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Gebiet der Erfindung und allgemeiner Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Zufuhr von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter zu einem Hochdruckteil eines Systems zur Kraftstoffeinspritzung bei einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Vorrichtung eine Leitung mit einem ersten Ende, das an den Kraftstoffbehälter angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das dafür geeignet ist, an den Hochdruckteil angeschlossen zu werden, und mindestens eine Pumpe, die in der Leitung angeordnet und dafür geeignet ist, Kraftstoff durch diese zum Hochdruckteil zu liefern, umfasst, wobei die Pumpe elektrisch gespeist wird, und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des offenbarten unabhängigen Verfahrensanspruchs.
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Demnach ist die Erfindung nicht auf einen bestimmten Typ von Verbrennungskraftmaschine oder Kraftstoff beschränkt, wobei als zwei nicht beschränkende Beispiele für Kraftstoff Diesel und Ethanol angeführt werden können. Außerdem betrifft die Erfindung das Zuführen von Kraftstoff zu Verbrennungskraftmaschinen, die für alle Arten der Verwendung geeignet sind, wie etwa bei gewerblichen Anwendungen, Brechmaschinen und verschiedenen Arten von Kraftfahrzeugen, obwohl die Erfindung insbesondere auf bereifte Kraftfahrzeuge anwendbar ist, insbesondere Nutzfahrzeuge wie etwa Lastkraftwagen und Busse, und in der vorliegenden Anmeldung mitunter in diesem Zusammenhang erörtert wird, mit dem Ziel, die Erfindung zu verdeutlichen, jedoch nicht zu beschränken.
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Ferner betrifft die Erfindung nur die Anpassung des sogenannten Niederdruckteils in einem System zur Kraftstoffeinspritzung bei einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Hochdruckteil und die Kraftstoffeinspritzung an sich, mit denen der Niederdruckteil verbunden ist, eine beliebige Gestaltung aufweisen können.
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Bei einer Vorrichtung der vorstehend definierten Art können Probleme bei der Zufuhr von Kraftstoff in Form von Undichtigkeiten oder Verstopfungen in der Leitung zwischen dem Kraftstoffbehälter und dem Hochdruckteil auftreten. Diese Probleme können in Form von verschiedenartigen Betriebsstörungen der Kraftmaschine oder der an die Letztere angeschlossenen Ausrüstung, Schwierigkeiten beim Start der Kraftmaschine, überfüllte Anlasser o. Ä. vorliegen, die nicht unbedingt mit Kraftstoffzufuhrproblemen in Verbindung gebracht werden. Deshalb ist es wünschenswert, Undichtigkeiten oder Verstopfungen in der Leitung in einem frühen Stadium zu entdecken, um in Abhängigkeit von ihrem Grad geeignete Maßnahmen zu ergreifen, wie etwa die Verbrennungskraftmaschine sofort stillsetzen oder möglicherweise lediglich die Tatsache registrieren, dass beim nächsten Stillsetzen der Kraftmaschine etwas in Ordnung gebracht oder überprüft werden sollte oder dass das System eine Wartung benötigt. Wenn schwerwiegendere Undichtigkeiten oder Verstopfungen nicht sofort entdeckt werden, besteht die Gefahr einer erheblichen Beschädigung, wie etwa im Fall von Undichtigkeiten auf der Druckseite der Pumpe, die bei der Verbrennungskraftmaschine weiterhin in Betrieb ist, was zur Folge haben kann, dass Kraftstoff weiterhin über warme Bauteile im Motorraum versprüht wird.
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Entsprechende Lösungen des Standes der Technik lassen eine Menge zu wünschen übrig, was die Möglichkeiten eines Aufspürens des Auftretens von Störungen bei der Kraftstoffzufuhr, speziell in einem frühen Stadium, und einer Identifizierung der Art der betreffenden Störungen angeht.
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DE 10 2011 015 154 A1 offenbart eine Kraftstofffördereinheit eines Kraftfahrzeuges mit einer in einem Kraftstoffbehälter angeordneten Kraftstoffpumpe. Die Kraftstoffpumpe hat eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpenstufe und fördert Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter über eine Vorlaufleitung zu einer Brennkraftmaschine. Der Elektromotor wird über ein Pumpensteuergerat mit elektrischem Strom aus einem Stromnetz eines Kraftfahrzeuges versorgt. Das Pumpensteuergerät ist mit einer Anzeige verbunden, auf der sich Fehlermeldungen der Kraftstoffpumpe darstellen lassen. Weiterhin hat das Pumpensteuergerät eine Verbindung mit einem Motorsteuergerat der Brennkraftmaschine.
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US 2004 / 0 163 631 A1 offenbart einen Verbrennungsmotor mit einer Einspritzvorrichtung versehen, die von einer Kraftstoffpumpe gespeist wird. Ein erster Kraftstofftank dient als Kraftstoffspeichereinrichtung für den Motor. Zwischen diesem ersten Kraftstofftank und dem Motor befindet sich ein zweiter Kraftstofftank, der über eine erste Leitung mit den Kraftstofftanks und über eine zweite Leitung mit der Kraftstoffpumpe verbunden ist. In der ersten Leitung befindet sich eine Kraftstoffpumpe. Von der Einspritzvorrichtung führt eine mit einem Kraftstoffkühler versehene Rückleitung zum zweiten Kraftstofftank.
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DE 100 61 855 A1 beschreibt eine Brennkraftmaschine, bei der der Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe in eine Kraftstoffleitung gefördert. Um eine Kraftstoffleckage erkennen zu können, wird in einem Zustand der Brennkraftmaschine, in dem keine Förderung des Kraftstoffes durch die Kraftstoffpumpe erfolgt und die Kraftstoffleitung Teil eines abgeschlossenen Kraftstoffsystems ist, der Kraftstoffdruck in dem abgeschlossenen Kraftstoffsystem erfasst.
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DE 10 2006 004 296 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlerzustands eines Kraftstofffördersystems mit einem Kraftstofffilter und wenigstens einer elektrischen Kraftstoffpumpe. Eine hydraulische Leistung im Kraftstoffsystem und eine elektrische Leistung der elektrischen Kraftstoffpumpe werden miteinander verglichen. Bei Abweichungen von vorgegebenen Werten und/oder Überschreiten oder Unterschreiten von vorgegebenen Schwellwerten wird ein Fehlerzustand abgeleitet.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorstehend definierten Art zu schaffen, die, was den Umgang mit dem vorerwähnten Problem anbelangt, zumindest in mancher Hinsicht gegenüber entsprechenden Vorrichtungen des Standes der Technik und Verfahren des Standes der Technik verbessert sind.
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Diese Aufgabe wird, das Verfahren betreffend, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Verfahren mit den im Anspruchs 1 angeführten Merkmalen geschaffen wird.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung nutzt demnach die Tatsache, dass mindestens eine Pumpe, die für die Kraftstoffzufuhr verwendet wird, elektrisch angetrieben wird, was ermöglicht, durch Analysieren der Funktion der Letzteren in Bezug auf Leistungsaufnahme und Motordrehzahl, Schlussfolgerungen hinsichtlich des Auftretens von Verstopfungen oder Undichtigkeiten in der Leitung zu ziehen. So wird im Fall des Auftretens einer Undichtigkeit oder einer vollständigen oder teilweisen Verstopfung in der Leitung das Verhältnis zwischen der gemessenen Leistungsaufnahme und der gemessenen Motordrehzahl von einem Normalwert dieses Verhältnisses abweichen, und durch Vornehmen eines entsprechenden Vergleichs kann eine Störung aufgespürt werden. Bei einem intakten Kraftstoffzufuhrsystem hat folglich die Pumpe bei einer gegebenen Leistungsaufnahme eine bestimmte Motordrehzahl. Folglich können Verstopfungen sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts von der Pumpe wie auch saugseitige Undichtigkeiten und druckseitige Undichtigkeiten aufgespürt werden. Bei geringfügigen Abweichungen kann die Steuerung der Pumpe etwas modifiziert werden, und die Störung kann bei einer späteren Wartung des Systems korrigiert werden, sodass zum Beispiel im Fall einer geringfügigen saugseitigen Undichtigkeit, d. h. einer Undichtigkeit stromaufwärts von der Pumpe, die Motordrehzahl der Pumpe bei einer gegebenen Anforderung für eine Kraftstoffzufuhr zur Verbrennungskraftmaschine etwas erhöht und somit eine Betriebsstörung vermieden werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird das Verfahren in einem Niederdruckteil mit zwei Kraftstoffbehältern durchgeführt, nämlich einem ersten Kraftstoffhauptbehälter, der über einen ersten Abschnitt der Leitung mit einem zentralen Kraftstoffbehälter verbunden ist, der wiederum über einen zweiten Abschnitt der Leitung mit dem Hochdruckteil verbunden ist, und im ersten Abschnitt der Leitung ist eine sogenannte Förderpumpe angeordnet, um Kraftstoff aus dem Kraftstoffhauptbehälter zum zentralen Kraftstoffbehälter zu liefern, und im zweiten Leitungsabschnitt ist eine sogenannte Versorgungspumpe angeordnet, um Kraftstoff aus dem zentralen Kraftstoffbehälter zu dem Hochdruckteil zu liefern. Eine Anordnung eines solchen zentralen Kraftstoffbehälters, der normalerweise ein erheblich kleineres Volumen als der Kraftstoffhauptbehälter hat, ist besonders vorteilhaft bei Kraftfahrzeugen, die bereift sein können, wie etwa Lastkraftwagen und Busse, oder beispielsweise bei Kettenfahrzeugen, wie etwa verschiedenen Arten von Baumaschinen, da diese ermöglicht, das Fahrzeug in eine Position zu fahren, in der weniger Kraftstoff in der Anlage verbleibt, als dies mit nur einem Kraftstoffhauptbehälter der Fall wäre, wo das Fahrzeug zum Betanken angehalten werden muss, bevor der Kraftstofffüllstand im Kraftstoffhauptbehälter so niedrig ist, dass die daran angeschlossene Pumpe nicht imstande ist, Kraftstoff daraus zu liefern, wenn das Kraftfahrzeug auf einem horizontalen Untergrund steht. Wenn sich jedoch Kraftstoff im zentralen Kraftstoffbehälter befindet, kann das Fahrzeug in einem solchen Fall weiter gefahren werden, und wenn das Fahrzeug auf eine Teilstrecke trifft, wo die Straße ein Gefälle aufweist, kann dem zentralen Kraftstoffbehälter zusätzlicher Kraftstoff aus dem Kraftstoffhauptbehälter zugeführt werden, um das Fahren des Fahrzeugs fortzusetzen. Ein weiterer Vorteil eines solchen Kraftstoffzufuhrsystems besteht darin, dass es für einen Testlauf der Verbrennungskraftmaschine ausreicht, den zentralen Kraftstoffbehälter zu füllen, und folglich kann eine erhebliche Menge Kraftstoff eingespart werden. Außerdem können viele Komponenten, die Bestandteil des Kraftstoffzufuhrsystems sind, beispielsweise Filter, am zentralen Kraftstoffbehälter angeordnet werden, und folglich kann Volumen eingespart werden. In einem solchen Niederdruckteil können bei der Befüllungspumpe und/oder der Förderpumpe die Leistungsaufnahme und die Motordrehzahl gemessen und mit erwarteten Normalwerten verglichen werden, um Undichtigkeiten und Verstopfungen in irgendeinem der Leitungsabschnitte aufzuspüren.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Kraftstoffdruck an einer Position in der Leitung gemessen. Bei einer solchen Messung des Kraftstoffdrucks werden Informationen gewonnen, die verwendet werden können, um die Art der Störung, Undichtigkeit oder Verstopfung, und auf welcher Seite der Pumpe, stromaufwärts oder stromabwärts, die Störung auftritt, zu bestimmen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Messens des Kraftstofffüllstandes im Kraftstoffbehälter und, in dem Fall, in dem die Füllstandsdaten das Vorhandensein von Kraftstoff im Behälter aufzeigen und die gemessene Motordrehzahl der Pumpe, die gleichzeitig mit der Leistungsaufnahme gemessen wird, die bei dieser Leistungsaufnahme erwartete Motordrehzahl um mehr als eine bestimmte Schwelle übersteigt, wobei eine solche Schwelle 5 %, 10 % oder 20 % sein kann, eines Bestätigens, dass eine Undichtigkeit in der Leitung aufgespürt wurde. Durch Verifizieren, dass sich tatsächlich Kraftstoff im Kraftstoffbehälter befindet, ist es somit möglich, bei einer deutlich höheren Motordrehzahl der Pumpe als bei einer gegebenen Leistungsaufnahme der Pumpe erwartet zu folgern, dass es eine Undichtigkeit in der Leitung gibt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Kraftstoffdruck an einer Position stromabwärts von der Pumpe gemessen; wenn ein Aufspüren eines Lecks in der Leitung bestätigt ist, wird die Pumpe abgestellt und gleichzeitig wird der Kraftstoffdruck an der Position gemessen, und ein Druckabfall an der Position, verursacht durch das Abstellen der Pumpe, wird mit gespeicherten Werten eines solchen Druckabfalls verglichen, um zu folgern, ob sich das aufgespürte Leck in der Leitung stromaufwärts oder stromabwärts von der Pumpe befindet. Der Druckabfall wird in Abhängigkeit von der Position des Lecks unterschiedlich groß sein, wobei er für eine gegebene Größe des Lecks größer sein wird, wenn es sich stromabwärts von der Pumpe befindet, als wenn es sich stromaufwärts von der Pumpe befindet. Der Vergleich kann folglich verwendet werden, um das Leck zu lokalisieren.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird bestimmt, dass im Fall eines Ergebnisses des Vergleichs, dass eine gemessene Motordrehzahl der Pumpe bei einer gleichzeitig gemessenen Leistungsaufnahme mehr als eine bestimmte Schwelle unter der bei einer solchen Leistungsaufnahme erwarteten Motordrehzahl ist, wobei diese Schwelle 5 %, 10 % oder 20 % sein kann, eine mindestens teilweise Verstopfung in der Leitung aufgespürt worden ist. Folglich können Verstopfungen in der Leitung aufgespürt werden, indem bestimmt wird, dass bei einer bestimmten Leistungsaufnahme der Pumpe die Motordrehzahl deutlich niedriger als die erwartete Motordrehzahl ist. Demnach kann gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform kontrolliert werden, ob Kraftstoff im Hochdruckteil ankommt, und wenn die Kontrolle zeigt, dass kein Kraftstoff den Hochdruckteil erreicht, wird bestimmt, dass eine vollständige Verstopfung in der Leitung aufgespürt worden ist, vorausgesetzt, es ist noch Kraftstoff im Kraftstoffbehälter.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Kraftstoffdruck an mehreren voneinander beabstandeten Positionen entlang der Leitung gemessen, und die an aufeinanderfolgenden Positionen in der Kraftstoffzufuhrrichtung entlang der Leitung gemessenen Druckwerte werden miteinander verglichen, und bei einem Unterschied zwischen diesen Drücken, der einen normalen Druckunterschied um mindestens einen vorher festgelegten Wert, wie mindestens 10 % oder mindestens 20 % von dem erwarteten Unterschied überschreitet, wird bestimmt, dass mindestens eine teilweise Verstopfung in der Leitung an einer Position zwischen den beiden Positionen aufgespürt worden ist. Durch Messen des Kraftstoffdrucks beiderseits eines Teils oder Bauteils in der Kraftstoffversorgungsleitung, bei dem die Gefahr eines vollständigen oder teilweisen Zusetzens besteht, kann ein solches Zusetzen in einem frühen Stadium erkannt und lokalisiert werden. Demnach kann gemäß einer weiteren Weiterbildung dieser Ausführungsform der Kraftstoffdruck an zwei Positionen auf beiden Seiten eines in der Leitung angeordneten Kraftstofffilters gemessen werden, um das Aufspüren einer vollständigen oder teilweisen Verstopfung des Filters zu ermöglichen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Leistungsaufnahme und die Motordrehzahl der Förderpumpe gemessen, und es wird der vorstehende Vergleich durchgeführt, um das Auftreten von Undichtigkeiten oder Verstopfungen in dem ersten Leitungsabschnitt aufzuspüren.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung der vorstehend angeführten Ausführungsform wird der Füllstand des Kraftstoffs im zentralen Kraftstoffbehälter gemessen, und der im zentralen Kraftstoffbehälter gemessene Kraftstofffüllstand wird berücksichtigt, wenn bestimmt wird, ob das Auftreten von Undichtigkeiten oder Verstopfungen in dem ersten Leitungsabschnitt als aufgespürt erachtet werden kann.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Leistungsaufnahme und die Motordrehzahl der Befüllungspumpe gemessen, und es wird der vorstehende Vergleich durchgeführt, um zu bestimmen, ob Undichtigkeiten oder Verstopfungen in dem zweiten Leitungsabschnitt als aufgespürt erachtet werden können.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird bei einem Aufspüren des Auftretens einer Undichtigkeit oder einer Verstopfung in der Leitung ein Alarmsignal gesendet. Demnach kann, beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, der Fahrzeugführer Informationen darüber erhalten, was entdeckt worden ist, sodass er in Abhängigkeit vom gesendeten Alarmsignal über geeignete Maßnahmen entscheiden kann.
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Außerdem wird durch die Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff geschaffen, die die Merkmale des kennzeichnenden Teils der beigefügten unabhängigen Vorrichtungsansprüche aufweist. Die Vorteile einer solchen Vorrichtung und der Ausführungsformen davon, definiert in den abhängigen Vorrichtungsansprüchen, sind bei der vorstehenden Erörterung bezüglich des Verfahrens gemäß der Erfindung sehr deutlich gemacht worden.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit den im Patentanspruch 17 angeführten Merkmalen, ein Computerprogrammprodukt mit den im Patentanspruch 8 angeführten Merkmalen, eine elektronische Steuervorrichtung mit den im Patentanspruch 19 angeführten Merkmalen und ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 20.
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Weitere vorteilhafte Merkmale und Vorteile, die Erfindung betreffend, werden in der nachstehenden Beschreibung im Detail dargelegt.
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Figurenliste
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, worin:
- 1 eine sehr schematische Darstellung ist, die den Aufbau eines Systems zur Kraftstoffzufuhr zu einer Verbrennungskraftmaschine, das eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst, veranschaulicht,
- 2 eine Darstellung in Analogie zu 1 ist und den Aufbau einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
- 3 eine Darstellung in Analogie zu 1 ist und den Aufbau einer Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
- 4 ein Ablaufplan ist, der ein Verfahren gemäß der Erfindung zeigt,
- 5 ein Schema einer elektronischen Steuervorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung ist,
- 6 schematisch ein Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen gemäß der Erfindung
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1 zeigt ein System zur Kraftstoffeinspritzung bei einer Verbrennungskraftmaschine, das mit einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist, nämlich für eine Zufuhr von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 1, hier in zwei Behälter unterteilt, zu einem Hochdruckteil 2 in dem System, dessen Anpassung nicht mit der Erfindung im Zusammenhang steht und der mit einer Hochdruckpumpe 3 beginnt, die Kraftstoff mit einem hohen Druck zu einem Kanal 4 mit Düsen 5 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine 6, die hier in einem Kraftfahrzeug 100 angeordnet ist (siehe 6, pumpt. So kann der Kraftstoffdruck im Hochdruckteil typischerweise höher als 2000 bar sein, während er in einer Leitung 7 der Vorrichtung, die mit einem ersten Ende 8 über ein Saugfilter 30 mit dem Kraftstoffbehälter 1 verbunden ist und mit einem zweiten Ende 9 mit dem Hochdruckteil 2 verbunden ist, im Bereich von 2 bis 5 bar ist. Die innerhalb des Rahmens M gezeichneten Bauteile sind hier an der Verbrennungskraftmaschine angeordnet.
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Die Vorrichtung weist eine in der Leitung 7 angeordnete Pumpe 10 auf, die dafür geeignet ist, Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 1 zum Hochdruckteil 2 in der Leitung zu liefern, und einen Elektromotor 11, der die Pumpe betreibt, wobei dieser hier unabhängig von der Steuerung der Verbrennungskraftmaschine durch eine Steuervorrichtung gesteuert werden kann, die hier nicht gezeigt ist. Stromabwärts von der Pumpe ist ein sogenanntes Vorfilter 12 angeordnet und an einen Behälter 13 für vom Kraftstoff separiertes Wasser angeschlossen. Weiter stromabwärts in der Leitung ist ein Kraftstofffilter 14 zum Filtern des Kraftstoffs, bevor er die Hochdruckpumpe 3 erreicht, angeordnet.
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Außerdem umfasst die Vorrichtung ein Element 15, das dafür geeignet ist, den Füllstand des Kraftstoffs im Kraftstoffbehälter 1 zu messen und Informationen über diesen Füllstand an eine Vorrichtung 16 zu senden. Die ersten und zweiten Mittel 17 und 18 sind dafür geeignet, die Leistungsaufnahme der Pumpe bzw. ihre Motordrehzahl zu messen und Informationen hierüber an die Vorrichtung 16 zu senden. Die Elemente 19, 20 sind dafür geeignet, den Kraftstoffdruck in der Leitung 7 stromabwärts von der Pumpe wie auch jeweils stromaufwärts und stromabwärts vom Kraftstofffilter 14 zu messen und Informationen darüber an die Vorrichtung 16 zu senden. Ferner kommuniziert ein Steuersystem 21 in der Verbrennungskraftmaschine mit der Vorrichtung 16, zum Beispiel um der Letzteren mitzuteilen, ob Kraftstoff am Hochdruckteil ankommt. Die Vorrichtung wiederum kommuniziert mit einem Alarmelement 22.
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Die Funktionsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist wie folgt. Während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine wird die Vorrichtung 16 mit Messwerten von dem vorerwähnten Element und den Mitteln 15, 17 bis 20 und dem System 21 ausgestattet und ist dafür geeignet, das Verhältnis zwischen der gemessenen Leistungsaufnahme und der gemessenen Motordrehzahl der Pumpe mit gespeicherten sogenannten Normalwerten dieses Verhältnisses zu vergleichen und im Fall einer Abweichung bei dem Vergleich, die größer als ein vorher festgelegter Schwellenwert ist, dies mit einem Aufspüren des Auftretens einer Undichtigkeit oder teilweisen oder vollständigen Verstopfung in der Leitung 7 gleichzusetzen. Die Größe der aufgespürten Undichtigkeit oder Verstopfung, die von der Vorrichtung bestimmt wird, entscheidet darüber, ob die Vorrichtung dies dem Alarmelement 22 melden wird oder lediglich die Informationen hierüber für eine zukünftige Wartung speichert, das Ergebnis zur Änderung der Steuerung irgendeiner Komponente im Kraftstoffzufuhrsystem, wie etwa die Pumpe 10, verwendet oder sicherstellt, dass die Verbrennungskraftmaschine sofort abgeschaltet wird.
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Wenn in der Leitung 7 eine Undichtigkeit auftritt, wird dies zur Folge haben, dass die Motordrehzahl der Pumpe 10 höher als jene ist, die in Anbetracht der Leistungsaufnahme der Pumpe erwartet werden kann, während bei Auftreten einer teilweisen oder vollständigen Verstopfung in der Leitung umgekehrte Verhältnisse herrschen werden, sodass die Vorrichtung zwischen diesen zwei Arten von Störungen unterscheiden kann.
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Eine sogenannte saugseitige Undichtigkeit, d. h. eine Undichtigkeit in der Leitung stromaufwärts von der Pumpe 10, ist normalerweise visuell sehr schwer zu erkennen, kann jedoch auf diese Weise entdeckt werden, sodass eventuelle Betriebsstörungen im Kraftstoffzufuhrsystem, Anlasser o. Ä. mit einem solchen Leck in Verbindung gebracht werden. Durch Ermitteln, wie schnell der Kraftstoffdruck in der Leitung 7 an der Position des Druckmesselements 19 abfällt, wenn die Pumpe abgeschaltet wird, kann bestimmt werden, ob das aufgespürte Leck ein saugseitiges Leck oder ein druckseitiges Leck ist, da im letzteren Fall der Druck deutlich schneller abfällt.
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Außerdem kann bestimmt werden, in welchem Teil der Vorrichtung 16 sich eine teilweise oder vollständige Verstopfung der Leitung 7 befindet, indem nämlich die Informationen von den Druckmesselementen 19, 20 während des Betriebs der Pumpe 10 und in Kombination damit bei einem Ausschalten der Pumpe (das kann über das Element 41 erfolgen) ausgewertet werden. Falls der Unterschied zwischen den von den Elementen 19 und 20 gemessenen Drücken über einem bestimmten Niveau ist, kann gefolgert werden, dass das Kraftstofffilter 14 mindestens teilweise zugesetzt ist.
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2 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und jene Teile in dieser Ausführungsform, die auch in der ersten Ausführungsform verwendet worden sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden hier nicht noch einmal erläutert. Diese Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, da sie zusätzlich zu einem ersten Kraftstoffhauptbehälter 1 einen zentralen Kraftstoffbehälter 23 umfasst, der über einen ersten Abschnitt 24 der Leitung 7 mit dem Kraftstoffhauptbehälter verbunden ist. Der zentrale Kraftstoffbehälter ist seinerseits über einen zweiten Teil 25 der Leitung mit dem Hochdruckteil 2 verbunden. In dem ersten Leitungsabschnitt ist eine sogenannte Förderpumpe 26 angeordnet, um Kraftstoff aus dem Kraftstoffhauptbehälter zum zentralen Kraftstoffbehälter zu liefern, und im zweiten Leitungsabschnitt ist eine sogenannte Befüllungspumpe 27 angeordnet, um Kraftstoff aus dem zentralen Kraftstoffbehälter zum Hochdruckteil zu liefern. Beide Pumpen werden von Elektromotoren 11, 11' angetrieben. Beispielsweise weist der Kraftstoffhauptbehälter 1 ein Volumen von 1000 Litern auf, während der zentrale Kraftstoffbehälter ein Volumen von 20 Litern aufweist. Die Befüllungspumpe 27 ist hier im zentralen Kraftstoffbehälter vorgesehen, der außerdem mit einem Füllstandsanzeiger 40 ausgestattet ist, der imstande ist, den Füllstand dieses Behälters betreffende Informationen an die Vorrichtung 16 zu senden.
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Alles, was sich innerhalb des Rahmens 28 befindet, ist als eine Einheit zusammen mit dem zentralen Kraftstoffbehälter 23 angeordnet, sodass die Förderpumpe 26 vorgesehen ist, um Kraftstoff in den ersten Leitungsabschnitt 24 zu liefern und zwar hauptsächlich durch Ansaugen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffhauptbehälter 1.
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Durch Messen der Leistungsaufnahme und der Motordrehzahl der Förderpumpe 26 kann die Vorrichtung 16 saugseitige Lecks im ersten Leitungsabschnitt 24 oder vollständige oder teilweise Verstopfungen darin aufspüren, wie etwa eventuell im Saugfilter 30, wo sie bei Verwendung von Diesel als Kraftstoff bei niedrigeren Temperaturen in Form von Paraffinausscheidungen auftreten können. Im Fall einer Anwendung bei einem Kraftfahrzeug ist das Alarmelement 22 dafür geeignet, den Fahrzeugführer zu benachrichtigen, wenn im ersten Leitungsabschnitt eine vollständige Verstopfung auftritt, damit er weiß, dass er nur so lange weiterfahren kann, bis der zentrale Behälter leer ist. Der Füllstandsanzeiger 40 kann somit dem Fahrzeugführer anzeigen, wie viel Kraftstoff dafür verfügbar ist.
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Gleichzeitig kann durch Auswertung des Messergebnisses von den Druckmesselementen 19, 20 ein Zusetzen des Kraftstofffilters 14 aufgespürt werden.
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3 zeigt eine Vorrichtung, die sich von der in 2 unterscheidet, da hier beide Pumpen an einen anderen Ort verlagert sind; insbesondere ist die Förderpumpe 26 so verlagert, dass sie im ersten Leitungsabschnitt 24 in einem Abstand vom zentralen Kraftstoffbehälter 23 angeordnet ist, und die Befüllungspumpe 27 ist im zweiten Leitungsabschnitt stromabwärts vom zentralen Kraftstoffbehälter angeordnet.
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Hier sind beide Pumpen mit ersten Mitteln 17, 17' bzw. zweiten Mitteln 18, 18' zum Messen von Leistungsaufnahme bzw. Motordrehzahl ausgestattet, wobei die diesbezüglichen Informationen an die Vorrichtung 16 gesendet werden, um das Aufspüren des Auftretens einer Undichtigkeit oder teilweisen oder vollständigen Verstopfung im ersten Leitungsabschnitt 24 wie auch im zweiten Leitungsabschnitt 25 zu ermöglichen.
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Außerdem zeigt sie, wie ein Druckmesselement 31 im ersten Leitungsabschnitt stromabwärts von der Förderpumpe 26 angeordnet ist, um die Bestimmung zu ermöglichen, ob sich eine aufgespürte Undichtigkeit oder Verstopfung in dieser Leitung stromaufwärts oder stromabwärts von der Förderpumpe befindet.
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4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Aufspüren einer Störung in Form einer Undichtigkeit oder mindestens einer teilweisen Verstopfung in einem Niederdruckteil eines Systems zur Kraftstoffeinspritzung bei einer Verbrennungskraftmaschine veranschaulicht. Das Verfahren kann mit einer Vorrichtung der in 1 bis 3 gezeigten Art durchgeführt werden. In einem ersten Schritt S1 wird die momentane Leistungsaufnahme I einer Pumpe, die in der Leitung zwischen dem Kraftstoffbehälter und dem Hochdruckteil angeordnet ist, gemessen, und gleichzeitig wird in einem zweiten Schritt S2 die momentane Motordrehzahl der Pumpe gemessen. In einem Schritt S3 wird dann die gemessene Motordrehzahl V mit der Motordrehzahl Vf , die entsprechend einem Normalwert bei der gemessenen Leistungsaufnahme I der Pumpe erwartet wird, verglichen. In einem nachfolgenden Schritt S4 wird dann bestimmt, ob die gemessene Motordrehzahl um mehr als eine Schwelle G, z. B. 5 %, von der erwarteten Motordrehzahl abweicht. Wenn die Antwort auf diese Frage ja ist, dann wird im Schritt S5 untersucht, ob die gemessene Motordrehzahl größer als die erwartete Motordrehzahl ist. Wenn die Antwort auf diese Frage ja ist, wird im Schritt S6 bestimmt, dass es in der Leitung eine Undichtigkeit gibt, und wenn die Antwort auf die Frage nein ist, wird im Schritt S7 bestimmt, dass es in der Leitung eine teilweise oder vollständige Verstopfung oder Zusetzung gibt. Dieses Verfahren wird kontinuierlich oder periodisch wiederholt, solange die Verbrennungskraftmaschine in Betrieb ist. Die Informationen aus den Schritten S6 und S7 werden für ein eventuelles Aussenden eines Alarms an einen Schritt S8 gesendet. Dieses Verfahren kann während des normalen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine oder während einer Wartung derselben oder eines Kraftfahrzeugs, wenn die Maschine in einem solchen Fahrzeug angeordnet ist, durchgeführt werden.
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Ein Computerprogrammcode für die Ausführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung ist in geeigneter Weise in ein Computerprogramm eingebettet, das in den internen Speicher eines Computers, wie etwa den Arbeitsspeicher einer elektronischen Steuervorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, ladbar ist. Ein solches Computerprogramm wird entsprechend mittels eines Computerprogrammprodukts bereitgestellt, das ein Datenspeichermedium umfasst, das von einer elektronischen Steuervorrichtung lesbar ist, wobei auf dem Datenspeichermedium das Computerprogramm gespeichert ist. Das Datenspeichermedium ist z. B. ein optisches Datenspeichermedium in Form einer CD-ROM, einer DVD usw., ein magnetisches Datenspeichermedium in Form einer Festplatte, einer Diskette, einer Kassette usw. oder ein Flash-Speicher oder ein Speicher vom Typ ROM, PROM, EPROM oder EEPROM.
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5 zeigt sehr schematisch eine elektronische Steuervorrichtung 32 mit einer Ausführungseinrichtung 33, wie etwa einer Zentraleinheit (CPU), für die Ausführung von Computersoftware. Die Ausführungseinrichtung 33 kommuniziert über einen Datenbus 35 mit einem Speicher 34, z. B. einem RAM. Außerdem umfasst die Steuervorrichtung 32 ein Datenspeichermedium 36, z. B. in Form eines Flash-Speichers oder eines Speichers vom Typ ROM, PROM, EPROM oder EEPROM. Die Ausführungseinrichtung 33 kommuniziert über den Datenbus 35 mit der Datenspeichereinrichtung 36. Auf dem Datenspeichermedium 36 ist ein Computerprogramm gespeichert, das den Computerprogrammcode für die Ausführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung umfasst, beispielsweise gemäß der in 4 gezeigten Ausführungsform.
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Die Erfindung ist offensichtlich keineswegs auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern für einen Fachmann sollten zahlreiche mögliche Abwandlungen davon sinnfällig sein, ohne vom Erfindungsgedanken, wie durch die beigefügten Patentansprüche definiert, abzukommen.
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Messung und Vergleich von Leistungsaufnahme und Motordrehzahl sind hier weitgefasst auszulegen, wobei auch indirekte Messungen dieser Werte eingeschlossen sein sollen. Ein Beispiel hierfür ist, dass das Volumen des Kraftstoffs im zentralen Kraftstoffbehälter gemessen wird und seine Änderungen mit der gleichzeitig gemessenen Leistungsaufnahme der Förderpumpe verglichen werden. Wenn beispielsweise das Volumen gleichbleibend ist, aber eine viel größere Leistungsaufnahme als erwartet von der Pumpe benötigt wird, um dies bei einem bestimmten Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen, dann gibt es im ersten Leitungsabschnitt eine Undichtigkeit oder eine Verstopfung. In diesem Fall ist offensichtlich die Motordrehzahl der Förderpumpe ebenfalls nicht wie erwartet im Verhältnis zur gemessenen Leistungsaufnahme.