DE10354656A1

DE10354656A1 - Verfahren zum Überwachen eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10354656A1
Application number: DE10354656A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dingler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-11-22
Filing date: 2003-11-22
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-11-23
Also published as: FR2862714B1; CN1654802A; DE10354656B4; CN100473814C; FR2862714A1; ITMI20042225A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Einspritzsystem einen Kraftstoffspeicher und eine gesteuerte Zumesseinheit zum Steuern der Kraftstoff-Fördermenge in den Kraftstoffspeicher aufweist. Bekannte Verfahren dieser Art werten ein Signal, welches den zeitlichen Verlauf des Druckes in dem Kraftstoffspeicher repräsentiert, im Hinblick auf einen möglichen Defekt einer Komponente des Einspritzsystems aus. Um gezielt auf einen Defekt der Zumesseinheit 160 schließen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Zumesseinheit während der Auswertung des den Druck im Kraftstoffspeicher repräsentierenden Signals zunehmend weiter zu schließen oder zu öffnen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogramm sowie ein Steuergerät zum Überwachen eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Common-Rail-Systems. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Datenträger mit einem derartigen Computerprogramm.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 03 867 A1 ist ein derartiges Verfahren grundsätzlich bekannt. Es bezieht sich auf ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, wobei das Einspritzsystem einen Regelkreis zum Regeln des Druckes in einem Kraftstoffspeicher über ein Druckregelventil und eine gesteuerte Zumesseinheit zum Steuern einer Kraftstoff-Fördermenge in den Kraftstoffspeicher aufweist.
Der von der Zumesseinheit bereit gestellte Kraftstoff wird von einer Pumpe verdichtet. Das in der Offenlegungsschrift offenbarte Verfahren sieht vor, eine Druckgröße, welche den Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffspeicher charakterisiert, zu erfassen und insbesondere nach einer Filterung mit einem Schwellenwert zu vergleichen. Ein Fehler in einer Kemponente des Einspritzsystems wird dann erkannt, wenn die erfasste Druckgröße, vorzugsweise nach ihrer Filterung von dem Schwellenwert abweicht.
Diese beschriebene Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass selbst bei im grundsätzlichem Erkennen eines Fehlers in dem Einspritzsystem, eine Lokalisierung von insbesondere der Zumesseinheit als fehlerhafter Komponente innerhalb des Einspritzsystems nicht möglich ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und Computerprogramm zum Überwachen eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine sowie ein Steuergerät zum Durchführen dieses Verfahrens bereit zu stellen, welches eine genaue Identifizierung der Zumesseinheit des Einspritzsystems als Fehlerquelle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zumesseinheit während der Auswertung des Signals zunehmend weiter geschlossen oder geöffnet wird.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise, das den zeitlichen Verlauf des Druckes in dem Kraftstoffspeicher repräsentierende Signal auszuwerten, während die Zumesseinheit gleichzeitig so angesteuert wird, dass sie im Laufe der Zeit zunehmend weiter geschlossen oder geöffnet wird, geschieht aus folgendem Grunde: Das Schließen oder Öffnen der Zumesseinheit hat einen konkreten Einfluss auf den Druck in dem Kraftstoffspeicher und damit auch auf das ausgewertete Signal. Das den Druck repräsentierende Signal lässt sich bei dieser Vorgehensweise deshalb auch ganz gezielt im Hinblick auf einen eventuellen Defekt bei der Zumesseinheit auswerten.
Vorteilhafterweise erfolgt die Auswertung des Signals zur Ermittlung von mindestens einem bestimmten Zeitpunkt, welcher sich dadurch auszeichnet, dass bei ihm gleichzeitig sowohl die Ermittlung einer Ist-Fördermenge, d.h. derjenigen Fördermenge, welche die Zumesseinheit zu dem Zeitpunkt tatsächlich für den Kraftstoffspeicher bereit stellt, und die Ermittlung einer Soll-Fördermenge, welche die Zumesseinheit zu dem Zeitpunkt für den Kraftstoffspeicher bereitstellen würde, wenn sie einer Norm entsprechend gefertigt wäre, möglich ist.
Vorteilhafter Weise sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass dann auf einen Defekt bei der Zumesseinheit als einer Komponente des Einspritzsystems geschlossen werden kann, wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten Soll-Fördermenge und der ermittelten Ist-Fördermenge größer als ein vorgegebener zulässiger Toleranzbereich ist.
Vorteilhafter Weise lässt sich die Sicherheit der Entscheidung über das Vorliegen eines Defektes in insbesondere der Zumesseinheit dadurch wesentlich erhöhen, dass der genannte Soll-/Istwert-Vergleich bei einer Mehrzahl von jeweils konstant eingestellten Drehzahlen zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt wird.
Vorteilhafter Weise stehen für das den Verlauf des Druckes in dem Kraftstoffspeicher repräsentierenden Signal zwei Alternativen zur Auswahl. Zum einen kann das Ansteuersignal eines Druckregelventils als dieses Signal herangezogen werden, wenn ein Regelkreis zum Regeln des Druckes in dem Kraftstoffspeicher über das Druckregelventil aktiv ist. Alternativ dazu kann auch das Ausgangssignal eines Drucksensors, welcher unmittelbar den Verlauf des Druckes in dem Kraftstoffspeicher erfasst, als das besagte Signal verwendet bzw. ausgewertet werden.
Eine weitere Möglichkeit für einen Rückschluss über das Vorliegen eines Defektes in einer Komponente des Einspritzsystems, allerdings nicht gezielt auf einen Defekt der Zumesseinheit, ist dann gegeben, wenn sich das Signal während einer linearen Öffnung oder Schließung der Zumesseinheit nicht zumindest im wesentlichen ebenfalls linear verändert.
Die o.g. Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Computerprogramm und ein Steuergerät zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens sowie einen Datenträger mit dem Computerprogramm gelöst. Die Vorteile dieser Lösungen entsprechen im wesentlichen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät ausgebildet ist, eine reale Kennlinie für die tatsächlich verwendete Zumesseinheit mit Hilfe von Ergebnissen aus dem erfindungsgemäßen Verfahren zu generieren. Dazu ist es erforderlich, eine Lernfunktion in das Steuergerät zu integrieren. Grundsätzlich reicht für die Generierung der realen Kennlinie eine einmalige Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vorteilhafterweise kann das Verfahren jedoch auch von Zeit zu Zeit wiederholt, insbesondere im Leerlauf durchgeführt werden, um dann ggf. eine erneute Korrektur der Kennlinie vorzunehmen. Es ist dann weiterhin vorteilhaft, wenn das Steuergerät ausgebildet ist, die tatsächlich verwendete Zumesseinheit zukünftig nach Maßgabe durch die generierte reale Kennlinie anzusteuern. Auf diese Weise lässt sich die Ansteuergenauigkeit der Zumesseinheit, die Dosierung der Kraftstoffzufuhr und damit der Betrieb der Brennkraftmaschine wesentlich präzisieren.
Zeichnungen
Der Beschreibung sind insgesamt sechs Figuren beigefügt, wobei
1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems;
2 den Verlauf eines Signals, welches umgekehrt proportional zu einer Veränderung des Druckes in dem Kraftstoffspeicher verläuft, und welches dem Ansteuersignal für eine Zumesseinheit bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht;
3 den Verlauf des Durchflusses von Kraftstoff durch die Zumesseinheit bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 das Ansteuersignal eines geregelten Druckregelventils bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 den Durchfluss von Kraftstoff durch ein Druckregelventil bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
6 eine I/Q-Kennlinie für eine tatsächlich verwendete Zumesseinheit zeigt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird nachfolgend in Form verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschrieben.
1 zeigt den Aufbau eines der Erfindung zugrunde liegenden Einspritzsystems 100 einer Brennkraftmaschine (hier nicht gezeigt). Bei dem Einspritzsystem handelt es sich insbesondere um ein sog. Common-Rail-System. Es weist einen Kraftstoffspeicher 110 auf, in welchem Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist, um diesen für Injektoren, sprich Einspritzventile 180 der Brennkraftmaschine bereit zu stellen. Der Kraftstoffspeicher 110 wird auf seiner Niederdruckseite aus einem Kraftstofftank 200 mit Kraftstoff versorgt. Dazu ist eine elektrische Kraftstoffpumpe 150 vorgesehen, welche den Kraftstoff aus dem Tank 200 ansaugt und einer Zumesseinheit 160 zuführt. Die Zumesseinheit 160 stellt eine dosierte Kraftstoffmenge für eine nachgeschaltete Hochdruckpumpe 170 im Ansprechen auf ein Steuersignal S1 von einem Steuergerät 140 bereit. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 170 verdichtet den ihr von der Zumesseinheit 160 zugeführten Kraftstoff und führt ihn mit einem gewünschten Druck dem Kraftstoffspeicher 110 zu. Auf einer Hochdruckseite des Kraftstoffspeichers 110 ist ein Regelkreis bestehend aus einem Drucksensor 120, dem Steuergerät 140 und einem Druckregelventil 130 vorgesehen zum Regeln des Druckes in dem Kraftstoffspeicher. Der Drucksensor 120 erfasst den tatsächlichen IST-Druck in dem Kraftstoffspeicher 110 und übermittelt diesen in Form eines Messsignals P an das Steuergerät 140. In dem Steuergerät wird dieser IST-Druck mit einem vorgegebenen SOLL-Druck verglichen, eine Druck- Regelabweichung gebildet und ein Regelsignal S2, welches die ermittelte Druck-Regelabweichung repräsentiert, an das Druckregelventil 130 ausgegeben. Mit dem Regelsignal S2 wird das Druckregelventil 130 so angesteuert, dass die Regelabweichung möglichst zu Null wird.
Üblicherweise, jedoch für die vorliegende Erfindung nicht zwingend, bilden der Drucksensor 120, das Steuergerät 140 die Zumesseinheit 160, die Hochdruckpumpe 170 und der Kraftstoffspeicher 110 einen weiteren Regelkreis zum Regeln des Druckes in dem Kraftstoffspeicher. Die soeben unter Bezugnahme auf den ersten Regelkreis beschriebene, in dem Steuergerät 140 generierte Druck-Regelabweichung wird auch als Regelabweichung für den weiteren Regelkreis verwendet. Im Ansprechen auf diese Regelabweichung wird dann die Zumesseinheit 160 über das Steuersignal S1 so angesteuert, dass sie eine solche Kraftstoffmenge für die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 170 bereit stellt, die geeignet ist, die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 170 zu veranlassen, den Kraftstoff auf einen solchen Druck zu verdichten, der geeignet ist, die Regelabweichung zu Null zu machen.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 170 wird grundsätzlich ebenfalls von dem Steuergerät 140 über einen Signal S3 angesteuert. Die Solldruck-Vorgaben, welche bei dem Soll-Istwert-Vergleich zur Bestimmung der Regelabweichung verwendet werden, sind vorteilhafter Weise jeweils in Abhängigkeit einer bestimmten Drehzahl N der Brennkraftmaschine definiert und im Steuergerät hinterlegt.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf den soeben beschriebenen Aufbau des Einspritzsystems und unter Bezugnahme auf die nachfolgenden 2 bis 6 näher beschrieben.
Ziel des Verfahrens ist es, einen möglichen Defekt einer Komponente des Einspritzsystems 100 möglichst komponentengenau zu delektieren. Bei den Komponenten des Einspritzsystems handelt es sich um die bereits oben unter Bezugnahme auf 1 erwähnten Komponenten mit den Bezugszeichen 110 bis 170.
Die nachfolgend beschriebenen ersten beiden Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen eine konkrete Aussage darüber, ob die Zumesseinheit 160 fehlerhaft arbeitet oder nicht. Es sei denn, es liegen gravierende Mängel im Einspritzsystem vor, welche einen normalen Betrieb der Kraftstoffmaschine nicht mehr zulassen und deshalb einfach zu erkennen sind.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht dazu vor, die Brennkraftmaschine bei einer konstanten vorgegebenen Drehzahl N zu betreiben; gleichzeitig wird der bereits oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebene erste Regelkreis zur Regelung des Druckes in dem Kraftstoffspeicher 110 über das Druckregelventil 130 betrieben. Um nun einen eventuellen Fehler oder Defekt im Verhalten der Zumesseinheit 160 feststellen zu können, wird diese von dem Steuergerät 140 mit dem Steuersignal S1 so angesteuert, dass sie sich – ausgehend von einer im wesentlichen vollständigen Öffnung – im Laufe der Zeit zunehmend weiter schließt. Typischerweise handelt es sich bei dem Steuersignal S1 um ein pulsweiten-moduliertes Signal; die Anweisung eines zunehmenden Schließens an die Zumesseinheit 160 erfolgt dann in der Weise, dass das Tastverhältnis TV dieses Signals im Laufe der Zeit zunehmend weiter erhöht wird; dies in 2 veranschaulicht.
In 3 ist gezeigt, wie sich der Durchfluss Q durch die Zumesseinheit 160 aufgrund der in 2 dargestellten Veränderung des Tastverhältnisses ändert. Sowohl in 2 wie auch in den weiteren 3 bis 5 wird davon ausgegangen, dass die Zumesseinheit 160 zum Zeitpunkt t=0 vollständig geöffnet ist. Auch die für t>0 vorgenommene und in 2 veranschaulichte zunehmende Schließung der Zumesseinheit 160 ändert gemäß 3 nichts daran, dass der Durchfluss Q durch die Zumesseinheit 160 bis zum Zeitpunkt t₁ konstant bleibt. Die Ursache dafür ist darin zu sehen, dass während des Zeitintervalls 0≤t≤t₁ die Kraftstoffpumpe 170 aufgrund ihres geometrischen Fördervolumens bei der eingestellten Drehzahl nicht die maximal mögliche Durchflussmenge der Zumesseinheit 160 abnehmen kann. Anders ausgedrückt: Unabhängig von ihrer Öffnung kann durch die Zumesseinheit 160 nur so viel Kraftstoff fließen, wie auch auf der Ausgangsseite von der Kraftstoffpumpe 170 abgenommen werden kann. Diese Abflussmenge ist während des Zeitintervalls 0≤t≤t₁ auf die Menge Q_Z begrenzt.
Dieser Zeitpunkt t₁ wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem, wie gesagt, der erste Regelkreis zur Regelung des Druckes über das Druckregelventil 130 aktiv ist, durch Auswerten des Regelsignals S2 ermittelt. Das Regelsignal S2 zur Ansteuerung des Druckregelventils 130 repräsentiert bei Regelbetrieb des ersten Regelkreises den Verlauf des Druckes in dem Kraftstoffspeicher 110. Wie bereits oben bei der Beschreibung der 3 erwähnt, ist dieser Druck im Zeitintervall 0≤t≤t₁ im Wesentlichen konstant, weil die von der Zumesseinheit 160 zugeführte Kraftstoffmenge Q_Z konstant ist. Der erste Regelkreis dient dann allenfalls zur Stabilisierung von hier nicht weiter betrachteten Störungen. Das Ansteuersignal S2, dessen Tastverhältnis in 4 dargestellt ist, ist deshalb während dieses Zeitintervalls im Wesentlichen konstant. Erst wenn für Zeiten t>t₁ die von der Zumesseinheit 160 bereit gestellt Kraftstoffmenge langsam geringer wird als die von der Brennkraftmaschine verbrauchte Kraftstoffmenge zuzüglich Leckagemengen durch die Injektoren und das Druckregelventil, dann würde der Druck im Kraftstoffspeicher 110 absinken, wenn dieser Druckabfall nicht durch den ersten Regelkreis und insbesondere durch eine geeignete Ansteuerung des Druckregelventils 130 kompensiert würde. Die beginnende Kompensation des Druckabfalls durch den ersten Regelkreis kann in 4 in Form des Knickes in dem Verlauf des Tastverhältnisses TV des Regelsignals S2 beobachtet werden. Der Zeitpunkt t₁, dessen Wirkung oben beschrieben wurden, entspricht dem Zeitpunkt, zu dem der Knick in 4 auftritt; er ist auf diese Weise eindeutig aus 4 und damit aus dem Regelsignal S2 ermittelbar.
Im Zeitpunkt t=t₁ ist die durch den dann eingestellten Öffnungsgrad der Zumesseinheit 160 bedingte Durchflussmenge Q_Z durch die Zumesseinheit identisch mit der durch die Injektoren unter Berücksichtigung eventueller Verluste abfließenden Kraftstoffmenge.
Zu dem Zeitpunkt t₁ lässt sich die Ist-Fördermenge V_ist, welche die Zumesseinheit 160 tatsächlich zu dem ersten Zeitpunkt t₁ für den Kraftstoffspeicher bereit stellt, auf einfache Weise ermitteln. Die Ist-Fördermenge V_ist entspricht dann der Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 170 zu diesem Zeitpunkt.
Diese Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 170 lässt sich durch Multiplikation der Drehzahl der Hochdruck-Kraftstoffpumpe, welche in einem bekannten festen Verhältnis zur vorbestimmten konstanten Drehzahlen N der Brennkraftmaschine steht, mit der bekannten Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe pro Umdrehung und multipliziert mit einem Wirkungsgrad berechnen.
Um einen Defekt oder ein von einem Normverhalten abweichendes Fehlverhalten der tatsächlich verwendeten Zumesseinheit 160 zu detektieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die soeben berechnete Ist-Fördermenge der Zumesseinheit 160, die identisch ist mit der Fördermenge der Hochdruckpumpe 170 zum Zeitpunk t₁, mit einer bekannten Soll-Fördermenge bei normiertem Verhalten der Zumesseinheit zu vergleichen. Liegt die bei diesem Vergleich ermittelte Abweichung zwischen der Ist- und der Soll-Fördermenge außerhalb eines vorbestimmten zulässigen Toleranzbereiches, so kann davon ausgegangen werden, dass die verwendete Zumesseinheit 160 ein fehlerhaftes Verhalten zeigt und offensichtlich defekt ist. Der Defekt kann z.B. in einer nicht ausreichend präzisen Fertigung einzelner Bauteile der Zumesseinheit begründet liegen.
Die Entscheidung über das Vorliegen eines Defektes bei der Zumesseinheit 160 kann dadurch weiter abgesichert werden, dass diese Entscheidung nicht nur auf das Ergebnis eines, sondern auf die Ergebnisse mehrere durchgeführter Vergleiche von Fördermengen gestützt wird. Diese unterschiedlichen Vergleiche unterscheiden sich dadurch voneinander, dass sie in unterschiedlichen Betriebssituationen der Brennkraftmaschine oder des Einspritzsystems 100 durchgeführt werden.
Nachfolgend werden verschiedene Möglichkeiten zur Einstellung unterschiedlicher geeigneter Betriebspunkte vorgestellt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass Ansteuersignal S2 für das Druckregelventil 130 nicht zum Zeitpunkt t₁, sondern zu einem anderen Zeitpunkt t₂ auszuwerten. Wie in 4 zu erkennen ist, liegt der Zeitpunkt t₂ später als der Zeitpunk t₁. Insbesondere in der Zwischenzeit, d.h. während des Zeitintervalls t₁≤t≤t₂ wird die Zumesseinheit 160 zunehmend weiter geschlossen. Mit dem zunehmenden Schließen der Zumesseinheit wird die für die Hochdruckpumpe 170 und den Kraftstoffspeicher 110 bereit gestellte Kraftstoffmenge zunehmend verringert, was mit einem grundsätzlichen Druckabfall im Kraftstoffspeicher einhergehen würde, wenn dieser nicht, wie gesagt, durch den ersten Regelkreis ausgeregelt bzw. kompensiert werden würde. Genauer gesagt: Zum Kompensieren dieses Druckabfalls ist es erforderlich, dass das Druckregelventil 130 im Ansprechen auf sein Regelsignal S2 zunehmend weiter geschlossen wird, um einen Abfluss von Kraftstoff aus dem Kraftstoffspeicher 110 über das Druckregelventil 130 in den Kraftstofftank 200 zunehmend zu verringern. Zur Realisierung einer derartigen Ansteuerung des Druckregelventils 130 wird das Tastverhältnis des Regelsignals S2 gemäß 4 in dem Zeitintervall t₁≤t≤t₂ zunehmend weiter erhöht.
Irgendwann kommt jedoch der Punkt, an dem der erste Regelkreis und insbesondere das Druckregelventil 130 nicht mehr in der Lage ist, den aufgrund einer weiterhin verringerten Kraftstoffzufuhr auftretenden Druckverlust in dem Kraftstoffspeicher 110 weiterhin zu kompensieren. Der Kraftstoffdurchfluss Q_D durch das Druckregelventil 130 bricht dann vollständig ab, wie dies in 5 gezeigt ist. Dieser Zeitpunkt entspricht dem bereits erwähnten Zeitpunkt t₂. Er ist aus dem Regelsignal S2 in der Regel dadurch zu detektieren, dass dessen Tastverhältnis TV gemäß 4 eine obere Sättigungsgrenze erreicht hat. Der Zeitpunkt t₂ eignet sich ebenfalls zur Ermittlung der Ist-Fördermenge der Zumesseinheit 160 zu diesem Zeitpunkt. Die Ist-Fördermenge entspricht dann dem bekannten Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine bei der vor eingestellten Drehzahl N, vorzugsweise unter Berücksichtigung von Kraftstoffverlusten, über Leckagen und Steuermengen für die Injektoren 180 des Einspritzsystems.
Die Berechnung einer Soll-Fördermenge V_soll zum Zeitpunkt t₂ erfolgt analog wie die obere Berechnung der Soll-Fördermenge zum Zeitpunkt t₁. Bei dem Zeitpunkt t₂ ist lediglich zu beachten, dass in dieser Situation der Strom des Steuersignals S1 zur Ansteuerung der Zumesseinheit 160 wesentlich größer ist als zum Zeitpunkt t₁, weil zum Zeitpunk t₂ das Tastverhältnis dieses Steuersignals S1 gemäß 2 wesentlich weiter angestiegen ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Einstellung anderer geeigneter Betriebspunkte besteht darin, dass die Verfahren gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel nicht nur für die erwähnte Drehzahl N, sondern auch für möglichst eine Mehrzahl von anderen Drehzahlen durchgeführt werden. Für die Zeitpunkte t₁ und/oder t₂, welche auch für die anderen Drehzahlen in gleicher Weise bestimmt werden können, wie oben beschrieben wurde, ergeben sich dann andere miteinander zu vergleichende Fördermengen, deren Vergleich das Ergebnis eines zuvor durchgeführten Vergleiches entweder bestätigt oder Zweifel daran weckt.
Die Zeitpunkte t₁und/oder t₂ müssen nicht notwendigerweise aus dem Regelsignal S2 zur Ansteuerung des Druckregelventils 130 abgeleitet werden. Sie können vielmehr auch alternativ dazu aus dem Ausgangssignal/Messsignal P des Drucksensors 120 für eine jeweils konstant eingestellte Drehzahl ermittelt werden, weil auch dieses Ausgangssignal P die aufgrund einer veränderten Kraftstoffzufuhr in dem Kraftstoffspeicher 110 auftretenden Druckveränderungen eindeutig repräsentiert. Eine Auswertung dieses Ausgangssignals P anstelle des Regelsignals S2 ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn der erste Regelkreis deaktiviert ist, d.h., wenn das Regelsignal S2 auf einen konstanten Ansteuerwert eingestellt wird.
Der Zeitpunkt t₁muss nicht zwingend dadurch ermittelt werden, dass die Zumesseinheit 160 – ausgehend von einer im Wesentlichen vollständigen Öffnungen – über die Zeit zunehmend geschlossen wird. Vielmehr kann der Zeitpunkt t₁ auch durch eine umgekehrte Ansteuerung der Zumesseinheit 160, wonach diese ausgehend von zumindest einer teilweisen Schließung – im Laufe der Zeit zunehmend geöffnet wird. Für die Ermittlung des Zeitpunktes t₂ ist die zuletzt beschriebene Ansteuerung der Zumesseinheit nicht möglich, weil ein dazu erforderlicher Neustart der Brennkraftmaschine mit einer dann im Anfang von der Zumesseinheit bereitgestellten nur sehr geringen Kraftstoffzufuhr nicht möglich wäre.
Eine Aussage über einen möglichen Defekt bzw. ein möglicherweise nicht normgerechtes Verhalten einer Komponente des Einspritzsystems lässt sich jedoch nicht nur durch Auswerten von Daten zu den Zeitpunkt t₁ oder t₂ erreichen. Vielmehr erlaubt auch der Verlauf des Ansteuersignals S2 für das Druckregelventil 130 bei aktiviertem ersten Regelkreis oder der Verlauf des Ausgangssignals des Drucksensors 120 bei deaktiviertem ersten Regelkreis insbesondere zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ einen Rückschluss auf einen derartigen Defekt. Um einen derartigen Rückschluss zu ermöglichen wird die Zumesseinheit 160 während des besagten Zeitintervalls so angesteuert, dass sie sich zumindest im wesentlichen linear über der Zeit öffnet oder schließt. Unter der Voraussetzung eines während dieses Zeitintervalls konstanten Abflusses von Kraftstoff aus dem Kraftstoffspeicher in die Brennkraftmaschine inklusive eventueller Verluste müssen die beobachteten Signale S2 oder P ebenfalls ein lineares Verhalten zeigen, wenn die Komponenten des Einspritzsystems ordnungsgemäß arbeiten. Zeigen diese Signale dagegen während des besagten Zeitintervalls kein lineares Verhalten, indem sie sich z.B. stufenweise ändern, so lässt dies auf einen Defekt in vermutlich der Zumesseinheit 160 oder dem Druckregelventil 130 schließen.
Unabhängig davon, welche der vielen zuvor aufgezeigten Möglichkeiten letztenendes verwendet wird, um einen Defekt in der Zumesseinheit 160 zu ermitteln, gilt folgendes:
Wenn ein solcher Defekt aufgrund einer einfach oder mehrfach festgestellten unzulässig großen Abweichung der Ist-Fördermenge von der Soll-Fördermenge der Zumesseinheit 160 festgestellt wurde, dann gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten für eine weitere Vorgehensweise.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, die als defekt getestete Zumesseinheit gegen eine nicht-defekte Einheit auszutauschen. Für diese nicht-defekte Zumesseinheit wird davon ausgegangen, die sich gemäß einer in dem Steuergerät 140 hinterlegten Strom(Durchfluss) I(Q_Z)-Kennlinie für normierte Zumesseinheiten verhält. Eine präzise Einstellung von Kraftstoff-Fördermengen bei der nicht-defekten Zumesseinheit lässt sich dann zukünftig durch eine Ansteuerung dieser Einheit gemäß der hinterlegten I(Q_Z)-Kennlinie realisieren.
Eine zweite mögliche Vorgehensweise besteht darin, nach wie vor mit der defekten bzw. nicht normengerecht arbeitenden Zumesseinheit 160 weiter zu arbeiten, solange bzw. soweit ihr festgestelltes reales Fehlverhalten durch eine entsprechend angepasste bzw. korrigierte Ansteuerung ausgeglichen werden kann. Eine Korrektur der Ansteuerung kann z.B. in der Weise erfolgen, dass die in dem Steuergerät 140 hinterlegte normierte Kennlinie nach Maßgabe durch vorzugsweise in mehreren Betriebssituationen festgestellte Abweichungen zwischen Ist-Fördermengen und ihren jeweiligen Soll-Fördermengen korrigiert wird. Es ergibt sich dann z.B. die in 6 gezeigte korrigierte I(Q_Z)-Kennlinie. Diese korrigierte Kennlinie ergibt sich durch Interpolation zwischen einer möglichst großen Vielzahl von Stützpunkten, welche durch die besagten Fördermengenvergleiche ermittelt wurden. Mit Hilfe der korrigierten Kennlinie ist dann auch eine präzise Ansteuerung der nicht ganz ideal arbeitenden Zumesseinheit 160 durch das Steuergerät 140 möglich.
Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in Form eines Computerprogramms realisiert. Das Computerprogramm kann gegebenenfalls zusammen mit weiteren Computerprogrammen für das Steuergerät auf einem Datenträger abgespeichert sein. Bei dem Datenträger kann es sich um eine Diskette, eine Compactdisc, einen sog. Flash-Memory oder dergleichen handeln. Das auf dem Datenträger abgespeicherte Computerprogramm kann dann als Produkt an einen Kunden verkauft werden. Alternativ zu einer Übertragung per Datenträger ist auch einer Übertragung des Computerprogramms ohne Datenträger über ein elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet, möglich.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Einspritzsystems (100) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Common-Rail-Systems, wobei das Einspritzsystem (100) einen Kraftstoffspeicher (110) und eine gesteuerte Zumesseinheit (160) zum Steuern der Kraftstoff-Fördermenge in den Kraftstoffspeicher (110) aufweist; umfassend die folgenden Schritte: Auswerten eines den zeitlichen Verlauf des Druckes in dem Kraftstoffspeicher (110) repräsentierenden Signals im Hinblick auf einen möglichen Defekt einer Komponente des Einspritzsystems (100); dadurch gekennzeichnet, dass die Zumesseinheit (160) während der Auswertung des Signals zunehmend weiter geschlossen oder geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal bei einer ersten vorbestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine im Hinblick auf die Ermittlung eines ersten Zeitpunktes (t₁) ausgewertet wird, ab dem ein Kraftstoffdurchfluss durch ein Druckregelventil (130) des Einspritzsystems (100) aufgrund einer zunehmenden Verringerung der dem Kraftstoffspeicher (110) zugeführten Kraftstoffmenge, beginnt sich zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ermitteln einer Ist-Fördermenge (V_Ist), welche die Zumesseinheit (160) tatsächlich zu dem ersten Zeitpunkt (t₁) für den Kraftstoffspeicher (110) bereitstellt, als der Fördermenge einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe (170) des Einspritzsystems (100) bei der ersten Drehzahl;
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal bei einer ersten vorbestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine im Hinblick auf die Ermittlung eines zweiten Zeitpunkt (t₂) ausgewertet wird, ab dem der Kraftstoffdurchfluss durch ein Druckregelventil (130) des Einspritzsystems (100) zumindest annäherungsweise gänzlich abbricht.
Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Ermitteln einer Ist-Fördermenge (V_Ist), welche die Zumesseinheit (160) tatsächlich zu dem zweiten Zeitpunkt (t₂) für den Kraftstoffspeicher (110) bereitstellt, als dem bekannten Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine bei der ersten Drehzahl vorzugsweise inklusive von Leckagen und Steuermengen für Injektoren (180) des Einspritzsystems (100).
Verfahren nach Anspruch 3 oder 5, gekennzeichnet durch: Ermitteln einer Soll-Fördermenge (V_soll), welche die Zumesseinheit (160) zu dem ersten oder zweiten Zeitpunkt (t₁, t₂) für den Kraftstoffspeicher (110) bereitstellen würde, wenn sie einer Norm entsprechen würde; und Schließen auf einen Defekt bei der Zumesseinheit (160) als einer Komponente des Einspritzsystems (100), wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten Soll-Fördermenge (Vsoll) und der ermittelten Ist-Fördermenge (V_Ist) zu dem ersten und/oder zweiten Zeitpunkt (t₁, t₂) größer als ein vorgegebener zulässiger Toleranzbereich ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für mindestens eine weitere vorbestimmte Drehzahl wiederholt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung des ersten oder zweiten Zeitpunktes (t₁, t₂) ein Regelkreis zum Regeln des Druckes in dem Kraftstoffspeicher (110) über das Druckregelventil (130) betrieben wird, während die Zumesseinheit (160) zunehmend geschlossen wird, und dass dabei ein Ansteuersignal für das Druckregelventil (130) als das den zeitlichen Verlauf des Druckes in dem Kraftstoffspeicher (110) repräsentierende Signal ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung des ersten oder zweiten Zeitpunktes (t₁, t₂) ein Regelkreis zum Regeln des Druckes in dem Kraftstoffspeicher (110) über das Druckregelventil (130) deaktiviert wird, indem das Druckregelventil (130) mit einem zeitlich konstanten Ansteuersignal angesteuert wird, während die Zumesseinheit (160) zunehmend geschlossen wird, und dass dabei ein Messsignal am Ausgang eines Drucksensors (120) des Regelkreises als das den zeitlichen Verlauf des Druckes in dem Kraftstoffspeicher (11C) repräsentierende Signal ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch: Ansteuern der Zumesseinheit (160) so, dass sich diese zumindest im Wesentlichen linear über der Zeit öffnet oder schließt; und Schließen auf einen Defekt bei einer Komponente des Einspritzsystems (100), wenn das Signal während der linearen Schließung der Zumesseinheit (160) nicht zumindest im Wesentlichen ebenfalls einen linearen Verlauf zeigt.
Computerprogramm mit Programmcode für ein Steuergerät (140) eines Einspritzsystems (100) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Datenträger mit dem Computerprogramm nach Anspruch 11.
Steuergerät (140) für ein Einspritzsystem (100) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (140) ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Steuergerät (140) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es ausgebildet ist, eine reale I(V) oder V(I)-Kennlinie zu generieren, welche das reale Verhalten der tatsächlich verwendeten Zumesseinheit (160) repräsentiert, durch Korrigieren einer hinterlegten Normkennlinie für eine normierte Zumesseinheit nach Maßgabe durch bei der Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 gewonnenen Erkenntnisse über die Abweichung von Ist- zu Soll-Fördermengen bei der realen und der normierten Zumesseinheit.
Steuergerät (140) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ausgebildet ist, die tatsächlich verwendete Zumesseinheit (160) nach Maßgabe durch die reale Kennlinie anzusteuern.