DE102022202976A1

DE102022202976A1 - Method for detecting a defect in a high-pressure pump

Info

Publication number: DE102022202976A1
Application number: DE102022202976.3A
Authority: DE
Inventors: Francesco Lucarelli; Bernd Frey; Christos Hondros; Cord Fitschen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2023-09-28
Also published as: CN116804395A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Defekts einer Hochdruckpumpe, welche ein oder mehrere Förderwerke zum Fördern von Fluid aus einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich aufweist, wobei ein Verlauf (V'1, V'2, V'3) einer für einen Druck (p) in dem Hochdruckbereich (charakteristische Größe (p') bestimmt wird, wobei ein Abschnitt des Verlaufs bestimmt wird, der einem Förderhub des einen oder einem der mehreren Förderwerke zuordenbar ist, und wobei, wenn in dem Abschnitt (Δφ2, Δφ3) ein Wert, insbesondere ein Mittel- oder Maximalwert, der Größe innerhalb eines vorgegebenen Bereichs (Δp') liegt, auf einen Defekt der Hochdruckpumpe erkannt wird.The invention relates to a method for detecting a defect in a high-pressure pump, which has one or more conveying mechanisms for conveying fluid from a low-pressure area to a high-pressure area, with a curve (V'1, V'2, V'3) for a pressure ( p) is determined in the high-pressure region (characteristic variable (p'), whereby a section of the curve is determined which can be assigned to a delivery stroke of the one or one of the several conveyor systems, and where, if in the section (Δφ2, Δφ3), a value , in particular an average or maximum value, the size of which lies within a predetermined range (Δp '), a defect in the high-pressure pump is detected.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Defekts einer Hochdruckpumpe sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for detecting a defect in a high-pressure pump as well as a computing unit and a computer program for carrying it out.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Hochdruckpumpen können eingesetzt werden, um Kraftstoff als Fluid bis zu einem gewünschten Druckwert, dem sog. Raildruck, zu verdichten und einem Hochdruckspeicher als Hochdruckbereich (sog. Common-Rail) zuzuführen. Bei Brennkraftmaschinen, die einen hohen Kraftstoffbedarf haben, können beispielsweise auch Hochdruckpumpen mit zwei (oder mehreren) Förderwerken verwendet werden, bei denen zwei (oder mehr) Kolben angetrieben werden, um die Förderleistung der Hochdruckpumpe zu erhöhen.High-pressure pumps can be used to compress fuel as a fluid up to a desired pressure value, the so-called rail pressure, and to supply it to a high-pressure reservoir as a high-pressure area (so-called common rail). In internal combustion engines that have a high fuel requirement, for example, high-pressure pumps with two (or more) conveyors can also be used, in which two (or more) pistons are driven in order to increase the delivery capacity of the high-pressure pump.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Erkennen eines Defekts einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer Brennkraftmaschine, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for detecting a defect in a high-pressure pump, in particular an internal combustion engine, as well as a computing unit and a computer program for carrying it out are proposed with the features of the independent patent claims. Advantageous refinements are the subject of the subclaims and the following description.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Erkennen eines Defekts einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer Brennkraftmaschine. Eine solche Hochdruckpumpe weist ein oder mehrere Förderwerke zum Fördern von Fluid aus einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich auf. Insbesondere kann dabei jedem Förderwerk auch ein elektrisches Saugventil zugeordnet sein. Außerdem können im Falle von mehreren Förderwerken, z.B. zwei, diese zueinander versetzt angesteuert werden. Zweckmäßigerweise werden die mehreren Förderwerke über eine volle Umdrehung einer zur Ansteuerung der Förderwerke verwendeten Welle gleichmäßig versetzt angesteuert. Denkbar ist hier beispielsweise bei zwei Förderwerken und einem Nockenantrieb mit einseitigen Nocken eine Verdrehung der Nocken zueinander um 180°. Bei Verwendung von doppelseitigen Nocken, sodass pro voller Umdrehung der Welle jedes Förderwerk zwei volle Hübe durchläuft, ist entsprechend eine Verdrehung der Nocken zueinander um 90° denkbar. Insbesondere kann eine solche Hochdruckpumpe eingesetzt werden, um Kraftstoff als Fluid in einen Hochdruckspeicher einer Brennkraftmaschine als Hochdruckbereich zu fördern.The invention is concerned with detecting a defect in a high-pressure pump, in particular an internal combustion engine. Such a high-pressure pump has one or more conveying mechanisms for conveying fluid from a low-pressure area into a high-pressure area. In particular, each conveyor can also be assigned an electric suction valve. In addition, in the case of several conveyor systems, e.g. two, they can be controlled offset from one another. Appropriately, the several conveyors are controlled evenly offset over a full revolution of a shaft used to control the conveyors. It is conceivable here, for example, with two conveyors and a cam drive with one-sided cams, a rotation of the cams relative to each other by 180°. When using double-sided cams, so that each conveyor mechanism goes through two full strokes per full revolution of the shaft, it is conceivable that the cams can be rotated by 90° relative to each other. In particular, such a high-pressure pump can be used to deliver fuel as a fluid into a high-pressure accumulator of an internal combustion engine as a high-pressure area.

Es hat sich herausgestellt, dass bei solchen Hochdruckpumpen Defekte auftreten können. So kann z.B. ein Förderwerk defekt, insbesondere funktionslos sein. Beispielsweise können der Kolben oder das Saugventil blockiert sein, beispielsweise durch Späne, die sich im Förderwerk ablösen oder im Kraftsoff enthalten sind. Ein im oberen Totpunkt (OT) blockierter Kolben kann nicht mehr angehoben oder abgesenkt werden. Ein in Offenstellung blockiertes Saugventil ermöglicht ein Rückfördern von Fluid in den Niederdruckbereich. In beiden Fällen fördert das Förderwerk keinen Fluid mehr. Bei einer Hochdruckpumpe mit nur einem Förderwerk kann dann gar kein Fluid mehr gefördert werden, bei einer Hochdruckpumpe mit mehreren Förderwerken nur in geringerem Ausmaß.It has been found that defects can occur with such high-pressure pumps. For example, a conveyor system can be defective, in particular non-functional. For example, the piston or the suction valve can be blocked, for example by chips that come off in the conveyor or are contained in the fuel. A piston blocked at top dead center (TDC) can no longer be raised or lowered. A suction valve blocked in the open position allows fluid to be returned to the low-pressure area. In both cases, the conveyor system no longer delivers fluid. With a high-pressure pump with only one conveyor, no fluid can be pumped at all; with a high-pressure pump with several conveyors, only to a lesser extent.

Zum Erkennen insbesondere eines solchen Defekts wird vorgeschlagen, einen Verlauf einer für einen Druck in dem Hochdruckbereich charakteristischen Größe zu bestimmen. Diese charakteristische Größe ist zweckmäßigerweise eine Ableitung des Drucks. Hierzu kann z.B. ein Verlauf des Drucks erfasst werden, davon kann dann eine Ableitung gebildet werden. Der Verlauf des Drucks kann über dem Winkel der antreibenden Welle, bei Brennkraftmaschinen beispielsweise die Kurbelwelle, erfasst werden, oder über der Zeit. Entsprechend kann dann auch die Ableitung nach dem Winkel erfolgen. Dies ist letztlich allerdings gleichbedeutend mit einer zeitabhängigen Erfassung und zeitlichen Ableitung, da hier lediglich die Drehzahl zur Umrechnung zu berücksichtigen ist. Um den Druck im Hochdruckbereich zu erfassen, kann ein entsprechender Drucksensor verwendet werden, dessen Messwerte z.B. in einer ausführenden Recheneinheit erhalten werden.In order to detect such a defect in particular, it is proposed to determine a course of a variable that is characteristic of a pressure in the high-pressure range. This characteristic variable is expediently a derivative of the pressure. For this purpose, for example, a pressure curve can be recorded, from which a derivative can then be formed. The course of the pressure can be recorded over the angle of the driving shaft, for example the crankshaft in internal combustion engines, or over time. Accordingly, the derivation can then also be carried out according to the angle. Ultimately, however, this is equivalent to a time-dependent recording and time derivation, since only the speed needs to be taken into account for conversion. In order to detect the pressure in the high-pressure range, a corresponding pressure sensor can be used, the measured values of which are obtained, for example, in an executing computing unit.

Weiterhin wird ein Abschnitt des Verlaufs bestimmt, also z.B. ein bestimmter Bereich eines Winkels, der einem Förderhub des einen oder einem der mehreren Förderwerke zuordenbar ist. Bei einem Förderhub wird Fluid in den Hochdruckbereich gefördert, d.h. der Druck steigt an. Die Ableitung des Verlaufs des Drucks (also ein Druckgradient) ist dann positiv. Da eine solche Förderung von Fluid nur bei einer Bewegung vom unteren zum oberen Totpunkt eines Kolbens des Förderwerks erfolgt, ist eine solche Zuordnung leicht möglich. Auch bei mehreren Förderwerken ist eine solche Zuordnung möglich, wenn diese versetzt (bzgl. Winkel oder Zeit) angesteuert werden und damit versetzt fördern.Furthermore, a section of the course is determined, for example a specific area of an angle that can be assigned to a conveying stroke of one or one of the several conveying systems. During a delivery stroke, fluid is delivered into the high-pressure area, i.e. the pressure increases. The derivative of the pressure curve (i.e. a pressure gradient) is then positive. Since such fluid delivery only occurs when a piston of the conveyor system moves from the bottom to the top dead center, such an assignment is easily possible. Such an assignment is also possible with several conveyor systems if they are controlled at an offset (in terms of angle or time) and thus convey at an offset.

Wenn in dem Abschnitt ein Wert der Größe innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, so wird auf einen Defekt der Hochdruckpumpe erkannt. Dabei kann z.B. ein Mittelwert in dem Abschnitt oder ein Maximalwert verwendet werden. Für den Fall, dass die charakteristische Größe eine Ableitung des Drucks ist, kann auf den Defekt der Hochdruckpumpe erkannt werden, wenn der Wert der Größe um weniger als einen vorgegeben Schwellwert von null abweicht, also in dem durch den doppelten Schwellwert bemessenen Bereich um null herum liegt oder um in einem nach unten offenen Bereich unterhalb des Schwellwerts liegt. Wenngleich der Wert der Ableitung für den Fall eines Defekts, bei dem kein Fluid mehr in den Hochdruckbereich gefördert wird, theoretisch bei null liegt, werden in der Praxis gewisse Abweichungen und/oder Messungenauigkeiten auftreten, die durch geeignete Wahl eines solchen Schwellwerts berücksichtigt werden können.If a size value in the section lies within a predetermined range, a defect in the high-pressure pump is detected. For example, an average value in the section or a maximum value can be used. In the event that the characteristic quantity is a derivative of the pressure, the defect of the high-pressure pump can be identified if the value of the quantity deviates from zero by less than a predetermined threshold value, i.e. lies around zero in the area measured by twice the threshold value or lies below the threshold value in a downwardly open area. Although the value of the derivative is theoretically zero in the event of a defect in which fluid is no longer delivered into the high-pressure region, in practice certain deviations and/or measurement inaccuracies will occur, which can be taken into account by appropriately selecting such a threshold value.

Es hat sich gezeigt, dass die Ableitung des Drucks, also der Druckgradient, mit der Blockierung des Förderwerks bzw. des Saugventils direkt auf null abfällt, während es im vorhergehenden Förderhub noch einen Druckanstieg (für das betreffende Förderwerk) gab. Insofern kann es auch zweckmäßig sein, einen Vergleich mit einem oder mehreren vorgehenden Förderhüben des betreffenden Förderwerks vorzunehmen.It has been shown that the derivation of the pressure, i.e. the pressure gradient, drops directly to zero when the conveyor system or the suction valve is blocked, while there was still a pressure increase (for the conveyor system in question) in the previous delivery stroke. In this respect, it can also be useful to make a comparison with one or more previous delivery strokes of the conveyor system in question.

Denkbar ist auch, dass nicht die Ableitung des Drucks betrachtet wird, sondern der Druck bzw. dessen Verlauf selbst. Hierbei wird der Druck auf einem gewissen Niveau, das z.B. durch eine vorhergehende Einspritzung erreicht worden ist, verbleiben und wider Erwarten nicht ansteigen.It is also conceivable that it is not the derivation of the pressure that is considered, but rather the pressure or its course itself. Here, the pressure will remain at a certain level, which has been achieved, for example, by a previous injection, and will not increase, contrary to expectations.

Im Falle mehrere Förderwerke kann der Defekt insbesondere demjenigen Förderwerk zugeordnet werden, dessen Förderhub der Abschnitt zuordenbar ist. Nur während des (ausbleibenden) Förderhubs des defekten Förderwerks wird der Druckanstieg bei null liegen, während des Förderhubs des anderen Förderwerks (oder ggf. auch mehreren anderer Förderwerke) wird ein Druckanstieg erfolgen. Bei einer versetzten Ansteuerung der Förderwerke kann diese Unterscheidung direkt getroffen werden. Bei einer synchronen Ansteuerung liegt zumindest der Druckanstieg (sowohl absolut als auch der Gradient) unterhalb des erwarteten Wertes, also in einem Bereich unterhalb. Bei einer Pumpe mit mehreren Förderwerken ist die Erkennung des Defekts besonders vorteilhaft, da nämlich immer noch Fluid gefördert wird - und fehlende Mengen ggf. sogar ausgeregelt werden - sodass ein Defekt anderweitig nicht oder nicht so schnell erkannt würde.In the case of several conveyor systems, the defect can be assigned in particular to that conveyor system whose conveying stroke the section can be assigned. Only during the (missing) delivery stroke of the defective conveyor will the pressure increase be at zero; during the delivery stroke of the other conveyor (or possibly several other conveyors) there will be a pressure increase. If the conveyor systems are controlled at a different angle, this distinction can be made directly. With synchronous control, at least the pressure increase (both absolute and the gradient) is below the expected value, i.e. in a range below. In the case of a pump with several conveying mechanisms, detecting the defect is particularly advantageous because fluid is still being pumped - and missing quantities may even be corrected - so that a defect would otherwise not be recognized or would not be recognized as quickly.

Vorzugsweise wird, wenn ein Defekt bei der Hochdruckpumpe erkannt worden ist, eine Maßnahme eingeleitet; diese kann insbesondere das Ausgeben eines Hinweises umfassen. So kann z.B. eine Warnlampe (insbesondere die Motorkontrollleuchte, MIL) aktiviert werden und/oder es kann eine Warnmeldung in Textform ausgegeben werden. Dies ermöglicht es z.B., kurzfristig eine Werkstatt aufzusuchen.Preferably, if a defect in the high-pressure pump has been detected, a measure is initiated; This can in particular include issuing a notice. For example, a warning lamp (in particular the check engine light, MIL) can be activated and/or a warning message can be issued in text form. This makes it possible, for example, to visit a workshop at short notice.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, for example a control unit of a motor vehicle, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN-Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps is also advantageous because this causes particularly low costs, especially if an executing control device is used for additional tasks and is therefore present anyway. Finally, a machine-readable storage medium is provided with a computer program stored thereon as described above. Suitable storage media or data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.). Such a download can be wired or wired or wireless (e.g. via a WLAN network, a 3G, 4G, 5G or 6G connection, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawing.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 shows schematically a fuel injection system of an internal combustion engine with a high-pressure pump, in which a method according to the invention can be carried out.
2 shows schematically a high-pressure pump with a suction valve, in which a method according to the invention can be carried out.
3 shows a side view 2 .
4 shows schematically various pressure curves to explain a method according to the invention in a preferred embodiment.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment(s) of the invention

In 1 ist schematisch ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 einer Brennkraftmaschine 40 gezeigt. Dieses umfasst beispielhaft eine elektrische Kraftstoffpumpe 14, mittels welcher Kraftstoff als Fluid aus einem Fluidtank 12 entnommen und über einen Fluidfilter 13 zu einer Hochdruckpumpe 15 gefördert werden kann. Der Bereich vor der Hochdruckpumpe 15 stellt somit einen Niederdruckbereich dar. Die Hochdruckpumpe 15 ist in der Regel mit der Brennkraftmaschine 40 bzw. deren Kurbel- oder Nockenwelle verbunden und kann damit angetrieben werden.In 1 A fuel injection system 10 of an internal combustion engine 40 is shown schematically. This includes, for example, an electric fuel pump 14, by means of which fuel is removed as fluid from a fluid tank 12 and fed via a fluid filter 13 to a high-pressure pump 15 can be promoted. The area in front of the high-pressure pump 15 thus represents a low-pressure area. The high-pressure pump 15 is usually connected to the internal combustion engine 40 or its crankshaft or camshaft and can be driven thereby.

Die Hochdruckpumpe 15 weist hier zwei Förderwerke mit je einem elektrischen Saugventil 16, 16' auf, welche in Bezug auf die 2 und 3 detaillierter erläutert werden. Der Ausgang der Hochdruckpumpe 15 ist mit einem Hochdruckspeicher 18, dem sog. Rail, in einem Hochdruckbereich verbunden, an dem eine Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren 19 angeschlossen ist. Über die Kraftstoffinjektoren 19 wiederum kann Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine 40 eingebracht werden. Weiterhin ist am Hochdruckspeicher 18 ein Drucksensor 20 vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, einen Druck im Hochdruckspeicher 18 zu erfassen.The high-pressure pump 15 here has two conveyors, each with an electric suction valve 16, 16 ', which are in relation to the 2 and 3 be explained in more detail. The output of the high-pressure pump 15 is connected to a high-pressure accumulator 18, the so-called rail, in a high-pressure area to which a plurality of fuel injectors 19 are connected. Fuel can in turn be introduced into the cylinders of the internal combustion engine 40 via the fuel injectors 19. Furthermore, a pressure sensor 20 is provided on the high-pressure accumulator 18, which is set up to detect a pressure in the high-pressure accumulator 18.

Weiterhin ist eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 80 gezeigt, die beispielhaft dazu eingerichtet ist, die Brennkraftmaschine 40 bzw. die Kraftstoffinjektoren 19 und die Hochdruckpumpe 15 mit den elektrischen Saugventilen 16, 16' anzusteuern. Das Steuergerät 80 kann Signale des Drucksensors 20 einlesen und so den Druck im Hochdruckspeicher 18 erfassen und verarbeiten.Furthermore, a computing unit 80 designed as a control device is shown, which is set up, for example, to control the internal combustion engine 40 or the fuel injectors 19 and the high-pressure pump 15 with the electrical suction valves 16, 16 '. The control device 80 can read signals from the pressure sensor 20 and thus record and process the pressure in the high-pressure accumulator 18.

In den 2 und 3 sind die Hochdruckpumpe 15 und die elektrischen Saugventile 16, 16' aus 1 detaillierter dargestellt. 2 zeigt eines der Förderwerke von der Seite; 3 beide frontal. Im Folgenden sollen die 2 und 3 übergreifend beschrieben werden.In the 2 and 3 the high-pressure pump 15 and the electric suction valves 16, 16 'are off 1 presented in more detail. 2 shows one of the conveyor systems from the side; 3 both frontal. Below they should 2 and 3 be described comprehensively.

Die Hochdruckpumpe 15 weist zwei Förderwerke mit Aktoren oder Kolben 23, 23' auf, die jeweils von einem Nocken 24 bzw. 24' betätigt werden. Die Nocken sitzen auf einer Welle 37 und können pumpenseitig in einem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe 15 angeordnet sein. Insbesondere ist die Nockenbewegung durch eine zweckmäßige Anbindung (z.B. über die Nockenwelle) an die Brennkraftmaschine angebunden. Die Nocken 24 und 24' sind als doppelseitige Nocken ausgebildet und um 90° versetzt.The high-pressure pump 15 has two conveyors with actuators or pistons 23, 23 ', each of which is actuated by a cam 24 or 24'. The cams sit on a shaft 37 and can be arranged on the pump side in a pump housing of the high-pressure pump 15. In particular, the cam movement is connected to the internal combustion engine by an appropriate connection (e.g. via the camshaft). The cams 24 and 24' are designed as double-sided cams and are offset by 90°.

Weiterhin weist die Hochdruckpumpe 15 Auslassventile 25, 25' auf, über welche Förderräume 26, 26' der Hochdruckpumpe 15 an den Hochdruckspeicher angebunden sind. Die Auslassventile 25, 25' können beispielsweise jeweils als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet sein, so dass nur dann Kraftstoff vom jeweiligen Förderraum 26 bzw. 26' in den Hochdruckspeicher gefördert werden kann, wenn ein genügend hoher Druck im jeweiligen Förderraum vorherrscht.Furthermore, the high-pressure pump 15 has outlet valves 25, 25', via which delivery chambers 26, 26' of the high-pressure pump 15 are connected to the high-pressure accumulator. The outlet valves 25, 25' can, for example, each be designed as a spring-loaded check valve, so that fuel can only be delivered from the respective delivery chamber 26 or 26' into the high-pressure accumulator if a sufficiently high pressure prevails in the respective delivery chamber.

Die elektrischen Saugventile 16, 16' weisen jeweils einen Ventilkolben 30 bzw. 30' auf, der den Niederdruckbereich von dem jeweiligen Förderraum 26 bzw. 26' der Hochdruckpumpe 15 trennt. Ein Kraftstofffluss vom Niederdruckbereich ist in 2 mittels eines Pfeiles gezeigt.The electric suction valves 16, 16' each have a valve piston 30 or 30', which separates the low-pressure area from the respective delivery chamber 26 or 26' of the high-pressure pump 15. A fuel flow from the low pressure area is in 2 shown by an arrow.

Weiterhin weisen die elektrischen Saugventile 16, 16' jeweils einen Elektromagneten 32 bzw. 32' mit einer Spule 31 bzw. 31' auf. Die Spulen 31, 31' können beispielsweise an das Steuergerät angebunden sein, so dass die Spulen 31, 31' bzw. die Elektromagnete 32, 32' im Rahmen der Ansteuerung der elektrischen Saugventile bestromt werden können. Weiterhin sind Wegbegrenzungen 33, 33' vorgesehen, die vorliegend als Anker für den jeweiligen Elektromagneten ausgebildet sind.Furthermore, the electrical suction valves 16, 16' each have an electromagnet 32 or 32' with a coil 31 or 31'. The coils 31, 31' can, for example, be connected to the control device, so that the coils 31, 31' or the electromagnets 32, 32' can be energized as part of the control of the electrical suction valves. Furthermore, travel limitations 33, 33' are provided, which in the present case are designed as anchors for the respective electromagnet.

In unbestromtem Zustand des Elektromagneten 32 bzw. 32' kann der Anker 33 bzw. 33' bspw. mittels einer oder mehrerer Federn vom Elektromagneten 32 bzw. 32' weg in Richtung Ventilkolben 30 bzw. 30' gedrückt werden. In diesem stromlosen Zustand befindet sich das jeweilige elektrische Saugventil 16 bzw. 16', wie hier beispielhaft gezeigt, in einer ersten Stellung S₁. In der ersten Stellung S₁ kann der Ventilkolben 30 bzw. 30' die Durchflussöffnung nicht vollständig verschließen bzw. den Niederdruckbereich nicht vollständig von dem Förderraum 26 bzw. 26' abtrennen, da der Anker 33 bzw. 33' den Weg des Ventilkolbens 30 bzw. 30' begrenzt.When the electromagnet 32 or 32' is de-energized, the armature 33 or 33' can be pushed away from the electromagnet 32 or 32' in the direction of the valve piston 30 or 30', for example by means of one or more springs. In this de-energized state, the respective electric suction valve 16 or 16' is, as shown here by way of example, in a first position S ₁ . In the first position _S1 , the valve piston 30 or 30' cannot completely close the flow opening or cannot completely separate the low-pressure area from the delivery chamber 26 or 26', since the armature 33 or 33' blocks the path of the valve piston 30 or 30' limited.

Wird die Spule 31 bzw. 31' bestromt, so bewegt sich der Anker 33 bzw. 33' in Richtung des Elektromagneten 32 bzw. 32' und somit weg vom Ventilkolben 30 bzw. 30'. In diesem bestromten Zustand befindet sich das jeweilige elektrische Saugventil mit der Wegbegrenzung 33 bzw. 33' in einer zweiten Stellung S₂. In der zweiten Stellung S₂ kann der Ventilkolben 30 bzw. 30' die Durchflussöffnung vollständig verschließen bzw. den Niederdruckbereich vollständig von dem Förderraum 26 bzw. 26' abtrennen, da der Anker 33 bzw. 33' den Weg des Ventilkolbens 30 bzw. 30' nicht mehr begrenzt. In geschlossenem Zustand verschließt der Ventilkolben 30 bzw. 30' den Ventilsitz 35.If the coil 31 or 31' is energized, the armature 33 or 33' moves in the direction of the electromagnet 32 or 32' and thus away from the valve piston 30 or 30'. In this energized state, the respective electric suction valve with the travel limitation 33 or 33' is in a second position S ₂ . In the second position S _2, the valve piston 30 or 30' can completely close the flow opening or completely separate the low-pressure area from the delivery chamber 26 or 26', since the armature 33 or 33' blocks the path of the valve piston 30 or 30'. no longer limited. In the closed state, the valve piston 30 or 30 'closes the valve seat 35.

Im Folgenden soll nun kurz die Funktionsweise der Hochdruckpumpe 15 zusammen mit dem elektrischen Saugventil 16 erläutert werden. In einem Ausgangszustand sind das Saugventil 16 und insbesondere der Ventilkolben 30 im stromlosen Zustand geöffnet und das Auslassventil 25 geschlossen.The functionality of the high-pressure pump 15 together with the electric suction valve 16 will now be briefly explained below. In an initial state, the suction valve 16 and in particular the valve piston 30 are open in the de-energized state and the outlet valve 25 is closed.

In einem Saughub bzw. einer Ansaugphase des Teils der Hochdruckpumpe mit dem Kolben 23 bewegt sich der Nocken 24 im Zuge einer Drehbewegung, wie dies durch einen Pfeil angedeutet ist, und der Kolben 23 bewegt sich nach unten, d.h. in Richtung des Nockens 24. Aufgrund des geöffneten Saugventils 16 wird somit Kraftstoff in den Förderraum 26 gesaugt.In a suction stroke or a suction phase of the part of the high-pressure pump with the piston 23, the cam 24 moves in the course of a rotary movement, as indicated by an arrow, and the piston 23 moves downward, ie in the direction tion of the cam 24. Due to the open suction valve 16, fuel is sucked into the delivery chamber 26.

In einem Förderhub bzw. einer Kompressionsphase der Hochdruckpumpe 15 ist der Elektromagnet 32 zunächst noch unbestromt, d.h. der Anker 33 befindet sich in der ersten Stellung S₁. Der Kolben 23 bewegt sich nach oben und aufgrund des geöffneten Saugventils 16 wird damit Kraftstoff aus dem Förderraum 26 zurück in Richtung zu der elektrischen Kraftstoffpumpe 11 gefördert. Hierzu sei angemerkt, dass der Ventilkolben 30 trotz des im Förderraum 26 erzeugten Druckes bzw. des Kraftstoffflusses in Richtung Niederdruckbereich die Durchflussöffnung nicht vollständig verschließt, da der Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 30 begrenzt.In a delivery stroke or a compression phase of the high-pressure pump 15, the electromagnet 32 is initially not energized, ie the armature 33 is in the first position S ₁ . The piston 23 moves upwards and, due to the opened suction valve 16, fuel is conveyed from the delivery chamber 26 back towards the electric fuel pump 11. In this regard, it should be noted that the valve piston 30 does not completely close the flow opening despite the pressure generated in the delivery chamber 26 or the fuel flow in the direction of the low pressure region, since the armature 33 limits the path of the valve piston 30.

Wird nun, beispielsweise noch während der Kompressionsphase, die Spule 31 bestromt, so bewegt sich der Anker 33 in die zweite Stellung S₂. Der Ventilkolben 30 kann somit durch den Druck des Kraftstoffs im Förderraum 26 bzw. den Kraftstofffluss in Richtung Niederdruckbereich in den Ventilsitz 35 gedrückt werden. Das Saugventil 16 ist somit geschlossen. Durch die weitere Hubbewegung des Kolbens 23 wird im Förderraum 26 nun weiter Druck aufgebaut. Mit Erreichen eines genügend hohen Druckes wird das Auslassventil 25 geöffnet und Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert.If the coil 31 is now energized, for example during the compression phase, the armature 33 moves into the second position S ₂ . The valve piston 30 can thus be pressed into the valve seat 35 by the pressure of the fuel in the delivery chamber 26 or the fuel flow in the direction of the low-pressure area. The suction valve 16 is thus closed. As a result of the further stroke movement of the piston 23, further pressure is now built up in the delivery chamber 26. When a sufficiently high pressure is reached, the outlet valve 25 is opened and fuel is pumped into the high-pressure accumulator.

Die Funktionsweise des elektrischen Saugventils 16' entspricht derjenigen des elektrischen Saugventils 16, jedoch ist der Nocken 24' um 90° gegenüber dem Nocken 24 versetzt, so dass es zu einer Phasenverschiebung kommt. Diese Phasenverschiebung ergibt sich für den Hub des Kolbens 23' aufgrund des Nockens 24', jedoch wird das elektrische Saugventil 16' ebenfalls entsprechend phasenversetzt angesteuert.The functionality of the electric suction valve 16' corresponds to that of the electric suction valve 16, but the cam 24' is offset by 90° relative to the cam 24, so that a phase shift occurs. This phase shift arises for the stroke of the piston 23' due to the cam 24', but the electric suction valve 16' is also activated with a corresponding phase offset.

Wenn in einem der Förderwerke nun z.B. Späne oder andere Verunreinigungen auftreten, kann es vorkommen, dass z.B. der Kolben 23 bzw. 23' verklemmt, in den oberen Totpunkt geschoben wird und dort dann verbleibt. Ebenso kann auf diese Weise z.B. der Ventilkolben 30 bzw. 30' verklemmen und z.B. die Durchflussöffnung nicht mehr verschließen, auch wenn der Magnet bestromt ist. Mit dem betreffenden bzw. zugehörigen Förderwerk kann kein Kraftstoff mehr gefördert werden.If, for example, chips or other contaminants occur in one of the conveyor systems, it can happen that, for example, the piston 23 or 23 'gets jammed, is pushed to top dead center and then remains there. Likewise, in this way, for example, the valve piston 30 or 30 'can jam and, for example, no longer close the flow opening, even if the magnet is energized. Fuel can no longer be pumped with the relevant or associated conveyor system.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Erkennung eines Defekts bei einer Hochdruckpumpe mit dem vorgeschlagenen Verfahren auch bei Hochdruckpumpen ohne elektrisches Saugentil funktioniert, da z.B. ein Defekt im Förderwerk, wie ein verklemmter bzw. blockierter Kolben, erkannt werden kann.It should be mentioned at this point that the detection of a defect in a high-pressure pump with the proposed method also works with high-pressure pumps without an electric suction valve, since, for example, a defect in the conveyor system, such as a jammed or blocked piston, can be detected.

In 4 sind schematisch verschiedene Druckverläufe zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierzu ist im unteren Diagramm ein Drucke im Hochdruckspeicher über einem Kurbelwinkel φ (°KW) aufgetragen. Im oberen Diagramm ist ein zugehöriger Druckgradient $p' = \frac{d p}{d φ}$

also nach dem Kurbelwinkel abgeleitet, aufgetragen.In 4 Various pressure curves are shown schematically to explain a method according to the invention in a preferred embodiment. For this purpose, the pressure in the high-pressure accumulator is plotted against a crank angle φ (°KW) in the diagram below. In the upper diagram there is an associated pressure gradient

p' = \frac{d p}{d φ}

So derived from the crank angle and plotted.

Die Verläufe gelten dabei für eine Hochdruckpumpe mit zwei Förderwerken wie vorstehend erläutert. Mit V₁ bzw. V'₁ sind dabei Verläufe für eine ordnungsgemäß funktionierende Hochdruckpumpe gezeigt. Zunächst, bei φ=0°KW, findet eine Einspritzung statt, der Druck im Hochdruckspeicher fällt also ab. Noch vor Ende der Einspritzung beginnt das erste Förderwerk zu fördern, sodass bei ca. φ=30°KW, der Druck wieder zu steigen beginnt. Bei ca. φ=50°KW ist die Förderung durch das erste Förderwerk beendet, der Druck bleibt kurze Zeit in etwa konstant, dann beginnt das zweite Förderwerk zu fördern, bis der Druck wieder in etwa auf der ursprünglichen Höhe liegt. Die Druckanstiege durch die beiden Förderungen sind auch deutlich im Verlauf V'₁ zu erkennen.The curves apply to a high-pressure pump with two conveyors as explained above. V ₁ and V' ₁ show curves for a properly functioning high-pressure pump. First, at φ=0°KW, an injection takes place, so the pressure in the high-pressure accumulator drops. Even before the end of the injection, the first conveyor system begins to deliver, so that at approx. φ = 30 ° CA, the pressure begins to rise again. At approx. φ=50°KW, the delivery by the first conveyor is finished, the pressure remains approximately constant for a short time, then the second conveyor begins to deliver until the pressure is approximately at the original level again. The pressure increases caused by the two subsidies can also be clearly seen in the course V' ₁ .

Mit V₂ bzw. V'₂ sind Verläufe für eine Hochdruckpumpe gezeigt, bei der das erste (zuerst angesteuerte) Förderwerk defekt sein soll. Hier ist zu sehen, dass der Druck aufgrund der Einspritzung deutlich weiter abfällt, da der Druckabfall aufgrund des defekten ersten Förderwerks nicht begrenzt wird. Erst bei ca. φ=70°KW beginnt das zweite Förderwerk zu fördern, bis der Druck wieder in etwa auf der ursprünglichen Höhe liegt. Bei der ursprünglichen Höhe handelt es sich insbesondere um einen eingeregelten Sollwert. Aufgrund der Regelung wird also auch mit nur einem Pumpenelement der gewünschte Druck erreicht.V ₂ and V' ₂ show curves for a high-pressure pump in which the first (first controlled) conveyor is said to be defective. Here you can see that the pressure drops significantly further due to the injection, as the pressure drop is not limited due to the defective first conveyor. Only at approx. φ=70°KW does the second conveyor start to deliver until the pressure is back to approximately the original level. The original height is, in particular, a regulated setpoint. Due to the control, the desired pressure is achieved with just one pump element.

Der Druckanstieg, der durch das zweite Förderwerk erzeugt wird, ist auch deutlich im Verlauf V'₂ zu erkennen. Demgegenüber wird aber durch das erste Förderwerk kein Druckanstieg erzeugt, d.h. die Ableitung bzw. der Wert des Verlaufs V'₂ ist (zumindest in etwa) null. Es kann z.B. ein Größen- oder Wertebereich Δp' vorgegeben werden. Wenn der Wert des Verlaufs der Ableitung (hier V'₂) für einen Abschnitt, der dem ersten Förderwerk zugeordnet werden kann, innerhalb dieses Wertebereichs liegt, kann von einem Defekt ausgegangen werden. Der Abschnitt ist hier mit Δ_φ2 bezeichnet und kann z.B. anhand der Position der Nocken wie in 3 gezeigt, bestimmt werden; der Abschnitt kann z.B. in etwa einen Bereich zwischen dem unteren und dem oberen Totpunkt des zugehörigen Kolbens im Förderwerk umfassen.The increase in pressure that is generated by the second conveyor can also be clearly seen in the course V' ₂ . In contrast, however, no increase in pressure is generated by the first conveyor mechanism, ie the derivative or the value of the curve V' ₂ is (at least approximately) zero. For example, a size or value range Δp' can be specified. If the value of the course of the derivative (here V' ₂ ) for a section that can be assigned to the first conveyor lies within this value range, a defect can be assumed. The section is marked here with Δ _φ2 and can be determined, for example, based on the position of the cams as in 3 to be shown, to be determined; The section can, for example, approximately encompass an area between the bottom and top dead center of the associated piston in the conveyor system.

Mit V₃ bzw. V'₃ sind Verläufe für eine Hochdruckpumpe gezeigt, bei der das zweite Förderwerk defekt sein soll. Hier ist zu sehen, dass der Druck während der Einspritzung etwas weniger weit abfällt, da der Druckabfall aufgrund der Förderung durch das erste Förderwerk begrenzt wird. Der Druck steig dann an, bis er wieder in etwa auf der ursprünglichen Höhe liegt - auch dies aufgrund der erwähnten Regelung. Ein späterer Druckanstieg durch das zweite Förderwerk ist nicht erkennbar, da dieses defekt ist. Die Ableitung bzw. der Wert des Verlaufs V'₃ ist (zumindest in etwa) null. Es kann z.B. der Größen- oder Wertebereich Δp' vorgegeben werden. Wenn der Wert des Verlaufs der Ableitung (hier V'₃) für einen Abschnitt, der dem ersten Förderwerk zugeordnet werden kann, innerhalb dieses Wertebereichs liegt, kann von einem Defekt ausgegangen werden. Der Abschnitt ist hier mit Δ_φ3 bezeichnet und kann z.B. anhand der Position der Nocken wie in 3 gezeigt, bestimmt werden; der Abschnitt kann z.B. in etwa einen Bereich zwischen dem unteren und dem oberen Totpunkt des zugehörigen Kolbens im Förderwerk umfassen.V ₃ and V' ₃ show curves for a high-pressure pump in which the second conveyor mechanism is said to be defective. Here you can see that the pressure drops slightly less during the injection because the pressure drop is limited due to the delivery by the first delivery mechanism. The pressure then increases until it is approximately at the original level again - this is also due to the regulation mentioned. A later increase in pressure caused by the second conveyor system cannot be seen because it is defective. The derivative or the value of the curve V' ₃ is (at least approximately) zero. For example, the size or value range Δp' can be specified. If the value of the course of the derivative (here V' ₃ ) for a section that can be assigned to the first conveyor lies within this value range, a defect can be assumed. The section is marked here with Δ _φ3 and can be determined, for example, based on the position of the cams as in 3 to be shown, to be determined; The section can, for example, approximately encompass an area between the bottom and top dead center of the associated piston in the conveyor system.

Claims

Method for detecting a defect in a high-pressure pump (15), which has one or more conveyors (23, 23') for conveying fluid from a low-pressure region into a high-pressure region (18), wherein a course (V' ₁ , V' ₂ , V ' ₃ ) a variable (p') characteristic of a pressure (p) in the high-pressure region (18) is determined, a section of the course being determined which can be assigned to a delivery stroke of the one or one of the several conveyor systems (23, 23'). is, and whereby if in the section (Δ _φ2 , Δ _φ3 ) a value, in particular an average or maximum value, of the size lies within a predetermined range (Δp '), a defect in the high-pressure pump (15) is detected.

Procedure according to Claim 1 , wherein the variable characteristic of the pressure (p) in the high-pressure region (18) comprises a derivative of the pressure.

Procedure according to Claim 2 , whereby a defect in the high-pressure pump (15) is detected when the value of the size deviates from zero by less than a predetermined threshold value.

Method according to one of the preceding claims, wherein the defect is based on a defective, in particular blocked conveyor mechanism (23, 23').

Method according to one of the preceding claims, wherein the high-pressure pump (15) has a plurality of conveyors (23, 23') for conveying fluid from the low-pressure region into the high-pressure region (18), which are controlled offset from one another.

Procedure according to Claim 5 , whereby the defect is assigned to that conveyor mechanism (23, 23 ') whose conveying stroke the section can be assigned.

Method according to one of the preceding claims, wherein each conveyor mechanism (23, 23') is assigned an electric suction valve (16, 16').

Procedure according to Claim 7 , the defect being based on a defective, in particular blocked, electrical suction valve (16, 16').

Method according to one of the preceding claims, wherein if a defect in the high-pressure pump (15) has been detected, a measure is initiated, which in particular includes issuing a message.

Computing unit (80) which is set up to carry out all method steps of a method according to one of the preceding claims.

Computer program that causes a computing unit (80) to carry out all process steps of a method according to one of the Claims 1 until 9 to be carried out when it is executed on the computing unit (80).

Machine-readable storage medium with a computer program stored on it Claim 11 .