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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffversorgungsystems, das eine Hochdruckpumpe mit einem elektrischen Saugventil umfasst.
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Solche Kraftstoffversorgungssysteme sind üblicherweise mit einem Raildruck-Sensor ausgestattet. Dieser Raildruck-Sensor misst den aktuellen Druck im Rail des Kraftstoffversorgungssystems. Dies muss mit ausreichender Genauigkeit und in entsprechend kurzer Zeit erfolgen. Entsprechend dem anliegenden Druck wird ein Spannungssignal an ein Steuergerät geleitet. Der Raildruck-Sensor ist zu überwachen, da ein verstimmter Raildruck-Sensor Einfluss auf die Abgasemissionen des betriebenen Fahrzeugs besitzt. Üblicherweise wird der Raildruck-Sensor mit einem sogenannten Signal-Range-Check überwacht. Hierbei wird überprüft, ob das Ausgangssignal des Raildruck-Sensors in einem erlaubten Bereich liegt.
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Im Falle eines Ausfalls des Raildruck-Sensors wird durch eine entsprechende Ansteuerung ein sogenanntes Druckbegrenzungsventil geöffnet. Damit das Druckbegrenzungsventil öffnet ist es erforderlich, dass der Druck über einen vorgegebenen Wert ansteigt. Üblicherweise wird die Hochdruckpumpe derart angesteuert, dass eine Maximalförderung erfolgt. Dies führt zu einem Öffnen des Druckbegrenzungsventils. Beim Öffnen des Druckbegrenzungsventils stellt sich ein fester Druckwert ein. Bei verschiedenen Typen und Systemkonfigurationen kann der Fall eintreten, dass das Druckbegrenzungsventil nicht sicher öffnet.
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Aus der
DE 10 2015 214 600 A1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem beschrieben, das eine Hochdruckpumpe mit einem elektrischen Saugventil umfasst. Das Schaltverhalten des elektrischen Saugventils wird erfasst und ausgehend von dem Schaltverhalten werden Rückschlüsse auf die Kraftstoffeigenschaften gezogen. Insbesondere wird die Viskosität des Kraftstoffs bestimmt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, dass in einfacher Weise ein Ersatzwert für den Druck ermittelt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass das Schaltverhalten des elektrischen Saugventils ausgewertet wird, und dass aus dem Schaltverhalten auf einen Druckwert im Kraftstoffversorgungssystem geschlossen wird.
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Dieser aus dem Schaltverhalten ermittelte Druckwert charakterisiert den Druck im Hochdruckbereich des Kraftstoffversorgungssystems.
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Besonders vorteilhaft ist es, dass dieser Druckwert zur Plausibilisierung eines mit einem Raildruck-Sensor gemessenen Messwertes verwendet wird. Weichen der Druckwert, der ausgehend von dem Schaltverhalten ermittelt wurde, und der mit dem Raildruck-Sensor gemessen Messwert für den Druck voneinander ab, so wird ein fehlerhafter Raildruck-Sensor erkannt.
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Beim Ausfall des Raildruck-Sensors steht ferner ein Ersatzwert zur Verfügung. Mit diesem Ersatzwert kann die Ansteuerdauer der Injektoren besser berechnet werden. Ein Notbetrieb des Fahrzeugs wird dadurch ermöglicht.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn ausgehend von einem Druckabbauwinkel des elektrischen Saugventils auf den Druckwert geschlossen wird.
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Ferner ist besonders vorteilhaft, dass zur Ermittlung des Druckabbauwinkels bzw. eines Dekompressionswinkels des elektrischen Saugventils dieses mit einem Prüfstrom beaufschlagt wird.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen neuen Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, insbesondere Sourcecode mit Compilier- und/oder Verlinkungsanweisungen, wobei der Programmcode das Computerprogramm zur Ausführung aller Schritte eines der beschriebenen Verfahren ergibt, wenn er gemäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt wird, also insbesondere kompiliert und/oder verlinkt wird. Dieser Programmcode kann insbesondere durch Quellcode gegeben sein, welche beispielsweise von einem Server im Internet herunterladbar ist.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 die wesentlichen Elemente einer Hochdruckpumpe,
- 2 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale,
- 3 ein zeitlicher Ausschnitt der über der Zeit aufgetragenen Signale,
- 4 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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In 1 ist eine Hochdruckpumpe dargestellt, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt einen Elektromagneten 14, der mit einer Spule 16 zusammenwirkt und einen Magnetkreis eines Saugventils 18 bildet.
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Dieses Saugventil 18, dass bei dieser Ausführung als elektrisches Saugventil ausgebildet ist, umfasst eine Feder, den Elektromagneten 14, die Spule 16, einen Anker 20 und ein Einlassventil 22, das hier als hydraulisches Einlassventil ausgebildet ist. Durch Ansteuern des Elektromagneten 14 wird über die Spule 16 der Anker 20 bewegt, in dieser Darstellung nach oben und unten. Dadurch wird das Einlassventil 22 betätigt, d. h. geöffnet oder geschlossen.
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Weiterhin zeigt die Darstellung der 1 ein Auslassventil 24, das als Rückschlagventil wirkt und als hydraulisches Auslassventil ausgebildet ist, einen Pumpenraum 26, einen Pumpenkolben 27 und einen Pumpnocken 28 mit oberem Totpunkt. Die dargestellte Hochdruckpumpe 10 umfasst somit das Saugventil 18, das Auslassventil 24, den Pumpenraum 26, den Pumpenkolben 27 und den Pumpnocken 28.
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In 2 ist in 2a der Strom I, mit dem der Elektromagnet 14 beaufschlagt wird, in 2b der Hub H des Nockens 28 und in 2c der Hub HA des Ankers 20 über der Zeit t aufgetragen. Zum Zeitpunkt t1 wird der Elektromagnet 14 bestromt. Mit einer gewissen Verzögerung beginnt sich zum Zeitpunkt t2 der Anker 20 von seiner geöffneten in seine geschlossene Position zu bewegen. Sobald der Anker 20 sich in seiner geschlossenen Position befindet, schließt sich ebenfalls das Einlassventil 22 und wird durch die Nockenbewegung Druck im Pumpenraum aufgebaut. Übersteigt der Druck im Pumpenraum den Druck im Rail, so öffnet das Auslassventil 24 und Kraftstoff gelangt vom Pumpenraum in das Rail.
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Nach Erreichen des oberen Totpunktes OT bewegt sich der Kolben wieder nach unten. Dies hat zur Folge, dass das Auslassventil 24 schließt, sobald der Druck im Pumpenraum unter den Raildruck abfällt. Zum Zeitpunkt t3 wird die Bestromung des Elektromagneten beendet. Da im Pumpenraum noch ein erhöhter Druck herrscht, verbleibt das Einlassventil 22 in seiner geschlossenen Position. Erst wenn der Druck im Pumpenraum weiter abgefallen ist, öffnet das Einlassventil 22 und erreicht zum Zeitpunkt t5 seine vollkommen geöffnete Position.
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Üblicherweise werden bei der Steuerung eines Kraftstoffversorgungssystems Winkelgrößen betrachtet. Der Zeitpunkt t5, bei dem das Einlassventil 22 vollständig geöffnet ist, entspricht einem Druckabbauwinkel. Der Abstand zwischen dem oberen Totpunkt OT und dem Druckabbauwinkel wird im Folgenden als Dekompressionswinkel bezeichnet. Dieser Dekompressionswinkel hängt dabei vom Raildruck ab. Dies bedeutet, durch Auswerten des Druckabbauwinkels bzw. des Dekompressionswinkels kann auf den Raildruck zurückgeschlossen werden.
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Bei einer alternativen Ausführungsform können auch die entsprechenden Zeitpunkte bzw. die entsprechenden Zeitdauern ausgewertet werden.
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Der Zeitpunkt, bei dem ein Ventil öffnet, bzw. schließt wird üblicherweise als Schaltzeitpunkt bezeichnet. Es sind verschiedene Verfahren zur Messung des Schaltzeitpunktes eines Ventils bekannt. So wird beispielsweise der Strom der durch das Ventil fließt auf einen konstanten Wert geregelt und der Verlauf der Spannung am Ventil ausgewertet. Zum Schaltzeitpunkt weist der Spannungsverlauf eine Unstetigkeit auf. Alternativ kann auch die Spannung auf einen konstanten Wert geregelt und der Strom entsprechend ausgewertet werden.
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Bei stromlos geöffneten Ventilen ist die Auswertung des Schließzeitpunktes unproblematisch, da hier das Ventil bestromt ist. Der Öffnungszeitpunkt kann bei Einspritzventilen ebenfalls entsprechend ausgewertet werden, da der Strom während der Öffnungsdauer noch nicht auf null abgefallen ist.
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Bei diesem elektrischen Saugventil ist dies nicht ohne weiteres möglich, da das Ventil nach der Zurücknahme der Bestromung erst öffnet, wenn der Druck im Pumpenraum auf eine bestimmten Wert abgefallen ist.
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Deshalb ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ab dem Zeitpunkt t4, der deutlich vor dem Öffnen des Einlassventils 22 liegt, der Elektromagnet 14 wieder bestromt wird. Durch diese Bestromung ist eine Messung des Schaltzeitpunkts beim Öffnen des Ankers möglich.
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Ein kleiner Ausschnitt während der Nachbestromung ab dem Zeitpunkt t4 ist in 3a und 3b dargestellt. Dabei ist in 3a der Hub HA des Ankers 20 und in 3b das Ansteuersignal I über der Zeit t aufgetragen. Vorzugsweise wird der Elektromagnet 14 mit einem pulsweitenmodulierten Signal beaufschlagt. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich mit dem Beginn des Öffnungsvorgangs das Tastverhältnis, mit dem die Spule zu beaufschlagen ist, abrupt ändert.
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In 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren als Flussdiagramm dargestellt. In einem ersten Schritt 400 wird der Elektromagnet 14 mit einem Prüfstrom beaufschlagt. Dieser Prüfstrom ist vorzugsweise deutlich kleiner gewählt als der Strom, mit dem der Elektromagnet 14 üblicherweise zum Schließen beaufschlagt wird. Vorzugsweise nimmt der Wert des Prüfstroms etwa 10% des üblichen Ansteuerstroms an.
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In einem zweiten Schritt 410 erfolgt eine Auswertung der Schaltfrequenz, mit dem ein Zweipunktregler den Stromfluss durch den Elektromagnet 14 auf einem vorgegebenen Sollwert regelt. Ausgehend von der Schaltfrequenz des Zweipunktreglers, insbesondere der Änderung der Schaltfrequenz beim Schaltvorgang des Ankers, wird in Schritt 420 die Schaltzeit, der Druckabbauwinkel bzw. der Dekompressionswinkel des Ventils bestimmt. Bei dem Dekompressionswinkel handelt es sich um den Winkel, der zwischen dem oberen Totpunkt des Pumpennocken 28 und dem Druckabbauwinkel, der der Winkelposition des Pumpennockens beim Öffnen des Einlassventils zum t5 entspricht, verstreicht.
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Im anschließenden Schritt 430 wird ausgehend von diesem Dekompressionswinkel ein Ersatzwert für den Raildruck ermittelt. Vorzugsweise ist dieser Ersatzwert für den Raildruck in einem Kennfeld als Funktion des Dekompressionswinkels abgelegt. Im anschließenden Schritt 440 wird dieser Wert zur Plausibilisierung des gemessenen Raildrucks und/oder als Ersatzwert zur Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015214600 A1 [0004]
