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Stand der
Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem von
einem ersten Diagnosesystem der Brennkraftmaschine ein Fehler eines
Drucksystems mit einem Drucksensor, insbesondere eines Hochdruck-Kraftstoffsystems,
der Brennkraftmaschine festgestellt wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner eine Brennkraftmaschine, bei der von einem ersten Diagnosesystem
der Brennkraftmaschine ein Fehler eines Drucksystems mit einem Drucksensor,
insbesondere eines Hochdruck-Kraftstoffsystems,
der Brennkraftmaschine festgestellt wird, sowie ein Steuergerät hierfür. Schließlich betrifft
die vorliegende Erfindung auch ein Computerprogramm für ein Steuergerät einer
Brennkraftmaschine.
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Derartige Betriebsverfahren aus dem
Stand der Technik liefern unzureichende Informationen über einen
Fehler innerhalb des Drucksystems und erlauben darüber hinaus
nur ein geringes Maß an Plausibilitätsbetrachtungen.
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Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art sowie eine Brennkraftmaschine
und ein Steuergerät
hierfür
dahingehend zu verbessern, dass eine aussagekräftigere und zuverlässigere
Diagnose des Drucksystems möglich
ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Betriebsverfahren
erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
infolge eines durch das erste Diagnosesystem festgestellten Drucksystemfehlers
mindestens ein weiteres Diagnosesystem der Brennkraftmaschine auf
einen zweiten Fehler überprüft wird.
Durch die Betrachtung eines möglicherweise
auftretenden zweiten Fehlers kann eine genauere Analyse eines Fehlerzustands
durchgeführt
werden. Darüber
hinaus ist auch eine Plausibilisierung aufgetretener Fehler möglich, wenn
z.B. vom zweiten Diagnosesystem überwachte
Größen der
Brennkraftmaschine mit Größen des
Drucksystems korreliert sind, die durch das erste Diagnosesystem überwacht
werden.
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Gemäß einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das weitere Diagnosesystem ein Diagnosesystem
eines Gemischreglers der Brennkraftmaschine und der zweite Fehler
ein Gemischreglerfehler. Der Gemischregler kontrolliert die Bildung
eines Luft-Kraftstoff-Gemisches für die Brennkraftmaschine und
erfasst beispielsweise auch einen Lambda-Wert, d.h. das Luft-Kraftstoff-Massenverhältnis, das
im Abgastrakt der Brennkraftmaschine herrscht. Mithilfe des Lambda-Wertes
bzw. durch die Auswertung eines Fehler bei dem Gemischregler wie
z.B. bei einem stark von einem Lambda-Sollwert abweichenden Lambda-Istwert,
kann ein in dem Drucksystem der Brennkraftmaschine festgestellter
Fehler eingegrenzt oder auch plausibilisiert werden.
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Bei einer weiteren Verfahrensvariante
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem Drucksystemfehler
und gleichzeitiger Abwesenheit des zweiten Fehlers nicht auf einen
Drucksensorfehler geschlossen wird. Ein Fehler des Drucksensors
ruft üblicherweise
falsche Druckmesswerte hervor, die z.B. im Gemischregler verarbeitet
werden und dort zu einem Fehler bei der Gemischbildung führen, wodurch
der zweite Fehler, nämlich
ein Gemischreglerfehler, entsteht. Bleibt ein solcher Gemischreglerfehler
bzw. zweiter Fehler trotz vorliegendem Drucksystemfehler aus, ist
die Wahrscheinlichkeit für
einen Drucksensorfehler sehr gering.
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Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird bei einem Drucksystemfehler und gleichzeitiger
Anwesenheit des zweiten Fehlers, z.B. des Gemischreglerfehlers,
auf einen Drucksensorfehler geschlossen.
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Ganz besonders vorteilhaft ist eine
weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem eine mit dem zweiten Fehler korrespondierende Größe dazu
verwendet wird, den Drucksystemfehler näher zu bestimmen. Beispielsweise kann
aus einem Gemischreglerfehler eine Information darüber erthalten
werden, ob die Gemischzusammensetzung zu fett (Luftmangel) bzw.
zu mager (Luftüberschuss)
ist, woraus bei einem Drucksensorfehler ermittelt werden kann, ob
der Drucksensor zu große
oder zu kleine Druckwerte anzeigt.
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Als eine weitere Lösung der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine
gemäß Anspruch
6 sowie eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen.
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Von besonderer Bedeutung ist die
Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in der Form eines Computerprogramms, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine
vorgesehen ist. Dabei ist das Computerprogramm insbesondere auf
einem Mikroprozessor ablauffähig
und zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet. In diesem Fall wird also die Erfindung durch das Computerprogramm
realisiert, so dass dieses Computerprogramm in gleicher Weise die
Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das
Computerprogramm geeignet ist. Das Computerprogramm kann auf einem
elektrischen Speichermedium abgespeichert sein, beispielsweise auf
einem Flash-Memory oder einem Read-Only-Memory.
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Als noch eine weitere Lösung der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
bei einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung vorgeschlagen. Hierbei
erfasst der Drucksensor den Kraftstoffdruck in einem Hochdruck-Kraftstoffspeicher,
aus dem Kraftstoff von Einspritzventilen direkt in Brennräume der
Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
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Alternativ hierzu ist die Verwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
auch bei Saugrohreinspritzung mit einem bedarfsgeregelten Kraftstoffsystem
denkbar, wobei Fehler eines Niederdrucksensors mithilfe einer Niederruckkreisdiagnose
und z.B. einer Gemischreglerdiagnose analysiert und/oder plausibilisiert
werden.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder
in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung
sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw.
in der Zeichnung.
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1 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,
und
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In der 1 ist
eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt,
bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin-
und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen,
der unter anderem durch den Kolben 2, ein Einlassventil 5 und
ein Auslassventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlassventil 5 ist
ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslassventil 6 ist
ein Abgasrohr 8 gekoppelt.
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Im Bereich des Einlassventils 5 und
des Auslassventils 6 ragen ein Einspritzventil 9 und
eine Zündkerze 10 in
den Brennraum 4. Über
das Einspritzventil 9 kann Kraftstoff in den Brennraum 4 eingespritzt
werden. Mit der Zündkerze 10 kann
der Kraftstoff in dem Brennraum 4 entzündet werden.
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In dem Ansaugrohr 7 ist
eine drehbare Drosselklappe 11 untergebracht, über die
dem Ansaugrohr 7 Luft zuführbar ist. Die Menge der zugeführten Luft
ist abhängig
von der Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist
ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der
durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase dient.
Zwischen dem Auslassventil 6 und dem Katalysator 12 befindet
sich ferner eine Lambdasonde 18 in dem Abgasrohr 8,
deren Meßsignal
einen Rückschluss
auf ein auch als Luftzahl Lambda bezeichnetes Verhältnis aus
Luftmasse und Kraftstoffmasse in dem Abgasrohr 8 ermöglicht.
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Das Einspritzventil 9 ist über eine
Druckleitung mit einem Kraftstoffspeicher 13 verbunden.
In entsprechender Weise sind auch die Einspritzventile der anderen
Zylinder der Brennkraftmaschine 1 mit dem Kraftstoffspeicher 13 verbunden.
Der Kraftstoffspeicher 13 wird über eine Zuführleitung
mit Kraftstoff versorgt. Hierzu ist eine Kraftstoffpumpe vorgesehen, die
dazu geeignet ist, den erwünschten
Druck in dem Kraftstoffspeicher 13 aufzubauen.
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Weiterhin ist an dem Kraftstoffspeicher 13 ein
Drucksensor 14 angeordnet, mit dem der Druck in dem Kraftstoffspeicher 13 messbar
ist. Bei diesem Druck handelt es sich um denjenigen Druck, der auf den
Kraftstoff ausgeübt
wird, und mit dem deshalb der Kraftstoff über das Einspritzventil 9 den
Brennraum 3 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt
wird.
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Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird Kraftstoff
in den Kraftstoffspeicher 13 gefördert. Dieser Kraftstoff wird über die
Einspritzventile 9 der einzelnen Zylinder 3 in
die zugehörigen
Brennräume 4 eingespritzt.
Mit Hilfe der Zündkerzen 10 werden
Verbrennungen in den Brennräumen 3 erzeugt,
durch die die Kolben 2 in eine Hin- und Herbewegung versetzt
werden. Diese Bewegungen werden auf eine nicht-dargestellte Kurbelwelle übertragen
und üben auf
diese ein Drehmoment aus.
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Ein Steuergerät 15 ist von Eingangssignalen 16 beaufschlagt,
die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Beispielsweise
ist das Steuergerät 15 mit
dem Drucksensor 14, einem Luftmassensensor, der Lambda-Sonde 18,
einem Drehzahlsensor und dergleichen verbunden.
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Das Steuergerät 15 erzeugt Ausgangssignale 17,
mit denen über
Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst
werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 15 mit dem Einspritzventil 9 und
der Zündkerze 10 und
dergleichen verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen
Signale.
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Unter anderem ist das Steuergerät 15 dazu vorgesehen,
die Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Beispielsweise
wird die von dem Einspritzventil 9 in den Brennraum 4 eingespritzte
Kraftstoffmasse von dem Steuergerät 15 insbesondere
im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine
geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem
Zweck ist das Steuergerät 15 mit
einem Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium, insbesondere
in einem Flash-Memory ein Computerprogramm abgespeichert hat, das
dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.
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In dem Steuergerät 15 ist ferner ein
erstes Diagnosesystem 14' enthalten,
das dazu vorgesehen ist, Fehler des im wesentlichen aus Kraftstoffspeicher 13 und
Drucksensor 14 bestehenden Hochdruck-Kraftstoffsystems
festzustellen. Solche auch als Drucksystemfehler bezeichneten Fehler
bestehen beispielsweise darin, dass der vom Drucksensor 14 gemessene
Kraftstoffdruck im Kraftstoffspeicher 13 oder auch bereits
eine z.B. zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe oder eines vergleichbaren
Druckstellglieds verwendete Ansteuergröße, zu stark von einem Vorsteuerwert
des Kraftstoffdrucks abweicht, oder dass ein Druckregler der Brennkraftmaschine 1 einen
bestimmten Solldruck gar nicht mehr einstellen kann.
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Darüber hinaus ist ein zweites
Diagnosesystem 18' der
Brennkraftmaschine 1 vorhanden, das einem Gemischregler (nicht
gezeigt) zugeordnet ist und beispielsweise einen Gemischreglerfehler
feststellt. Der Gemischreglerfehler gibt im vorliegenden Fall an,
dass und wie weit eine vom Gemischregler ausgegebene Ansteuergröße von einer
entsprechenden Vorsteuergröße abweicht
oder dass und wie weit ein mithilfe der Lambdasonde 18 ermittelter
Lambda-Istwert von
einem Lambda-Sollwert abweicht, der durch den Gemischregler vorgegeben
ist.
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Anhand von 2 wird nachfolgend beschrieben, wie ein
bei der Brennkraftmaschine 1 aus 1 auftretender Fehler im Drucksystem
analysiert bzw. ein Fehler des Drucksensors 14 selbst plausibilisiert
wird.
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In Schritt 100 wird zunächst getestet,
ob von dem ersten Diagnosesystem 14' ein Fehler im Drucksystem festgestellt
wird. Wenn dies nicht der Fall ist, wird direkt zum Ende verzweigt
und das Verfahren ggf. erneut ausgeführt.
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Andernfalls, d.h. bei einem Fehler
im Drucksystem, erfolgt in Schritt 110 aus 2 eine Überprüfung, ob das Diagnosesystem 18' des Gemischreglers
einen Gemischreglerfehler feststellt. Wenn ein Gemischreglerfehler
festgestellt ist, wird hieraus in Schritt 120 auf einen Fehler des
Drucksensors 14 geschlossen.
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Daraufhin wird in Schritt 130 der
Drucksensorfehler näher
bestimmt. Hierzu wird die Abweichung des Lambda-Sollwerts vom Lambda-Istwert oder
die Abweichung der vom Gemischregler ausgegebenen Ansteuergröße von der
entsprechenden Vorsteuergröße aus dem
Gemischreglerfehler herangezogen.
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Wenn der Drucksensor 14 beispielsweise
einen Kraftstoffdruck anzeigt, der geringer ist als der tatsächliche
Kraftstoffdruck im Kraftstoffspeicher 13, wird auf der
Basis dieses falschen Druckwertes z.B. eine zu lange Einspritzzeit
ermittelt, sodass zuviel Kraftstoff in die Brennräume 4 der
Brennkraftmaschine eingespritzt wird und – verglichen mit der Vorgabe des
Gemischreglers – ein
zu fettes Gemisch entsteht, d.h. der Lambda-Istwert ist kleiner
als der Lambda-Sollwert.
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Aus dieser Abweichung zwischen dem Lambda-Istwert
und dem Lambda-Sollwert wird darauf geschlossen, dass der Drucksensor
zu kleine Druckwerte anzeigt. Dementsprechend wird im Schritt 140
ein Drucksensorfehler in einen Fehlerspeicher (nicht gezeigt) des
Steuergeräts 15 eingetragen,
wobei der Drucksensorfehler auch die Information darüber enthält, dass
der Drucksensor 14 zu kleine Werte anzeigt.
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Auch aus der Abweichung der vom Gemischregler
ausgegebenen Ansteuergröße von der entsprechenden
Vorsteuergröße kann
auf den vorstehend genannten Drucksensorfehler geschlossen werden,
wenn z.B. der Gemischregler das Luft-/Kraftstoff-Gemisch dauernd abmagern muss, d.h.
wenn der gemäß der entsprechenden
Vorsteuergröße vorgegebene
Kraftstoffanteil reduziert werden muss, um den Lambda-Sollwert zu
erreichen.
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Der Mechanismus aus Schritt 130 ist
auch dann anwendbar, wenn der Drucksensor 14 zu große Druckwerte
anzeigt. In diesem Fall wird bei einem Fehlereintrag in den Fehlerspeicher
analog auch die Information abgelegt, dass der Drucksensor zu große Druckwerte
anzeigt.
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Des weiteren kann die im Schritt
130 ermittelte Abweichung zwischen dem Lambda-Istwert und dem Lambda-Sollwert
zur Korrektur der Gemischbildung für den weiteren Betrieb der
Brennkraftmaschine 1 verwendet werden.
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Wenn das Diagnosesystem 14' einen Fehler im
Drucksystem feststellt und die Abfrage in Schritt 110 gleichzeitig ergibt,
dass das Diagnosesystem 18' des
Gemischreglers keinen Gemischreglerfehler feststellt, wird in Schritt
150 darauf geschlossen, dass kein Fehler des Drucksensors 14 vorliegt.
In diesem Fall wird kein Drucksensorfehler in den Fehlerspeicher
eingetragen.
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Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
kommt bei einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung (nicht
gezeigt) zum Einsatz, die eine bedarfsgeregelte Kraftstoffpumpe
und einen Niederdrucksensor zur Erfassung des Kraftstoffdrucks aufweist.
Analog zu dem anhand von 2 beschriebenen
Verfahren wird beim Auftreten eines Fehlers in dem Niederdruck-Kraftstoffsystem
ebenfalls ein Gemischreglerfehler betrachtet, um einen Fehler des
Niederdrucksensors zu plausibilisieren.