DE19541774A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Lecks in einem Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems ist aus der US A 52 41 933 bekannt. Dort wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Hochdruckkreises bei einem Common-Rail-System beschrieben. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung wird der Druck im Rail geregelt. Liegt die Stellgröße des Druckregelkreises außerhalb eines vorgebbaren Bereichs, erkennt die Vorrichtung auf Fehler.

Desweiteren sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ausgehend vom Druck im Rail auf das Vorliegen eines Fehlers geschlossen wird. Dabei wird der Druck mit unteren und oberen Grenzwerten verglichen und auf Fehler erkannt, wenn der Druck außerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt.

Nachteilig bei diesen Anordnungen ist, daß ein Fehler erst bei einem starken Druckabfall erkannt wird.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems der eingangs genannten Art möglichst sicher und einfach Fehler erkennen zu können. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Fehler im Zumeßsystem sicher und einfach erkannt werden. Insbesondere können defekte Injektoren bei Common-Rail-Systemen nachgewiesen werden.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltung und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 und 3 ein Flußdiagramm jeweils einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung am Beispiel einer selbstzündenden Brennkraftmaschine dargestellt, bei der die Kraftstoffzumessung mittels eines Magnetventils gesteuert wird. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform betrifft ein sogenanntes Common-Rail-System. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist aber nicht auf dieses System beschränkt. Sie kann bei allen Systemen eingesetzt werden, bei denen eine entsprechende Kraftstoffzumessung erfolgt.

Mit 100 ist eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die über eine Ansaugleitung 105 Frischluft zugeführt bekommt und über eine Abgasleitung 110 Abgase abgibt. Die Abgasleitung 110 führt zu einer Turbine 180 eines Turborladers. Die Turbine 180 steht über einen Antrieb 195 mit dem Verdichter 190 des Turboladers in Verbindung. Der Verdichter 190 steht wiederum mit der Ansaugleitung 105 in Kontakt. An geeigneter Stelle ist ein Sensor 196 angeordnet, der die Drehzahl NL des Turboladers erfaßt.

Bei der dargestellten Brennkraftmaschine handelt es sich um eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine. Jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ist ein Injektor 120, 121, 122 und 123 zugeordnet. Den Injektoren wird über Magnetventile 130, 131, 132 und 133 Kraftstoff zugemessen. Der Kraftstoff gelangt von einem sogenannten Rail 135 über die Injektoren 120 bis 123 in die Zylinder der Brennkraftmaschine 100.

Der Kraftstoff in dem Rail 135 wird von einer Hochdruckpumpe 145 auf einen einstellbaren Druck gebracht. Die Hochdruckpumpe 145 ist über ein Magnetventil 150 mit einer Kraftstofförderpumpe 155 verbunden. Die Kraftstofförderpumpe steht mit einem Kraftstoffvorratsbehälter 160 in Kontakt.

Das Ventil 150 umfaßt eine Spule 152. Die Magnetventile 130, 132, und 133 enthalten Spulen 140, 141, 142 und 143, die mittels einer Endstufe mit Strom beaufschlagt werden können. Die Endstufe 175 ist vorzugsweise in einem Steuergerät 170 angeordnet, daß auch die Spule 152 ansteuert.

Desweiteren ist ein Sensor 177 vorgesehen, der den Druck im Rail 135 erfaßt und ein entsprechendes Signal an das Steuergerät 170 leitet.

Diese Einrichtung arbeitet wie folgt. Die Kraftstofförderpumpe 155 fördert den Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter durch das Ventil 150 zur Hochdruckpumpe 145. Die Hochdruckpumpe baut in dem Rail 135 einen vorgebbaren Druck auf. Üblicherweise werden Druckwerte größer als 800 bar im Rail 135 erzielt.

Durch Beströmen der Spulen 140 bis 143 werden die entsprechenden Magnetventile 130 bis 133 angesteuert. Die Ansteuersignale für die Spulen legen dabei den Einspritzbeginn und das Einspritzende des Kraftstoffs durch die Injektoren 120 bis 123 fest. Die Ansteuersignale werden von dem Steuergerät 170 abhängig von verschiedenen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise dem Fahrerwunsch, der Drehzahl und weiteren Größen festgelegt.

Bei einem Common-Rail-System kann eine Dauereinspritzung eines Injektors nicht ohne weiteres sicher erkannt werden. Eine solche Dauereinspritzung kann beispielsweise auftreten, wenn das Magnetventil dauerhaft beströmt wird oder der Injektor sich verklemmt bzw. eine Undichtigkeit aufweist.

Das in der Brennkraftmaschine 100 entstehende Abgas treibt die Turbine 118 eines Turboladers an. Durch den Antrieb 140 wird von der Turbine 180 der Verdichter 190 angetrieben, der die angesaugte Luft verdichtet. Die Drehzahl NL des Turboladers wird mittels des Sensors 196 erfaßt.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß die Drehzahl und Drehzahländerungen des Turboladers als Maß für unkontrollierte Einspritzungen von einem oder mehreren Injektoren oder Magnetventilen verwendet werden kann. Bei steigender Einspritzmenge erhöht sich die Abgasmenge und die Drehzahl NL des Turboladers steigt an. Weicht die Drehzahl bzw. Drehzahländerungen von erwarteten Werten ab, so wird ein durchgehender Motor detektiert und es wird in geeigneter Weise eingegriffen.

Eine mögliche Realisierung dieses Verfahrens ist in Fig. 2 als Flußdiagramm dargestellt. In Schritt 200 wird ein Zähler t auf Null gesetzt. Anschließend in Schritt 210 werden die aktuelle Laderdrehzahl NL, die Kraftstoffmenge QKS und die Drehzahl N erfaßt. Als Kraftstoffmenge QKS können alle in der Steuerung 170 vorliegenden Kraftstoffmengensignale, wie beispielsweise die Soll-, oder die Istkraftstoffmenge verwendet werden.

Im Schritt 220 wird aus einem Kennfeld ein erwarteter Wert S für die Laderdrehzahl als Funktion F der Kraftstoffmenge QKS und der Drehzahl N ausgelesen. Die Abfrage 230 überprüft, ob der Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Laderdrehzahl NL und dem Wert S kleiner als Δ ist. Ist dies der Fall, so folgt erneut Schritt 210. Ist dies nicht der Fall, d. h. die Laderdrehzahl weicht von dem erwarteten Wert für die Laderdrehzahl ab, so wird in Schritt 240 der Zeitzähler t um eins erhöht. Die Abfrage 250 überprüft, ob der Zeitzähler t größer oder gleich einem Schwellwert tS ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt erneut Schritt 210. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 260 auf Fehler erkannt und es werden entsprechende Maßnahmen eingeleitet.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß überprüft wird, ob die Laderdrehzahl NL innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums tw um mehr als einen Toleranzwert SA ansteigt. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist als Flußdiagramm in Fig. 3 dargestellt. In einem ersten Schritt 300 wird ein Zeitzähler t auf Null gesetzt. Im anschließenden Schritt 310 erfaßt der Sensor 196 die Laderdrehzahl NL. Anschließend wird der Zeitzähler 320 um eins erhöht. Die sich anschließende Abfrage 330 überprüft, ob eine Wartezeit tw abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt erneut Schritt 320.

Nach Ablauf der Wartezeit tw wird in Schritt 340 ein neuer Wert NL(k+1) der Laderdrehzahl erfaßt. Im Schritt 350 wird die Differenz NLA zwischen dem alten Wert NL(k) und dem neuen Wert NL(k+1) gebildet. Diese Differenz NLA ist ein Maß für die Drehzahländerung, insbesondere einen Drehzahlanstieg, während der Wartezeit tw.

Die sich anschließende Abfrage 360 überprüft, ob die Differenz NLA größer als ein Schwellwert SA ist. Der Schwellwert SA wurde zuvor in Schritt 355 ausgehend von verschiedenen Größen, wie beispielsweise der Einspritzmenge QK, der Motordrehzahl N und/oder der Laderdrehzahl, bestimmt. Der Wert SA wird vorzugsweise aus einem Kennfeld ausgelesen. Ist dies nicht der Fall wird im Schritt 370 der alte Wert NL(k) mit dem neuen Wert NL(k+1) überschrieben. Anschließend folgt Schritt 320. Erkennt die Abfrage 360, daß der Anstieg der Drehzahl größer ist als ein zulässiger Wert SA, so erkennt der Schritt 380 auf Fehler.

Claims (6)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Lecks in einem Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung, insbesondere eines Commen-Rail- Systems, dadurch gekennzeichnet, daß ein Defekt des Zumeßsystems erkannt wird, wenn ein Signal eines Drehzahlsensors, der die Drehzahl eines Laders erfaßt, von einem erwarteten Wert abweicht.

2. Verfahren nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehler erkannt wird, wenn das Signal von einem vorgebbarem Schwellwert abweicht.

3. Verfahren nach Anspruch zwei, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert abhängig von wenigstens einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einer Kraftstoffmenge vorgebbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehler erkannt wird, wenn das Signal um mehr als eine zulässige Änderung ansteigt.

5. Verfahren nach Anspruch zwei, dadurch gekennzeichnet, daß die zulässige Änderung abhängig von wenigstens einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einer Kraftstoffmenge vorgebbar ist.

6. Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Dieselbrennkraftmaschine, insbesondere eines Commen- Rail-Systems, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die einen Defekt des Zumeßsystems erkennen, wenn ein Signal eines Drehzahlsensors, der die Drehzahl eines Laders erfaßt, von einem vorgebbarem Wert abweicht.