DE19641942A1

DE19641942A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fehlererkennung bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19641942A1
Application number: DE19641942A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lange; Guenter Dr Driedger; Bruno-Hans Dieners; Peter Lutz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2016-10-12
Also published as: GB2318193A; JPH10122021A; DE19641942B4; GB9721068D0; GB2318193B; US6202412B1; JP4176853B2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlererkennung bei einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zur Feh lererkennung bei einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der US-A 5,241,933 bekannt. Dort wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlererkennung im Bereich des Hoch druckkreises bei einem Common-Rail-System beschrieben. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung wird der Druck im Rail geregelt. Liegt die Stellgröße des Druckregelkreises außer halb eines vorgebbaren Bereichs, erkennt die Vorrichtung auf Fehler.

Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß ein Fehler erst bei einem starken Druckabfall erkannt wird.

Aus der DE-OS 38 03 078 ist ebenfalls ein Verfahren und eine Einrichtung zur Fehlererkennung bei einer Brennkraftmaschine bekannt. Bei dieser wird im Schubbetrieb das Stellglied, das die einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt, an ihren me chanischen Anschlag gefahren, bei dem keine Einspritzung er folgt. Treten in diesem Betriebszustand bei einem sogenann ten Nadelbewegungsfühler Impulse auf, so wird von einem Feh ler ausgegangen.

Aus der DE-OS 31 29 686 ist eine Einrichtung zum Steuern des Ladedrucks, bei einer mit Aufladung betriebenen Brennkraft maschine bekannt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrich tung und einem Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Brennkraftmaschine, der eingangs genannten Art möglichst si cher Fehler erkennen zu können. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale ge löst.

Vorteile der Erfindung

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungs gemäßen Vorrichtung können Fehler, insbesondere im Bereich der Kraftstoffzumessung, sicher und einfach erkannt werden. Insbesondere können klemmende Magnetventile bei magnetven tilgesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtungen oder ein Exzen terabriß bei Verteilerpumpen bzw. Ein Regelstangenbruch bei Reihenpumpen sicher nachgewiesen werden.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbil dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn zeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Kraftstoffzumeßsystems und die Fig. 2 und 3 ein Flußdiagramm jeweils einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung am Bei spiel einer selbstzündenden Brennkraftmaschine dargestellt, bei der die Kraftstoffzumessung mittels eines oder mehrerer Magnetventile gesteuert wird. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform betrifft ein sogenanntes Common-Rail-System. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist aber nicht auf sol che Systeme beschränkt. Sie kann bei allen Kraftstoffzumeß systemen eingesetzt werden. Insbesondere kann auch bei soge nannten Verteilereinspritzpumpen, bei denen der Spritzbeginn und/oder das Einspritzende mit einem Magnetventil gesteuert wird, entsprechend vorgegangen werden.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann auch bei anderen Kraftstoffzumeßsystemen, wie beispielsweise Pumpe- Düse-Systemen, Pumpe-Leitung-Düse-Systemen, Verteilerpumpen, Reihenpumpen und auch bei fremdgezündeten Brennkraftmaschi nen eingesetzt werden.

Mit 100 ist eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die über ei ne Ansaugleitung 105 Frischluft zugeführt bekommt und über eine Abgasleitung 110 Abgase abgibt. Die Abgasleitung 110 führt zu einer Turbine 180 eines Turboladers. 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. In der Ansaugleitung 105 ist ein Sensor 196 angeordnet, der den dort herrschenden Druck erfaßt, der im Folgenden auch als Ladedruck PL be zeichnet ist.

Bei der dargestellten Brennkraftmaschine handelt es sich um eine Vierzylinderbrennkraftmaschine. Das Verfahren kann auch bei beliebigen anderen Zylinderzahlen eingesetzt werden. Je dem Zylinder der Brennkraftmaschine ist ein Injektor 120, 121, 122 und 123 zugeordnet. Den Injektoren wird über Ma gnetventile 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 Brennkraftmaschi ne 100. Der Kraftstoff in dem Rail 135 wird von einer Hoch druckpumpe 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 bis 133 enthalten Spulen 140, 141, 142 und 143, die mittels einer Endstufe 175 mit Strom beaufschlagt werden können. Die Endstufe 175 ist vorzugsweise in einem Steuergerät 170 ange ordnet, das auch die Spule 152 ansteuert. Des weiteren ist ein Sensor 177 vorgesehen, der den Druck im Rail 135 erfaßt und ein entsprechendes Signal an das Steuergerät 170 leitet.

Zu dem Verdichter 180 ist eine Leitung parallel geschaltet, mit der Abgas an dem Verdichter vorbeigeleitet werden kann. Der Querschnitt dieser Leitung kann mittels eines Stellglie des für den Ladedruck 197 von dem Steuergerät 170 mittels eines Ansteuersignals AP angesteuert werden. Das Ansteuersi gnal AP bestimmt die Stellung des Stellgliedes 197 und damit den Öffnungsquerschnitt der Umwegleitung. Abhängig vom Tastverhältnis des Signals AP ergeben sich unterschiedlichen Abgasmengen, die nicht zum Antrieb der Turbine verwendet werden. Solche Stellglieder 197 werden üblicherweise als Waste-Gate bezeichnet.

Diese Einrichtung arbeitet wie folgt: Die Kraftstofförder pumpe 155 fördert den Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter durch das Ventil 150 zur Hochdruckpumpe 145. Die Hochdruck pumpe 145 baut in dem Rail 135 einen vorgebbaren Druck auf. Üblicherweise werden Druckwerte größer als 800 bar im Rail 135 erzielt. Durch Bestromen 140 bis 143 werden die entspre chenden Magnetventile 130 bis 133 angesteuert. Die Ansteuer signale für die Spulen legen dabei den Einspritzbeginn und das Einspritzende des Kraftstoffes durch die Injektoren 120 bis 123 fest. Die Ansteuersignale werden von dem Steuergerät 170 abhängig von verschiedenen Betriebsbedingungen, wie bei spielsweise dem Fahrerwunsch, der Drehzahl und weiteren Grö ßen festgelegt.

Schließt und öffnet eines der Magnetventile 130 bis 133 nicht korrekt, so kann der Fall eintreten, daß eine unzuläs sige Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine er folgt. Dies kann dazu führen, daß die Brennkraftmaschine un gewollt beschleunigt oder sogar eine Beschädigung durch Überhitzen der Brennkraftmaschine, Überdrehzahl der Brenn kraftmaschine und/oder einen unzulässigen Verbrennungsdruck auftritt.

Bei magnetventilgesteuerten Verteilereinspritzpumpen ist i.d.R. ein Magnetventil vorgesehen, das so angeordnet ist, daß eine Einspritzung erfolgt, wenn das Magnetventil ge schlossen ist. Verbleibt das Magnetventil in seiner ge schlossenen Stellung oder in einer ungünstigen Zwischenstel lung, so erfolgt ebenfalls eine unzulässige Kraftstoffein spritzung.

Das in der Brennkraftmaschine 100 entstehende Abgas treibt die Turbine 118 des Turboladers an. Die Menge des antreiben den Abgases kann mittels des Stellers 197 beeinflußt werden. Anstelle dieses Stellers können auch andere Steller, die den Ladedruck beeinflussen, verwendet werden. So ist es z. B. auch möglich, den Antrieb 195 entsprechend zu beeinflussen. Ferner kann die Geometrie der Leitschaufeln der Turbine ver stellt werden, um den Ladedruck zu beeinflussen. Mittels des Antriebes 195 wird der Verdichter 190 von der Turbine 180 entsprechend angetrieben. Der Verdichter verdichtet die an gesaugte Luft. Der Sensors 196 erfaßt den Druck in der An saugleitung 105 zwischen der Brennkraftmaschine und dem Ver dichter.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß der Druck PL und/oder die Änderung des Druckes in der Ansaugleitung 105 als Maß für unkontrollierte Einspritzungen in die Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Bei erhöhter Einspritzmenge erhöht sich die Abgasmenge, die die Turbine antreibt, damit steigt auch der Druck PL an. Weicht der Ladedruck und/oder die Än derung des Ladedruckes von einem erwarteten Wert ab, so wird ein Fehler erkannt und in geeigneter Weise eingegriffen.

Eine mögliche Realisierung dieses Verfahrens ist in Fig. 2 als Flußdiagramm dargestellt.

Erfindungsgemäß wird überprüft, ob der Ladedruck in einem vorgegebenen Zustand einen erwarteten Wert annimmt. Ist dies nicht der Fall, so wird auf Fehler erkannt. Als Betriebszu stand wird ein Zustand ausgewählt, bei dem im fehlerfreien Fall keine Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkraftma schine erfolgt.

In einer ersten Abfrage 201 wird überprüft, ob der Startvor gang abgeschlossen ist und ein sogenanntes Startbit gelöscht ist. Hierzu wird beispielsweise auch überprüft, ob die Dreh zahl größer als die Startdrehzahl NS ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt Schritt 206 indem auf das normale Steuerpro gramm übergegangen wird.

Ist der Startvorgang korrekt abgeschlossen und/oder ist die Drehzahl N größer als die Startdrehzahl NS, so folgt die Ab frage 202, die überprüft, ob das Fahrpedal betätigt ist. Hierzu wird beispielsweise überprüft, ob die Fahrpedalstel lung FP gleich 0 ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt ebenfalls Schritt 206.

Ist dies der Fall, so folgt die Abfrage 203, die überprüft, ob ein Fahrgeschwindigkeitsregler aktiv ist. Ist dies der Fall, folgt ebenfalls Schritt 206. Ist kein Fahrgeschwindig keitsregler aktiv, so folgt die Abfrage 204. Diese über prüft, ob ein externer Mengeneingriff vorliegt. Ein solcher externer Mengeneingriff kann beispielsweise von einer Ge triebesteuerung und/oder einer Schleppmomentenregelung ange fordert werden. Hierzu wird überprüft, ob die externe Men genanforderung QKE gleich 0 ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt ebenfalls Schritt 206.

Ist dies der Fall, so folgt die Abfrage 205. Diese über prüft, ob die einzuspritzende Kraftstoffmenge QK die die Steuerung 170 vorgibt, gleich O ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt Schritt 206. Ist die einzuspritzende Kraft stoffmenge QK gleich 0, so beginnt in Schritt 208 die ei gentliche Fehlerüberprüfung.

Die obigen Abfragen können alle abgearbeitet werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß einzelne Abfragen weggelassen werden. So können beispielsweise bei Fahrzeugen ohne exter ner Mengeneingriff oder ohne Fahrgeschwindigkeitsregler die entsprechenden Abfragen entfallen.

In Schritt 208 wird ein Zähler t auf 0 gesetzt. Anschließend in Schritt 210 wird der aktuelle Ladedruck P und das Ansteu ersignal AP zur Beaufschlagung des Stellers 197 erfaßt.

Im Schritt 220 wird vorzugsweise aus einem Kennfeld ein er warteter Wert S für den Ladedruck als Funktion F des Ansteu ersignals AP und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. Anderer Betriebskenngrößen ausgelesen. Die sich an schließende Abfrage 230 überprüft, ob der Betrag der Diffe renz zwischen dem gemessenen Ladedruck und dem Wert S klei ner als Δ ist. Ist dies der Fall, so folgt erneut Schritt 210.

Ist dies nicht der Fall, das heißt, der Ladedruck weicht von dem erwarteten Wert für den Ladedruck ab, so wird in Schritt 240 der Zeitzähler t um 1 erhöht. Die Abfrage 250 überprüft, ob der Zeitzähler t größer oder gleich einem Schwellwert tS ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt erneut Schritt 210. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 260 auf Fehler erkannt und es werden entsprechende Maßnahmen eingeleitet.

Erfindungsgemäß wird, wenn ein geeigneter Betriebszustand, wie beispielsweise der Schubbetrieb, gegeben ist, der mit tels der Abfragen 201 und 205 erkannt wird, der gemessene Ladedruck mit einem erwarteten Wert S verglichen. Stimmt dieser Wert nicht mit dem erwarteten Wert überein, das heißt, wird ein erhöhter Ladedruck gemessen, so wird trotz Schubbedingung Kraftstoff eingespritzt. Hieraus wird ge schlossen, daß das mengenbestimmende Magnetventil fehlerhaft arbeitet. Sind die obigen Bedingungen erfüllt, so werden nach Ablauf der Prellzeit ts entsprechende Fehlermaßnahmen eingeleitet, die eine Verringerung der abgegebenen Leistung der Brennkraftmaschine bewirken.

Als Maßnahmen können einzeln oder gemeinsam vorgesehen sein, daß eine in der Ansaugleitung angeordnete Drosselklappe, die die angesaugte Luft androsselt, so angesteuert wird, daß die Drehzahl auf einen höchstzulässigen Wert absinkt. Als weite re Maßnahme kann vorgesehen sein, daß die Sollmenge für die Kraftstoffmengenregelung auf Null gesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Abschaltventil vorgesehen ist, das im Kraftstoffzulauf vor der Pumpe oder in der Pumpe an geordnet ist. Dieses wird dann derart angesteuert, daß die Drehzahl auf einen Sicherheitswert absinkt oder die Brenn kraftmaschine abgestellt wird. Ferner kann der Spritzver steller nach spät verstellt werden. Des weiteren wird ein Fehlerspeicher entsprechend gesetzt.

Alternativ und/oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, daß überprüft wird, ob der Ladedruck P innerhalb eines vorgebba ren Zeitraumes TW um mehr als ein Toleranzwert SA ansteigt. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist als Flußdiagramm in Fig. 3 dargestellt. Eine erste Abfrage 300 überprüft, ob ein entsprechender Zustand, in dem die Fehlererkennung durchführbar ist, vorliegt. Diese Überprüfung erfolgt wie in Fig. 2 beschrieben, durch die Abarbeitung der Abfragen 201 bis 205.

Liegt ein entsprechender Betriebszustand vor, so folgt Schritt 308. In Schritt 308 wird ein Zeitzähler t auf 0 ge setzt. Im anschließenden Schritt 310 erfaßt der Sensor 196 den Ladedruck P(K). Anschließend wird der Zeitzähler t im Schritt 320 um 1 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 P(K+1) des Ladedrucks erfaßt. Im Schritt 350 wird die Differenz PA zwischen dem alten Wert P(K) und dem neuen Wert P(K+1) gebildet. Diese Differenz PA ist ein Maß für die Druckänderung, insbesondere für einen Druckanstieg, während der Wartezeit TW.

Die sich anschließende Abfrage 360 überprüft, ob die Diffe renz PA größer als ein Schwellwert SA ist. Der Schwellwert SA wurde zuvor in Schritt 355 ausgehend von verschiedenen Größen, wie beispielsweise dem Ansteuersignal AP und der Mo tordrehzahl N bestimmt. Der Wert SA wird vorzugsweise aus einem Kennfeld ausgelesen. Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt 370 der alte Wert P(K) mit dem neuen Wert P(K+1) überschrieben. Anschließend folgt Schritt 310. Erkennt die Abfrage 360, daß der Anstieg des Ladedrucks größer als ein zulässiger Wert SA war, so erkennt der Schritt 380 auf Feh ler und leitet die entsprechenden Maßnahmen, wie in Fig. 2 beschrieben, ein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die beiden Maßnahmen mit einander kombiniert werden, das heißt, daß beide Bedingungen überprüft werden. Eine weitere vorteilhafte Lösung besteht darin, daß eine und/oder beide Bedingungen als zusätzliche Fehlererkennung mit anderen bekannten Verfahren zur Feh lererkennung kombiniert werden.

Claims

1. Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Brennkraftmaschi ne, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Defekt des Kraftstoffzumeß systems erkannt wird, wenn der Ladedruck von einem erwarte ten Wert abweicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehler erkannt wird, wenn der Ladedruck (P) von einem vorgebbaren Schwellwert abweicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (S) abhängig von wenigstens einem Ansteuer signal (AP) vorgebbar ist, mit dem ein Steller beaufschlagt wird, der den Ladedruck beeinflußt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein Fehler erkannt wird, wenn der Ladedruck (P) um mehr als eine zulässige Änderung (SA) an steigt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zulässige Änderung (SA) abhängig von wenigstens der Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine und/oder dem Ansteuersi gnal (AP) vorgebbar ist.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererkennung im Schubbetrieb er folgt.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem erkannten Fehler Fehlermaßnah men eingeleitet werden, die eine Verringerung der abgegebe nen Leistung der Brennkraftmaschine bewirken.

8. Vorrichtung zur Fehlererkennung bei einer Brennkraftma schine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschi ne, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die einen Defekt des Kraftstoffzumeßsystems erkennen, wenn der Ladedruck von einem erwarteten Wert abweicht.