DE19651671C2 - Steuerung einer Einspritzanlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung einer Einspritz­ anlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Dieselbrennkraftmaschine, nach dem im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine Steuerung dieser Art und eine Kraftstoffein­ spritzanlage hierfür ist in der DE 43 35 171 C1 be­ schrieben. Mit der bekannten Kraftstoffeinspritzanlage können Leckagen im System erkannt und die Leckagelei­ tung kann daraufhin geschlossen werden. Die vorbekann­ te Anlage ist allerdings nur bei größeren Leckagen wirksam.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Steuerung und die Einspritzanlage hierfür bezüglich ihrer Genauigkeit weiter zu verbessern, ins­ besondere eine Steuerung zu schaffen, durch die auch bei kleineren Leckagen entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei der Erfindung wurde unter anderem von der Erkennt­ nis ausgegangen, daß die Steuerelektronik des Motores kleinere Leckagen im System zwar grundsätzlich er­ kennt, aber daß daraus jedoch nicht ersichtlich ist, wo sich die Leckage genau befindet und welchen Umfang sie besitzt.

Die Absperrung der Leitung, in der sich eine größere Leckage befindet, erfolgt erfindungsgemäß zwangsweise aufgrund des Kolbens vor der Leckageleitung mit seiner Drosselstelle. Der Grund hierfür liegt in dem Druckab­ fall hinter dem Kolben und der nur gedrosselten Nach­ lieferung von Kraftstoff, womit der Kolben die dazuge­ hörige Zweigleitung automatisch absperrt.

Kleinere Leckagen, durch die es nicht zu einem sofor­ tigen hohen Druckabfall kommt, auf die der dazugehöri­ ge Kolben mit seiner Drosselstelle reagieren würde, werden bei dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem je­ doch ebenfalls erkannt und zwar auch bezüglich ihrer Lage. Erkennt das System nämlich einen, wenn auch ge­ ringen Druckabfall im System, so werden "auf Verdacht" einfach die Einspritzventile einer Zweigleitung abge­ schlossen bzw. verschlossen gehalten, während in der anderen Zweigleitung eine Weiterförderung erfolgt. Stellt das System anschließend fest, daß keine Leckage mehr vorhanden ist, so bedeutet dies, daß "zufällig" die richtige Zweigleitung abgeschlossen worden ist. Mit einer reduzierten Kraftstoffördermenge kann anschließend mit der Zweigleitung, in der sich kein Leck befindet, in einem Notbetrieb weitergefahren werden.

Stellt das System jedoch fest, daß die Leckage nach Abstellung der Einspritzventile einer Zweigleitung immer noch vorhanden ist, so werden die zuvor abge­ stellten Einspritzventile in einer Förderpause der Hochdruckpumpe nochmals aktiviert. Durch den dadurch reduzierten Druck in dieser Zweigleitung sperrt der dazugehörige Schließkolben dann die Leckageleitung automatisch ab. Anschließend kann mit einer reduzier­ ten Einspritzmenge im Notbetrieb die andere Zweiglei­ tung weiterbetrieben werden.

Mit der erfindungsgemäßen Steuerung können auf diese Weise alle Arten von Leckagen erkannt und selbständig die entsprechenden Gegenmaßnahmen vom System getroffen werden.

Um die Ansprechempfindlichkeit zu erhöhen, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorge­ sehen sein, daß bei einem Auftreten von kleineren Leckagen die Einleitung der Überprüfung durch eine Kraftstoffeinspritzung mit Übermenge bei gleichzeiti­ ger Reduzierung der Fördermenge erfolgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Aus­ führungsbeispiel ersichtlich.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage in schematischer Darstellung und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Verteilere­ lementes mit den erfindungsgemäßen Kolben und den dazugehörigen Zweigleitungen nebst Hochdruckpumpe und Drucksensor.

Die nachfolgend beschriebene Kraftstoffeinspritzanlage ist grundsätzlich von bekannter Bauart und arbeitet in einer bekannten Betriebsweise, weshalb nur die für die Erfindung wesentlichen Teile näher beschrieben werden.

Eine Hochdruckpumpe 1 wird über eine Vorförderpumpe 2 aus einem Kraftstofftank 3 mit Kraftstoff versorgt. Die Hochdruckpumpe 1 fördert den Kraftstoff über eine Kraftstoffeinlaßöffnung in ein Verteilerelement 4, von wo aus er in zwei Railhälften mit Zweigleitungen 5 und 6 weitergeleitet wird. Die Zweigleitung 5 steht mit Einspritzventilen 7 und 8 und die Zweigleitung 6 mit Einspritzventilen 9 und 10 in Verbindung.

Eine Steuerelektronik 11 steuert die Hochdruckpumpe 1 und die Einspritzventile 7 bis 10 an. Am Verteilerele­ ment 4 befindet sich ein Drucksensor 12, der mit der Steuerelektronik 11 elektrisch verbunden ist. Zusätz­ lich können auch weitere Drucksensoren im System, z. B. in den Zweigleitungen 5 und 6 vorgesehen sein, die in diesem Falle dann ebenfalls mit der Steuerelektronik 11 verbunden sind.

Der Aufbau und die Wirkungsweise des Verteilerelemen­ tes 4 ist aus der Fig. 2 deutlich ersichtlich. Die Hochdruckpumpe 1 fördert in einen Eingangsdruckraum 13. In dem Verteilerelement 4 sind einander gegenüber­ liegend zwei Schließkolben 14 und 15 angeordnet. Die Anordnung der beiden Schließkolben 14 und 15 ist aber so getroffen, daß sie mit einer entsprechenden Erwei­ terung 20 bzw. 21 in Form eines Ventiles mit jeweils einem dazugehörigen Ventilsitz 16 bzw. 17 zusammenwir­ ken. Die Erweiterungen 20 und 21 der Schließkolben 14 und 15 stellen damit Absperrglieder dar, die im Zusam­ menwirken mit den Ventilsitzen 16 und 17, die gleich­ zeitig auch Auslaßöffnungen aus dem Verteilerelement 4 darstellen und die mit den Zweigleitungen 5 und 6 ver­ bunden sind, in Abhängigkeit von der Stellung der Schließkolben 14 und 15 absperren.

Jeder der beiden Schließkolben 14 und 15 ist mit einer Drosselbohrung 18 bzw. 19 versehen, über die jeweils eine Verbindung von dem Eingangsdruckraum 13 zu einem zwischen dem Schließkolben 14 bzw. 15 und dem Ventil­ sitz 16 bzw. 17 angeordneten Federraum 22 bzw. 23 her­ stellt. In dem Federraum 22 befindet sich eine den Kolben 14 in Richtung auf den Eingangsdruckraum 13 vorspannende Feder 24. Eine Feder 25 in dem Federraum 23 spannt den Kolben 15 ebenfalls in Richtung des Ein­ gangsdruckraumes 13 vor.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage funk­ tioniert nun auf folgende Weise:

Während eines Förderhubes der Hochdruckpumpe 1 bewegen sich die Schließkolben 14 und 15 mit ihren Erweiterungen 20 und 21 auf die dazugehörigen Ventilsitze 16 und 17 zu, ohne diese jedoch während der kurzen Förderhub­ zeit zu erreichen. In der Förderpause der Hochdruck­ pumpe 1 wird beiden Railhälften bzw. Zweigleitungen 5 und 6 jeweils die gleiche Menge Kraftstoff aus den Einspritzventilen 7 und 8 bzw. 9 und 10 entnommen. Durch die Rückstellkräfte der Federn 24 und 25 werden die beiden Schließkolben 14 und 15 wieder in ihre Aus­ gangsposition zurückgeschoben. Die Drosselstellen in den beiden Drosselbohrungen 18 und 19 bewirken, daß während der Förderung der Hochdruckpumpe 1 nicht genü­ gend Zeit vorhanden ist, daß über diese Drosselstellen Kraftstoff geleitet wird. Während der Förderpause der Hochdruckpumpe 1 hingegen, in der sich die beiden Schließkolben 14 und 15 wieder in ihre Ausgangsstel­ lung zurückbewegen, wird der Kraftstoff aus dem Ein­ gangsdruckraum 13 über die Drosselbohrungen 18 und 19 als Nachfüllmenge in die Federräume 22 und 23 und da­ mit auch in die Zweigleitungen 5 und 6 geleitet.

Selbstverständlich müssen die Drosselbohrungen mit den Drosselstellen nicht als reine Bohrungen ausgebildet sein, sondern sie können gegebenenfalls auch als Dros­ selnuten oder gewollte Undichtigkeiten am Umfang der Schließkolben 14 und 15 ausgebildet sein. Wesentlich ist lediglich, daß nur eine gedrosselte Verbindung zwischen dem Eingangsdruckraum 13 und den Kolbenräumen 22 und 23 besteht.

Bei Auftreten eines Störfalles durch eine größere Leckage stromab des Verteilerelementes 4, z. B. in der Zweigleitung 5, erreicht der Schließkolben 14 aufgrund des Druckabfalles den Ventilsitz 16 und verschließt damit die Öffnung. Dieser Verschluß bleibt auch in einer Förderpause der Hochdruckpumpe 1 aufgrund der Druckunterschiede am Ventilsitz 16. Auf diese Weise ist der Zugang zu der undichten Stelle selbständig geschlossen und ein Notfahrbetrieb ist mit der intak­ ten Railseite, im Falle des Beispieles, der Zweiglei­ tung 6 möglich. Im allgemeinen wird hierzu die Elek­ tronik über einen nicht dargestellten Druckregler eine entsprechende Reduktion der von der Hochdruckpumpe 1 gelieferten Fördermenge, auf den halben Wert vorneh­ men.

Stellt nun das System fest, daß nur ein geringer Druckabfall im System aufgrund irgendeiner kleineren Leckage vorhanden ist, so tritt folgende Steuerung in Kraft:

Die beiden Einspritzventile 7 und 8, die von der Zweigleitung 5 aus mit Kraftstoff versorgt werden, werden durch ein Steuersignal geschlossen. Dies bedeu­ tet, in der Zweigleitung 5 verbleibt der volle Druck. Fördert nun die Hochdruckpumpe 1 normal weiter, so kann in der Zweigleitung 5 keine nennenswerte Menge an Kraftstoff mehr aufgenommen werden, da ja die Ein­ spritzventile 7 und 8 nicht aktiviert wurden bzw. wer­ den. Die beiden Einspritzventile 9 und 10, die von der Zweigleitung 6 aus mit Kraftstoff versorgt werden, wurden bzw. werden in üblicher Weise geöffnet und spritzen Kraftstoff in die dazugehörigen Kolbenräume ein. Aufgrund der erneuten Aktivierung der Hochdruck­ pumpe 1 mit der normalen Fördermenge kann diese Menge nun aufgrund der vorangegangenen Nichtöffnung der Ein­ spritzventile 7 und 8 nicht mehr gleichmäßig auf die beiden Zweigleitungen 5 und 6 verteilt werden. Der neu in den Eingangsdruckraum 13 einströmende Kraftstoff könnte nur in die Zweigleitung 6 abfließen, weshalb es zu einer "Schieflage" der Kolben kommt, wobei der Schließkolben 15 automatisch auf seinen Ventilsitz 17 gelangt und damit die Zweigleitung 6 absperrt. Die Nichteinspritzung von Kraftstoff in die dazugehörigen Kolbenräume durch die Einspritzventile 7 und 8 führte damit dazu, daß die Railhälfte mit der Zweigleitung 6 abgesperrt wurde. In der Förderpause stellen Drucksen­ soren fest, wie jetzt der Druckverlauf bzw. das Druck­ verhalten im Gesamtkreis ist. Dabei sind nun zwei Fäl­ le zu unterscheiden, nämlich, es ist noch immer ein Druckabfall und damit eine Leckage vorhanden oder im System wird kein Druckabfall mehr festgestellt.

Wird kein Druckabfall festgestellt, dann bedeutet dies, daß aufgrund der vorangegangen Steuerung, wobei die Zweigleitung 6 mit der Anlage des Schließkolbens 15 an dem Ventilsitz 17 vom System abgetrennt worden ist, "zufällig" richtig abgeschaltet worden ist, denn auf dieser Railseite muß sich die Leckage befinden. In diesem Falle werden die vorher abgeschalteten Ein­ spritzventile 7 und 8 wieder in Funktion genommen und die Hochdruckpumpe 1 fördert mit reduzierter, an die Anzahl der Einspritzventile, angepaßten Menge im Not­ betrieb weiter. Dabei bleibt die Railhälfte mit der Zweigleitung 6 automatisch verschlossen.

Stellt das System hingegen fest, daß nach dem Absper­ ren der Zweigleitung 6 die Leckage weiterhin vorhanden ist, dann bedeutet dies, daß sich die Leckage in der Railhälfte mit der Zweigleitung 5 befinden muß. In diesem Falle wird Kraftstoff aus dem Eingangsdruckraum 13 über die Drosselbohrung 18 auch bei nicht geöffne­ ten Einspritzventilen 7 und 8 nachgesaugt. Die Ein­ spritzventile 9 und 10 auf der anderen Railseite mit der Zweigleitung 6 werden vorübergehend stillgelegt bzw. spritzen keinen Kraftstoff mehr in die dazugehö­ rigen Kolbenräume ein. Gleichzeitig werden die Ein­ spritzventile 7 und 8 nochmals geöffnet, womit sich der Druck in der Zweigleitung 5 noch weiter abbaut. Während dieser Zeit wird von der Hochdruckpumpe 1 noch nicht wieder gefördert. Sinkt dann der Druck infolge­ dessen in dem Eingangsdruckraum 13 unter den Druck in der Zweigleitung 6, in der ja keine Leckage ist und in der aufgrund der Stillegungen der Einspritzventile 9 und 10 noch der volle Druck herrscht, bewegt sich der Schließkolben 15 wieder in die Offenstellung und gibt damit den Zugang zu der Zweigleitung 6 wieder frei. Gleichzeitig ergibt sich damit eine Druckerhöhung in dem Eingangsdruckraum 13, wobei aufgrund des fehlenden Gegendruckes in der Zweigleitung 5 der Schließkolben 14 auf seinen Ventilsitz 16 gedrückt wird und damit die Zweigleitung 5 absperrt. Auf diese Weise ist die Verbindung zur Hochdruckpumpe 1 unterbrochen und diese kann mit entsprechend reduzierter Fördermenge die nun wieder normal aktivierten Einspritzventile 9 und 10 für einen Notbetrieb mit Kraftstoff versorgen.

Um die Empfindlichkeit des Systems zu erhöhen, kann die Steuerung zur Feststellung von kleineren Leckagen auch so vorgenommen werden, daß nach dem Abschalten der Einspritzventile von einer Seite nicht nur die volle Einspritzmenge, sondern sogar eine Übermenge eingespritzt wird.

Durch die erfindungsgemäße Steuerung werden somit auch kleinere Leckagen, die ansonsten einen hydraulischen Sperrmechanismus noch nicht auslösen würden, aufgrund der Ansteuerstrategie erkannt und anschließend wird ein Verschluß der "richtigen", d. h. der Railhälfte mit der Leckage provoziert.

Welche der Einspritzventile 7 bis 10 nach Erkennen einer kleineren Leckage durch die Systemsteuerung ver­ schlossen werden, wie z. B. bei dem Ausführungsbeispiel die Einspritzventile 7 und 8 der Zweigleitung 5, spielt keine Rolle. Es ist lediglich erforderlich die Einspritzventile einer Railhälfte abzusperren bzw. stillzulegen, wonach die vorstehend genannte Prüfung und Steuerung zwangsweise abläuft und damit auf jeden Fall die richtige Railseite, nämlich die undichte Sei­ te erkannt und dann automatisch vom System abgetrennt wird.

Claims (5)

1. Steuerung einer Einspritzanlage für eine mehrzy­ lindrige Brennkraftmaschine insbesondere eine Dieselbrennkraftmaschine, mit mindestens einer Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff zu Einspritzventilen, mit einem mit der Hochdruck­ pumpe über eine Hochdruckleitung verbundenen Verteilerelement, wobei das Verteilerelement mit einer Kraftstoffeinlaßöffnung und mit Kraftstoffauslaßöffnungen und von den Auslaß­ öffnungen aus mindestens zwei getrennt zu den Einspritzventile führende Zweigleitungen abzwei­ gen, und mit Drucksensoren, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verteilerelement (4) die Kraftstoffzufuhr in die Zweigleitungen (5, 6) über Schließkolben (14, 15) mit Drosselstellen (18, 19) derart er­ folgt, daß bei Auftreten einer größeren Leckage in einem stromabwärts vom Verteilerelement (4) gelegenen Bereich die Kraftstoffzufuhr in dem Verteilerelement (4) zu der Zweigleitung (5 bzw. 6) mit der Leckage selbständig durch den da­ zugehörigen Schließkolben (15 bzw. 14), der eine Auslaßöffnung (17 bzw. 16) im Verteilerelement (4) für die Zweigleitung (6 bzw. 5) schließt, ab­ gesperrt wird, und daß bei Auftreten einer klei­ neren Leckage ein Steuersignal gegeben wird, wo­ durch ein selbständiges Verschließen einer Zweigleitung (5 bzw. 6) durch Abstellen der Einspritz­ ventile (7, 8 bzw. 9, 10) der anderen Zweigleitung (5 bzw. 6) und Weiterförderung der Hochdruckpumpe (1) für mindestens ein Arbeitsspiel eingeleitet wird, wobei der Schließkolben (15 bzw. 14) die Auslaßöffnung (17 bzw. 16) aus dem Verteilerele­ ment (4) für die dazugehörige Zweigleitung (6) schließt, wonach bei Feststellung einer Beseiti­ gung der Leckage die andere, leckagefreie Zweig­ leitung (5 bzw. 6) mit den dazugehörigen Ein­ spritzventilen (7, 8 bzw. 9, 10) unter Anpassung der Kraftstoffördermenge weiter betrieben wird und wonach bei Feststellung einer noch vorhande­ nen Leckage, die abgestellten Einspritzventile (7, 8 bzw. 9, 10) nochmals ohne neue Kraftstofför­ derung aktiviert werden, wonach unter Anpassung der Fördermenge die leckagefreie Zweigleitung (5 bzw. 6) mit den dazugehörigen Einspritzventilen (7, 8 bzw. 9, 10) weiter betrieben wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Auftreten von kleineren Leckagen die Einleitung der Überprüfung durch eine Kraftstof­ feinspritzung mit Übermenge bei gleichzeitiger Reduzierung der Fördermenge erfolgt.

3. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Weiterbetrieb einer Zweigleitung (5 bzw. 6), in der sich keine Leckage befindet, nach Fest­ stellung einer Leckage in der anderen Zweiglei­ tung (6 bzw. 5) in einem Notbetrieb bei wenigstens annähernd halber Kraftstoffmengenzufuhr er­ folgt.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkolben (14, 15) in dem Verteilerelement (4) vor den Auslaßöffnungen (16, 17) für die Zweigleitungen (5, 6) angeordnet und mit die Aus­ laßöffnungen (16, 17) verschließenden Absperrglie­ dern (20, 21) und mit Drosselbohrungen (18, 19) zwischen einem mit der Hochdruckpumpe (1) verbun­ denen Eingangsdruckraum (13) und jeweils einem vor den Auslaßöffnungen (16, 17) angeordneten Fe­ derraum (22, 23), in welchem sich jeweils eine in Richtung des Eingangsdruckraumes (13) den dazuge­ hörigen Schließkolben (14, 15) vorspannende Feder (23, 24) angeordnet ist, versehen sind.

5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Drucksensor (12) mit dem Eingangs­ druckraum (13) in Verbindung steht.