DE112012002837T5

DE112012002837T5 - Verfahren und Systeme für die dynamische Beurteilung der Funktionstüchtigkeit eines Common-Rail-Kraftstoffsystems

Info

Publication number: DE112012002837T5
Application number: DE112012002837.6T
Authority: DE
Inventors: Paul Gerard Nistler; Nikita Goel
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2014-04-30
Also published as: WO2013006238A2; CN203783739U; US8857412B2; US20130013175A1; AU2012279441B2; WO2013006238A3; AU2012279441A1

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren für eine dynamische Beurteilung der Funktionstüchtigkeit einer Kraftstoffsteuerung in Bezug auf die Überwachung der Steuerung eines Kraftstoffstroms geschaffen. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines Systems mit einem Verbrennungsmotor das Bestimmen einer vorausgesagten Ventilstellung eines Ventils, wobei das Ventil dazu dient, einen Kraftstoffstrom zu einer Kraftstoffpumpe zu steuern, die Kraftstoff zu einem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr des Verbrennungsmotors liefert, das Bestimmen einer tatsächlichen Ventilstellung, das Bestimmen eines Fehlers zwischen der vorausgesagten Ventilstellung und der tatsächlichen Ventilstellung und das Einstellen einer Verschlechterungsbedingung als Antwort auf den Fehler.

Description

GEBIET
Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Common-Rail-Kraftstoffsystems in einem Fahrzeug.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge, beispielsweise Schienenfahrzeuge, weisen Leistungsquellen auf, beispielsweise Dieselmotoren. In manchen Fahrzeugen wird Kraftstoff über ein Common-Rail-Kraftstoffsystem bzw. ein Kraftstoffsystem mit einem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr zum Dieselmotor geliefert. Eine Art von Common-Rail-Kraftstoffsystem weist eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe, die mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe in Fluidverbindung steht, und ein Kraftstoffverteilerrohr auf, das mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe in Fluidverbindung steht und das ferner mit mindestens einem Zylinder des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung steht. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe verdichtet Kraftstoff zur Abgabe über das Kraftstoffverteilerrohr. Der Kraftstoff strömt durch das Kraftstoffverteilerrohr zu mindestens einem Kraftstoffinjektor und schließlich zu mindestens einem Zylinder des Verbrennungsmotors, wo der Kraftstoff verbrannt wird, um das Fahrzeug mit Leistung zu versorgen. Um die Wahrscheinlichkeit für eine Funktionsverschlechterung des Verbrennungsmotors zu verringern, kann das Common-Rail-Kraftstoffsystem auf Kraftstofflecks überprüft werden.
Bei einer Herangehensweise erfasst das Common-Rail-Kraftstoffsystem Kraftstofflecks durch Anordnen eines Flüssigkeitssensors in einer Außenwand einer doppelwandigen Leitung. Falls ein Riss in einer Innenwand der doppelwandigen Leitung auftritt, dringt Kraftstoff durch den Riss in einen Hohlraum zwischen der Innenwand und der Außenwand ein. Der Kraftstoff füllt den Hohlraum, bis er vom Flüssigkeitssensor erfasst wird, an welchem Punkt eine Störungsmeldung ausgelöst wird, die ein Kraftstoffleck anzeigt.
Jedoch haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung Probleme bei der beschriebenen Herangehensweise entdeckt. Zum Beispiel werden durch Hinzufügen des Flüssigkeitssensors zur Erfassung von Kraftstofflecks die Produktionskosten und die Komplexität des Designs des Kraftstoffsystems höher. Als weiteres Beispiel können bei der beschriebenen Herangehensweise lediglich Lecks in der doppelwandigen Leitung erfasst werden. Wenn ein Kraftstoffleck irgendwo anders im Common-Rail-Kraftstoffsystem auftritt, beispielsweise durch eine Kraftstoffinjektordüse oder einen Kraftstoffinjektor-Steuerungsweg, wird es möglicherweise nicht vom Flüssigkeitssensor erfasst.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines Systems mit einem Verbrennungsmotor das Bestimmen einer vorausgesagten Ventilstellung eines Ventils, wobei das Ventil dazu dient, einen Kraftstoffstrom zu einer Kraftstoffpumpe zu steuern, die Kraftstoff zu einem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr bzw. Common Rail des Verbrennungsmotors liefert, das Bestimmen einer tatsächlichen Ventilstellung, das Bestimmen eines Fehlers zwischen der vorausgesagten Ventilstellung und der tatsächlichen Ventilstellung und das Einstellen einer Verschlechterungsbedingung als Antwort auf den Fehler.
In einem Beispiel wird die vorausgesagte Einlassdosierventilstellung von einem Einlassdosierventilstrom bzw. einer Amperezahl eines Einlassdosierventils abgeleitet. Die Amperezahl des Einlassdosierventils kann aus einer Gleichgewichts-Kraftstoffströmungsbilanz am Common-Rail-Kraftstoffsystem abgeleitet werden, die einen Kraftstoffstrom in das und aus dem Common-Rail-Kraftstoffsystem korreliert. Missverhältnisse zwischen der vorausgesagten Amperezahl und der tatsächlichen Amperezahl zeigen an, dass ein Kraftstoffstrom vorhanden sein kann, der im Strömungsbilanzmodell nicht berücksichtigt wird, beispielsweise ein Leck. Alternativ dazu können Missverhältnisse zwischen vorausgesagter und tatsächlicher Amperezahl anzeigen, dass eine Komponente ausgefallen ist (z. B. dass eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (HPP) einen übermäßigen Verschleiß aufweist). Unter Verwendung der Amperezahl des Einlassdosierventils für eine Voraussage des Betriebs des Common-Rail-Kraftstoffsystems können Kraftstofflecks aus verfügbaren Betriebsdaten des Verbrennungsmotors ohne oder zusätzlich zu spezialisierte(n) Sensoren, die in doppelwandigen Kraftstoffleitungen angeschlossen sind, erfasst werden. Ebenso kann eine solche Herangehensweise leichter an verschiedene Verbrennungsmotor- und verschiedene Kraftstoffsysteme angepasst werden.
Diese kurze Beschreibung wird angegeben, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form einzuführen, die hierin näher beschrieben sind. Diese kurze Beschreibung soll keine Schlüsselmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands benennen und soll auch nicht verwendet werden, um den Bereich des beanspruchten Gegenstands zu begrenzen. Fenner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oder alle Nachteile beseitigen, die in irgendeinem Teil der Offenbarung genannt werden. Auch haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung alle benannten Probleme und entsprechenden Lösungen erkannt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Lektüre der folgenden Beschreibung nicht-beschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verständlich, in denen nachstehend:
1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Common-Rail-Kraftstoffsystems der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 schematisch ein Beispiel für ein Strömungsbilanzdiagramm des Common-Rail-Kraftstoffsystems von 1 darstellt.
3 einen Graphen für eine Regression zur Voraussage eines Betriebs des Common-Rail-Kraftstoffsystems von 1 darstellt.
4 einen Graphen eines skalierbaren Fehler-Schwellenwerts zeigt, der relativ zur Amperezahl eines Einlassdosierventils variiert.
5 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Kraftstoffleck-Erfassungsverfahrens zur Steuerung eines Common-Rail-Kraftstoffsystems ist.
6 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Wartungsdiagnoseverfahrens zur Steuerung eines Common-Rail-Kraftstoffsystems ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Beschreibung betrifft Fahrzeuge, beispielsweise Schienenfahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor (beispielsweise einen Dieselmotor) aufweisen, wo Kraftstoff durch ein Common-Rail-Kraftstoffsystem (CRS) zum Verbrennungsmotor geliefert wird. Das CRS weist ein gemeinsames Kraftstoffverteilerrohr bzw. Common Rail auf, das Kraftstoff zu einer Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in Zylinder des Verbrennungsmotors liefert. In einem Beispiel weist das CRS ein Einlassdosierventil (IMV) auf, das zwischen einer Niederdruck-Kraftstoffpumpe und einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Das IMV dient dazu, einen Kraftstoffstrom zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu steuern, die das gemeinsame Kraftstoffverteilerrohr mit Kraftstoff versorgt. Das IMV kann justiert werden, um eine Kraftstoffmenge, die zum gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr geliefert wird, zu variieren, wenn sich Betriebszustände ändern. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine dynamische Beurteilung der Funktionstüchtigkeit des CRS.
Zum Beispiel kann die Funktionstüchtigkeit des CRS über verschiedene Herangehensweisen zur Erfassung von Kraftstofflecks im CRS dynamisch beurteilt werden. Eine Ausführungsform eines CRS ist in 1 dargestellt.
Ein Gleichgewichts-Strömungsbilanzdiagramm, das für das CRS von 1 steht, ist in 2 dargestellt. Das Strömungsbilanzdiagramm stellt ein funktionales Modell bereit, das die Wirkungen von verschiedenen Betriebsparametern auf das CRS und den Kraftstoffstrom in das System und aus dem System berücksichtigt. Die Strömungsbilanz kann zusammen mit dem elektrischen IMV-Strom verwendet werden, um ein Ungleichgewicht zwischen Parameterwerten im CRS zu erkennen. In einem Beispiel liefert eine Strömungsbilanzfunktion, die von dem Strömungsbilanzmodell abgeleitet ist, eine Voraussage über den elektrischen IMV-Strom, der die Amperezahl darstellt, die sich ergeben sollte, um eine Einlassdosierventilstellung auf Basis von gegebenen Betriebszuständen, die über verschiedene Sensoren gemessen oder bestimmt werden, zu bewirken. Die vorausgesagte Amperezahl kann dann mit einer tatsächlichen Amperezahl des IMV verglichen werden, die eine tatsächliche Ventilstellung angibt, um zu erfassen, ob ein Leck vorhanden ist oder nicht oder dass sich eine Komponente des CRS funktionell verschlechtert hat.
Eine Beispielsregression auf Basis der Strömungsbilanzfunktion von 2 ist in 3 dargestellt. Ein Beispiel für einen Fehler-Schwellenwert zwischen dem vorausgesagten und dem tatsächlichen elektrischen IMV-Strom ist in 4 dargestellt. Ein Beispiel für ein Verfahren zum Steuern des CRS von 1 auf Basis der Verwendung der Strömungsbilanzfunktion für den vorausgesagten elektrischen IMV-Strom zur Erfassung eines Kraftstofflecks ist in 5 dargestellt. Das in 5 dargestellte Verfahren wird durchgeführt, um kontinuierlich eine Überwachung auf relativ große (z. B. grobe) Lecks im CRS während des Verbrennungsmotorbetriebs (im Unterschied zu relativ kleinen Lecks) durchzuführen.
Ein auf einer Überwachung einer Kraftstoffdruck-Abnahmerate basierendes Beispielsverfahren zum Steuern des CRS von 1, um relativ kleine Lecks zu erkennen, ist in 6 dargestellt (im Unterschied zu den relativ großen Lecks, die von 5 überwacht werden). Insbesondere überprüft das Verfahren die Integrität des CRS durch Überwachen der Abnahmerate des Drucks im Verteilerrohr während unbelasteter Zustände des Verbrennungsmotors, beispielsweise bei Ankurbelungsereignissen während des Startens des Verbrennungsmotors. Genauer kurbelt während des Startens des Verbrennungsmotors ein Elektromotor den Verbrennungsmotor an, um eine Bewegung des Verbrennungsmotors zu initiieren, bevor Kraftstoff zugeführt wird. In diesem Zustand wird der Verbrennungsmotor vom Elektromotor angetrieben und ist nicht belastet. Ferner können Startbedingungen besonders günstige Bedingungen für das Erkennen relativ kleiner Lecks sein, da solche Lecks häufig durch Wartungsarbeiten verursacht werden, die während Stillstandsbedingungen durchgeführt werden.
1 beinhaltet ein Blockschema eines CRS 100 für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Schienenfahrzeugs. In einem Beispiel ist das Schienenfahrzeug eine Lokomotive. In alternativen Ausführungsformen kann sich der Verbrennungsmotor in einer anderen Art von nicht für den Straßenverkehr ausgelegtem Fahrzeug, einem stationären Kraftwerk, einem Seefahrzeug oder anderem befinden. Flüssiger Kraftstoff wird in einem Kraftstofftank 102 vorrätig gehalten oder gespeichert. Eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe 104 steht mit dem Kraftstofftank 102 in Fluidverbindung. In dieser Ausführungsform ist die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 104 innerhalb des Kraftstofftanks 102 angeordnet und kann unter den Spiegel des flüssigen Kraftstoffs getaucht sein. In alternativen Ausführungsformen kann die Niederdruck-Kraftstoffpumpe mit der Außenseite des Kraftstofftanks verbunden sein und Kraftstoff durch eine Ansaugvorrichtung hindurch pumpen. Der Betrieb der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 104 wird von einem Controller 106 reguliert.
Flüssiger Kraftstoff wird von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 104 aus dem Kraftstofftank 102 durch eine Leitung 110 zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 gepumpt. Ein Ventil 112 ist in der Leitung 110 angeordnet und reguliert den Kraftstoffstrom durch die Leitung 110. Beispielsweise ist das Ventil 112 ein Einlassdosierventil. Das IMV 112 ist stromaufwärts von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 angeordnet, um eine Strömungsrate des Kraftstoffs, der zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 und weiter zu einem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 geliefert wird, um ihn auf eine Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren 118 für die Kraftstoffeinspritzung zu verteilen, anzupassen. Zum Beispiel kann das IMV 112 ein Magnetventil sein, dessen Öffnen und Schließen vom Controller 106 reguliert wird. Anders ausgedrückt befiehlt der Controller 106 dem IMV, sich ganz zu schließen, sich ganz zu öffnen oder eine Position zwischen ganz geschlossen und ganz offen einzunehmen, um einen Kraftstoffstrom zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 auf eine befohlene Kraftstoffströmungsrate zu steuern bzw. zu regeln. Während des Betriebs des Fahrzeugs wird das IMV 112 justiert, um Kraftstoff auf Basis von Betriebszuständen zu dosieren, und es kann zumindest während einiger Zustände zumindest zum Teil offen sein. Es sei klargestellt, dass das Ventil nur ein Beispiel für eine Regel- bzw. Steuervorrichtung zum Dosieren von Kraftstoff ist, und dass jedes geeignete Regel- bzw. Steuerelement verwendet werden kann, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann eine Stellung oder ein Zustand des IMV durch Steuern eines elektrischen IMV-Stroms elektrisch gesteuert werden. Als weiteres Beispiel kann eine Stellung oder ein Zustand des IMV durch Steuern eines Servomotors, der das IMV justiert, mechanisch gesteuert werden.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 erhöht den Kraftstoffdruck von einem niedrigeren Kraftstoffdruck auf einen höheren Kraftstoffdruck. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 steht mit dem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 in Fluidverbindung. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 liefert Kraftstoff zum gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 durch eine Leitung 116. Eine Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren 118 steht mit dem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 in Fluidverbindung. Jeder von der Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren 118 liefert Kraftstoff zu einem von einer Mehrzahl von Motorzylindern 120 in einem Verbrennungsmotor 122. Kraftstoff wird in den mehrfach vorhandenen Motorzylindern 120 verbrannt, um beispielsweise über einen Wechselstromgenerator und Bahnmotoren Leistung zum Fahrzeug zu liefern. Der Betrieb der mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren 118 wird vom Controller 106 reguliert. In der Ausführungsform von 1 weist der Verbrennungsmotor 122 vier Kraftstoffinjektoren und vier Motorzylinder auf. In alternativen Ausführungsformen können mehr oder weniger Kraftstoffinjektoren und Motorzylinder im Verbrennungsmotor enthalten sein.
In manchen Implementierungen ist das gemeinsame Kraftstoffverteilerrohr ein einwandiges Kraftstoffverteilerrohr. Das CRS kann auch einwandige Leitungen zum Liefern von Kraftstoff zum Kraftstoffverteilerrohr aufweisen (z. B. könnte die Leitung 116 einwandig sein). Die einwandige Gestaltung kann verwendet werden, um Produktionskosten zu senken sowie um das Gewicht des CRS im Vergleich zu einer doppelwandigen Gestaltung zu verringern.
Kraftstoff, der durch die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 104 aus dem Kraftstofftank 102 zum Einlass des IMV 112 gepumpt wird, kann bei einem so genannten niedrigeren Kraftstoffdruck oder Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck wirken. Entsprechend arbeiten Komponenten des CRS 100, die stromaufwärts von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 angeordnet sind, in einer niedrigeren Kraftstoffdruck- oder Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruckregion. Andererseits kann die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 Kraftstoff vom niedrigeren Kraftstoffdruck auf einen höheren Kraftstoffdruck oder Verteilerrohr-Kraftstoffdruck pumpen. Dementsprechend arbeiten Komponenten des CRS 100, die stromabwärts von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 angeordnet sind, in einer höheren Kraftstoffdruck- oder Verteilerrohr-Kraftstoffdruckregion des CRS 100.
Ein Kraftstoffdruck in der niedrigeren Kraftstoffdruckregion wird von einem Drucksensor 126 gemessen, der in der Leitung 110 angeordnet ist. Der Drucksensor 126 sendet ein Drucksignal an den Controller 106. In einer alternativen Anwendung steht der Drucksensor 126 mit einem Auslass der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 104 in Fluidverbindung. Eine Kraftstofftemperatur in der niedrigeren Kraftstoffdruckregion wird von einem Temperatursensor 128 gemessen, der in der Leitung 110 angeordnet ist. Der Temperatursensor 128 sendet ein Temperatursignal an den Controller 106.
Ein Kraftstoffdruck in der höheren Kraftstoffdruckregion wird von einem Drucksensor 130 gemessen, der in der Leitung 116 angeordnet ist. Der Drucksensor 130 sendet ein Drucksignal an den Controller 106. In einer alternativen Anwendung steht der Drucksensor 130 mit einem Auslass der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 in Fluidverbindung. Man beachte, dass in manchen Anwendungen verschiedene Betriebsparameter zusätzlich zu oder statt einer direkten Messung allgemein bestimmt oder indirekt abgeleitet werden können.
Zusätzlich zu den genannten Sensoren empfängt der Controller 106 verschiedene Signale von einer Mehrzahl von Verbrennungsmotorsensoren 134, die mit dem Verbrennungsmotor 122 verbunden sind und die verwendet werden können, um die Funktionstüchtigkeit der Kraftstoffsteuerung und des damit in Zusammenhang stehenden Verbrennungsmotorbetriebs zu beurteilen. Zum Beispiel empfängt der Controller 106 Sensorsignale, die ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, eine Verbrennungsmotor-Drehzahl, eine Verbrennungsmotorlast, eine Verbrennungsmotortemperatur, eine Umgebungstemperatur, einen Kraftstoffwert, eine Anzahl von Zylindern, die aktiv Kraftstoff verbrennen, usw. anzeigen. In der dargestellten Implementierung ist der Controller 106 eine Rechenvorrichtung, beispielsweise ein Mikrocomputer, der eine Prozessoreinheit 136, eine Vorrichtung 138 mit einem nicht-flüchtigen, computerlesbaren Speichermedium, Eingabe-/Ausgabeports, einen Hauptspeicher und einem Datenbus aufweist. Das computerlesbare Speichermedium 138, das im Controller 106 enthalten ist, ist mit computerlesbaren Daten programmierbar, die Befehle darstellen, die vom Prozessor ausgeführt werden können, um Steuerroutinen und -verfahren, die nachstehend beschrieben sind, sowie andere Varianten, die nicht eigens aufgeführt sind, auszuführen.
Der Controller 106 dient dazu, verschiedene Stellglieder im CRS 100 auf Basis von verschiedenen Betriebsparametern, die von den verschiedenen Signalen empfangen oder abgeleitet werden, welche von den verschiedenen Sensoren empfangen werden, zu justieren, um die Funktionstüchtigkeit des CRS dynamisch zu beurteilen und den Betrieb des Verbrennungsmotors auf Basis der Beurteilung zu steuern. Zum Beispiel dient der Controller 106 in einer Ausführungsform dazu, eine Diagnose zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit durchzuführen, die kontinuierlich durchgeführt wird, um den Verbrennungsmotor während des Betriebs zu schützen. Die Diagnose zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit erweitert die Kenntnisse über Betriebsabläufe des IMV, um ein grobes Kraftstoffleck oder eine andere Funktionsverschlechterung zu erfassen. Es sei insbesondere klargestellt, dass das IMV eine während des Verbrennungsmotorbetriebs normalerweise offene Vorrichtung ist. Somit kann angenommen werden, dass dann, wenn die tatsächliche IMV-Stellung (oder ein tatsächlicher elektrischer Strom, der die Stellung anzeigt) von einer vorausgesagten IMV-Stellung (oder einem vorausgesagten elektrischen Strom, der die Stellung anzeigt) verschieden ist, ein übermäßiger Kraftstoffstrom zum gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr geliefert wird. Ferner kann aufgrund der Annahme, dass der Kraftstoffdruck stromabwärts von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe und im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr auf einen gewünschten Druck geregelt wird (z. B. im Wesentlichen konstant ist), angenommen werden, dass ein überschüssiger Kraftstoffstrom aus dem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr austritt und nicht durch eine befohlene Kraftstoffeinspritzung. Dieser überschüssige Kraftstoffstrom könnte entweder ein Leck im CSR oder eine andere Funktionsverschlechterung des CRS anzeigen, beispielsweise eine übermäßig verschlissene Hochdruck-Kraftstoffpumpe.
Der Controller 106 dient dazu, die kontinuierliche Diagnose zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit dadurch durchzuführen, dass er eine vorausgesagte IMV-Stellung bestimmt, die auf einem vorausgesagten elektrischen IMV-Strom basiert. Der vorausgesagte elektrische IMV-Strom wird aus einer Strömungsbilanzfunktion abgeleitet, die nachstehend mit Bezug auf 2 erörtert wird. Ferner dient der Controller 106 dazu, eine tatsächliche IMV-Position zu bestimmen, die auf einem tatsächlichen elektrischen IMV-Strom beruht. Zum Beispiel wird der tatsächliche elektrische IMV-Strom vom Controller 106 zum IMV 112 gesendet, um eine Ventilstellung zu steuern. Der Controller 106 dient dazu, einen Fehler zwischen dem vorausgesagten elektrischen IMV-Strom und dem tatsächlichen elektrischen IMV-Strom zu bestimmen. Wenn der Fehler größer ist als ein Fehler-Schwellenwert, dient der Controller 106 dazu, eine Verschlechterungsbedingung einzustellen. Der Fehler-Schwellenwert kann auf irgendeinen geeigneten Wert eingestellt werden und kann so kalibriert werden, dass er für verschiedene CRS-Konfigurationen passt. In manchen Ausführungsformen wird der Fehler-Schwellenwert so skaliert, dass er variiert, wenn der elektrische IMV-Strom variiert. Das Skalieren des Fehler-Schwellenwerts wird nachstehend näher mit Bezug auf 4 erörtert.
In manchen Implementierungen kann die Verschlechterungsbedingung ein Abstellen des Verbrennungsmotors 122 beinhalten. Durch Abstellen des Verbrennungsmotors als Antwort auf eine Erfassung eines Kraftstofflecks kann die Wahrscheinlichkeit einer Funktionsverschlechterung oder einer verschlechterten Bedienbarkeit des Verbrennungsmotors oder dergleichen verringert werden. In manchen Implementierungen kann die Verschlechterungsbedingung das Setzen eines Diagnose-Flags und das Darstellen eines Hinweises (z. B. optisch oder akustisch) auf die Verschlechterungsbedingung an einen Techniker bzw. Anwender beinhalten.
Als weiteres Beispiel für eine dynamische Beurteilung der Funktionstüchtigkeit des CRS dient der Controller 106 dazu, die Integrität des CRS im Hinblick auf Kraftstofflecks nach Wartungsperioden des CRS zu überprüfen. Bei einer solchen Beurteilung wird überprüft, ob kleine Lecks vorhanden sind, die am wahrscheinlichsten nach einer nicht korrekt durchgeführten Wartung auftreten, so dass man sich darum kümmern kann, bevor sie zu größeren Kraftstofflecks werden. Bei einer nach der Wartung durchgeführten Beurteilung der Funktionstüchtigkeit wird überprüft, ob kleine Kraftstofflecks vorhanden sind, während die oben beschriebene Diagnose zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit prüft, ob grobe Kraftstofflecks vorhanden sind. Insbesondere dient der Controller 106 in Bezug auf die obigen Ausführungen dazu, während eines lastfreien Zustands des Verbrennungsmotors die Kraftstoffeinspritzung von den mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren 118 zu unterbrechen und das IMV 112 zu schließen. Eine lastfreier Zustand des Verbrennungsmotors ist gegeben, wenn sich der Verbrennungsmotor trägheitsbedingt oder aufgrund eines externen Drehmoments, das von außerhalb des Verbrennungsmotors erzeugt wird, dreht. Als ein Beispiel tritt ein lastfreier Zustand während eines Motorstarts auf, wenn ein Ankurbelungsmotor den Verbrennungsmotor zum Drehen bringt. Der sich drehende Verbrennungsmotor treibt die Kraftstoffpumpen an, um das gemeinsame Kraftstoffverteilerrohr unter Druck zu setzen. Als weiteres Beispiel tritt ein lastfreier Zustand auf, wenn ein Motor-Generator den Verbrennungsmotor antreibt. Als noch weiteres Beispiel tritt ein lastfreier Zustand auf, wenn der Verbrennungsmotor ein Drehmoment absorbiert oder ein negatives Drehmoment oder Bremsmoment erzeugt, beispielsweise während eines Ausrollens. Zu einem Ausrollen kommt es, wenn ein Verbrennungsmotor mit einer Drehzahl arbeitet und die geforderte Verbrennungsmotorlast null (oder eine Nulllast) wird, und der Verbrennungsmotor sich trägheitsbedingt weiterdreht, bis ein äußerer Widerstand die Verbrennungsmotor-Drehzahl auf eine Soll-Drehzahl senkt oder die geforderte Verbrennungsmotorlast steigt. Anders ausgedrückt ist ein lastfreier Zustand des Verbrennungsmotors ein Zustand, wo keine Kraftstoffeinspritzung nötig ist, um einer Motorlast gerecht zu werden. Die nach einer Wartung durchgeführte Beurteilung wird während eines lastfreien Zustands des Verbrennungsmotors durchgeführt, so dass eine Kraftstoffeinspritzung unterbrochen werden kann, ohne den Betrieb des Verbrennungsmotors zu stören.
Sobald die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen wurde und das IMV geschlossen wurde, überwacht der Controller 106 die Abnahme des Kraftstoffdrucks im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 für eine erste festgelegte Zeit. Die erste Zeit kann auf Basis von Betriebsbedingungen festgelegt oder ausgewählt werden und kann eine vorgegebene Zeit sein. Wenn die Rate, mit der der Kraftstoffverteilerrohrdruck des Kraftstoffdrucks im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr abnimmt, nach der ersten festgelegten Zeit größer ist als ein Schwellenwert für die Abnahmerate, dient der Controller 106 dazu, eine Verschlechterungsbedingung einzustellen. Wenn die Rate, mit der der Kraftstoffverteilerrohrdruck abnimmt, unter dem Schwellenwert für die Abnahmerate liegt, wird die Kraftstoffeinspritzung neu gestartet und der Betrieb des Verbrennungsmotors wird fortgesetzt. Abnahme des Kraftstoffdrucks bezeichnet eine zeitabhängige Abnahme oder Senkung des Kraftstoffdrucks. Die Abnahme des Kraftstoffdrucks wird während der oben genannten Steuerbedingungen (Einspritzung unterbrochen und IMV geschlossen) überwacht, da Kraftstoff unter solchen Bedingungen weder in nennenswertem Umfang aus dem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 austreten oder dort hinein gelangen sollte. Somit weist eine Rate, mit der der Kraftstoffdruck abnimmt, die höher ist als der Schwellenwert für die Abnahmerate, auf einen möglichen Leckzustand hin.
In manchen Implementierungen dient der Controller 106 dazu, ein Schließen des IMV vor dem Initiieren der ersten festgelegten Zeit zum Messen der Rate, mit der der Kraftstoffverteilerrohrdruck im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 abnimmt, dadurch zu prüfen, dass die erste festgelegte Zeit als Antwort darauf gestartet wird, dass der elektrische IMV-Strom größer ist als ein Schwellenwert für den elektrischen Strom. Anders ausgedrückt wartet der Controller 106 darauf, dass der elektrische Strom auf einen Schwellenwert für den elektrischen Strom steigt, der anzeigt, dass das Ventil sich vollständig geschlossen hat, bevor er eine Überwachung der Abnahme des Kraftstoffdrucks initiiert.
Wie oben angegeben, kann die Verschlechterungsbedingung in manchen Implementierungen ein Abstellen des Verbrennungsmotors 122 beinhalten. Durch Abstellen des Verbrennungsmotors als Antwort auf die Erfassung eines Kraftstofflecks kann die Wahrscheinlichkeit einer Funktionsverschlechterung und einer verschlechterten Ansteuerbarkeit des Verbrennungsmotors oder dergleichen verringert werden. In manchen Implementierungen kann die Verschlechterungsbedingung das Setzen eines Diagnose-Flags und das Darstellen eines Hinweises (z. B. optisch oder akustisch) auf die Verschlechterungsbedingung an einen Techniker bzw. Anwender beinhalten.
In manchen Implementierungen dient der Controller 106 der Überprüfung, ob Betriebsbedingungen passend sind, bevor mit der Überwachung der Abnahme des Kraftstoffdrucks zur Bestimmung von möglichen Kraftstofflecks begonnen wird. Zum Beispiel dient der Controller 106 der Überprüfung, ob die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 104 Kraftstoff zum gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 pumpt, so dass sich genügend Kraftstoffdruck aufbaut, um die Abnahme des Kraftstoffdrucks zu bestimmen oder zu messen. Dementsprechend dient der Controller 106 der Überprüfung, ob der Verbrennungsmotor 122 in einem festgelegten Verbrennungsmotor-Drehzahlbereich arbeitet, in dem der Verbrennungsmotor angekurbelt wird, um die Kraftstoffpumpe zu betätigen. Durch die Überprüfung, ob diese Bedingungen erfüllt sind, kann die Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine falsch-positive Beurteilung eines Kraftstofflecks im CSR getroffen wird, verringert werden. Ferner dient der Controller 106 dazu, eine Verschlechterungsbedingung einzustellen, wenn der Druck im Kraftstoffverteilerrohr für eine zweite festgelegte Zeit unter einem Schwellenwert für den Kraftstoffdruck im Verteilerrohr liegt, wenn eine solche Bedingung erfüllt ist (z. B. der Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck an einem Einlass des IMV größer ist als ein Schwellenwert für den Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck und eine Verbrennungsmotor-Drehzahl in einem festgelegten Verbrennungsmotor-Drehzahlbereich liegt). Die zweite festgelegte Zeit kann der ersten festgelegten Zeit für die Überwachung der Abnahme des Kraftstoffdrucks gleich sein oder verschieden davon sein. In einem Beispiel beträgt die erste festgelegte Zeit 0,2 Sekunden und die zweite festgelegte Zeit beträgt 30 Sekunden. Anders ausgedrückt wird angenommen, dass ein Kraftstoffleck vorhanden ist oder die Funktionstüchtigkeit einer Komponente des CRS abgenommen hat, wenn der Verbrennungsmotor 122 angekurbelt wird und die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 104 Kraftstoff pumpt, aber der Kraftstoffdruck nach der zweiten festgelegten Zeit noch nicht über den Schwellenwert für den Kraftstoffdruck gestiegen ist.
In manchen Implementierungen sind in dem nicht-flüchtigen, elektronisch lesbaren Medium 138 einer oder mehrere Befehlssätze gespeichert, von denen jeder, wenn er von einer elektronischen Vorrichtung (z. B. einer Prozessoreinheit 136) aufgerufen und ausgeführt wird, bewirkt, dass die elektronische Vorrichtung: während eines lastfreien Zustands eines Verbrennungsmotors eines oder mehrere erste Signale erzeugt, um die Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung durch die mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren 118 des Verbrennungsmotors 122 zu steuern, eines oder mehrere zweite Signale zum Steuern des Schließens des Ventils 112 erzeugt, das dazu dient, den Kraftstoffstrom zur Kraftstoffpumpe 108 zu steuern. Die Kraftstoffpumpe 108 ist mit einem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 des Verbrennungsmotors verbunden, um Kraftstoff zum gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 118 zu liefern. Ferner bewirken die Befehle, wenn sie von der elektronischen Vorrichtung aufgerufen und ausgeführt werden, dass die elektronische Vorrichtung: als Antwort darauf, dass eine Rate, mit der ein Kraftstoffdruck im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 abnimmt, nach der festgelegten Zeit höher ist als ein Abnahme-Schwellenwert, mindestens ein drittes Signal erzeugt. Zum Beispiel bewirkt das mindestens eine dritte Signal, dass der Verbrennungsmotor 122 als Antwort darauf abgestellt wird, dass die Rate, mit der der Kraftstoffdruck im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr abnimmt, höher ist als der Schwellenwert für die Abnahmerate.
2 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Strömungsbilanzdiagramm 200 des CRS 100 von 1. Das Strömungsbilanzdiagramm 200 legt eine Massenerhaltung an, um den Kraftstoffstrom in das und aus dem CRS 100 zu analysieren. Insbesondere können durch Berücksichtigen des Kraftstoffs, der in das und aus dem CRS strömt, Missverhältnisse des Kraftstoffstroms erkannt werden, die andernfalls schwierig exakt zu messen wären.
Der Kraftstoffstrom, der in das Strömungsbilanzdiagramm 200 eingegeben wird, wird auf Basis einer Kraftstoffmenge bestimmt, die aus der Region des CRS 100 geliefert wird, in der ein niedrigerer Druck (LP) herrscht. Insbesondere basiert der eingegebene Kraftstoffstrom auf einem Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck (EFP), der durch Betätigung der Niederdruck-Kraftstoffpumpe (104) ausgegeben wird, und einer Kraftstofftemperatur (FT) des Kraftstoffs in der Region mit dem niedrigeren Druck. Der Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck und die Kraftstofftemperatur werden verwendet, um den Kraftstoffstrom zu bestimmen, der in das Strömungsbilanzdiagramm 200 eingegeben wird. Der Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck wird vom Drucksensor 126 an den Controller 106 ausgegeben. Die Kraftstofftemperatur wird vom Temperatursensor 128 an den Controller 106 ausgegeben. Andererseits basiert der ausgegebene Kraftstoffstrom des Strömungsbilanzdiagramms 200 auf einer Einspritzmenge von Kraftstoff, der von aktiven Kraftstoffinjektoren eingespritzt wird. Zum Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzmenge durch ein Pulsweitenmodulationssignal eines Kraftstoffeinspritzbefehls bestimmt werden. Man beachte, dass aktive Kraftstoffinjektoren Kraftstoffinjektoren meint, bei denen während eines Einspritzzyklus (der beispielsweise 2 oder 4 Hübe lang sein kann) Kraftstoff zur Verbrennung in einem Zylinder eingespritzt wird.
Das Strömungsbilanzdiagramm 200 beinhaltet Komponenten, die die Bilanz des Kraftstoffstroms in das und aus dem CRS 100 beeinflussen. Das Strömungsbilanzdiagramm 200 beinhaltet das IMV 112, die Hochdruck-Kraftstoffpumpe (HPP) 108, das gemeinsame Kraftstoffverteilerrohr 114 und die mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren 118. Jede von diesen Komponenten beeinflusst die Kraftstoff-Strömungsbilanz auf andere Weise auf Basis eines Betriebszustands, der von verschiedenen Betriebsparametern angezeigt wird, die für diese Komponente spezifisch sind.
Zum Beispiel wird ein Betriebszustand des IMV 112 von einem elektrischen IMV-Strom angezeigt. Der IMV-Strom wird vom Controller 106 über eine Steuerleitung an das IMV 112 ausgegeben, um die Stellung des IMV zu steuern. Als Beispiel zeigt ein höherer IMV-Strom eine IMV-Stellung an, die mehr geschlossen ist (ein maximaler IMV-Strom zeigt eine voll geschlossene Stellung an), und ein niedrigerer IMV-Strom zeigt an, dass die IMV-Stellung weiter offen ist (ein Null- oder minimaler IMV-Strom zeigt eine vollständig offene Stellung an). Der IMV-Strom kann in Verbindung mit dem eingegebenen Kraftstoffstrom verwendet werden, um eine Menge eines Kraftstoffstroms zu bestimmen, die zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 geliefert wird.
Ein Betriebszustand der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 wird aus der Verbrennungsmotor-Drehzahl (z. B. Umdrehungen pro Minute (RPM)) und einem Kraftstoffwert (FV) bestimmt. Die Verbrennungsmotor-Drehzahl wird durch einen von den mehrfach vorhandenen Sensoren 134 an den Controller 106 ausgegeben. In Implementierungen, wo die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, arbeitet die Kraftstoffpumpe umso mehr, je höher die Drehzahl des Verbrennungsmotors steigt. Der Kraftstoffwert ist eine Kraftstoffmenge, die von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 108 bei jedem Pumpenhub gepumpt wird. Die Verbrennungsmotor-Drehzahl und der Kraftstoffwert bestimmen die Rate des Kraftstoffstroms, der zum gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 geliefert wird.
Ein Betriebszustand des gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohrs 114 wird von einem Volumen oder einem Kraftstoff-Fassungsvermögen des gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohrs und einem Verteilerrohrdruck (RP) des Kraftstoffs im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr angezeigt. Der Verteilerrohrdruck wird vom Drucksensor 130 an den Controller ausgegeben. Das Volumen und der Verteilerrohrdruck werden verwendet, um eine Kraftstoffmenge zu bestimmen, die im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr 114 gespeichert ist.
Ein Betriebszustand der mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren 118 wird von einem Kraftstoffwert (FV), bei dem es sich um eine Kraftstoffmenge handelt, die durch jeden Kraftstoffeinspritzhub eingespritzt wird, dem Verteilerrohrdruck des Kraftstoffs im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr, der Verbrennungsmotor-Drehzahl (RPM) und einer Gesamtzahl von aktiven Zylindern, in die Kraftstoff eingespritzt wird, angezeigt.
Eine Funktion für die Voraussage der IMV-Amperezahl während des Verbrennungsmotorbetriebs wird aus den Betriebsparametern abgeleitet, die den Betriebszustand der Komponenten des CRS beeinflussen, wie im Strömungsbilanzdiagramm 200 gezeigt. Ein Beispiel für die Funktion für eine Voraussage der IMV-Amperezahl auf Basis des Strömungsbilanzdiagramms 200 ist: IMV-AMPEREZAHL = f{A + (B·EFP) + (C·FV·RPM·EFP·(AKTIV/TOTAL))}

• wobei A, B und C Variablen sind, die gemäß der Konfiguration des CRS kalibrierbar sind,
• wobei EFP der Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck von Kraftstoff am Einlass des IMV ist, der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe geliefert wird,
• wobei FV der Kraftstoffwert einer Kraftstoffmenge ist, die von einem einzigen Injektorhub eingespritzt wird (auch als Kraftstoffeinsatz bezeichnet),
• wobei RPM die Verbrennungsmotor-Drehzahl in Umdrehungen in Minute ist,
• wobei AKTIV die Anzahl der Motorzylinder ist, in die von einem Kraftstoffinjektor Kraftstoffeingespritzt wird,
• wobei TOTAL die Gesamtzahl der Motorzylinder im Verbrennungsmotor ist,
• die obige Funktion ein Mapping zwischen einer gesamten Kraftstoffmenge und einer IMV-Stellung ist, wobei mehr Kraftstoff einem geringeren elektrischen Strom (einem weiter offenen Ventil) entspricht und weniger Kraftstoff einem größeren elektrischen Strom (einem mehr geschlossenen Ventil) entspricht.

In manchen Implementierungen kann der FV-Term durch einen Brutto-Pferdestärkenterm (GHP-Term) oder einen anderen Term ersetzt werden, der eine starke FV-Funktion darstellt. Als ein Beispiel wird die Funktion zur Voraussage von elektrischem IMV-Strom, der während eines Motorbetriebs befehlsmäßig an das IMV geschickt werden soll, aus einer Regression erzeugt. Die Regression wird unter Verwendung von etwa 5000 Zufallsdatenpunkten aus verschiedenen CRS-Einheiten erzeugt und gegen 30.000 Datenpunkte von diesen CRS-Einheiten verifiziert.
3 zeigt einen Graphen der Regression zur Voraussage des elektrischen IMV-Stroms, die an einen Datensatz angelegt wird. Es sei klargestellt, dass der Graph nicht beschränkend ist und nur als Beispiel angegeben wird, und dass auch andere Datenpunkte möglich sind. Der Graph vergleicht einen tatsächlichen elektrischen IMV-Strom (x-Achse) mit einem vorausgesagten elektrischen IMV-Strom (y-Achse), der durch die oben beschriebene Funktion erzeugt wird. In dem Graphen sind Datenpunkte aus dem Datensatz in Bezug auf eine ideale Regressionslinie oder eine ideale Fehlerlinie 300 (als gestrichelte Linie dargestellt), wo der vorausgesagte elektrische IMV-Strom mit dem tatsächlichen elektrischen IMV-Strom übereinstimmt, dargestellt. Ferner ist eine Fehler-Schwellenlinie 302 (als Punkt-Strich-Linie dargestellt) oberhalb der idealen Fehierlinie angeordnet. Datenpunkte, die unterhalb der Fehler-Schwellenlinie 302 angeordnet sind, stellen einen Kraftstoffstrom dar, der als innerhalb von annehmbaren Betriebsbedingungen des CRS 100 liegend betrachtet wird. Anders ausgedrückt wird der Kraftstoffstrom, der in das CRS eintritt, durch den Kraftstoffstrom, der das CRS verlässt, im Wesentlichen ausgeglichen. Wenn andererseits der tatsächliche elektrische IMV-Strom deutlich unter dem vorausgesagten elektrischen IMV-Strom liegt, so dass die Datenpunkte oberhalb der Fehler-Schwellenlinie 302 liegen, wie im Falle von Datenpunkten 304, kann angenommen werden, dass ein Zustand vorliegt, wo relativ zum Kraftstoffstrom, der das System verlässt, übermäßig viel Kraftstoff in das System strömt. Eine solcher Zustand zeigt ein Kraftstoffleck oder eine andere Funktionsverschlechterung des CRS an.
In manchen Implementierungen variiert die Größenordnung des Schwellenwerts in Bezug auf den idealen Fehler über einem Bereich des elektrischen IMV-Stroms. In manchen Implementierungen wird der Fehler-Schwellenwert relativ zum idealen Fehler höher, wenn der elektrische IMV-Strom über einem Bereich des elektrischen IMV-Stroms steigt. In manchen Implementierungen wird der Fehler-Schwellenwert nicht-linear in Bezug auf den idealen Fehler skaliert. In manchen Implementierungen variiert der Fehler-Schwellenwert in Bezug auf den idealen IMV-Fehler in verschiedenen Regionen des elektrischen IMV-Stroms auf verschiedene Weise.
4 zeigt ein Beispiele dafür, wie der Fehler-Schwellenwert in Bezug auf den idealen Fehler in verschiedenen Regionen des elektrischen IMV-Stroms variiert. In einer ersten Region 402, wo der vorausgesagte elektrische IMV-Strom niedriger ist, wird der Fehler-Schwellenwert auf einen ersten Wert gesetzt. In einer zweiten Region 406, wo der vorausgesagte elektrische IMV-Strom größer ist als der vorausgesagte elektrische IMV-Strom der ersten Region 402, wird der Fehler-Schwellenwert auf einen zweiten Wert gesetzt, der größer ist als der erste Wert. Die zweite Region 406 ist eine obere Region eines vorausgesagten elektrischen IMV-Stroms während des Verbrennungsmotorbetriebs. In einer dritten Region 404 zwischen der ersten Region 402 und der zweiten Region 406 ist der Fehler-Schwellenwert eine Rampenfunktion zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert. Anders ausgedrückt steigt in der dritten Region 404 der Fehler-Schwellenwert mit einem konstanten Rampenwert vom ersten Wert auf den zweiten Wert. Eine Form des Fehler-Schwellenwerts 302 ist so definiert, dass sie eine größere Streuung von Datenpunkten der Regression unterbringen kann, wenn der elektrische IMV-Strom steigt. Durch Variieren des Fehler-Schwellenwerts in Bezug auf den idealen Fehler auf Basis einer Region eines vorausgesagten elektrischen IMV-Stroms werden Abschaltungen des Verbrennungsmotors aufgrund von falsch-positiven Bestimmungen eines Kraftstofflecks (auch als störungsbedingte Fehlermeldungen bezeichnet) seltener. Somit wird der Betrieb des Verbrennungsmotors weniger häufig unterbrochen. Es liegt auf der Hand, dass die Form des Fehler-Schwellenwerts in praktisch jede Form geändert werden kann, um einer Streuung von Datenpunkten der Regression gerecht zu werden, ohne vom Bereich dieser Offenbarung abzuweichen.
5 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Kraftstoffleck-Erfassungsverfahrens 500 zur Steuerung eines Common-Rail-Kraftstoffsystems. In einem Beispiel ist das Verfahren 500 durch den in 1 dargestellten Controller 106 ausführbar. Insbesondere führt der Controller 106 das Verfahren 500 während des gesamten Verbrennungsmotorbetriebs wiederholt aus, um eine Überwachung auf das Vorhandensein grober Kraftstofflecks im CRS 100 durchzuführen. Bei 502 beinhaltet das Verfahren 500 die Bestimmung, ob eine Drehzahl des Verbrennungsmotors größer ist als ein Drehzahl-Schwellenwert. In dem Bestimmungsschritt wird geprüft, ob der Verbrennungsmotor bei einer geeigneten Verbrennungsmotor-Drehzahl arbeitet, um die vom Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftstoffpumpen so zu betätigen, dass der Kraftstoff durch das IMV 112 strömt und von den mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren 118 eingespritzt wird. Der Drehzahl-Schwellenwert kann praktisch auf jede geeignete Drehzahl eingestellt werden. In einem Beispiel wird der Drehzahl-Schwellenwert auf 330 RPM eingestellt. Der Bestimmungsschritt kann für eine vorgegebene Zeit durchgeführt werden. In einem Beispiel ist die vorgegebene Zeit 5 Sekunden. Wenn bestimmt wird, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors größer ist als der Drehzahl-Schwellenwert, geht das Verfahren 500 zu 504 weiter. Andernfalls kehrt das Verfahren zu 502 zurück.
Bei 504 beinhaltet das Verfahren 500 das Bestimmen einer vorausgesagten Einlassdosierventilstellung. In manchen Implementierungen basiert die vorausgesagte IMV-Stellung auf einem vorausgesagten elektrischen IMV-Strom. In einem Beispiel ist der vorausgesagte elektrische Einlassdosierventilstrom eine Funktion eines Kraftstoffdrucks an einem Einlass des Einlassdosierventils, einer Kraftstoffmenge, die von einem einzigen Kraftstoffinjektorhub eines Kraftstoffinjektors eingespritzt wird, der mit dem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr verbunden ist, einer Verbrennungsmotor-Drehzahl und einer Anzahl von aktiven Zylindern des Verbrennungsmotors. In einem anderen Beispiel ist der vorausgesagte elektrische Einlassdosierventilstrom eine Funktion eines Kraftstoffdrucks an einem Einlass des Einlassdosierventils, einer Pferdestärke des Verbrennungsmotors (z. B. einer Brutto- oder Netto-Pferdestärke), einer Verbrennungsmotor-Drehzahl und einer Anzahl von aktiven Zylindern des Verbrennungsmotors. Jede der Beispielsfunktionen kann aus einer Regression des elektrischen IMV-Stroms aus Datenpunkten erzeugt werden, die aus dem Betrieb des CSR 100 erzeugt werden. Außerdem oder alternativ dazu kann eine Rate, mit der Kraftstoff durch das IMV strömt, vorausgesagt werden.
Bei 506 beinhaltet das Verfahren 500 das Bestimmen einer tatsächlichen Einlassdosierventilstellung. In manchen Implementierungen basiert die tatsächliche IMV-Stellung auf eifern tatsächlichen elektrischen IMV-Strom. In einem Beispiel gibt der Controller 106 den tatsächlichen elektrischen IMV-Strom über eine Steuerleitung an das IMV 112 aus. Außerdem oder alternativ dazu kann eine Rate, mit der ein Kraftstoff durch das IMV strömt, gemessen, bestimmt oder von anderen Betriebsparametern abgeleitet werden.
Bei 508 beinhaltet das Verfahren 500 das Bestimmen eines Fehlers zwischen der vorausgesagten Einlassdosierventilstellung (oder dem vorausgesagten elektrischen IMV-Strom) und der tatsächlichen Einlassdosierventilstellung (oder dem tatsächlichen elektrischen IMV-Strom). In einem Beispiel wird der Fehler dadurch bestimmt, dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen elektrischen IMV-Strom und dem vorausgesagten elektrischen IMV-Strom genommen wird In manchen Implementierungen werden Abtastwerte des tatsächlichen und des vorausgesagten elektrischen IMV-Stroms über eine Zeit genommen, und ein Durchschnitt der Differenz wird gefiltert, um den Fehler zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann ein Fehler zwischen einer vorausgesagten Kraftstoffströmungsrate und einer tatsächlichen Kraftstoffströmungsrate durch das IMV bestimmt werden.
Bei 510 beinhaltet das Verfahren 500 die Bestimmung, ob der Fehler größer ist als ein Fehler-Schwellenwert. Wenn der Fehler größer ist als der Fehler-Schwellenwert, geht das Verfahren 500 zu 512 weiter. Andernfalls liegt der elektrische IMV-Strom innerhalb eines geeigneten Betriebsbereichs, und der Kraftstoffstrom in das und aus dem CRS ist angemessen, und das Verfahren 500 kehrt zu anderen Betriebsabläufen zurück.
Bei 512 beinhaltet das Verfahren 500 das Einstellen einer Verschlechterungsbedingung als Antwort darauf, dass der Fehler größer ist als der Fehler-Schwellenwert. Der Fehler-Schwellenwert kann auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. In manchen Implementierungen kann der Fehler-Schwellenwert auf eine kleine Zahl oder ungefähr null eingestellt werden. In solchen Implementierungen würde das Verfahren das Einstellen der Verschlechterungsbedingung als Antwort auf den Fehler beinhalten. In manchen Implementierungen beinhaltet das Einstellen der Verschlechterungsbedingung das Abschalten des Verbrennungsmotors (z. B. automatisch). In manchen Implementierungen beinhaltet die Verschlechterungsbedingung das Ausgeben eines Hinweises auf ein Kraftstoffleck an einen Techniker bzw. Anwender. Als ein Beispiel wird ein Kraftstoffleck-Anzeigelicht als Antwort auf das Einstellen der Verschlechterungsbedingung eingeschaltet.
Durch die Verwendung des elektrischen Stroms des Einlassdosierventils zur Voraussage des Betriebs des Common-Rail-Kraftstoffsystems werden Kraftstofflecks einfach unter Verwendung von Standard-Betriebsparametern des Verbrennungsmotors ohne spezielle Sensoren oder zusätzliche Eingaben erfasst. Ein solcher Ansatz kann die Produktionskosten und die Komplexität des Designs des Common-Rail-Kraftstoffsystems verringern. Anders ausgedrückt ermöglicht ein solches Verfahren eine „nicht-invasive” CRS-Leckerfassung, die kontinuierlich durchgeführt werden kann, um den Verbrennungsmotor während des gesamten Betriebs zu schützen.
6 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Wartungsdiagnoseverfahrens 600 zur Steuerung eines Common-Rail-Kraftstoffsystems. In einem Beispiel ist das Verfahren 600 durch den in 1 dargestellten Controller 106 ausführbar. Bei 602 beinhaltet das Verfahren 600 das Bestimmen, ob gerade ein lastfreier Zustand des Verbrennungsmotors gegeben ist. Ein lastfreier Zustand des Verbrennungsmotors tritt auf, wenn sich der Verbrennungsmotor trägheitsbedingt oder aufgrund eines externen Drehmoments, das von außerhalb des Verbrennungsmotors erzeugt wird, dreht. Als ein Beispiel tritt ein lastfreier Zustand während eines Motorstarts auf, wenn ein Ankurbelungsmotor den Verbrennungsmotor zum Drehen bringt. Der sich drehende Verbrennungsmotor treibt die Kraftstoffpumpen an, um das gemeinsame Kraftstoffverteilerrohr unter Druck zu setzen. Als weiteres Beispiel tritt ein lastfreier Zustand auf, wenn ein Motor-Generator den Verbrennungsmotor antreibt. Als noch weiteres Beispiel tritt ein lastfreier Zustand auf, wenn der Verbrennungsmotor ein Drehmoment absorbiert oder ein negatives Drehmoment oder Bremsmoment erzeugt, beispielsweise während eines Ausrollens. Anders ausgedrückt ist ein lastfreier Zustand des Verbrennungsmotors ein Zustand, wo keine Kraftstoffeinspritzung nötig ist, um einer Motorlast gerecht zu werden. Wenn ein lastfreier Zustand gegeben ist, geht das Verfahren 600 zu 604 weiter. Andernfalls kehrt das Verfahren 600 zu 602 zurück.
Bei 604 beinhaltet das Verfahren 600 das Bestimmen, ob ein Kraftstoffverteilerrohrdruck größer ist als ein Verteilerrohrdruck-Schwellenwert. In dem Bestimmungsschritt wird überprüft, ob der Kraftstoffverteilerrohrdruck bereits auf einen für den Betrieb ausreichenden Pegel gestiegen ist. Der Verteilerrohrdruck-Schwellenwert kann auf jeden geeigneten Druckpegel eingestellt werden. In einem Beispiel wird der Verteilerrohrdruck-Schwellenwert auf 40.000 kPa eingestellt. Wenn der Kraftstoffverteilerrohrdruck größer ist als der Verteilerrohrdruck-Schwellenwert, kehrt das Verfahren 600 zu anderen Betriebsabläufen zurück. Andernfalls geht das Verfahren 600 zu 606 weiter.
Bei 606 beinhaltet das Verfahren 600 das Bestimmen, ob der Kraftstoffverteilerrohrdruck größer wird als der Verteilerrohrdruck-Schwellenwert, für eine zweite festgelegte Zeit, während ein Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck höher ist als ein Verbrennungsmotor-Drehzahl-Schwellenwert und eine Verbrennungsmotor-Drehzahl in einem festgelegten Verbrennungsmotor-Drehzahlbereich liegt. Der Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck stellt den Druck von Kraftstoff dar, der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe am Einlass des IMV geliefert wird, Bei der Bestimmung des Verbrennungsmotordruckbereichs wird überprüft, ob der Verbrennungsmotor tatsächlich angekurbelt wird, um die Niederdruck-Kraftstoffpumpe anzutreiben. Bei der Bestimmung des Verbrennungsmotor-Kraftstoffdrucks wird überprüft, ob Kraftstoff tatsächlich zum IMV geliefert wird, um Druck im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr aufzubauen. Wenn der Verbrennungsmotor angekurbelt wird und der Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck niedriger ist als der Verbrennungsmotordruck-Schwellenwert, dann kann angenommen werden, dass ein unzureichender Verbrennungsmotordruck für den Betrieb des Verbrennungsmotors vorhanden ist, und dass die Niederdruck-Kraftstoffpumpe möglicherweise nicht ordnungsgemäß funktioniert. Demgemäß geht das Verfahren 600 zu 618 weiter. Wenn der Verbrennungsmotor angekurbelt wird und der Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck Druck auf über den Schwellenwert aufbaut, geht das Verfahren 600 zu 608 weiter.
Bei 608 beinhaltet das Verfahren 600 das Bestimmen, ob der gemeinsame Kraftstoffverteilerrohrdruck größer ist als der Verteilerrohrdruck-Schwellenwert. Wenn der Verbrennungsmotor angekurbelt wird (z. B. die Verbrennungsmotor-Drehzahl im Drehzahlbereich liegt) und die Niederdruck-Kraftstoffpumpe Kraftstoff pumpt (z. B. Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck > Verbrennungsmotordruck-Schwellenwert), aber das gemeinsame Kraftstoffverteilerrohr keinen Druck aufbaut (z. B. Kraftstoffverteilerrohrdruck < Verteilerrohrdruck-Schwellenwert), dann kann angenommen werden, dass ein Leck im Hochdruck-Kraftstoffsystem oder eine andere Art von Funktionsverschlechterung vorliegt, und das Verfahren 600 geht weiter zu 618. Andernfalls geht das Verfahren 600 zu 610 weiter, wenn der Verbrennungsmotor angekurbelt wird, die Niederdruck-Kraftstoffpumpe arbeitet und der Kraftstoffverteilerrohrdruck auf einen ausreichenden Druckpegel aufgebaut wird, um zu prüfen, ob eine Abnahme des Kraftstoffdrucks gegeben ist.
Die zweite festgelegte Zeit, der Verbrennungsmotordruck-Schwellenwert und der Verbrennungsmotor-Drehzahlbereich können jeweils auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. In einem Beispiel ist die zweite festgelegte Zeit 30 Sekunden, der Verteilerrohrdruckdruck-Schwellenwert ist 40.000 kPa, der Verbrennungsmotordruck-Schwellenwert ist etwa 241 kPa und der festgelegte Schwellenwert für die Verbrennungsmotor-Drehzahl liegt zwischen 35 und 325 RPM. Wenn der Kraftstoffverteilerrohrdruck während dieser Betriebsbedingungen höher bleibt als der Verteilerrohrdruck-Schwellenwert, geht das Verfahren 600 zu 610 weiter. Andernfalls kann angenommen werden, dass eine Funktionsverschlechterung des CRS vorliegt, beispielsweise ein grobes Kraftstoffleck, da der Kraftstoffverteilerrohrdruck nicht über dem Verteilerrohrdruck-Schwellenwert bleiben kann. Wenn der Kraftstoffdruck über die ausgewählte Zeit unter den Schwellenwert für den Verteilerrohr-Kraftstoffdruck sinkt, geht das Verfahren zu 618 weiter.
Bei 610 beinhaltet das Verfahren 600 das Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung durch die mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren. In einem Beispiel beinhaltet das Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung ein Pulsbreitenmodulationssignal, um den mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren zu befehlen, keinen Kraftstoff einzuspritzen. In manchen Implementierungen beinhaltet das Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung das Abstellen einer Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff zu einem Einlass des Einlassdosierventils liefert. Darüber hinaus kann die Kraftstoffeinspritzung auf jede geeignete Weise unterbrochen werden, unter anderem durch Verhindern, dass Kraftstoff in eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe gelangt, die Kraftstoff zum Kraftstoffverteilerrohr liefert, beispielsweise durch Schließen eines zusätzlichen Sperrventils oder dergleichen.
Bei 612 beinhaltet das Verfahren 600 das Schließen des IMV. In einem Beispiel beinhaltet das Schließen des IMV den Befehl, einen elektrischen IMV-Strom zum Steuern einer Stellung des IMV auf einen elektrischen Strom zu erhöhen, der einer vollständig geschlossenen Stellung entspricht.
Bei 614 beinhaltet das Verfahren 600 das Verifizieren des Schließens des IMV vor dem Initiieren einer vorgegebenen Zeit zum Messen einer Rate, mit der der Kraftstoffdruck im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr abnimmt. In einem Beispiel beinhaltet das Verifizieren des Schließens des IMV das Starten der ersten festgelegten Zeit als Antwort darauf, dass der elektrische IMV-Strom höher ist als ein Schwellenwert für den elektrischen Strom. Der Schwellenwert für den elektrischen Strom wird auf einen elektrischen Strom eingestellt, der der vollständig geschlossenen Stellung des IMV entspricht. In einem Beispiel wird der Schwellenwert für den elektrischen Strom auf 1,8 A eingestellt. Durch Verifizieren des Schließens des IMV kann eine Genauigkeit erhöht werden, mit der die Rate der Abnahme des Kraftstoffdrucks bestimmt wird.
Bei 616 beinhaltet das Verfahren 600 das Bestimmen, ob eine Rate, mit der der Kraftstoffverteilerrohrdruck eines Kraftstoffdrucks im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr abnimmt, nach einer ersten festgelegten Zeit höher ist als ein Abnahme-Schwellenwert. Die Rate der Druckabnahme und die erste festgelegte Zeit können auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. In einem Beispiel beträgt der Schwellenwert für die Abnahme 500 kPa und die erste festgelegte Zeit beträgt 0,2 Sekunden. Wenn die Rate, mit der der Kraftstoffverteilerrohrdruck abnimmt, höher ist als der Abnahme-Schwellenwert, geht das Verfahren 600 zu 618 weiter. Andernfalls wird bestimmt, dass kein Kraftstoffleck vorhanden ist, und das Verfahren 600 kehrt zu anderen Betriebsabläufen zurück.
Bei 618 beinhaltet das Verfahren 600 das Einstellen einer Verschlechterungsbedingung. In manchen Fällen wird die Verschlechterungsbedingung als Antwort darauf eingestellt, dass die Rate, mit der der Kraftstoffverteilerrohrdruck im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr abnimmt, nach der ersten festgelegten Zeit höher ist als ein Abnahme-Schwellenwert. In solchen Fällen zeigt die Verschlechterungsbedingung an, dass ein Kraftstoffleck in der den höheren Druck aufweisenden Region des CRS zwischen dem IMV und den Kraftstoffinjektoren vorhanden ist. In manchen Fällen wird die Verschlechterungsbedingung als Antwort darauf eingestellt, dass der Kraftstoffdruck für die zweite festgelegte Zeit, wo der Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck höher ist als der Schwellenwert für den Verbrennungsmotor-Kraftstoffdruck und die Verbrennungsmotor-Drehzahl in einem festgelegten Verbrennungsmotor-Drehzahlbereich liegt, unter dem Schwellenwert für den Kraftstoffverteilerrohrdruck liegt. In solchen Fällen zeigt die Verschlechterungsbedingung an, dass ein grobes Kraftstoffleck im CRS vorliegt oder dass eine Komponente an Funktionstüchtigkeit eingebüßt hat, da sich im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr kein Kraftstoffdruck aufbauen kann, obwohl Kraftstoff von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gepumpt wird.
In manchen Implementierungen beinhaltet das Einstellen der Verschlechterungsbedingung das Abschalten des Verbrennungsmotors. In manchen Implementierungen beinhaltet die Verschlechterungsbedingung das Ausgeben eines Hinweises auf ein Kraftstoffleck an einen Techniker bzw. Anwender. Als ein Beispiel wird ein Kraftstoffleck-Anzeigelicht als Antwort auf das Einstellen der Verschlechterungsbedingung eingeschaltet.
Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht die Erfassung von Kraftstofflecks im CRS mit hoher Auflösung. Genauer können durch die Überwachung der Rate, mit der der Kraftstoffdruck im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr abnimmt, relativ kleine Lecks (oder sehr langsam tropfende Lecks) über sämtlichen Komponenten und Verbindungen im CRS erfasst werden. Darüber hinaus kann eine Leckerfassung durchgeführt werden, ohne den Verbrennungsmotorbetrieb zu unterbrechen, wenn das Verfahren während lastfreier Zustände durchgeführt wird. Demgemäß kann eine Verschlechterung der Ansteuerbarkeit oder des Betriebs vermieden werden. Genauer wird, wenn das Verfahren während eines Startereignisses durchgeführt wird, eine Leckerfassung zu den Zeiten durchgeführt, wenn das CRS am anfälligsten ist für Kraftstofflecks, die auf eine nicht-korrekte Wartung zurückgehen. Demgemäß können Kraftstofflecks frühzeitig erfasst werden, bevor sie größer werden oder eine größere Funktionsverschlechterung des CRS bewirken.
Ferner ermöglicht das Verfahren die Erfassung von Kraftstofflecks in einem doppelwandigen System, wo ein Flüssigkeitssensor dies nicht könnte. Zum Beispiel erfasst das Verfahren Kraftstofflecks, die durch eine Injektordüse, einen Injektorsteuerungsweg usw. auftreten. Darüber hinaus benötigt das Verfahren keine zusätzlichen Sensoren oder Eingabe-/Ausgabekombinationen. Das Verfahren kann auf Verbrennungsmotorgestaltungen angewendet werden, die eine große Zahl von Kraftstoffinjektoren aufweisen, wo es häufiger zu Kraftstoffeinspritzereignissen kommt und der Zeitraum zwischen Kraftstoffeinspritzereignissen zu kurz ist, um die Rate, mit der der Kraftstoffdruck abnimmt, auf Kraftstofflecks zu überwachen.
Eine andere Ausführungsform betrifft ein Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors. Das System beinhaltet eine Kraftstoffpumpe und ein Ventil, das dazu dient, einen Kraftstoffstrom zur Kraftstoffpumpe zu steuern. Das Kraftstoffsystem beinhaltet außerdem ein gemeinsames Kraftstoffverteilerrohr, das die Kraftstoffpumpe mit mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren verbindet, die dazu dienen, Kraftstoff in Zylinder des Verbrennungsmotors einzuspritzen. Das Kraftstoffsystem beinhaltet außerdem einen Controller, der dazu dient, Informationen über eine vorausgesagte Ventilstellung des Ventils zu empfangen und/oder die vorausgesagte Ventilstellung zu berechnen. Der Controller dient außerdem dazu, Informationen über eine tatsächliche Ventilstellung des Ventils zu empfangen und/oder die tatsächliche Ventilstellung zu bestimmen. Der Controller dient ferner dazu, einen Fehler zwischen der vorausgesagten Ventilstellung und der tatsächlichen Ventilstellung zu berechnen und als Antwort auf den Fehler eines oder mehrere Signale zu erzeugen, die das Einstellen einer Verschlechterungsbedingung betreffen.
Eine andere Ausführungsform betrifft ein Kraftstoffabgabesystem. Das System weist eine Kraftstoffpumpe, ein Ventil, welches dazu dient, einen Kraftstoffstrom zur Kraftstoffpumpe zu steuern, und ein gemeinsames Kraftstoffverteilerrohr auf, das die Kraftstoffpumpe mit einer Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren in Fluidverbindung bringt, die dazu dienen, Kraftstoff in Zylinder eines Verbrennungsmotors einzuspritzen. Das System weist ferner einen Controller auf. Der Controller dient dazu, während eines lastfreien Zustands des Verbrennungsmotors: die Kraftstoffeinspritzung durch die mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren (z. B. sämtliche Injektoren des Verbrennungsmotors) zu unterbrechen, das Ventil zu schließen und eine Verschlechterungsbedingung als Antwort darauf einzustellen, dass eine Rate, mit der der Kraftstoffdruck im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr abnimmt, nach einer Zeit (z. B. einer ausgewählten oder auf andere Weise festgelegten Zeit) höher ist als ein Abnahme-Schwellenwert. Solch ein System könnte im Kontext eines Verbrennungsmotors mit einer einzelnen Hochdruck-Kraftstoffpumpe implementiert werden.
In dieser schriftlichen Beschreibung werden Beispiele verwendet, um die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsweise zu offenbaren, und auch, um einen Durchschnittsfachmann des betreffenden technischen Gebiets in die Lage zu versetzen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und der Ausführung dazugehöriger Verfahren. Der schutzwürdige Bereich der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele beinhalten, die für einen Durchschnittsfachmann nahe liegen. Diese anderen Beispiele sollen im Bereich der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortsinn der Ansprüche nicht wesentlich unterscheiden.
Es sei klargestellt, dass die obige Beschreibung der Erläuterung dient, jedoch keine Beschränkung darstellen soll. Zum Beispiel könnten die oben beschriebenen Ausführungsformen (und/oder deren Aspekte) in Kombination miteinander verwendet werden. Außerdem können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von ihrem Bereich abzuweichen Zwar sollen die hierin beschriebenen Abmessungen und Arten von Materialien die Parameter der Erfindung definieren, aber sie sind in keiner Weise beschränkend und stellen nur Ausführungsbeispiele dar. [Im englischen Texten werden] in den beigefügten Ansprüchen die Ausdrücke „including”/”includes” oder „having”/”has” als die allgemeinsprachlichen Entsprechungen der Ausdrücke „comprising”/”comprises” verwendet, und „in which” wird als allgemeinsprachliche Entsprechung zu „wherein” verwendet. Darüber hinaus werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erste”, „zweite” und „dritte” usw. nur zur Unterscheidung verwendet und sollen keine numerischen oder räumlichen Bedingungen an ihre Gegenstände stellen.
Die obige Beschreibung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Ansprüche gelesen wird. Soweit die Figuren Diagramme der Funktionsblöcke verschiedener Ausführungsformen darstellen, sind die Funktionsblöcke nicht unbedingt ein Hinweis auf die Aufteilung zwischen Hardware-Schaltungen. So kann beispielsweise mindestens einer von den Funktionsblöcken (beispielsweise Prozessoren oder Speicher) in einem einzigen Stück Hardware implementiert sein (beispielsweise einem Universal-Signalprozessor, einem Mikrocontroller, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff, einem Festplattenlaufwerk und dergleichen). Ebenso können die Programme eigenständige Programme sein, können als Subroutinen in einem Betriebssystem enthalten sein, können Funktionen in einem installierten Softwarepaket sein und dergleichen. Die verschiedenen Ausführungsformen sollen die Anordnungen und die instrumentelle Ausstattung, die in den Zeichnungen dargestellt sind, nicht beschränken.
Wie hierin verwendet, ist ein Element oder ein Schritt, das bzw. der im Singular genannt wird und dem das Wort „ein/eine” vorausgeht, nicht so zu verstehen, dass der Plural dieser Elemente oder Schritte dadurch ausgeschlossen wird, solange nichts anderes angegeben ist. Ferner sollen Nennungen von „einer Ausführungsform” in der vorliegenden Erfindung nicht so aufgefasst werden, dass sie das Vorhandensein weiterer Ausführungsformen ausschließen, welche die genannten Merkmale ebenfalls aufweisen. Solange nichts gegenteiliges angegeben ist, können darüber hinaus Ausführungsformen, die ein Element oder eine Mehrzahl von Elementen mit einer bestimmten Eigenschaft aufweisen, weitere Elemente aufweisen, die diese Eigenschaft nicht haben, solange nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Systems mit einem Verbrennungsmotor, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer vorausgesagten Ventilstellung eines Ventils, wobei das Ventil dazu dient, einen Kraftstoffstrom zu einer Kraftstoffpumpe zu steuern, die Kraftstoff zu einem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr des Verbrennungsmotors pumpt; Bestimmen einer tatsächlichen Ventilstellung; Bestimmen eines Fehlers zwischen der vorausgesagten Ventilstellung und der tatsächlichen Ventilstellung; und Einstellen einer Verschlechterungsbedingung als Antwort auf den Fehler.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen einer Verschlechterungsbedingung das Abstellen des Verbrennungsmotors beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorausgesagte Ventilstellung auf einem vorausgesagten elektrischen Ventilstrom basiert und die tatsächliche Ventilstellung auf einem tatsächlichen elektrischen Ventilstrom basiert.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der vorausgesagte elektrische Ventilstrom eine Funktion eines Kraftstoffdrucks an einem Einlass des Ventils, einer Kraftstoffmenge, die von einem einzigen Kraftstoffinjektorhub eines Kraftstoffinjektors eingespritzt wird, der mit dem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr verbunden ist, einer Verbrennungsmotor-Drehzahl und einer Anzahl von aktiven Motorzylindern ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der vorausgesagte elektrische Ventilstrom eine Funktion eines Kraftstoffdrucks an einem Einlass des Ventils, einer Pferdestärke des Verbrennungsmotors, einer Verbrennungsmotor-Drehzahl und einer Anzahl von aktiven Motorzylindern ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Verschlechterungsbedingung als Antwort darauf eingestellt wird, dass der Fehler größer ist als ein Fehler-Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Fehler-Schwellenwert relativ zu einem idealen Fehler größer wird, wenn der vorausgesagte elektrische Ventilstrom ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Fehler-Schwellenwert nicht-linear in Bezug auf den idealen Fehler skaliert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Fehler-Schwellenwert für eine erste Region des vorausgesagten elektrischen Ventilstroms ein erster Wert ist, der Fehler-Schwellenwert für eine zweite Region, wo der vorausgesagte elektrische Ventilstrom größer ist als der vorausgesagte elektrische Ventilstrom der ersten Region, ein zweiter Wert ist, der größer ist als der erste Wert, und der Fehler-Schwellenwert für eine dritte Region des vorausgesagten elektrischen Ventilstroms, die zwischen der ersten Region und der zweiten Region liegt, eine Rampenfunktion zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert ist.
System, aufweisend: eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe, die dazu dient, Kraftstoff aus einer Kraftstoffquelle mit einem ersten Druck zu pumpen; eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die dazu dient, den ersten Druck auf einen zweiten Druck zu erhöhen; ein Ventil, das zwischen der Niederdruck-Kraftstoffpumpe und der Hochdruck-Kraftstoffpumpe angeordnet ist, wobei das Ventil dazu dient, einen Kraftstoffstrom zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu steuern; ein gemeinsames Kraftstoffverteilerrohr, das die Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit einer Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren verbindet, die dazu dienen, Kraftstoff in die Zylinder eines Verbrennungsmotors einzuspritzen; und einen Controller, der dazu dient, eine vorausgesagte Ventilstellung des Ventils zu bestimmen, eine tatsächliche Ventilstellung des Ventils zu bestimmen, einen Fehler zwischen der vorausgesagten Ventilstellung und der tatsächlichen Ventilstellung zu berechnen und eine Verschlechterungsbedingung als Antwort auf den Fehler einzustellen.
System nach Anspruch 10, wobei der Controller dazu dient, den Verbrennungsmotor als Antwort auf das Einstellen der Verschlechterungsbedingung abzustellen.
System nach Anspruch 10, wobei die vorausgesagte Ventilstellung eine Funktion eines Kraftstoffdrucks an einem Einlass des Ventils, einer Kraftstoffmenge, die von einem einzigen Kraftstoffinjektorhub eines von den mehrfach vorhandenen Kraftstoffinjektoren eingespritzt wird, einer Verbrennungsmotor-Drehzahl und einer Anzahl von aktiven Motorzylindern ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Verschlechterungsbedingung als Antwort darauf eingestellt wird, dass der Fehler größer ist als ein Fehler-Schwellenwert.
System nach Anspruch 13, wobei die vorausgesagte Ventilstellung auf einem vorausgesagten elektrischen Ventilstrom basiert und die tatsächliche Ventilstellung auf einem tatsächlichen elektrischen Ventilstrom basiert.
System nach Anspruch 14, wobei der Fehler-Schwellenwert für eine erste Region des vorausgesagten elektrischen Ventilstroms ein erster Wert ist, der Fehler-Schwellenwert für eine zweite Region, wo der vorausgesagte elektrische Ventilstrom größer ist als der vorausgesagte elektrische Ventilstrom der ersten Region, ein zweiter Wert ist, der größer ist als der erste Wert, und der Fehler-Schwellenwert für eine dritte Region des vorausgesagten elektrischen Ventilstroms, die zwischen der ersten Region und der zweiten Region liegt, eine Rampenfunktion zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert ist.
System, aufweisend: eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe, die dazu dient, Kraftstoff aus einer Kraftstoffquelle mit einem ersten Druck zu pumpen; eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die dazu dient, den ersten Druck auf einen zweiten Druck zu erhöhen; ein Ventil, das zwischen der Niederdruck-Kraftstoffpumpe und der Hochdruck-Kraftstoffpumpe angeordnet ist, wobei das Ventil dazu dient, einen Kraftstoffstrom zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu steuern; ein gemeinsames Kraftstoffverteilerrohr, das die Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit einer Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren verbindet, die dazu dienen, Kraftstoff in die Zylinder eines Verbrennungsmotors einzuspritzen; und einen Controller, der dazu dient, einen vorausgesagten elektrischen Ventilstrom des Ventils, der eine Funktion eines Kraftstoffdrucks am Einlass des Ventils, einer Kraftstoffmenge, die von einem einzigen Kraftstoffeinspritzhub von einem von der Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren eingespritzt wird, einer Verbrennungsmotor-Drehzahl und einer Anzahl von aktiven Zylindern des Verbrennungsmotors ist, zu bestimmen, einen tatsächlichen elektrischen Strom des Ventils zu bestimmen, einen Fehler zwischen dem vorausgesagten elektrischen Ventilstrom und dem tatsächlichen elektrischen Ventilstrom zu bestimmen und den Verbrennungsmotor als Antwort darauf, dass der Fehler größer ist als ein Fehler-Schwellenwert, abzustellen.
System nach Anspruch 16, wobei die Größenordnung des Fehler-Schwellenwerts in Bezug auf einen idealen Fehler über einem Bereich des vorausgesagten elektrischen Ventilstroms variiert.
System nach Anspruch 17, wobei der Fehler-Schwellenwert relativ zu einem idealen Fehler größer wird, wenn der vorausgesagte elektrische Ventilstrom ansteigt.
System nach Anspruch 18, wobei der Fehler-Schwellenwert nicht-linear in Bezug auf den idealen Fehler skaliert wird.
System nach Anspruch 16, wobei der Fehler-Schwellenwert für eine erste Region des vorausgesagten elektrischen Ventilstroms ein erster Wert ist, der Fehler-Schwellenwert für eine zweite Region, wo der vorausgesagte elektrische Ventilstrom größer ist als der vorausgesagte elektrische Ventilstrom der ersten Region, ein zweiter Wert ist, der größer ist als der erste Wert, und der Fehler-Schwellenwert für eine dritte Region des vorausgesagten elektrischen Ventilstroms, die zwischen der ersten Region und der zweiten Region liegt, eine Rampenfunktion zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert ist.
System nach Anspruch 16, wobei das gemeinsame Kraftstoffverteilerrohr ein einwandiges gemeinsame Kraftstoffverteilerrohr ist.
Nicht-flüchtiges, elektronisch lesbares Medium, in dem einer oder mehrere Befehlssätze gespeichert sind, von denen jeder, wenn er von einer elektronischen Vorrichtung aufgerufen und ausgeführt wird, bewirkt, dass die elektronische Vorrichtung: Informationen über eine vorausgesagte Ventilstellung eines Ventils empfängt und/oder die vorausgesagte Ventilstellung berechnet, wobei das Ventil dazu dient, einen Kraftstoffstrom zu einer Kraftstoffpumpe zu steuern, die dafür ausgelegt ist, Kraftstoff zu einem gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr eines Verbrennungsmotors zu pumpen; Informationen über eine tatsächliche Ventilstellung des Ventils zu empfangen und/oder die tatsächliche Ventilstellung zu bestimmen. einen Fehler zwischen der vorausgesagten Ventilstellung und der tatsächlichen Ventilstellung zu bestimmen; und als Antwort auf den Fehler eines oder mehrere Signale in Bezug auf das Einstellen einer Verschlechterungsbedingung zu erzeugen.