DE19706694A1 - 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 der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine gattungsgemäße Steuerung und eine Kraftstoffein­ spritzanlage hierfür ist in der DE 43 35 171 C1 be­ schrieben. Mit der vorbekannten Kraftstoffeinspritzan­ lage können Leckagen im System erkannt und die betrof­ fene Leckageleitung kann daraufhin geschlossen werden. Das System erkennt jedoch nur größere Leckagen und kann deshalb nur bei größeren Leckagen wirksam werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Steuerung einer Einspritzanlage bezüglich ihrer Genauigkeit weiter zu verbessern, insbesondere eine Steuerung zu schaffen, durch die auch kleinere Leckagen erkannt und in diesem Falle mit einfachen Mitteln entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden.

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

Bei der Erfindung wurde davon ausgegangen, daß die vorhandene Steuerelektronik der Brennkraftmaschine kleinere Leckagen im System grundsätzlich zwar er­ kennt, aber daß aus dieser Erkenntnis jedoch noch nicht ersichtlich ist, wo sich die Leckage genau be­ findet und in welchem Umfange sie vorhanden ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die Absperrung der Leitung, in der sich eine größere Leckage befindet in einfacher Weise zwangsweise durch den Druckkolben in dem Vertei­ lerelement. Die zwangsweise Verschließung ist auf den Druckabfall in der betreffenden Zweigleitung zurückzu­ führen, weshalb sich der Druckkolben aus seiner Mit­ tenlage entfernt und mit dem Absperrglied, das sich auf dieser Seite befindet, die Auslaßöffnung automa­ tisch absperrt.

Wie erwähnt, werden kleinere Leckagen von der Steuer­ elektronik der Brennkraftmaschine erkannt. Mit "kleineren" Leckagen ist gemeint, daß es dabei nicht zu einem sofortigen so hohen Druckabfall kommt, daß der Druckkolben mit einer Absperrung der betreffenden Leitung reagieren würde. Wird jedoch von der Steuere­ lektronik grundsätzlich eine Leckage erkannt, so wird ein entsprechender Steuerbefehl von der Steu­ erelektronik an die Einspritzanlage derart gegeben, daß "auf Verdacht" einfach die Einspritzventile auf einer Seite abgeschaltet und beim nächsten Einspritz­ takt nur die Einspritzventile der anderen Seite akti­ viert werden. Durch die einseitige Aktivierung der Einspritzventile und der daraus resultierenden Druck­ reduzierung sperrt das Absperrglied bei einem nächsten Hub der Hochdruckpumpe die Auslaßöffnung zu der Zweig­ leitung auf der Seite ab, auf der vorher die Ein­ spritzventile aktiviert worden sind. Stellt anschlie­ ßend die Steuerelektronik fest, daß die Leckage besei­ tigt worden ist, dann war "zufällig" die Zweigleitung auf der Seite, auf der sich die Leckage befindet, ab­ geschlossen worden. Mit einer reduzierten Kraft­ stoffördermenge kann anschließend mit der Seite, in der sich kein Leck befindet, in einem Notbetrieb wei­ tergefahren werden.

Stellt das System jedoch fest, daß die Leckage noch immer vorhanden ist, so wird die Fördermenge der Hoch­ druckpumpe für mindestens ein Spiel zurückgenommen und die ursprünglich abgeschalteten Einspritzventile spritzen ein. Diese Maßnahme bewirkt eine Druckabsen­ kung in dem dazugehörigen Kolbenraum, wodurch der Druckkolben in seine mittige Lage zurückkehrt und da­ mit die vorher abgesperrte andere Seite wieder frei­ gibt. Durch einen entsprechenden Steuerbefehl wird nun das Prüfverfahren invers durchgeführt; d. h. es werden die Einspritzventile, die vorher beim ersten "auf Ver­ dacht" durchgeführten Prüfverfahren aktiviert waren, abgeschaltet. Mit dieser Maßnahme wird damit zwangs­ weise die Seite stillgelegt in der sich die Leckage befindet und ein Notfahrbetrieb ist mit der intakten Seite möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbei­ spiel ersichtlich.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der erfin­ dungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage, und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Verteilerele­ mentes mit dem erfindungsgemäßen Kolben und den dazugehörigen Zweigleitungen nebst Hoch­ druckpumpe und Drucksensor.

Die nachfolgend beschriebene Kraftstoffeinspritzanlage ist grundsätzlich von bekannter Bauart und arbeitet auch 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 zu einem Verteilerelement 4, von wo aus es in zwei Railseiten 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. Ein Drucksensor 12 ist mit einer von der Hochdruckpumpe 1 zu dem Ver­ teilerelement 4 führenden Hochdruckleitung 13 verbun­ den. Die Hochdruckleitung 13 verzweigt sich vor dem Eintritt in das Verteilerelement 4 in zwei Kraftstoff­ verteilerleitungen 13a und 13b. Zusätzlich sind in dem System weitere Drucksensoren vorhanden, z. B. in den Zweigleitungen 5 und 6 (nicht dargestellt), die in diesem Falle ebenfalls mit der Steuerelektronik 11 verbunden sind.

Der Aufbau und die Wirkungsweise des Verteilerelemen­ tes 4 ist aus der Fig. 2 ersichtlich. Die Hochdruck­ pumpe 1 fördert über die beiden Kraftstoffverteiler­ leitungen 13a und 13b Kraftstoff unter Hochdruck in zwei Kolbenräume 14 und 15, die durch einen Druckkol­ ben 16 voneinander getrennt sind. In den beiden Kol­ benräumen 14 und 15 befinden sich Federn 17 und 18 als Federeinrichtung, die sich jeweils an einer Gehäuse­ wand des Verteilerelementes 4 und an einer Stirnseite des Druckkolbens 16 abstützen. Die beiden Federn 17 und 18 sorgen damit für eine Mittenlage des Druckkol­ bens 16 im Normalbetrieb.

Auf beiden Stirnseiten weist der Druckkolben 16 je­ weils ein Absperrglied 19 bzw. 20 in Form eines Schließkolbens auf, der in den Kolbenraum 14 bzw. 15 ragt. Durch das Absperrglied 19 kann eine Auslaßöff­ nung 21 zu der Zweigleitung 5 und durch das Absperr­ glied 20 kann eine Auslaßöffnung 22 zu der Zweiglei­ tung 6 abgesperrt werden.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage funk­ tioniert nun auf folgende Weise:
Im Normalbetrieb fördert die Hochdruckpumpe 1 über die beiden Kraftstoffverteilerleitungen 13a und 13b in die Kolbenräume 14 und 15 des Verteilerelementes 4. Der Druckkolben 16 bewegt sich während des Förderhubes der Hochdruckpumpe 1 nicht. In der Förderpause der Förder­ pumpe 1 wird nacheinander beiden Railseiten durch eine entsprechende Aktivierung der Einspritzventile 7-10 jeweils die gleiche Menge Kraftstoff entnommen. Zwar bewegt sich dabei der Druckkolben 16 etwas aus seiner Mittenlage, aber er gelangt nicht bis in eine Absperr­ stellung, sondern kehrt strömungsbedingt nach Kraft­ stoffeinspritzung wieder in die Mittenlage zurück und wird dort durch die Federn 17 und 18 zentriert.

Tritt nun als Störfall eine große Leckage ein, z. B. auf der Railseite mit der Zweigleitung 5, so erreicht der Druckkolben 16 aufgrund des Druckabfalles mit dem Absperrglied 19 die Auslaßöffnung 21 und verschließt damit diese Railseite selbständig. Mit der intakten anderen Railseite mit der Zweigleitung 6 ist anschlie­ ßend ein Notfahrbetrieb möglich, wenn die Steuerelek­ tronik 11 über Druckregler eine Reduktion der Förder­ menge vornimmt.

Bei einem Auftreten einer von dem System erkannten kleinen Leckage, durch die der vorstehend genannte automatische Sperrmechanismus durch den Druckkolben 16 nicht ausgelöst wird, leitet die Steuerelektronik 11 folgende Maßnahmen ein:
Alle Einspritzventile auf einer Railseite, z. B. die Einspritzventile 7 und 8, werden nicht mehr angesteu­ ert, d. h. nicht mehr aktiviert. Die Einspritzventile 9 und 10 der anderen Railseite werden so angesteuert, daß eine volle Einspritzmenge erreicht wird. Anschlie­ ßend fördert die Hochdruckpumpe 1 mindestens noch ein­ mal mit normalem Hub oder einem der vorangegangenen Einspritzmenge angepaßten Hub, wodurch wegen der abge­ schalteten Einspritzventile 7 und 8 und des vorange­ gangenen Druckabfalles in der Zweigleitung 6 eine ein­ seitige Bewegung des Druckkolbens 16 in Richtung auf die Auslaßöffnung 22 und ein Verschließen dieser Aus­ laßöffnung durch das Absperrglied 20 bewirkt wird.

Erkennt die Steuerelektronik 11 bei einer nachfolgen­ den Prüfung, daß die Leckage beseitigt worden ist, so wurde mit der abgeschalteten Railseite mit der Zweig­ leitung 6 die richtige Seite stillgelegt, denn die Leckage muß sich in der nunmehr stillgelegten Railsei­ te befinden. Durch Anpassung der Fördermenge und Wie­ dereinschaltung der zuvor abgeschalteten Einspritzven­ tile 7 und 8 ist ein Notfahrbetrieb mit entsprechend reduzierter Zylinderzahl möglich.

Falls die Steuerelektronik bei ihrer Prüfung fest­ stellt, daß die Leckage nach wie vor vorhanden ist, wird die Fördermenge der Hochdruckpumpe 1 für minde­ stens ein Spiel zurückgenommen. Die ursprünglich abge­ schalteten Einspritzventile 7 und 8 spritzen ein. Durch diese Maßnahme wird eine Druckabsenkung im Kol­ benraum 14 erreicht und bei Druckgleichheit mit dem Kolbenraum 15 kehrt der Druckkolben 16 selbständig in seine Mittenlage zurück und gibt damit die zuvor abge­ sperrte Auslaßöffnung 22 wieder frei. Anschließend wird die zu Beginn der Prüfung vorgeschlagene Ab­ schaltstrategie invers ausgeführt. Es werden nunmehr die Einspritzventile 7 und 8 mit der dazugehörigen Zweigleitung 5 aktiviert und die Einspritzventile 9 und 10 mit der Zweigleitung 6 stillgelegt. Durch die Aktivierung der Einspritzventile 7 und 8 erfolgt ein entsprechend einseitiger Druckabfall auf dieser Railseite, der Druckkolben 16 verläßt seine Mittenlage und sperrt mit seinem Absperrglied 19 die Auslaßöff­ nung 21 zu dieser Railseite ab. Damit ist die Railsei­ te mit der Zweigleitung 5, in der sich die Leckage befindet, stillgelegt. Durch eine entsprechend an­ schließende erneute Aktivierung der Einspritzventile 9 und 10 kann mit entsprechend reduzierter Kraftstofför­ dermenge im Notfahrbetrieb weitergefahren werden.

Durch die Anordnung des Drucksensors 12 in der Hoch­ druckleitung 13 zwischen der Hochdruckpumpe 1 und dem Verteilerelement 4 wird dieser automatisch mit der intakten Railseite verbunden und kann zur Überwachung der Steuerung weiterverwendet werden.

Um einen Druckausgleich zwischen den beiden Kolbenräu­ men 14 und 15 zu ermöglichen und als Zentrierhilfe für den Druckkolben 16 kann eine Drosselleitung 23 (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt) vorgesehen sein, durch die die beiden Kolbenräume 14 und 15 miteinander ver­ bunden sind. Die Drosselleitung 23 kann in einfacher Weise als Drosselbohrung im Druckkolben 16 ausgebildet sein.

Claims (6)

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 Ver­ teilerelement, das über zwei Auslaßöffnungen und daran sich anschließende Zweigleitungen Ein­ spritzventile von zwei getrennten Seiten jeweils mit Kraftstoff versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verteilerelement (4) ein Druckkolben (16) angeordnet ist, der zwei Kolbenräume (14, 15) von­ einander trennt, wobei in jeden Kolbenraum (14 bzw. 15) eine mit der Hochdruckleitung (13) ver­ bundene Kraftstoffverteilerleitung (13a, 13b) mün­ det und jeder Kolbenraum (14 bzw. 15) mit einer der beiden Auslaßöffnungen (21 bzw. 22) für die Zweigleitung (5 bzw. 6) einer Seite versehen ist, und wobei der Druckkolben (16) während des För­ derhubes der Hochdruckpumpe (1) wenigstens annä­ hernd in einer Mittenlage gehalten und mit Ab­ sperrgliedern (19, 20) für jede Auslaßöffnung (21, 22) derart versehen ist, daß bei Auftreten einer größeren Leckage in einem stromabwärts vom Verteilerelement (4) gelegenen Bereich die Aus­ laßöffnung (21 bzw. 22) für die Zweigleitung (5 bzw. 6) der Seite mit der Leckage selbständig ab­ sperrbar ist, und daß bei Auftreten einer kleine­ ren Leckage in einem stromabwärts vom Verteilere­ lement (4) gelegenen Bereich ein selbständiges Verschließen der Auslaßöffnung (21 bzw. 22) für die Zweigleitung (5 bzw. 6) einer Seite mit einem der Absperrglieder (19 bzw. 20) des Druckkolbens (16) durch Abstellen der Einspritzventile (7, 8 bzw. 9, 10) dieser Seite und Weiterförderung der Hochdruckpumpe (1) für mindestens ein Arbeits­ spiel eingeleitet wird, wobei bei anschließender Feststellung einer Beseitigung der Leckage die Einspritzventile (9, 10 bzw. 7, 8) der anderen Sei­ te (6 bzw. 5) weiterbetrieben werden, und wobei bei Feststellung einer noch vorhandenen Leckage, die vorher abgestellten Einspritzventile (7, 8 bzw. 9, 10) der einen Seite nochmals aktiviert werden, wonach die Einspritzventile (9, 10 bzw. 7, 8) der anderen Seite abgestellt und die dazuge­ hörige Auslaßöffnung (22 bzw. 21) durch das dazu­ gehörige Absperrglied (20 bzw. 19) des Druckkol­ bens (16) absperrbar ist, und die vorher bei Be­ ginn der kleineren Leckageprüfung abgestellten Einspritzventile (7, 8 bzw. 9, 10) der einen Seite weiterbetrieben werden.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mittenlage des Druckkolbens (16) eine Federeinrichtung (17, 18) vorgesehen ist.

3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung wenigstens eine in jedem der beiden Kolbenräumen (14, 15) angeordnete Feder (17, 18) aufweist, die sich jeweils zwischen einer Gehäusewand des Verteilerelementes (4) und einer Stirnseite des Druckkolbens (16) abstützt.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Weiterbetrieb der Einspritzventile (7, 8 bzw. 9, 10) in der leckagefreien Zweigleitung (5 bzw. 6) in einem Notbetrieb bei wenigstens annähernd halber Kraftstoffmengenzufuhr erfolgt.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hochdruckleitung (13) zwischen der Hoch­ druckpumpe (1) und dem Verteilerelement (4) ein Drucksensor angeordnet ist.

6. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenräume (14, 15) durch eine Dros­ selleitung (23) miteinander verbunden sind.