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Vollständige Beschreibung:
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Die folgende Beschreibung beschreibt und bestimmt die Beschaffenheit der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, auf die sie durchzuführen ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren eines driftenden Injektors in einem Kraftstoffeinspritzsystem.
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In einem Common-Rail-System beinhaltet das Kraftstoffeinspritzsystem Komponenten wie beispielsweise einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffförderpumpe/-vorförderpumpe, einen Kraftstofffilter, eine Hochdruckpumpe, eine Common-Rail und einen Injektor. Diese Komponenten sind durch die Hochdruck- und die Niederdruckkreise der Kraftstoffeinspritzsysteme verbunden. Kraftstoffeinspritzsystemkomponenten können basierend auf dem zur Verfügung stehenden Raum am Motorzylinderkopf montiert sein. Kraftstoff aus dem Kraftstofftank wird durch eine Vorförderpumpe über einen Filter zu der Hochdruckpumpe gepumpt. Die Hochdruckpumpe beaufschlagt den Kraftstoff mit Druck und führt ihn der Common-Rail und dem Injektor durch Hochdruckleitungen zu.
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Hinsichtlich dieser speziellen Offenbarung soll der Schwerpunkt auf Kraftstoffeinspritzsysteme gelegt werden, bei denen es keine Drucksteuerventile oder Druckentlastungsventile stromabwärts der Common-Rail gibt. Somit ist der Injektorrückstrom- oder -rücklaufpfad des Injektors der einzige Pfad, durch den zusätzlicher Kraftstoff zu dem Kraftstofftank zurück fließt. Die Grundfunktion des Injektorrückstroms besteht darin, die Kraftstoffinjektion zu unterstützen, da sich die Injektornadel ohne den Rückstrom nicht hebt.
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Während des Betriebs des Kraftstoffeinspritzsystems wird die Reihe von Injektoren in einer bestimmten Reihenfolge betätigt, um zu gewährleisten, dass der Injektor den Kraftstoff in die verschiedenen Verbrennungsräume einspritzt. Der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge werden durch die elektronische Steuereinheit in einem Kraftstoffeinspritzsystem gesteuert. Diese beiden Parameter werden für jeden der Mehrzahl von Injektoren getrennt berechnet. Es wird erwartet, dass die Injektoren die bestimmte Kraftstoffmenge für einen bestimmten Zeitraum weiter einspritzen. Im Laufe der Zeit verschleißen jedoch die verschiedenen Komponenten des Kraftstoffinjektors. Aufgrund des Verschleißes des Injektors ist es möglich, dass der Injektor weiter einspritzt, selbst wenn kein Signal vorliegt. Dies wird als Injektorversagen betrachtet, und in diesem Fall besteht keine andere Möglichkeit, als den Injektor auszutauschen. Aufgrund des Verschleißes ist auch möglich, dass der Kraftstoffinjektor mehr Kraftstoff als die erwartete Menge einspritzt, obgleich die Einschaltzeit auf eine Länge eingestellt ist, bei der erwartet wird, dass der Injektor eine vordefinierte Menge einspritzt. Aufgrund des Verschleißes ist auch möglich, dass der Kraftstoffinjektor weniger Kraftstoff als die erwartete Menge einspritzt, obgleich die Einschaltzeit auf eine Länge eingestellt ist, bei der erwartet wird, dass der Injektor eine vordefinierte Menge einspritzt. In beiden Fällen, wo der Kraftstoffinjektorkörper weniger als die vordefinierte Menge einspritzt oder der Kraftstoffinjektor weniger als die vordefinierte Menge einspritzt, ist der Injektor ein driftender Injektor. Die Drifterscheinung betrifft einzelne Injektoren und wird im Laufe der Zeit ausgeprägter.
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IN201841007156 offenbart einen Diagnosetester und ein Verfahren zum Identifizieren von Drift in einem in einer Brennkraftmaschine angebrachten Injektor. Das Verfahren umfasst die Schritte des Lesens von Kompensationswerten von Injektoren für Kraftstoffmenge; Auslösens eines Morse-Tests zum Sammeln von Reibungsdaten der Kraftmaschine; Angebens des Injektors mit Drift, wenn Kompensationswerte der Injektoren den Reibungsdaten nicht entsprechen.
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DE 102 32 356 A1 offenbart ein Verfahren zum Vergleichen des Einspritzbeginns und des Einspritzendes eines Injektors mit gespeicherten Werten dieser Variablen und Vergleichen von Werten des Einspritzbeginns und/oder Ändern der Einspritzdauer auf solch eine Weise, dass eine sich bei dem Vergleich ergebende Abweichung minimiert wird. Diese Art der Driftkorrektur hat jedoch den Nachteil, dass die präzise Erkennung des Einspritzbeginns und Einspritzendes nicht in allen Motorlastpunkten möglich ist.
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DE102007060768 offenbart ein Verfahren zur Drifterkennung und Driftkompensation von Injektoren zur Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungsräume einer Brennkraftmaschine durch die folgenden Schritte: Abtasten eines den Rail-Druck charakterisierenden Signals; Transformation des zeitdiskreten Signals in den Frequenzraum; Durchführung einer Merkmalsextraktion aus dem Frequenz-Spektrum und Festlegung wenigstens eines Merkmalsvektors; Vergleich des wenigstens einen Merkmalsvektors mit wenigstens einem korrespondierenden, zuvor ermittelten und einen ordnungsgemäß funktionierenden Injektor charakterisierenden und in einem Speicher gespeicherten Merkmalsvektor; bei Feststellung einer Abweichung des wenigstens einen Merkmalsvektors von dem gespeicherten Merkmalsvektor um eine vorgegebene Größe: Schließen auf eine Abweichung der eingespritzten Menge aufgrund einer Drift.
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Einige der Herausforderungen der obigen vorbekannten Techniken bestehen darin, dass es sehr schwierig ist, zu diagnostizieren, welcher spezielle Injektor aus der Gruppe von Injektoren tatsächlich driftet. Da die obigen Verfahren nicht gestatten, den driftenden Injektor aufzuzeigen, würde die Kompensation im Grunde auf den gesamten Satz von Injektoren angewandt werden. Somit kann es in einigen Fällen zu einer Überkompensation der Drift kommen.
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Die Aufgabe des Konzepts der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, durch das der Injektor oder die Injektoren aus dem gesamten Satz von Injektoren in dem Kraftstoffeinspritzsystem gezielt identifiziert werden können.
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Figurenliste
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Es wird eine verschiedene Durchführungsweise der Offenbarung in der Beschreibung offenbart und in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht:
- 1 veranschaulicht ein repräsentatives Kraftstoffeinspritzsystem für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung;
- 2 veranschaulicht ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Identifizieren eines driftenden Injektors in einem Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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1 veranschaulicht ein repräsentatives Kraftstoffeinspritzsystem für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung. Es wird das elektronische Steuergerät 10 in einem Kraftstoffeinspritzsystem 12 offenbart. Das elektronische Steuergerät 10 ist dazu konfiguriert: von einem Motordrehzahlsensor den Motordrehzahlwert zu empfangen; eine Kraftstoffbilanzsteuerkorrektur basierend auf dem von dem Motordrehzahlsensor empfangenen Motordrehzahlwert und einem bekannten Kraftstoffinjektoraktivierungsmuster anzuwenden. Das elektronische Steuergerät 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass es dazu konfiguriert ist, einen Rail-Druckgradienten über eine von dem Fahrzeug zurückgelegte Strecke, über die das Kraftstoffeinspritzsystem in Betrieb ist, zu überwachen 102; den überwachten Rail-Druckgradienten mit einem Rail-Druckgradientenschwellenwert zu vergleichen 104; eine Motordrehzahlschwankung von einem Motordrehzahlsensor zu lernen 106 und die Motordrehzahlschwankung durch das bekannte Kraftstoffinjektoraktivierungsmuster mit einem bestimmte Motorzylinder zu korrelieren; eine Kraftstoffbilanzsteuerkorrektur zum Korrigieren der Motordrehzahlschwankung und Korrigieren der Motordrehzahl auf einen Motordrehzahlschwellenwert durch Ändern der Einschaltzeit für die Kraftstoffinjektoren, die als Teil des bekannten Aktivierungsmusters aktiviert werden, anzuwenden 108; die Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge für jeden der Kraftstoffinjektoren abzubilden 110, während die Kraftstoffbilanzsteuerkorrektur angewandt wird; eine Motordrehzahlschwankung unter Verwendung eines Motordrehzahlsensors in Echtzeit zu messen 112 und die Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge zu messen, während die Kraftstoffbilanzsteuerkorrektur für jeden der Kraftstoffinjektoren angewandt wird; einen driftenden Injektor durch Vergleichen eines gemessenen Werts der Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge und eines abgebildeten Werts der Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge zu identifizieren 114; den identifizierten driftenden Injektor als einen driftenden Injektor zu identifizieren 116, wenn das Ausmaß der Abweichung der eingespritzte Menge größer als ein Schwellenausmaß der Abweichung der eingespritzten Menge ist, und einen Benutzer basierend auf der Bestätigung zu warnen (118).
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Während des Betriebs des Motors und des Kraftstoffeinspritzsystems wird der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank durch die Förderpumpe zu einem Filter geschickt. Der Filter entfernt den Wassergehalt und die Partikel im Kraftstoff, und der Kraftstoff wird der Hochdruckpumpe zugeführt. Die Hochdruckpumpe beaufschlagt den Kraftstoff mit Druck, und der Kraftstoff wird zu der Common-Rail geschickt. Die Common-Rail, die auch als Speicher bekannt ist, ist die Komponente, wo der Kraftstoff gespeichert und auf dem gewünschten Druck, der zur Verbrennung erforderlich ist, gehalten wird. Ferner ist in dem Motor ein Motordrehzahlsensor vorgesehen. Der Motordrehzahlsensor liefert Informationen über die Drehzahl des Motors. Jeder Motor hat auch ein bekanntes Kraftstoffinjektoraktivierungsmuster. Wenn ein bestimmter Injektor von dem Aktivierungsmuster aktiviert wird, gibt es eine erwartete Änderung der Motordrehzahl. Wenn der Injektor nicht gealtert ist oder wenn der Verschleiß des Injektors gering ist, überquert die durch den Motordrehzahlsensor gemessene Motordrehzahl während des Aktivierungsmusters des Injektors nicht einen Motordrehzahlschwellenwert. Dies ändert sich jedoch mit Alter und Verschleiß des Injektors. Das elektronische Steuergerät 100 hat bereits die Informationen über das Aktivierungsmuster des Kraftstoffinjektors und es hat auch die Signale von dem Motordrehzahlsensor empfangen. Somit ist das elektronische Steuergerät in der Lage, den speziellen Injektor, der driftet, basierend auf der Motordrehzahl zu identifizieren. Dies ist das grundlegende Prinzip der Funktionsweise des elektronischen Steuergeräts 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung, und es ist auch wichtig, die Funktionsweise des Verfahrens 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung zu verstehen.
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2 veranschaulicht ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Identifizieren eines driftenden Injektors in einem Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Kraftstoffeinspritzsystem 12 umfasst mehrere Kraftstoffinjektoren, jeweils einen für die mehreren Motorzylinder in einem Motor. Das Kraftstoffeinspritzsystem wird in einem Fahrzeug betrieben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Überwachen 102 eines Rail-Druckgradienten über eine von dem Fahrzeug zurückgelegte Strecke, über die das Kraftstoffeinspritzsystem in Betrieb ist, Vergleichen 104 des überwachten Rail-Druckgradienten mit einem Rail-Druckgradientenschwellenwert; Lernen 106 einer Motordrehzahlschwankung von einem Motordrehzahlsensor und Korrelieren der Motordrehzahlschwankung durch das bekannte Kraftstoffinjektoraktivierungsmuster mit einem bestimmte Motorzylinder; Anwenden 108 einer Kraftstoffbilanzsteuerkorrektur zum Korrigieren der Motordrehzahlschwankung und Korrigieren der Motordrehzahl auf einen Motordrehzahlschwellenwert durch Ändern der Einschaltzeit für die aktivierten Kraftstoffinjektoren; Abbilden 110 der Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge für jeden der Kraftstoffinjektoren, während die Kraftstoffbilanzsteuerkorrektur angewandt wird; Messen 112 einer Motordrehzahlschwankung in Echtzeit unter Verwendung eines Motordrehzahlsensors und Messen der Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge, während die Kraftstoffbilanzsteuerkorrektur für jeden der Kraftstoffinjektoren angewandt wird; Identifizieren 114 eines driftenden Injektors durch Vergleichen eines gemessenen Werts der Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge und eines abgebildeten Werts der Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge; Bestätigen 116 des identifizierten driftenden Injektors als einen driftenden Injektor, wenn das Ausmaß der Abweichung der eingespritzte Menge größer als ein Schwellenausmaß der Abweichung der eingespritzten Menge ist, und Warnen 118 eines Benutzers basierend auf der Bestätigung.
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Das Verfahren 100 kann ferner auf die folgende Weise ausführlich erläutert werden. Das Überwachen 102 des Rail-Druckgradienten kann wie folgt erläutert werden. Während des Motorzündungszustands, der auch als T15-Zustand bekannt ist, der Rail-Druck und die von dem Fahrzeug zurückgelegten Gesamtkilometer. Wie zuvor im Stand der Technik der Erfindung erwähnt wurde, wird die Leistung der Injektoren über die Betriebslebensdauer des Injektors beeinträchtigt, aus diesem Grund erfolgt die Überwachung des Rail-Druckgradienten über die von dem Fahrzeug zurückgelegten Kilometer. Somit wird während des das Überwachen 102 betreffenden Schritts der Rail-Druck über die Betriebslebensdauer des Fahrzeugs kontinuierlich überwacht, und die Änderung des Rail über diese Zeitspanne, die als der Rail-Druckgradient bekannt ist, wird aufgezeichnet. Somit ist ein Rail-Druckgradientenkennfeld vorhanden. Während der Implementierung des Verfahrens 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung würde ferner ein Schwellenwert des Rail-Druckgradienten basierend auf der von dem Fahrzeug zurückgelegten Strecke und dem aufgezeichneten Wert oder dem Eintritt von Staubpartikeln definiert werden. Dieser Schwellenwert berücksichtigt bereits die Echtzeitwerte des Rail-Drucks und des Rail-Druckgradienten. Der Schwellenwert des Rail-Druckgradienten ist ein fester Wert für ein bestimmtes Kraftstoffeinspritzsystem.
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Während des Betriebs des Motors wird der Echtzeit-Rail-Druck gemessen, und der überwachte Rail-Druckgradient wird im Vergleichsschritt 104 des Verfahrens 100 mit dem definierten Schwellenwert verglichen. Wenn der überwachte Rail-Druckgradient über dem definierten Schwellenwert des Rail-Druckgradienten liegt, zeigt dies an, dass es möglicherweise eine Abweichung aufgrund des driftenden Injektors gibt. Der definierte Schwellenwert ist in der Regel ein eingestellter Wert, der so sein würde, dass die Änderung des Rail-Druckgradienten aufgrund der driftenden Injektoren und nicht aufgrund irgendwelcher anderer Faktoren erfolgen würde. Liegt die Injektordrift innerhalb von Grenzen, würde dies jedoch bedeuten, dass es ein Leck in dem Hochdrucksystem gibt, und der Benutzer kann darüber informiert werden.
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Während des Betriebs des Motors gibt es auch einen Lernvorgang 106, der als ein Teil des Verfahrens 100 erfolgt. Während des Lernvorgangs 106 wird die Motordrehzahlschwankung anhand des von dem Motordrehzahlsensor empfangenen Signals identifiziert, ferner hat das elektronische Steuergerät 10 bereits Informationen über das Aktivierungsmuster der Kraftstoffinjektoren. Somit kann zwischen der Schwankung der Motordrehzahl und dem bestimmten aktivierten Injektor eine Korrelation hergestellt werden. Unter Verwendung der Korrelation kann insofern ein eindeutiger Zusammenhang hergestellt werden, dass das Aktivieren eines bestimmten Injektors zu einer Zunahme der Motordrehzahl führen würde. Während des Betriebs des Motors kann beobachtet werden, dass während des Aktivierens eines bestimmten Injektors die Motordrehzahl über einen Motordrehzahlschwellenwert hinaus zunimmt. Ebenso kann beobachtet werden, dass während des Aktivierens eines bestimmten Injektors die Motordrehzahl unter einen Motordrehzahlschwellenwert abfällt. Die normale Erwartung besteht darin, dass es keine Drift von dem Injektor gibt, die Motordrehzahl dann nicht höher oder niedriger als der Motordrehzahlschwellenwert sein würde.
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Da der Motordrehzahlschwellenwert nicht aufrechterhalten wird, ist es als Teil des Verfahrens 100 ferner erforderlich, dass eine Korrelation angewandt werden muss, um den Motordrehzahlschwellenwert aufrechtzuerhalten, diese Korrelation ist als Kraftstoffbilanzsteuerkorrektur bekannt. Die Kraftstoffbilanzsteuerkorrektur wird durch Ändern der Einschaltzeit des gerade aktivierten bestimmten Kraftstoffinjektors angewandt 108. In einem nächsten Schritt erfolgt eine der Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge für jeden gerade aktivierten Kraftstoffinjektor. Das Kennfeld stellt im Grunde eine Angabe des Werts bereit, um den der Injektor hinsichtlich der Eingespritzte Kraftstoffmenge abweicht. Das Kennfeld kann eine Angabe über einen positiv driftenden Injektor und einen negativ driftenden Injektor bereitstellen. Der Lernvorgang 106 und der Abbildungsvorgang 110 werden in dem elektronischen Steuergerät 10 des Kraftstoffeinspritzsystems 12 ausgeführt. Es sollte jedoch ersichtlich sein, dass das Lernen 106 und das Abbilden 110 gegebenenfalls ein Prozessschritt sein können, der kontinuierlich ausgeführt wird. Das Lernen 106 und das Abbilden 110 können über bestimmte vordefinierte Zeiträume oder über gewisse Motorbetriebsbedingungen oder Fahrzeugbetriebsbedingungen erfolgen.
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Bei Verwendung des Lernvorgangs 106 und des Abbildungsvorgangs 110 identifiziert das Verfahren bereits, welcher Injektor möglicherweise driftet, es ist aber auch wichtig, dass die Methodologie zuverlässig ist und keine Angabe basierend auf nur einem Anzeigewert oder einer Messung bereitstellt. Wie zuvor bei der tatsächlichen Implementierung des Verfahrens erwähnt wurde, würden der Prozess des Lernens 106 und des Abbildens 118 nicht kontinuierlich erfolgen, sie könnten über gewisse Motorbetriebsbedingungen oder Fahrzeugbetriebsbedingungen erfolgen. Um zu gewährleisten, dass das Verfahren 100 zuverlässig ist, ist es auch erforderlich, den Echtzeitwert der Motordrehzahlschwankung und der Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge zu kennen. Aus diesem Grunde wird im Messvorgang 112 der Echtzeitmotordrehzahlwert anhand des Motordrehzahlsensors bestimmt, und die Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge wird durch das elektronische Steuergerät 10 berechnet, während die Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge bei Anwenden der Kraftstoffbilanzsteuerkorrektur abgebildet wird. Basierend auf den gemessenen Werten einer Echtzeitänderung des Werts der eingespritzten Kraftstoffmenge wird der bestimmte driftende Injektor im Identifizierungsvorgang 114 identifiziert.
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In einem weiteren Schritt, der das Verfahren 100 sogar noch zuverlässiger machen soll, wird in dem Bestätigungsvorgang 116 der driftende Injektor als ein driftender Injektor identifiziert, wenn das Ausmaß der Abweichung der eingespritzten Menge größer als ein Schwellenausmaß der Abweichung der eingespritzten Menge ist. Dadurch soll gewährleistet werden, dass sich nicht nur ein einziger Fall einer Abweichung der eingespritzten Menge dazu qualifiziert, einen driftenden Injektor zu ermitteln. Basierend auf dem Bestätigungsvorgang 116, dass der identifizierte Injektor tatsächlich driftet, wird eine Warnung 118 bereitgestellt. Die Warnung 118 kann eine optische Warnung, eine akustische Warnung, eine akustisch-optische Warnung und dergleichen sein.
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Die Vorteile des Verfahrens zum Identifizieren eines driftenden Injektors gemäß der vorliegenden Offenbarung besteht darin, dass unter Verwendung dieses Verfahrens genau festgestellt werden kann, welcher spezielle Injektor driftet, und somit kann die Kompensation nur auf den Injektor angewandt werden, anstatt auf den gesamten Satz angewandt zu werden. Ferner reduziert dies die Überkompensation, die auf einige Injektoren, die möglicherweise keine Drift haben, angewandt werden kann. Das vorliegende Verfahren stellt ein Verfahren zum Identifizieren eines driftenden Injektors unter Verwendung von Motordrehzahlschwankung bereit, somit wäre keine zusätzliche Hardware erforderlich, um einen driftenden Injektor zu identifizieren.
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Es sollte auf der Hand liegen, dass das in den Figuren gezeigte Kraftstoffeinspritzsystem nur der Veranschaulichung dient und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf das hier dargestellte Kraftstoffeinspritzsystem beschränkt. Der Schutzumfang der Erfindung ist nur durch den Schutzumfang der Ansprüche beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- IN 201841007156 [0006]
- DE 10232356 A1 [0007]
- DE 102007060768 [0008]
