-
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose eines Absperrventils eines Fluidsystems, wobei das Fluidsystem einen Niederdruckbereich, einen Hochdruckbereich, worin im Vergleich zu dem Niederdruckbereich ein höherer Fluiddruck vorherrscht, eine Fluidpumpe und das Absperrventil aufweist. Die Fluidpumpe ist dazu ausgebildet, das Fluid von dem Niederdruckbereich via das Absperrventil in den Hochdruckbereich zu fördern. Das Absperrventil ist dazu ausgebildet, einen Haltedruck innerhalb des Hochdruckbereichs zu halten.
-
Fluidsysteme dienen beispielsweise dazu, als Wasserfördersystem Wasser in den Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Zu diesem Zweck muss das Fluid, in diesem Fall das Wasser, von dem Niederdruckbereich, der ein Reservoir für das Wasser aufweist, in den Hochdruckbereich gefördert werden und mit dem notwendigen Druck beaufschlagt werden, sodass das Wasser wie gewünscht in den Brennraum der Brennkraftmaschine zur Unterstützung der Verbrennung eingespritzt werden kann. Zu diesem Zwecke weist das Fluidsystem die Fluidpumpe auf, die via das Absperrventil das Fluid, das Wasser, in den Hochdruckbereich fördert und mit dem notwendigen Druck beaufschlagt. Die Arbeitsweise eines solchen Fluidsystems besteht herkömmlich darin, dass zunächst Fluid von dem Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich gefördert wird, bis beispielsweise ein maximaler Druck in dem Hochdruckbereich vorherrscht. Anschließend wird die Fluidpumpe heruntergefahren, sodass das Absperrventil schließt und den Haltedruck in dem Hochdruckbereich einsperrt. Anschließend kann solange Fluid aus dem Hochdruckbereich beispielsweise zur Einspritzung in den Brennraum, entnommen werden, bis ein bestimmter Minimaldruck innerhalb des Hochdruckbereichs unterschritten wird, woraufhin wiederum die Fluidpumpe gestartet wird, sodass neues Fluid in den Hochdruckbereich von dem Niederdruckbereich gefördert werden kann und erneut der geforderte Druck in dem Hochdruckbereich aufgebaut werden kann. Das Absperrventil (Tankabsperrventil TAV) ist herkömmlich ein federbelastetes Rückschlagventil, welches mit einer Spule gegen eine Federkraft, mittels einer elektrischen Ansteuerung, geöffnet werden kann. Das geöffnete Absperrventil wird bei einem vorbestimmten Druck, beispielsweise 6 bar, relativ auch ohne elektrische Ansteuerung offengehalten. Wird weiter der Druck kontinuierlich heruntergefahren, dichtet das Ventil aufgrund der Federkraft anschließend bei einem vorbestimmten Druck ab. In diesem Fall sind die Federkraft und der Druck im Gleichgewicht.
-
Für einen kontinuierlich ordnungsgemäßen Betrieb des Fluidsystems, ist es notwendig, dass der Haltedruck des Absperrventils und dementsprechend der Druck, welcher durch das Absperrventil in den Hochdruckbereich eingesperrt wird, über die Zeit beziehungsweise über die Betriebszeit des Fluidsystems, konstant ist oder bleibt. Zu diesem Zweck ist es notwendig, das Absperrventil beziehungsweise dessen Funktionstüchtigkeit zu überwachen und zu diagnostizieren. Sollte während des Betriebs das Absperrventil seine Funktionstüchtigkeit verlieren, beispielsweise durch Änderungen der Federrate oder einer Restmagnetisierung in der Spule, sollte dies erkannt werden, sodass eine Notstrategie eingeleitet werden kann, beziehungsweise das Absperrventil ausgetauscht werden kann. Herkömmlich wird das Absperrventil dadurch diagnostiziert beziehungsweise dessen Funktionstüchtigkeit wird dadurch überwacht, indem ein Drucksensor in dem Hochdruckbereich vorgesehen wird, der dazu ausgebildet ist, einen Druckverlauf zu erfassen, der charakteristisch für den vorherrschenden Druck innerhalb des Hochdruckbereichs ist. Anhand dieses Druckverlaufs kann erkannt werden, welcher Druck zu welchem Zeitpunkt in dem Hochdruckbereich vorherrscht. Allerdings ist ein derartiger Drucksensor ein zusätzliches Bauteil, was zusätzliche Kosten verursacht.
-
DE 10 2014 211 880 A1 betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines Lecks in einem Kraftstoffzuführungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, in dem mehrere Kraftstofftanks mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung fluidisch verbindbar sind, die mit einer Kraftstoffentnahmevorrichtung fluidisch verbunden ist. Es umfasst das fluidische Verbinden eines oder einer Gruppe der Kraftstofftanks mit der Kraftstoffleitung, wobei die Gruppe mindestens einen Kraftstofftank weniger aufweist, als mit der Kraftstoffleitung fluidisch verbindbar sind, das Ermitteln einer zu erwartenden Druckverringerung in der Kraftstoffleitung bei einer Kraftstoffeindosierung, und das Messen der tatsächlichen Druckverringerung bei der Eindosierung. Es wird geschlossen, dass ein Leck in dem mit der Kraftstoffleitung verbundenen Kraftstofftank, der Gruppe von Kraftstofftanks oder der Kraftstoffleitung vorliegt, wenn sich die ermittelte und die gemessene Druckverringerung mindestens um einen Schwellenwert unterscheiden.
-
DE 10 2005 048 456 A1 betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Absperrventils in einer Kraftstoffleitung, wobei das Absperrventil in der Kraftstoffleitung zwischen mindestens einem Tank und mindestens einem Einblasventil angeordnet ist, mit den Schritten: Schließen des Absperrventils, Einstellen eines Kraftstoffdrucks stromabwärts des geschlossenen Absperrventils, der kleiner ist als der Kraftstoffdruck stromaufwärts des Absperrventils, Überwachung des Kraftstoffdrucks bei geschlossenem Einblasventil stromabwärts des Absperrventils, wobei die Absperrwirkung des Ventils als nicht ausreichend erkannt wird, wenn der Druck in der Kraftstoffleitung stromabwärts des Ventils ansteigt.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem beziehungsweise mit der eine vorteilhaft einfache und genaue Diagnose eines Absperrventils eines Fluidsystems ermöglicht wird.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren beziehungsweise die Vorrichtung aufweisend die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zur Diagnose eines Absperrventils eines Fluidsystems die nachfolgend aufgezählten Schritte auf. Das Fluidsystem weist einen Niederdruckbereich, einen Hochdruckbereich, worin im Vergleich zu dem Niederdruckbereich ein höherer Fluiddruck vorherrscht, eine Fluidpumpe und das Absperrventil auf. Die Fluidpumpe ist dazu ausgebildet, Fluid von dem Niederdruckbereich via das Absperrventil in den Hochdruckbereich zu fördern. Das Absperrventil ist dazu ausgebildet, einen Haltedruck in dem Hochdruckbereich zu halten. Der Niederdruckbereich weist beispielsweise ein Fluidreservoir auf, von welchem das Fluid mittels der Fluidpumpe via das Absperrventil in den Hochdruckbereich gefördert wird. Das Absperrventil ist beispielsweise ein federbelastetes Rückschlagventil, welches mit einer Spule gegen eine Federkraft geöffnet werden kann. Die Verfahrensschritte sind:
- - Betreiben des Fluidsystems, wobei das Fluid von dem Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich via das Absperrventil mittels der Fluidpumpe gefördert wird. Gemäß diesem Schritt wird das Fluidsystem beispielsweise in einem Fahrzeug betrieben, um Fluid, beispielsweise Wasser, von dem Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich zu fördern.
- - Reduzieren der Förderleistung der Fluidpumpe bis fluidpumpenseitig am Absperrventil ein Druck unter einem erwarteten Haltedruck des Absperrventils vorliegt und Erfassen mindestens eines Verlaufs eines Regelparameters der Fluidpumpe während des Reduzierens der Förderleistung der Fluidpumpe. Sobald beispielsweise ein vordefinierter Maximaldruck in dem Hochdruckbereich des Fluidsystems erreicht wurde, wird die Fluidpumpe derart angesteuert, sodass eine Reduzierung der Förderleistung erfolgt. In diesem Fall reduziert sich aufgrund der Reduzierung der Förderleistung fluidpumpenseitig an dem Absperrventil der Fluiddruck. Das Absperrventil ist dazu ausgebildet, den Haltedruck in dem Hochdruckbereich zu halten. Der Haltedruck ist jener Druck an dem Absperrventil, bei welchem die Federkraft des Absperrventils und der Druck im Gleichgewicht sind, wodurch sich das Absperrventil schließt und dadurch den Druck in dem Hochdruckbereich einsperrt. In diesem Schritt wird dementsprechend die Förderleistung der Fluidpumpe soweit reduziert, bis fluidpumpenseitig am Absperrventil ein Druck unter dem erwarteten Haltedruck des Absperrventils vorliegt, sodass erwartet wird, dass das Absperrventil geschlossen ist beziehungsweise schließt. Gleichzeitig wird in diesem Verfahrensschritt mindestens ein Verlauf eines Regelparameters der Fluidpumpe während der Reduzierung der Förderleistung der Fluidpumpe erfasst. In anderen Worten, mindestens einer der Regelparameter der Fluidpumpe wird während des genannten Zeitraums aufgezeichnet.
- - Auswerten des mindestens einen erfassten Verlaufs des Regelparameters der Fluidpumpe zur Diagnose des Absperrventils des Fluidsystems. In jenem Moment beziehungsweise zu jenem Zeitpunkt, in dem das Absperrventil schließt, also die Federkraft des Absperrventils und der Druck in dem fluidpumpenseitig in dem Gleichgewicht sind, wird aufgrund des Schließens des Absperrventils der Hochdruckbereich von dem Niederdruckbereich entkoppelt. Die Rückströmung des Fluids aus dem Hochdruckbereich ist dadurch nicht mehr möglich, sondern wird aufgrund des Schließens des Absperrventils gestoppt. Dementsprechend resultiert daraus eine Änderung der Last auf die Fluidpumpe aufgrund des Schließens des Absperrventils, da kein Druck und Durchfluss aus dem relativ großen und elastischen Hochdruckbereich auf die Fluidpumpe lastet. Diese Änderung ist in dem mindestens einen erfassten Verlauf des Regelparameters der Fluidpumpe erkennbar. Schließt beispielsweise das Absperrventil nicht, ist in dem erfassten Verlauf des Regelparameters der Fluidpumpe keine signifikante Änderung ersichtlich, woraufhin rückgeschlossen werden kann, dass das Absperrventil nicht ordnungsgemäß funktioniert. Weist hingegen der erfasste Verlauf des Regelparameters der Fluidpumpe eine signifikante Änderung auf, kann dementsprechend rückgeschlossen werden, dass das Absperrventil schließt. Dementsprechend ist gemäß der vorliegenden Offenbarung die Diagnose des Absperrventils allein mittels der Auswertung des mindestens einen erfassten Verlaufs des Regelparameters der Fluidpumpe möglich. Ein zusätzlicher Drucksensor in dem Hochdruckbereich ist dementsprechend nicht notwendig, sodass das gesamte Fluidsystem vergleichsweise günstig ist. Außerdem ist die Änderung eines der Regelparameter der Fluidpumpe aufgrund des Schließens des Absperrventils relativ gut aus dem Verlauf des Regelparameters der Fluidpumpe ablesbar, sodass eine vorteilhaft genaue und zuverlässige Diagnose des Absperrventils gemäß der vorliegenden Offenbarung möglich ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird erkannt, dass das Absperrventil ordnungsgemäß schließt, wenn der erfasste Verlauf einen Knick aufweist. Zur Diagnose des Absperrventils wird gemäß dieser Ausführungsform das Absperrventil dahingehend diagnostiziert, ob es ordnungsgemäß schließt beziehungsweise ob es mangelhaft schließt. Gemäß dieser Ausführungsform wird der erfasste Verlauf des Regelparameters der Fluidpumpe dahingehend untersucht, ob der erfasste Verlauf den Knick aufweist. Ein Knick in dem erfassten Verlauf ist gemäß dieser Ausführungsform beispielsweise eine signifikante Änderung der Steigung des erfassten Verlaufs in das Positive beziehungsweise in das Negative oder sogar eine Richtungsänderung des erfassten Verlaufs, beispielsweise ersichtlich an einem Wendepunkt des Verlaufs. Gemäß dieser Ausführungsform kann beispielsweise auch der Gradient des erfassten Verlaufs ausgewertet werden und dementsprechend ein Gradientenverlauf des erfassten Verlaufs gebildet werden, um vorteilhaft den Knick zu untersuchen. Dabei kann beispielsweise der Gradientenverlauf beziehungsweise eine Änderung des Gradienten zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einem vorgegebenen beziehungsweise vorbestimmten Grenzwert beziehungsweise Grenzgradientenwert verglichen werden, woraus erkannt wird, dass der erfasste Verlauf den gewünschten Knick aufweist, worauf rückgeschlossen werden kann, dass Absperrventil ordnungsgemäß schließt. Der Knick im erfassten Verlauf resultiert daraus, dass aufgrund des Schließens des Absperrventils der Hochdruckbereich von dem Niederdruckbereich instantan entkoppelt wird, sodass die Fluidpumpe nicht mehr gegen den Druck in dem Hochdruckbereich fördern muss, woraufhin der Regelparameter der Fluidpumpe den entsprechenden Knick aufweist. Weist hingegen der erfasste Verlauf keinen Knick auf, dann kann entsprechend darauf rückgeschlossen werden, dass das Absperrventil gar nicht schließt, da während der Reduzierung der Förderleistung der Fluidpumpe die Fluidpumpe dauerhaft gegen den Druck in dem Hochdruckbereich fördert, sodass ein vergleichsweise konstanter erfasster Verlauf des Regelparameters vorliegt, woraufhin auf ein mangelhaftes Absperrventil rückgeschlossen werden kann.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird der aktuelle Haltedruck des Absperrventils aus dem erfassten Verlauf ermittelt. Der Haltedruck des Absperrventils kann sich über die Betriebszeit des Fluidsystems beispielsweise aufgrund von Abnutzungserscheinungen verändern, insbesondere reduzieren. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft zur Diagnose des Absperrventils, den aktuell tatsächlich vorherrschenden Haltedruck des Absperrventils zu ermitteln. Dies kann aus dem erfassten Verlauf ermittelt werden. Dabei wird beispielsweise der erfasste Verlauf dahingehend untersucht, zu welchem Zeitpunkt der Knick und/oder das Schließen des Absperrventils erfolgte. Dies kann dann beispielsweise im Verhältnis mit dem Startzeitpunkt des Reduzierens der Förderleistung der Fluidpumpe gesetzt werden, sodass eine Zeitdifferenz ermittelt werden kann, zwischen welcher das Reduzieren der Förderleistung der Fluidpumpe eingeleitet wurde und das Absperrventil sich schließt. Der Schließzeitpunkt korreliert mit dem Druck, welcher fluidpumpenseitig am Absperrventil vorherrscht. Dementsprechend kann anhand des erfassten Verlaufs, insbesondere anhand des Zeitpunkts, an welchem das Absperrventil schließt, ermittelt werden, welcher Haltedruck an dem Absperrventil aktuell vorliegt. Je länger es dauert, bis das Absperrventil schließt, desto geringer ist der aktuelle Haltedruck des Absperrventils. Dementsprechend kann gemäß dieser Ausführungsform zusätzlich die Diagnose des Absperrventils dahingehend erweitert werden, dass der aktuelle Haltedruck des Absperrventils ermittelt wird beziehungsweise sogar fortlaufend überwacht wird, sodass eventuell frühzeitig der Austausch des Absperrventils eingeleitet werden kann, sodass das Fluidsystem möglichst dauerhaft ordnungsgemäß funktioniert.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird der erfasste Verlauf mit einem Referenzverlauf verglichen und es wird erkannt, dass das Absperrventil mangelhaft schließt, wenn der erfasste Verlauf von dem Referenzverlauf um mehr als einen vordefinierten Schwellenwert abweicht. Der Vergleich kann gemäß einer Ausführungsform an vordefinierten Vergleichspunkten oder kontinuierlich erfolgen. Der Referenzverlauf und ggf. die vordefinierten Vergleichspunkte können beispielsweise während der Entwicklung des Absperrventils beziehungsweise während der Entwicklung des Fluidsystems ermittelt bzw. definiert und in einem Speicher hinterlegt werden und laufend mit dem erfassten Verlauf verglichen werden. Zudem kann der vordefinierte Schwellenwert der gemäß einer Ausführungsform beispielsweise fünf, zehn oder fünfzehn Prozent beträgt, während der Entwicklung des Absperrventils beziehungsweise des Fluidsystems ermittelt werden und in dem Speicher hinterlegt werden. Der Referenzverlauf kann beispielsweise auch ein Referenzzeitpunkt sein, anhand welchem erkannt wird, wann das Absperrventil schließt beziehungsweise wann der Schließzeitpunkt des Absperrventils außerhalb des vordefinierten Schwellenwerts liegt, worauf wiederum rückgeschlossen werden kann, dass das Absperrventil mangelhaft schließt und ausgetauscht werden soll. Der Vergleich mit einem Referenzverlauf stellt eine vergleichsweise einfache, aber zuverlässige Möglichkeit dar, um die Diagnose des Absperrventils vorteilhaft einfach und zuverlässig durchzuführen. Gemäß einer Ausführungsform ist der Referenzverlauf eine Variable oder ein Modell, das in Abhängigkeit von Parametern den entsprechenden Referenzverlauf ausgibt.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Erfassen des Verlaufs eines Regelparameters der Fluidpumpe lediglich das Erfassen von einem oder mehreren punktuellen Werten des Regelparameters. Dieser oder diese einzelnen Werte werden anschließend zur Diagnose des Absperrventils ausgewertet indem sie beispielsweise mit Referenzwerten verglichen werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Reduzierung der Förderleistung der Fluidpumpe mittels einer konstanten Reduzierung der Fluidpumpendrehzahl, wobei der erfasste Verlauf des Regelparameters der Fluidpumpenstromverlauf ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Förderleistung der Fluidpumpe dadurch reduziert, indem die Fluidpumpendrehzahl reduziert wird. Die Reduzierung der Fluidpumpendrehzahl geht einher mit einer Reduzierung des Fluiddrucks, welcher fluidpumpenseitig an dem Absperrventil anliegt, sodass ab/bei Unterschreiten des vorherrschenden Haltedrucks des Absperrventils das Absperrventil schließt. Die Fluidpumpendrehzahl kann beispielsweise mittels einer konstanten Rampe reduziert werden beziehungsweise geregelt werden. Gemäß dieser Ausführungsform reduziert sich die Fluidpumpendrehzahl konstant nach unten, bis beispielsweise die Fluidpumpendrehzahl null erreicht hat. Dementsprechend bleibt die Reduzierung der Fluidpumpendrehzahl auch während des Schließens des Absperrventils konstant. Dementsprechend spiegelt sich das Schließen des Absperrventils in dem Fluidpumpenstromverlauf wider, da aufgrund des Schließens des Absperrventils der Gegendruck von dem Hochdruckbereich schlagartig reduziert ist. Dementsprechend kann gemäß dieser Ausführungsform mittels des erfassten Fluidpumpenstromverlauf als Regelparameter die Diagnose des Absperrventils vorteilhaft vorgenommen werden.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsform erfolgt die Reduzierung der Förderleistung der Fluidpumpe mittels einer konstanten Reduzierung des Fluidpumpenstroms, wobei der erfasste Verlauf des Regelparameters der Fluidpumpendrehzahlverlauf ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Förderleistung der Fluidpumpe dadurch reduziert, indem der Fluidpumpenstrom beispielsweise mittels einer konstanten Rampe von dem Anfangswert auf null konstant reduziert bzw. herunter geregelt wird. Dementsprechend ist auch während des Schließens des Absperrventils der Fluidpumpenstromverlauf konstant, wodurch die Fluidpumpendrehzahl unmittelbar nach dem Schließen des Absperrventils zunächst wieder ansteigt. Dies resultiert daraus, da aufgrund des konstanten Verlaufs des Fluidpumpenstroms nun eine größere Förderleistung möglich ist, da der Gegendruck aus dem Hochdruckbereich aufgrund des Schließens des Absperrventils wegfällt. Der Fluidpumpendrehzahlverlaufs kann gemäß dieser Ausführungsform für die Diagnose des Absperrventils vorteilhaft einfach und genau herangezogen werden, da wie erläutert die Funktionstüchtigkeit des Absperrventils aus dem Fluidpumpendrehzahlverlauf herausgelesen werden kann.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird der aktuelle Haltedruck des Absperrventils dadurch ermittelt, indem diejenige Fluidpumpendrehzahl beziehungsweise derjenige Fluidpumpenstrom ermittelt wird, welcher vorherrscht, wenn das Absperrventil schließt, wobei das Schließen des Absperrventils aus dem erfassten Verlauf des Regelparameters ausgelesen wird. Ist der erfasste Verlauf des Regelparameters der Fluidpumpenstromverlauf, dann wird aus dem Fluidpumpenstromverlauf der Zeitpunkt ermittelt, an dem das Absperrventil schließt. Ist der erfasste Verlauf des Regelparameters der Fluidpumpendrehzahlverlauf, dann wird aus dem Fluidpumpendrehzahlverlauf derjenige Zeitpunkt ermittelt, an dem das Absperrventil schließt. Der entsprechende Zeitpunkt kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, indem der entsprechende erfasste Verlauf auf den Knick untersucht wird, welcher auftritt, wenn das Absperrventil schließt. Gleichzeitig wird der entsprechende Parameter, welcher zur Reduzierung der Förderleistung der Fluidpumpe heruntergeregelt wird, dahingehend ausgewertet, dass die aktuelle Fluidpumpendrehzahl beziehungsweise der aktuelle Fluidpumpenstrom ausgewertet und erfasst wird, wenn das Absperrventil schließt. Die entsprechenden Verläufe korrelieren mit dem tatsächlich aktuellen Haltedruck des Absperrventils, sodass entsprechend aus dem vorherrschenden Fluidpumpenstrom beziehungsweise vorherrschenden Fluidpumpendrehzahl, welche/welcher vorherrscht, wenn das Absperrventil schließt, auf den tatsächlichen aktuellen Haltedruck des Absperrventils rückgeschlossen werden kann. Gemäß dieser Ausführungsform kann allein aus dem erfassten Verlauf des Regelparameters in Kombination mit dem Parameter der Fluidpumpe, welcher zur Reduzierung der Förderleistung herangezogen wird, der tatsächliche aktuelle Haltedruck des Absperrventils ermittelt werden. Gemäß einer Ausführungsform ist eine fortlaufende beziehungsweise dauerhafte Auswertung des aktuellen Haltedruck des Absperrventils möglich, sodass das Absperrventil im Betrieb des Fluidsystems fortlaufend diagnostiziert werden kann.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist das Fluidsystem einen Drucksensor auf, der dazu eingerichtet ist, einen Druckverlauf zu erfassen, der charakteristisch für den Druck innerhalb des Hochdruckbereichs ist, wobei zur Diagnose des Absperrventils der erfasste Druckverlauf des Drucksensors zusätzlich herangezogen wird. Gemäß dieser Ausführungsform kann mittels des Drucksensors zusätzlich eine Aussage über den Druck, welcher in dem Hochdruckbereich vorherrscht, getroffen werden. Dadurch kann beispielsweise der Druck, welcher nach dem Schließen des Absperrventils in dem Hochdruckbereich vorherrscht, ermittelt werden, sodass eine Aussage über den tatsächlichen aktuellen Haltedruck des Absperrventils zusätzlich möglich ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Diagnose des Absperrventils mittels des erfassten Verlaufs des Regelparameters der Fluidpumpe zusätzlich validiert werden, sodass insgesamt die Diagnose des Absperrventils vorteilhaft genau und zuverlässig wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird der erforderliche Druck in dem Hochdruckbereich für den Betrieb des Fluidsystems mittels der Fluidpumpe erreicht und gehalten, wenn erkannt wird, dass das Absperrventil mangelhaft ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann dementsprechend ein Notbetrieb des Fluidsystems mittels der Fluidpumpe aufrechterhalten werden, bis das Absperrventil repariert beziehungsweise ausgetauscht worden ist. Dementsprechend wird nach einer Diagnose des Absperrventils, während welcher erkannt wird, dass das Absperrventil mangelhaft ist beziehungsweise der erforderliche Haltedruck von dem Absperrventil nicht mehr aufrechterhalten werden kann, der notwendige Druck in dem Hochdruckbereich für den Betrieb des Fluidsystems mittels der Fluidpumpe selbst dauerhaft aufrechterhalten werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist das Fluidsystem dazu ausgebildet Wasser als Fluid zu fördern. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Fluidsystem dazu ausgebildet Wasser in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Fahrzeugs einzuspritzen.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Vorrichtung zur Diagnose eines Absperrventils eines Fluidsystems, wobei das Fluidsystem einen Niederdruckbereich, einen Hochdruckbereich, eine Fluidpumpe und das Absperrventil aufweist, eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, eines der oben genanntes Verfahren auszuführen, wobei die Fluidpumpe dazu ausgebildet ist, Fluid von dem Niederdruckbereich via das Absperrventil in den Hochdruckbereich zu fördern und wobei das Absperrventil dazu ausgebildet ist, einen Haltedruck in dem Hochdruckbereich zu halten. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Steuereinheit zur Steuerung, Regelung des Fluidsystems, einer Brennkraftmaschine oder eines Teils eines Brennkraftmaschine oder des Antriebstrangs der Brennkraftmaschine sein. Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung ein Teil der Steuereinheit ist oder als zusätzliche Steuereinheit verbaut ist, beispielsweise in einem Fahrzeug mit dem Fluidsystem.
-
Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fluidsystems gemäß einer Ausführungsform,
- 2 ein erstes Diagramm, welches den Betrieb des Fluidsystems gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt,
- 3 ein zweites Diagramm, welches den Betrieb des Fluidsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
-
1 zeigt ein Fluidsystem 100. Das Fluidsystem 100 weist einen Niederdruckbereich 102 und einen Hochdruckbereich 104 auf. Der Niederdruckbereich 102 ist jener Bereich, in welchem Fluid des Fluidsystems 100 mit einem im Vergleich zum Hochdruckbereich 104 niedrigeren Druck beaufschlagt ist bzw. bei Atmosphärendruck vorliegt. Der Hochdruckbereich 104 ist dementsprechend jener Bereich des Fluidsystems 100, in welchem das Fluid im Vergleich mit dem Druck des Niederdruckbereich 102 mit einem höheren Druck beaufschlagt ist. Der Niederdruckbereich 102 weist ein Fluidreservoir 110, einen ersten Fluidfilter 120, und eine Fluidpumpe 130 auf. Das Fluidreservoir 110 dient als Speicher des Fluids und stellt dem Fluidsystem 100 das Fluid bereit. Der erste Fluidfilter 120 dient dazu das Fluid aus dem Fluidreservoir 110 zu filtern. Die Fluidpumpe 130 ist dazu ausgebildet, das Fluid von dem Niederdruckbereich 102 in den Hochdruckbereich 104 zu fördern und mit dem erforderlichen Druck zu beaufschlagen. Zwischen dem Niederdruckbereich 102 und dem Hochdruckbereich 104 ist ein Absperrventil 140 angeordnet. Das Absperrventil 140 ist gemäß dieser Ausführungsform ein federbasiertes Rückschlagventil. Das Absperrventil 140 trennt dementsprechend fluidtechnisch den Niederdruckbereich 102 von dem Hochdruckbereich 104 ab. Als federbelastetes Rückschlagventil schließt als Absperrventil 140, sobald der Druck fluidpumpenseitig unter dem Haltedruck des Absperrventils 140 liegt, wodurch der Druck in dem Hochdruckbereich 104 eingeschlossen wird. Das Fluidsystem 100 weist gemäß dieser Ausführungsform einen SAE Connector 150 auf, der zwischen dem Absperrventil 140 und einem zweiten Fluidfilter 170 angeordnet ist. Der zweite Fluidfilter 170 dient dazu, eine Feinfilterung des Fluids in dem Hochdruckbereich 104 vorzunehmen.
-
Der Hochdruckbereich 104 weist zusätzlich einen Luftabscheider 180 auf, der dazu ausgebildet ist, Luft aus dem Fluid abzuscheiden. Der Hochdruckbereich 104 weist in dem Zusammenhang auch ein Belüftungsventil 190 auf, das dazu ausgebildet ist, die von dem Luftabscheider 180 abgeschiedene Luft aus dem Fluidsystem 100 auszulassen beziehungsweise abzuführen. Der Hochdruckbereich 104 weist zusätzlich ein Motorabsperrventil 200 auf, das dazu ausgebildet ist, als Barriere zwischen dem Hochdruckbereich 104 und einem stromab des Motorabsperrventils 200 angeordneten Motor/Brennkraftmaschine zu dienen. Der Hochdruckbereich 104 weist zusätzlich einen Drucksensor 210 auf, der dazu ausgebildet ist, einen Druckverlauf zu erfassen, der charakteristisch für den Druck innerhalb des Hochdruckbereichs 104 ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Drucksensor 210 dazu ausgebildet, lediglich den Druck innerhalb des Hochdruckbereichs 104 zu erfassen, wenn das Motorabsperrventil 200 geöffnet ist, da der Drucksensor 210 Strom in Fluidströmungsrichtung stromab des Motorabsperrventils 200 angeordnet ist. Anhand des Drucksensors 210 kann dementsprechend der Druckverlauf innerhalb des Hochdruckbereichs 104 erfasst werden, sodass auch ein Rückschluss auf den Haltedruck des Absperrventils 140 zur Diagnose des Absperrventils 140 möglich ist. In der 1 ist zusätzlich mittels eines Pfeils 220 eine Richtung angegeben, an welcher Dosierventile zur Einspritzung des Fluids in die Brennkraftmaschine angeordnet sind. Im Betrieb des Fluidsystems 100 wird gemäß einer Ausführungsform zunächst mittels der Fluidpumpe 130 Fluid aus dem Fluidreservoir 110 via das Absperrventil 140 in den Hochdruckbereich 104 gepumpt, bis ein vordefinierter Maximaldruck in dem Hochdruckbereich 104 erreicht ist. Der vordefinierte Maximaldruck kann beispielsweise zwischen 8 und 10 bar (0,8 und 1 MPa) liegen. Sobald dieser Maximaldruck erreicht ist, wird die Förderleistung der Fluidpumpe 130 reduziert, bis fluidpumpenseitig am Absperrventil 140 der Haltedruck des Absperrventils 140 erreicht wird, sodass das Absperrventil 140 schließt und der Druck in dem Hochdruckbereich 104 eingesperrt wird. Währenddessen oder anschließend kann bei einem geöffneten Motorabsperrventil 200 Fluid aus dem Hochdruckbereich 104 in Richtung 220 der Dosierventile geleitet werden und von da in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Sobald der Druck innerhalb des Hochdruckbereichs 104 einen vorbestimmten Minimalwert unterschreitet, kann wiederum die Fluidpumpe 130 angesteuert werden, sodass neues Fluid aus dem Fluidreservoir 110 mittels der Fluidpumpe 130 via das Absperrventil 140 in den Hochdruckbereich 104 gefördert wird.
-
Die Diagnose des Absperrventils 140 kann mittels des Drucksensors 210 erfolgen. Allerdings ist eine Diagnose des Absperrventils 140 auch mittels des Auswertens von Regelparametern der Fluidpumpe 130 gemäß der vorliegenden Offenbarung möglich. Zu diesem Zweck wird ein Verlauf mindestens eines Regelparameters der Fluidpumpe 130 während einer Reduzierung der Förderleistung der Fluidpumpe 130 bis mindestens unter einen erwarteten Haltedruck des Absperrventils 140 aufgezeichnet und anschließend ausgewertet. Anhand des erfassten Verlaufs des mindestens einen Regelparameters der Fluidpumpe 130 kann rückgeschlossen werden, ob das Absperrventil 140 ordnungsgemäß funktioniert oder mangelhaft ist.
-
Die 2 zeigt ein erstes Diagramm 300. In dem ersten Diagramm 300 sind über die Zeit 310 verschiedene Verläufe dargestellt. Es ist der Druckverlauf 320 dargestellt, der innerhalb des Hochdruckbereichs 104 des Fluidsystems 100 während der Reduzierung der Förderleistung der Fluidpumpe 130 bis unter den Haltedruck des Absperrventils 140 vorherrscht. Zudem ist während desselben Zeitraums der Fluidpumpenstromverlauf 330 und der Fluidpumpendrehzahlverlauf 340 als Regelparameter der Fluidpumpe 130 dargestellt. Aus dem ersten Diagramm 300 ist der Schließzeitpunkt 350 erkennbar, an welchem der Haltedruck des Absperrventils 140 unterschritten wurde, wodurch das Absperrventil 140 schließt und den Druck innerhalb des Hochdruckbereichs 104 einsperrt. Dies ist aus dem Druckverlauf 320 ersichtlich. Gemäß der Ausführungsform des ersten Diagramms 300 wird die Förderleistung der Fluidpumpe 130 mittels einer konstanten Reduzierung der Fluidpumpendrehzahl 340 geregelt. Die ist aus dem ersten Diagramm 300 dahingehend ersichtlich, dass der Fluidpumpendrehzahlverlauf 340 zunächst konstant ist und sobald eine Reduzierung der Förderleistung der Fluidpumpe 130 eingeleitet wird, konstant abnimmt, auch während des Schließens des Absperrventils 140. Gleichzeitig ist aus dem Fluidpumpenstromverlauf 330 ersichtlich, dass der Fluidpumpenstromverlauf 330 zunächst ebenfalls konstant abnimmt, allerdings, sobald das Absperrventil 140 schließt, ist ein Knick beziehungsweise eine starke Gradientenänderung in dem Fluidpumpenstromverlauf 330 ersichtlich. Dies rührt daher, dass, sobald das Absperrventil 140 schließt, kein Gegendruck aus dem Hochdruckbereich 140 der Förderleistung der Fluidpumpe 130 entgegenwirkt, sodass dieselbe Förderleistung fast instantan auch mittels eines viel geringeren Fluidpumpenstroms erreicht wird. Dadurch reduziert sich der Fluidpumpenstrom am Schließzeitpunkt, wie in dem ersten Diagramm 300 gezeigt. Diese starke Reduzierung beziehungsweise dieser Knick nach unten des Fluidpumpenstromverlaufs 330 ist in dem ersten Diagramm 300 gut ersichtlich und markiert jene Stelle beziehungsweise jenen Zeitpunkt, an dem das Absperrventil 140 schließt.
-
Die 3 zeigt ein zweites Diagramm 400. Das zweite Diagramm 400 zeigt ebenso über die Zeit 410 verschiedene Verläufe während des Reduzierens der Förderleistung der Fluidpumpe 130. Dementsprechend ist in dem zweiten Diagramm 400 ebenso der Druckverlauf 420 über die Zeit dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass der Druckverlauf 420 bis zum Schließen des Absperrventils 140 am Schließzeitpunkt 450 zunächst konstant abnimmt und anschließend konstant flach bleibt. Die Reduzierung der Förderleistung der Fluidpumpe 130 wird gemäß dieser Ausführungsform mittels einer konstanten Reduzierung des Fluidpumpenstromverlaufs 430 durchgeführt. Dies ist in dem zweiten Diagramm 400 in dem konstant sinkenden Verlauf des Fluidpumpenstromverlaufs 430 ersichtlich. Zusätzlich ist in dem zweiten Diagramm 400 der Fluidpumpendrehzahlverlauf 440 gemäß dieser Ausführungsform dargestellt. An dem Fluidpumpendrehzahlverlauf 440 ist ersichtlich, dass an dem Schließzeitpunkt 450 ein Anstieg des Fluidpumpendrehzahlverlaufs 440 ersichtlich ist. Dementsprechend stieg unmittelbar nach dem Schließen des Absperrventils 140 die Drehzahl der Fluidpumpe 130 an. Dies ist darauf zurückzuführen, dass aufgrund des Schließens des Absperrventils 140 dieselbe Förderleistung mit demselben Fluidpumpenstrom mit einer höheren Fluidpumpendrehzahl realisierbar ist, da aufgrund des Schließens des Absperrventils 140 kein Gegendruck aus dem Hochdruckbereich 104 mehr vorliegt. Aus dem Fluidpumpendrehzahlverlauf 440 kann dementsprechend gemäß dieser Ausführungsform aufgrund des Knicks in dem Verlauf beziehungsweise aufgrund der starken Gradientenänderung des Fluidpumpendrehzahlverlaufs 440 darauf rückgeschlossen werden, dass sich das Absperrventil 140 zu dem entsprechenden Schließzeitpunkt schloss. Dementsprechend kann anhand des Fluidpumpendrehzahlverlaufs 440 alleine oder in Kombination mit dem Fluidpumpenstromverlauf 430 auf die Funktionstüchtigkeit des Absperrventils 140 rückgeschlossen werden, und dementsprechend kann das Absperrventil 140 diagnostiziert werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist es denkbar, dass der Fluidpumpenstromverlauf 330 beziehungsweise der Fluidpumpendrehzahlverlauf 440 mit entsprechenden Referenzverläufen beziehungsweise Referenzwerten verglichen werden und daraufhin die Diagnose des Absperrventils 140 vorgenommen wird, indem anhand des Vergleichs untersucht wird, ob die entsprechenden Verläufe als erfasste Verläufe des Regelparameters der Fluidpumpe 130 mit den entsprechenden Referenzverläufen innerhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts beziehungsweise innerhalb eines vorgegebenen Grenzbands sind.
