DE19616773C1

DE19616773C1 - Funktionsüberwachte Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE19616773C1
Application number: DE19616773A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Penteker
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: ITRM970231A1; GB2312530B; FR2748062B1; IT1291886B1; US5778852A; GB2312530A; FR2748062A1; GB9707503D0; ITRM970231A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Kraftstoff einspritzanlage ist beispielsweise in Form der von der Fa. Bosch unter der Typenbezeichnung RP 43 vertriebenen Reiheneinspritz pumpe mit zugehörigem Steuergerät Typ MS5 zur Verwendung bei Dieselmotoren mit elektronisch geregelter Dieselkraftstoffein spritzung in Nutzfahrzeugen bekannt. Eine Anlage dieser Art ist auch in der Offenlegungsschrift DE 40 31 368 A1 beschrieben, wo bei dort durch einen Spritzbeginn-Regelkreis der Anlage der Ein spritzbeginn-Istwert über einen Sensor, z. B. einen Nadelbewe gungsfühler, erfaßt und dessen Regelabweichung von einem motor betriebspunktabhängig festgelegten Einspritzbeginn-Sollwert überwacht wird, um die Regelabweichung auszuregeln. Dabei sollen auch verschiedene Fehler, die im Spritzbeginnregelkreis auftre ten können, wie Pumpenanbaufehler, Förderbeginnblockierfehler, Hochdruckhydraulikfehler, Fehler aufgrund schwankender Durchmes ser der Kraftstoffleitungen, durch den Nadelbewegungsfühler und/oder eine sich daran anschließende Auswerteschaltung verur sachte Fehler, Fehler eines vorhandenen Drehzahlgebers und Feh ler der übrigen Auswerteschaltung, kompensierend berücksichtigt werden.

Es sind bereits verschiedentlich Kraftstoffeinspritzanlagen mit einer Funktionsüberwachung der Einspritzmengenregelung vorge schlagen worden. So ist in der Patentschrift US 4 730 586 eine Einspritzanlage beschrieben, bei der die ermittelte Regeldiffe renz der Einspritzmengenregelung von einer Fehlererkennungsein heit daraufhin überwacht wird, ob sie für länger als eine vorbe stimmte Zeitspanne über einem vorgegebenen Grenzwert liegt. So bald dies der Fall ist, wird ein entsprechendes Warnsignal abge geben.

In der Offenlegungsschrift DE 40 33 049 A1 ist ein Verfahren zur Überprüfung des Mengenstellwerkpositionssensors bei einer Brenn kraftmaschine offenbart, bei dem im Fall eines erkannten Defek tes des Mengenstellwerkpositionssensors bei dann stromlos ge schaltetem Mengenstellwerk überprüft wird, ob ein Nadelbewe gungsfühler und/oder ein Förderbeginnsensor und/oder ein Ver brennungsbeginnsensor ein eindeutiges Ausgangssignal liefern. Be jahendenfalls wird auf eine Fehlfunktion erkannt und die Ein spritzung mittels eines Mengenabschalters unterbrochen.

In der Offenlegungsschrift DE 33 11 351 A1 ist ebenfalls eine Funktionsüberwachung einer Einspritzmengenregelung beschrieben, wobei die dortige Überwachungsmaßnahme insbesondere auf die Er kennung eines Ausfalls eines Regelwegsensors ausgerichtet ist. Auch bei einer in der Offenlegungsschrift EP 0 308 392 A1 ange gebenen Kraftstoffeinspritzanlage wird eine Funktionsüberwachung für den Einspritzmengenregelkreis offenbart.

In der Offenlegungsschrift EP 0 227 058 A2 ist eine Einspritzbe ginnregelung bei einer Verteilerpumpe für Dieselkraftstoff an einer Dieselbrennkraftmaschine offenbart, bei der insbesondere zur Erkennung des Ausfalls eines neben einem Drehzahlgeber zur Einspritzbeginn-Istwertermittlung vorgesehenen Nadelbewegungs fühlers die Einspritzbeginn-Regelabweichung einer Not-Umschalt einheit zugeführt wird, welche dieses Regelabweichungssignal normalerweise an einen nachgeschalteten PI-Regler weiterleitet, während sie bei einem erkannten Funktionsfehler, insbesondere einem Ausfall des Nadelbewegungsfühlers, das Regelabweichungs signal einer Korrekurkennfeldeinheit zuführt, über die dann die Einstellung eines Notbetriebs erfolgt.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs genannten Art zu grunde, bei der eine zuverlässige Funktionsüberwachung zum Schutz des Vorhubstellwerks, insbesondere hinsichtlich des Auf tretens eines Kurzschlusses auf der Einspritzbeginn-Stellsignal leitung, erfolgt.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Kraftstoffeinspritzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dieser Anlage überwacht das die Einspritzpumpe ansteuernde Steu ergerät die Einspritzbeginn-Regelabweichung des über einen Na delbewegungsfühler erfaßten Einspritzbeginn-Istwertes von einem motorbetriebspunktabhängig festgelegten Einspritzbeginn- Sollwert und schützt das Vorhubstellwerk vor einem Kurzschluß auf der vom Steuergerät zum Vorhubstellwerk führenden Einspritzbeginn-Stell signalleitung, indem sie eine entsprechende Warnmeldung abgibt bzw. die Beeinflussung des Vorhubstellwerks durch das auf dieser Leitung zugeführte Signal aufhebt, wenn die Einspritzbeginn- Regelabweichung länger als eine vorgegebene Zeitspanne größer als ein geeignet vorgegebener Warnschwellwert ist. Eine Schädi gung des Vorhubstellwerks, wie sie durch einen zu lang andauern den Kurzschluß auf dessen Ansteuerleitung verursacht werden kann, läßt sich dadurch ausschließen. Bei einem solchen Kurz schluß werden auf dem Vorhubstellwerk Einspritzbeginnzeitpunkte angesteuert, die für den zugehörigen Motor ungünstig bzw. unzu lässig sind. Zweckmäßigerweise wird im erkannten Fehlerfall die Beeinflussung des Vorhubstellwerks durch das Kurzschlußsignal vom Steuergerät dadurch aufgehoben, daß dieses die Einspritzpum pe abschaltet und auf diese Weise das Vorhubstellwerk vor Zer störung schützt. Dadurch können Reparaturkosten für die jeweili ge Einspritzpumpe sowie die zugehörige Aus- und Einbauzeit ein gespart und die Ausfallzeit des betreffenden Kraftfahrzeuges verringert werden.

Dabei wird bei der Wahl des Warnschwellwertes für die Kurz schlußerkennung berücksichtigt, daß bei einem Kurzschluß auf der Einspritzbeginn-Stellsignalleitung der dadurch am Vorhubstell werk fälschlicherweise eingestellte Einspritzbeginn um mehr als 20° vor dem oberen Totpunkt des betreffenden Kolbenhubs eines Hubkolbenmotors liegt. Dieser Wert weicht merklich von den nor malen motorbetriebspunktabhängigen Schwankungen des Einspritzbe ginns ab, so daß das Einspritzsteuergerät bei Andauern dieses Zustands über die vorgegebenen Zeitspanne hinweg zuverlässig auf einen Fehler im Vorhubstellwerk-Regelkreis, insbesondere wegen eines derartigen Kurzschlusses auf der Einspritzbeginn-Stell signalleitung, zu schließen vermag.

Bei einer nach Anspruch 2 weitergebildeten Kraftstoffeinspritz anlage ist die vorgebbare Zeitspanne, bis zu der die Einspritz beginn-Regelabweichung über dem vorgegebenen Warnschwellwert liegen darf, ohne daß eine Warnmeldung oder Systemabschaltung erfolgt, auf höchstens ca. 10 min festgelegt. Dies berücksich tigt, daß eine Zerstörung des Vorhubstellwerkes üblicherweise eintritt, wenn der Kurzschluß auf der Einspritzbeginn-Stell signalleitung für ungefähr 10 min oder länger anliegt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt ein Blockdiagramm einer Kraft stoffeinspritzanlage zur elektronisch geregelten Die selkraftstoffeinspritzung.

Die in der Figur gezeigte Kraftstoffeinspritzanlage beinhaltet eine nur schematisch in ihrem elektrischen Anschlußbereich ge zeigte Einspritzpumpe (1) und ein Steuergerät (2), das bei spielsweise von einem Motorsteuergerät gebildet ist und zur An steuerung der Einspritzpumpe (1) sowie gegebenenfalls weiterer Fahrzeugkomponenten dient. Die Einspritzpumpe (1) ist als Rei heneinspritzpumpe ausgelegt und umfaßt ein Mengenstellwerk zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge sowie ein Vorhubstell werk zur Einstellung des Kraftstoffeinspritzbeginns. Über eine Speiseleitung (3) ist die Einspritzpumpe (1) an eine positive Bordnetzspannung (U_B) des Fahrzeugs angeschlossen. Das Mengen stellwerk der Einspritzpumpe (1) wird von einer hier nicht näher interessierenden und daher nicht gezeigten Einspritzmengen- Regeleinrichtung innerhalb des Steuergerätes (2) über eine Ein spritzmengen-Stellsignalleitung (4) angesteuert. Analog erfolgt über eine Einspritzbeginn-Stellsignalleitung (4) die Ansteuerung des Vorhubstellwerks durch eine Einspritzbeginn-Regeleinrichtung des Steuergerätes (2).

Diese Einspritzbeginn-Regeleinrichtung beinhaltet eine Einheit (6) zur Bestimmung des Einspritzbeginn-Istwertes (E_BI), eine Kennfeldeinheit (7) zur Vorgabe des Einspritzbeginn-Sollwertes (E_BS), einen Subtrahierer (8) zur Bildung der Einspritzbeginn- Regelabweichung (dE=E_BI-E_BS), einen Einspritzbeginn-Regler (9) und einen diesem nachgeschalteten Einspritzbeginn-Stromregler (10), dessen Ausgangssignal das Ansteuersignal für das Vorhubstellwerk der Einspritzpumpe (1) bildet. Daneben beinhaltet das Steuerge rät noch weitere Komponenten, mit denen neben dieser dynamischen Spritzbeginnregelung in bestimmten Betriebsphasen eine dynami sche Spritzbeginnsteuerung und eine Einspritzbeginn-Startrege lung realisierbar ist, wobei die beiden Ausgangssignale dieser hier nicht näher interessierenden und daher nicht dargestellten Komponenten parallel zu demjenigen des Einspritzbeginn-Reglers (9) dem Einspritzbeginn-Stromregler (10) zugeführt sind.

Zur Ermittlung des Einspritzbeginn-Istwertes (E_BE) sind der be treffenden Einheit (6) eingangseitig die Motordrehzahlinformati on eines Drehzahlsensors (11) und das Ausgangssignal eines Na delbewegungsfühlers (12) zugeführt, mit dem im Vorhubstellwerk der Einspritzpumpe (1) indirekt dessen Positions-Istwert in Be zug zu einer Referenzposition sensiert wird. Als Positionsrefe renz kann z. B. bei einem Hubkolbenmotor der obere Totpunkt die nen, der mit Hilfe des Drehzahlsensors (11) festgestellt werden kann. Der Kennfeldeinheit (7) sind zur Vorgabe des Einspritzbe ginn-Sollwertes (E_BS) das Ausgangssignal des Drehzahlsensors (11) und die Information über den Istwert der Einspritzmenge (M_I) zu geführt.

Wenn im Betrieb der Kraftstoffeinspritzanlage ein Kurzschluß auf der Einspritzbeginn-Stellsignalleitung (5) nach Masse auftritt, zwingt dies das Vorhubstellwerk in eine Stellung, die einem Ein spritzbeginn entspricht, der um mehr als 20° vor dem oberen Tot punkt liegt. Wenn dieser Zustand über eine längere Zeit von bei spielsweise ca. 10 min anhält, besteht die Gefahr einer irrepar rablen Schädigung des Vorhubstellwerks und damit der gesamten Einspritzpumpe (1). Um dies zu verhindern, beinhaltet das Steu ergerät (2) eine in Hardware oder Software realisierte Fehler überwachungseinheit (13), der eingangsseitig die Einspritzbe ginn-Regelabweichung (dE) zugeführt ist und die einen Zeitzähler beinhaltet. Im genannten Fall eines Kurzschlusses auf der Ein spritzbeginn-Stellsignalleitung verbleibt, wie gesagt, der Ein spritzbeginn-Istwert (E_BI) im Bereich von mehr als 20° vor dem oberen Totpunkt, während der Einspritzbeginn-Sollwert (E_BS) sehr viel näher am oberen Totpunkt liegt. Ein Kurzschluß auf der Ein spritzbeginn-Stellsignalleitung (5) ist folglich von einer an haltend groß bleibenden Einspritzbeginn-Regelabweichung (dE) be gleitet, zu deren Erkennung die Fehlerüberwachungseinheit (13) eingerichtet ist.

Dazu überwacht die Fehlerüberwachungseinheit (13) die vom Sub trahierer (8) gelieferte Einspritzbeginn-Regelabweichung (dE) laufend daraufhin, ob sie länger als eine vorgegebene Zeitspanne größer als ein vorgegebener Schwellwert ist. Bejahendenfalls gibt sie über eine Ausgangsleitung (14) ein Fehlererkennungs signal ab, das eine Warnmeldung für den Fahrer aktiviert und au ßerdem ein Abschalten der Endstufe des Steuergerätes (2) für die Einspritzpumpenansteuerung auslöst, so daß der Betrieb der Kraftstoffeinspritzanlage gestoppt wird. Es versteht sich, daß die Zeitspanne für diese Fehlererkennung so gewählt ist, daß ein Kurzschluß auf der Einspritzbeginn-Stellsignalleitung (5) wäh rend dieser Zeitspanne noch nicht zu einer irreparablen Schädi gung des Vorhubstellwerks und damit der Einspritzpumpe (1) ge führt hat. Da die Einspritzbeginn-Regelabweichung (dE) in diesem Kurzschlußfall über die vorgegebene Zeitspanne, die z. B. in der Größenordnung von einigen Minuten liegt, bleibend deutlich grö ßer ist als normale, kurzzeitige Regelschwankungen, kann der Kurzschlußfall von der Fehlerüberwachungseinheit (13) sicher de tektiert werden.

Selbstverständlich werden auch andere Fehlzustände im Vorhub stellwerkteil der Kraftstoffeinspritzanlage erkannt, wenn sie derartige, über einen gewissen Zeitraum andauernd große Ein spritzbeginn-Regelabweichungen zur Folge haben. Des weiteren versteht sich, daß neben diesem erfindungsgemäßen Zerstörungs schutz für das Vorhubstellwerk das Mengenstellwerk samt zugehö riger Einspritzmengenregelung auf eine der herkömmlichen, ein gangs erwähnten Arten auf Fehlfunktionen hin überwacht und damit vor Schädigungen geschützt werden kann.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzanlage, mit

- einer elektrisch ansteuerbaren Einspritzpumpe (1) mit einem Vorhubstellwerk zur Einstellung des Einspritzbeginns und einem Mengenstellwerk zur Einstellung der Einstellmenge und
- einem Steuergerät (2) zur Einspritzmengen- und Einspritzbe ginnregelung, das ein Einspritzmengen-Stellsignal an das Men genstellwerk und über eine Einspritzbeginn-Stellsignalleitung (5) ein Einspritzbeginn-Stellsignal an das Vorhubstellwerk ab gibt,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das Steuergerät (2) das Vorhubstellwerk der Einspritzpumpe (1) vor einem Kurzschluß auf der Einspritzbeginn-Stellsignallei tung (5) dadurch schützt, daß es die Einspritzbeginn-Regel abweichung (dE) des über einen Nadelbewegungsfühler (12) er faßten Einspritzbeginn-Istwertes (E_BI) von einem motorbe triebspunktabhängig festgelegten Einspritzbeginn-Sollwert (E_BS) überwacht sowie eine Warnmeldung abgibt und/oder die Be einflussung des Vorhubstellwerks durch das Signal auf der Ein spritzbeginn-Stellsignalleitung aufhebt, wenn die Einspritz beginn-Regelabweichung (dE) länger als eine vorgebbare Zeit spanne größer als ein Warnschwellwert ist, der so vorgegeben ist, daß das Steuergerät (2) die Warnmeldung abgibt bzw. die Beeinflussung des Vorhubstellwerks durch das Signal auf der Einspritzbeginn-Stellsignalleitung (5) aufhebt, wenn der Ein spritzbeginn-Istwert (E_BI) länger als die vorgebbare Zeit spanne um etwa 20° oder mehr vor dem oberen Totpunkt des be treffenden Kolbenhubs eines Hubkolbenmotors liegt.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die für die Kurzschlußüberwachung vorgebbare Zeitspanne auf höchstens etwa zehn Minuten festgelegt ist.