle von Bedeutung:
    1. a.) Eine Hochdruckpumpe kann durch eine Fehlfunktion nicht mehr geregelt werden und fördert in fehlerhafter Weise statt einer vorgegebenen Kraftstoffmenge eine zu große Kraftstoffmenge oder gar die maximal mögliche Kraftstoffmenge in den Hochdruckbereich.
    2. b.) Nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors wird der Hochdruckbereich der Brennkraftmaschine durch Motorabwärme aufgeheizt. Der Grad der Aufheizung hängt dabei von der Motortemperatur und der Kraftstofftemperatur ab und ist in der Praxis unterschiedlich hoch. Bei hohem Erhitzungsgrad steigt der Druck im Hochdruckbereich, welcher hermetisch abgedichtet ist, an.
  • Damit der durch das Druckbegrenzungsventil begrenzte Druck so niedrig wie möglich ist, um das Öffnen der Injektoren zu gewährleisten, wird das Druckbegrenzungsventil so eingestellt, dass es bei diesem Druck öffnet und den Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich des Systems in den Niederdruckbereich der Brennkraftmaschine ablässt.
  • Im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine können auch beim Vorliegen von besonderen Betriebspunkten, insbesondere bei hoher Last und/oder hohen Drehzahlen, Druckspitzen auftreten, die das Druckbegrenzungsventil kurzzeitig öffnen.
  • Folglich wird das Druckbegrenzungsventil auch im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine benutzt, d.h. geöffnet und geschlossen. Insbesondere das Öffnen des Druckbegrenzungsventils verursacht einen zunehmenden Verschleiß des Druckbegrenzungsventils. Bei zu starkem Verschleiß wird das Druckbegrenzungsventil undicht. Ein adäquater Motorstart ist in diesem Fall nicht mehr möglich. Im Extremfall ist ein Motorstart gar nicht mehr möglich.
  • Es ist bereits bekannt, ein verschlissenes Druckbegrenzungsventil oder die gesamte Kraftstoffhochdruckpumpe auszutauschen, wenn der Motor nicht mehr oder nur mehr deutlich schlechter als üblich gestartet werden kann. Dazu ist es notwendig, das Fahrzeug zu einem eigens für diesen Austausch festgelegten Termin in eine Werkstatt zu bringen.
  • Ferner kann auch der Fall auftreten, dass das Fahrzeug nach einer Pause während einer längeren Fahrt nicht mehr gestartet werden kann, so dass ein Abschleppen des Fahrzeugs und ein nicht geplanter Werkstattaufenthalt notwendig sind.
  • Des Weiteren ist es bereits bekannt, das Druckbegrenzungsventil oder die gesamte Kraftstoffhochdruckpumpe nach einer vorgegebenen Betriebsdauer vorsorglich auszutauschen.
  • Ferner ist es bereits bekannt, die Standzeit eines Druckbegrenzungsventils dadurch zu erhöhen, dass der eingestellte Druck so hoch ist, dass das Druckbegrenzungsventil im Normalbetrieb in den nicht häufig auftretenden Betriebspunkten mit hohen Druckspitzen nicht öffnet oder dass ein durch Druckspitzen bedingtes Öffnen des Druckbegrenzungsventils durch die Höhe des Einstelldruckes verhindert wird, beispielsweise bei einem Druck von 60 bar über dem nominalen Druck von beispielsweise 250 bar. Dieses Vorgehen hat jedoch bei der Systemauslegung den Nachteil, dass die Injektoren ebenfalls mindestens derart hohe Drücke aushalten müssen und darüber hinaus auch noch bei dem hohen Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils einspritzen können müssen und dass der Magnetkreis für entsprechend hohe Drücke ausgelegt sein muss. Dies ist mit hohen Bauteilkosten für die Injektoren verbunden.
  • DE 10 2011 100 187 B3 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung eines möglichen Ausfallzeitpunktes eines Druckbegrenzungsventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs mit folgenden Schritten:
    • - Betreiben des Kraftfahrzeugs,
    • - Nachfolgendes Abstellen des Kraftfahrzeugs,
    • - Nachfolgendes Messen eines charakteristischen Parameters des Druckbegrenzungsventils.
  • DE 10 2004 005 851 A1 offenbart eine Diagnose eines Kraftstofffördersystems eines Kraftfahrzeugs. Hierzu wird in dem Kraftstofffördersystem eine Druckgröße ermittelt und darauf basierend ein Diagnosewert generiert. Mithilfe einer Steuereinrichtung wird bei stehendem Verbrennungsmotor die Diagnose angestoßen. Aufgrund von Druckgradienten vor dem Motorstart und nach dem Motorstopp können Leckage- und Verschleißdiagnosen des Kraftstoffsystems durchgeführt werden.
  • US 2013 / 0 019 670 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlverhaltens eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors, mittels dessen eine effektive Eingrenzung der Fehlerursache in einem Kraftstoffeinspritzsystem erfolgen kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, durch welche eine bessere Verfügbarkeit der Hochdruckpumpe und damit des Fahrzeugs, in welches die Hochdruckpumpe eingebaut ist, erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch die Auswertung der Zusammenhänge zwischen dem zeitlichen Verlauf charakteristischer Verschleißmerkmale des Druckbegrenzungsventils und dem zeitlichen Abstand zu einem verschleißbedingten Ausfall der Kraftstoffhochdruckpumpe das Reparaturverhalten, die Zuverlässigkeit und die Auslegungsart von Kraftstoffhochdruckpumpen positiv verändert werden können. Das Überwachen der charakteristischen Verschleißmerkmale, das Sammeln zugehöriger Daten und das korrekte Interpretieren dieser Daten führt zu der Möglichkeit, den Zeitpunkt eines verschleißbedingten Ausfalls des Druckbegrenzungsventils und damit der Kraftstoffhochdruckpumpe zu prognostizieren und dadurch die Maschinenrobustheit, die Zuverlässigkeit und die Verfügbarkeit des Kraftfahrzeugs bei gleichzeitiger Reduzierung von unvorhergesehenen Werkstattzeiten und unvorhergesehenem Ressourcenbedarf zu erhöhen.
  • Des Weiteren kann der maximale Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils niedriger eingestellt werden, ohne Fahrzeugausfälle oder ein Liegenbleiben von Fahrzeugen zu riskieren. Die Magnetventile bzw. Injektoren können kostengünstiger ausgeführt werden, da der Magnetkreis gegen niedrigere Drücke öffnen muss und die Magnetventile bzw. Injektoren geringeren Drücken ausgesetzt sind. Dadurch ergibt sich unter anderem eine andere, kostengünstigere Materialauswahl.
  • Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
    • 1 ein erstes Diagramm, welches bei der Vorhersage des verschleißbedingten Ausfallszeitpunktes des Druckbegrenzungsventils der Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann,
    • 2 ein zweites Diagramm, welches bei der Vorhersage des verschleißbedingten Ausfallszeitpunktes des Druckbegrenzungsventils der Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann,
    • 3 ein drittes Diagramm, welches bei der Vorhersage des verschleißbedingten Ausfallszeitpunktes des Druckbegrenzungsventils der Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann und
    • 4 ein viertes Diagramm, welches bei der Vorhersage des verschleißbedingten Ausfallszeitpunktes des Druckbegrenzungsventils der Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann,
  • Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Ermittlung eines möglichen Ausfallzeitpunktes des Druckbegrenzungsventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
    • - Betreiben des Kraftfahrzeugs,
    • - Nachfolgendes Abstellen des Kraftfahrzeugs,
    • - Nachfolgendes Messen eines charakteristischen Parameters des Druckbegrenzungsventils,
    • - dreimaliges Wiederholen der vorgenannten Schritte, wodurch vier charakteristische Parameter erfasst werden, wobei es sich bei diesen charakteristischen Parametern um einen jeweiligen im Hochdruckbereich am Druckbegrenzungsventil anliegenden Druck handelt,
    • - Ermitteln und Abspeichern von unter Verwendung der gemessenen vier charakteristischen Parametern ermittelten vier Größen, wobei die ermittelten Größen bei einem vorbestimmten Druckgradienten herrschende Druckniveaus sind oder nach einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs in dem Hochdruckbereich herrschende Drücke sind,
    • - Ermitteln des Verlaufs der vier Größen über der Zeit,
    • - Vorhersage eines zukünftigen Verlaufs aus den ermittelten vier Größen und
    • - Vergleich des vorhergesagten zukünftigen Verlaufs mit einem vorgegebenen Verschleißgrenzwert zur Vorhersage eines Zeitpunkts, an welchem der vorhergesagte zeitliche Verlauf der den vorgegebenen Verschleißgrenzwert erreicht.
  • Dieser letztgenannte Zeitpunkt wird als Ausfallzeitpunkt des Druckbegrenzungsventils der Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs vorhergesagt und kann dem Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder dem Werkstattpersonal automatisch oder nach erfolgtem Abruf angezeigt werden.
  • Dadurch wird es dem Fahrer des Kraftfahrzeugs ermöglicht, rechtzeitig vor einem auf einen verschleißbedingten Ausfall des Druckbegrenzungsventils zurückgehenden Fahrzeugausfall für eine Reparatur oder einen Austausch des Druckbegrenzungsventils oder der gesamten Kraftstoffhochdruckpumpe Sorge zu tragen. Die Wahrscheinlichkeit eines unerwarteten, auf einen verschleißbedingten Ausfall des Druckbegrenzungsventils zurückgehenden Fahrzeugausfalls ist stark reduziert. Bei dem im Anspruch 1 angegebenen charakteristischen Parameter des Druckbegrenzungsventils handelt es sich vorzugsweise um den am Druckbegrenzungsventil anliegenden Druck, wie aus der nachfolgenden Erläuterung der Figuren hervorgeht.
  • Die 1 zeigt ein erstes Diagramm, welches bei der Vorhersage des verschleißbedingten Ausfallszeitpunktes des Druckbegrenzungsventils der Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. In diesem ersten Diagramm ist nach oben der Druck in bar und nach rechts die Zeit in Minuten aufgetragen. Die Kurve K1 charakterisiert das Verhalten eines neu in Betrieb genommenen Druckbegrenzungsventils. Die Kurve K2 charakterisiert das Verhalten eines schon in Betrieb genommenen, noch vollkommen dichten Druckbegrenzungsventils. Die Kurve K3 charakterisiert das Verhalten eines bereits verschlissenen, nicht mehr vollständig dichten Druckbegrenzungsventils. Die Kurve K4 charakterisiert das Verhalten eines bereits defekten Druckbegrenzungsventils.
  • Zur Erstellung dieser Kurven erfolgt nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs eine Messung eines charakteristischen Parameters des Druckbegrenzungsventils, wobei es sich bei diesem charakteristischen Parameter um den im Hochdruckbereich am Druckbegrenzungsventil anliegenden Druck handelt. Aus den Kurven K1 und K2 ist ersichtlich, dass es beim Vorliegen eines neuen Druckbegrenzungsventils oder eines nicht mehr neuen, aber noch normal dichten Druckbegrenzungsventils nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs zunächst im Rahmen einer kurzen Nachheizphase im Hochdruckbereich des Kraftfahrzeugs zu einem kurzen Druckanstieg kommt und dass nach diesem kurzen Druckanstieg ein sich über die Zeit erstreckender Druckabfall auftritt. Aus den Kurven K3 und K4 ist ersichtlich, dass beim Vorliegen eines bereits verschlissenen Druckbegrenzungsventils oder eines bereits defekten Druckbegrenzungsventils nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs bereits von Anfang an ein sich über die Zeit erstreckender stärkerer Druckabfall auftritt.
  • Dieser Druckverlauf nach dem Abstellen des Motors charakterisiert den Grad des Verschleißes des Druckbegrenzungsventils und erlaubt nach weiterer Auswertung dieses Druckverlustes eine Vorhersage des Zeitpunkts des verschleißbedingten Ausfalls des Druckbegrenzungsventils. Dazu wird der Druck vorzugsweise nach jedem Abstellen des Motors gemessen, die Druckdifferenz ermittelt und als relevante, dem jeweiligen Druckabfall zugehörige Größe abgespeichert. Der zeitliche Verlauf dieser abgespeicherten Größe, aufgetragen über der Anzahl der Betriebsstunden, ermöglicht eine Vorhersage über den Zeitpunkt des verschleißbedingten Ausfalls des Druckbegrenzungsventils und damit auch über die noch zu erwartende Restlebensdauer des Druckbegrenzungsventils.
  • In der 1 ist zu erkennen, dass der nach einem Abstellen des Motors auftretende Druckverlust ein Maß für den Verschleiß des Druckbegrenzungsventils ist. Das Druckniveau, bei dem ein bestimmter Druckgradient, gemessen in bar pro Minute, auftritt, ist ein Wert, der mit zunehmenden Verschleiß des Druckbegrenzungsventils kleiner wird. Dieser Wert wird unter Verwendung der gemessenen Druckwerte ermittelt. In der 1 sind -wie es bereits oben ausgeführt wurde- die Druckverlustkurven für verschiedene Verschleißgrade des Druckbegrenzungsventils dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der Gradientenwert, hier beispielsweise 10 bar pro Minute, mit zunehmendem Verschleiß des Druckbegrenzungsventils auf einem niedrigeren Druckniveau zu finden ist. Wird dieses Druckniveau, bei dem der vorgegebene Druckgradient auftritt, über die Anzahl der Betriebsstunden verfolgt, so kann durch eine Trendanalyse der weitere Verlauf vorhergesagt werden. Durch einen Vergleich dieses weiteren Verlaufes mit einer vorgegebenen Verschleißgrenze kann der Zeitpunkt, wann die Verschleißgrenze erreicht wird, vorhergesagt werden.
  • Dies ist in der 2 veranschaulicht. Diese zeigt ein zweites Diagramm, welches bei der Vorhersage des verschleißbedingten Ausfallszeitpunktes des Druckbegrenzungsventils der Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. In diesem zweiten Diagramm ist nach oben das Druckniveau in bar und nach rechts die Betriebszeit des Druckbegrenzungsventils in Betriebsstunden aufgetragen.
  • Das mit P1 bezeichnete Druckniveau wurde nach 700 Betriebsstunden ermittelt. Das mit P2 bezeichnete Druckniveau wurde nach 900 Betriebsstunden ermittelt. Das mit P3 bezeichnete Druckniveau wurde nach 1200 Betriebsstunden ermittelt. Das mit P4 bezeichnete Druckniveau wurde nach 2100 Betriebsstunden ermittelt. Aus dem Verlauf der ermittelten Druckniveaus kann der Zeitpunkt vorhergesagt werden, an welchem ein verschleißbedingter Ausfall des Druckbegrenzungsventils zu erwarten ist. Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies nach 3000 Betriebsstunden der Fall.
  • Durch diese Vorhersage hat der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Möglichkeit rechtzeitig vor dem prognostizierten Ausfall des Druckbegrenzungsventils für eine Reparatur oder einen Austausch des Druckbegrenzungsventils oder der gesamten Kraftstoffhochdruckpumpe Sorge zu tragen.
  • Die 3 zeigt ein drittes Diagramm, welches bei der Vorhersage des verschleißbedingten Ausfallzeitpunktes des Druckbegrenzungsventils der Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs anstelle des in der 1 gezeigten ersten Diagrammes verwendet werden kann.
  • In diesem dritten Diagramm ist nach oben der Druck in bar und nach rechts die Zeit in Minuten aufgetragen. Die Kurve K1 charakterisiert das Verhalten eines neu in Betrieb genommenen Druckbegrenzungsventils. Die Kurve K2 charakterisiert das Verhalten eines schon in Betrieb genommenen, noch vollkommen dichten Druckbegrenzungsventils. Die Kurve K3 charakterisiert das Verhalten eines bereits verschlissenen, nicht mehr vollständig dichten Druckbegrenzungsventils. Die Kurve K4 charakterisiert das Verhalten eines bereits defekten Druckbegrenzungsventils.
  • Zur Erstellung dieser Kurven erfolgt nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs eine Messung eines charakteristischen Parameters des Druckbegrenzungsventils, wobei es sich bei diesem charakteristischen Parameter um den im Hochdruckbereich am Druckbegrenzungsventil anliegenden Druck handelt. Aus den Kurven K1 und K2 ist ersichtlich, dass es beim Vorliegen eines neuen Druckbegrenzungsventils oder eines nicht mehr neuen, aber noch normal dichten Druckbegrenzungsventils nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs zunächst im Rahmen einer kurzen Nachheizphase im Hochdruckbereich des Kraftfahrzeugs zu einem kurzen Druckanstieg kommt und dass nach diesem kurzen Druckanstieg ein sich über die Zeit erstreckender Druckabfall auftritt. Aus den Kurven K3 und K4 ist ersichtlich, dass beim Vorliegen eines bereits verschlissenen Druckbegrenzungsventils oder eines bereits defekten Druckbegrenzungsventils nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs bereits von Anfang an ein sich über die Zeit erstreckender stärkerer Druckabfall auftritt.
  • Dieser Druckverlauf nach dem Abstellen des Motors charakterisiert den Grad des Verschleißes des Druckbegrenzungsventils und erlaubt nach weiterer Auswertung dieses Druckverlustes eine Vorhersage des Zeitpunkts des verschleißbedingten Ausfalls des Druckbegrenzungsventils. Dazu wird der Druckabfall vorzugsweise nach jedem Abstellen des Motors gemessen und die Druckdifferenz als relevante, dem jeweiligen Druckabfall zugehörige und aus dem jeweiligen Druck ermittelte Größe abgespeichert. Der zeitliche Verlauf dieser abgespeicherten Größe, aufgetragen über der Anzahl der Betriebsstunden, ermöglicht eine Vorhersage über den Zeitpunkt des verschleißbedingten Ausfalls des Druckbegrenzungsventils und damit auch über die noch zu erwartende Restlebensdauer des Druckbegrenzungsventils.
  • In der 3 ist zu erkennen, dass der nach einem Abstellen des Motors auftretende Druckverlust ein Maß für den Verschleiß des Druckbegrenzungsventils ist.
  • Bei dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird nach dem Abstellen des Motors der im Hochdruckbereich am Druckbegrenzungsventil anliegende Druck über der Zeit gemessen. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer hat dieser Druck in Abhängigkeit vom vorliegenden Verschleißgrad des Druckregelventils ein anderes, niedrigeres Druckniveau erreicht.
  • Bei dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die vorgegebene Zeitdauer 5 Minuten. Nach dieser Zeitdauer liegt das Druckniveau der Kurve K1 auf 325 bar, das Druckniveau der Kurve K2 auf 310 bar, das Druckniveau der Kurve K3 auf 260 bar und das Druckniveau der Kurve K4 auf 200 bar.
  • Wird dieses Druckniveau, das sich nach der definierten Zeit einstellt, über die weitere Lebensdauer des Druckbegrenzungsventils jeweils nach dem Abstellen des Motors ermittelt und abgespeichert, dann kann durch eine Trendanalyse der weitere Verlauf der verschleißbedingten Druckverlustkurve vorhergesagt werden, woraus wiederum der Zeitpunkt eines verschleißbedingten Ausfalls des Druckregelventils prognostiziert werden kann.
  • Dies ist in der 4 veranschaulicht. Diese zeigt ein viertes Diagramm, welches bei der Vorhersage des verschleißbedingten Ausfallszeitpunktes des Druckbegrenzungsventils der Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs anstelle des in der 2 gezeigten zweiten Diagrammes verwendet werden kann. In diesem vierten Diagramm ist nach oben wiederum das Druckniveau in bar und nach rechts die Betriebszeit des Druckbegrenzungsventils in Betriebsstunden aufgetragen.
  • Das mit P1 bezeichnete Druckniveau wurde nach 700 Betriebsstunden ermittelt. Das mit P2 bezeichnete Druckniveau wurde nach 900 Betriebsstunden ermittelt. Das mit P3 bezeichnete Druckniveau wurde nach 1200 Betriebsstunden ermittelt. Das mit P4 bezeichnete Druckniveau wurde nach 2100 Betriebsstunden ermittelt. Aus dem Verlauf der ermittelten Druckniveaus kann auch hier der Zeitpunkt vorhergesagt werden, an welchem ein verschleißbedingter Ausfall des Druckbegrenzungsventils zu erwarten ist. Bei dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies ebenfalls nach 3000 Betriebsstunden der Fall.
  • Durch diese Vorhersage hat der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Möglichkeit rechtzeitig vor dem prognostizierten Ausfall des Druckbegrenzungsventils für eine Reparatur oder einen Austausch des Druckbegrenzungsventils oder der gesamten Kraftstoffhochdruckpumpe Sorge zu tragen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, die zusätzlich oder auch alternativ zu einer Vorhersage des Ausfallzeitpunktes des Druckbegrenzungsventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann, erfolgt eine Berücksichtigung zeitlicher Anteile in kritischen Betriebspunkten. Wie bereits oben erwähnt wurde, kann das Druckbegrenzungsventil sowohl in einer Nachheizphase nach dem Abstellen des Motors geöffnet werden als auch in Betriebspunkten mit hoher Last und Drehzahl. Folglich ist der Betriebspunktebereich bekannt, in welchem das Druckbegrenzungsventil geöffnet werden kann. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Zeiten, an denen der Motor in diesen Betriebspunkten betrieben wird, zu zählen. Es besteht auch die Möglichkeit, einzelne Lastzyklen wie zum Beispiel einen Hochdruckpumpenkolbenhub zu zählen. Die Häufigkeit und der ermittelte zeitliche Verlauf erlauben es wiederum, durch eine Trendanalyse den Zeitpunkt des Erreichens der Verschleißgrenze vorherzusagen.
  • Dabei kann der Trendalgorithmus auch beispielsweise die Häufigkeit der kritischen Lastpunkte mit einbeziehen, um die Vorhersage an das im Betrieb auftretende Nutzungsverhalten anzupassen. So wird die Vorhersage für einen Fahrer, der des Öfteren das Fahrzeug in kritischen Lastpunkten betreibt, einen früheren Ausfall des Druckbegrenzungsventils prognostizieren als für einen Fahrer, der das Fahrzeug nur selten in kritischen Lastpunkten betreibt.
  • Das vorstehend beschriebene Verfahren wird von einer Steuereinheit gesteuert. Eine Vorrichtung zur Vorhersage des Ausfallszeitpunkts des Druckbegrenzungsventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs weist folglich eine Steuereinheit auf, die zur Steuerung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Ermittlung eines möglichen Ausfallzeitpunktes eines Druckbegrenzungsventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs mit folgenden Schritten: - Betreiben des Kraftfahrzeugs, - Nachfolgendes Abstellen des Kraftfahrzeugs, - Nachfolgendes Messen eines charakteristischen Parameters des Druckbegrenzungsventils, - dreimaliges Wiederholen der vorgenannten Schritte, wodurch vier charakteristische Parameter erfasst werden, wobei es sich bei diesen charakteristischen Parametern um einen jeweiligen im Hochdruckbereich am Druckbegrenzungsventil anliegenden Druck handelt, - Ermitteln und Abspeichern von unter Verwendung der gemessenen vier charakteristischen Parametern ermittelten vier Größen, wobei die ermittelten Größen bei einem vorbestimmten Druckgradienten herrschende Druckniveaus sind oder nach einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs in dem Hochdruckbereich herrschende Drücke sind, - Ermitteln des Verlaufs der vier Größen über die Zeit, - Vorhersage eines zukünftigen Verlaufs aus den ermittelten Größen und - Vergleich des vorhergesagten zukünftigen Verlaufs mit einem vorgegebenen Verschleißgrenzwert zur Vorhersage eines Zeitpunkts, an welchem der vorhergesagte zukünftige Verlauf den vorgegebenen Verschleißgrenzwert erreicht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem gemessenen Druck ermittelte Größe ein Druckabfall ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Druckabfalls über die Zeit ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zukünftige Verlauf des Druckabfalls über der Zeit aus dem ermittelten Verlauf des Druckabfalls über der Zeit vorhergesagt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich des vorhergesagten zukünftigen Verlaufs des Druckabfalls mit dem vorgegebenen Verschleißgrenzwert vorgenommen wird, um eine Vorhersage des Zeitpunkts vorzunehmen, an welchem der vorhergesagte zeitliche Verlauf des Druckabfalls den vorgegebenen Verschleißgrenzwert erreicht.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorhergesagte Zeitpunkt als Ausfallzeitpunkt des Druckbegrenzungsventils angesehen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorhersage des möglichen Ausfallzeitpunktes des Druckbegrenzungsventils des Weiteren Betriebszeiten, in denen das Kraftfahrzeug in kritischen Betriebspunkten betrieben wurde, berücksichtigt werden.
  8. Vorrichtung zur Vorhersage eines möglichen Ausfallzeitpunktes eines Druckbegrenzungsventils einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftfahrzeugs, welche eine Steuereinheit aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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