DE19946506C1 - Verfahren zum Erkennen von Fehlfunktionen im Drucksystem einer an einem Verbrennungsmotor zu verwendenden Kraftstoff-Einspritzanlage - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Erkennen von Fehlfunktionen im Drucksystem einer an einem Verbrennungsmotor zu verwendenden Kraftstoff-Einspritzanlage, die einen aus einer Hochdruckpumpe gespeisten Kraftstoff-Druckspeicher mit Auslässen zur Versorgung mehrerer Kraftstoffinjektoren und einen den Speicherdruck regelnden Regelkreis mit einer Meßeinrichtung enthält, die ein für den Istwert des Speicherdruckes repräsentatives Druckmeßsignal liefert. Erfindungsgemäß wird das Druckmeßsignal für Beobachtungszwecke mit einer zeitlichen Auflösung registriert, welche die periodischen Druckschwankungen abbildet, die sich durch das periodische Betätigen der Injektoren und/oder durch aufeinanderfolgende Kolbenhübe der Hochdruckpumpe ergeben. Es wird eine Fehlermeldung gegeben, wenn die Periodizität des so registrierten Druckmeßsignals hinsichtlich der Amplitude und/oder Gleichförmigkeit der Schwankungen deutlich von dem Muster abweicht, das bei fehlerfreiem Betrieb des Systems zu erwarten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Fehlfunktionen im Drucksystem einer Kraftstoff- Einspritzanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Neuere Kraftstoff-Einspritzanlagen für Verbrennungsmoto­ ren arbeiten mit einem Hochdruckspeicher als gemeinsamer Quelle ("Common Rail") für den Einspritzdruck. Der Speicher­ druck wird mittels einer Hochdruckpumpe, meist einer Radial­ kolbenpumpe, erzeugt, und die Druckregelung erfolgt durch ge­ regeltes Öffnen und Schließen eines vom Speicher zum Tank rückleitenden Entlastungsventils (Druckregelventil). Der hierzu verwendete Regelkreis enthält eine Messeinrichtung, die ein für den Istwert des Speicherdrucks repräsentatives Messsignal liefert, um Abweichungen gegenüber dem Solldruck festzustellen und über eine Regelstrecke den Durchfluss am besagten Ventil im Sinne einer Ausregelung der Abweichungen zu beeinflussen.

Bei einer Common-Rail-Einspritzanlage muss die Messung und Regelung des Kraftstoffdrucks sicher und genau erfolgen. Eine zu große Abweichung des Drucks vom Sollwert, etwa be­ dingt durch fehlerhafte Messung oder durch Fehlfunktion der Hochdruckpumpe, kann eine Zerstörung der Einspritzanlage und des Verbrennungsmotors zur Folge haben. Deshalb ist es wün­ schenswert, Fehler im Betrieb des Drucksystems schnell und sicher zu detektieren.

Bisherige Überwachungsverfahren arbeiten mit einer Be­ reichsabfrage und Gradientenüberprüfung des Druckmesssignals. Der gesamte Signalbereich wird aufgeteilt in einen unteren Diagnosebereich, den nominellen Arbeitsbereich und einen obe­ ren Diagnosebereich. Liegt das Messsignal innerhalb des nomi­ nalen Arbeitsbereichs, so wird es hinsichtlich der Bereichsabfrage als gültig erkannt. Die Gradientenüberprüfung über­ wacht die Änderungsrate des Druckmesssignals; ist sie höher als ein Schwellenwert, dann wird auf das Vorliegen eines Feh­ lers erkannt. Mit dieser Strategie ist es nicht möglich, Feh­ ler im Meßsystem selbst zu erkennen, etwa einen Fehler, der zum Verharren des Druckmesssignals auf einem konstanten Pegel innerhalb des gültigen Arbeitsbereichs führt. Ebenso wenig möglich ist die sichere Erkennung von Normabweichungen im Be­ trieb der Hochdruckpumpe, etwa der Beginn eines alterungsbe­ dingten Nachlassens der Förderleistung. Solche Fehlfunktionen führen zumindest im Anfangsstadium nicht immer dazu, dass das Druckmesssignal den nominalen Arbeitsbereich verlässt, da ih­ re Wirkung auf den Speicherdruck vom Regelkreis kompensiert wird; dennoch ist ein rechtzeitiges Erkennen wünschenswert, um Schlimmerem durch rechtzeitige Gegenmaßnahmen vorbeugen zu können.

Aus der DE 197 40 608 A1 ist ein Verfahren zur Bestim­ mung wenigstens einer kraftstoffeinspritzbezogenen Kenngröße für einen Verbrennungsmotor, der über eine Kraftstoffein­ spritzanlage mit einem Hochdruckspeicher verfügt, bekannt. Mit Hilfe eines Drucksensors wird dabei permanent der Druck­ verlauf in dem Hochdruckspeicher gemessen und daraus ein zu­ gehöriges Druckverlaufsmuster gewonnen. Dieses Druckverlaufs­ muster kann dazu dienen, für jeden Brennraum und jeden Ein­ spritzvorgang eine oder mehrere Kenngrößen zu deren Steuerung zu bestimmen. Dazu wird das Druckverlaufsmuster mit einem Verfahren zur Mustererkennung analysiert und die Kenngrößen festgestellt. Das Verfahren eignet sich auch dazu, größere Defekte wie beispielsweise den Ausfall eines Injektors zu di­ agnostizieren und den ausgefallenen Injektor zu ermittelt. Weiterhin kann festgestellt werden, ob ein Leck in der Ein­ spritzanlage vorliegt. Weiterhin ist aus der DE 195 20 300 A1 ein Verfahren bekannt, mit dem ein Leck in einem Kraftstoff­ versorgungssystem einer Brennkraftmaschine erkannt werden kann. Hierbei wird bei geschlossenen Injektoren und geschlos­ senem Ventil in der Zuleitung zu den Injektoren der Druckan­ stieg aufgrund der Kraftstoffförderung der Hochdruckpumpe mit einem zu erwartenden Druckanstieg verglichen. Auf ein Leck wird dann geschlossen, wenn der Druckanstieg nicht in einem zu erwartenden Bereich liegt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Verfügung zu stellen, in dem alle wesentlichen Fehlfunktionen im Drucksys­ tem einer Kraftstoffeinspritzanlage erkannt und angezeigt werden, insbesondere auch Fehlfunktionen der Druckmessein­ richtung und des Pumpsystems.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patent­ anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besondere Ausfüh­ rungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

Mit der Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, dass bei Drucksystemen für Common-Rail-Einspritzanlagen im störungs­ freien Betrieb immer periodische Schwankungen des Speicher­ drucks auftreten, bedingt durch den zyklischen Betrieb der Injektoren und, im Falle einer Kolbenpumpe, auch bedingt durch die Kolbenhübe. Besagte Druckschwankungen haben nicht nur eine bekannte Frequenz bzw. Periodendauer, die von der momentanen Motordrehzahl abhängt, sondern zeigen auch ein charakteristisches Muster hinsichtlich Amplitude, Phase und Gleichmäßigkeit der einzelnen Ausschläge. Der Erfindungsge­ danke besteht darin, diese Charakteristik zur Fehlerkennung auszuwerten.

Dementsprechend ist das Verfahren, bei dem das Druck­ messsignal für Beobachtungszwecke mit einer zeitlichen Auflö­ sung registriert wird, welche die periodischen Druckschwan­ kungen abbildet, die sich durch das periodische Betätigen der Injektoren und/oder durch aufeinanderfolgende Kolbenhübe der Hochdruckpumpe ergeben, und bei dem eine Fehlermeldung gege­ ben wird, wenn die Periodizität des so registrierten Druck­ messsignals hinsichtlich der Amplitude und/oder Gleichförmig­ keit der Schwankungen deutlich von dem Muster abweicht, das bei fehlerfreiem Betrieb des Systems zu erwarten ist, erfin­ dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine Registrierung des hochaufgelösten Druckmesssignals periodisch in aufeinanderfolgenden Beobachtungsintervallen erfolgt, deren jedes zu­ mindest eine volle Periode der im fehlerfreien Betrieb des Systems auftretenden periodischen Schwankungen dieses Signals umfasst. Hierbei wird ermittelt, wie groß die Differenz zwi­ schen dem maximalen und dem minimalen Wert des Druckmesssig­ nals innerhalb eines oder mehrerer Beobachtungsintervalle ist. Eine Fehlermeldung wird gegeben, wenn die ermittelte Differenz deutlich kleiner ist als die sich bei fehlerfreiem Betrieb ergebende Differenz.

Das Druckmesssignal wird mit einer zeitlichen Auflösung genutzt, welche die inhärenten normalen periodischen Schwan­ kungen des Speicherdrucks abbildet. Da diese Schwankungen re­ lativ hochfrequent sind und amplitudenmäßig in relativ engen Grenzen bleiben, brauchen sie vom Regelkreis nicht kompen­ siert zu werden. Für den Common-Rail-Betrieb genügt es daher, die Zeitkonstante der Regelung wesentlich größer als die Pe­ riodendauer der besagten Schwankungen zu bemessen.

Diese Verfahrensstrategie erlaubt es, Fehler zu erken­ nen, die mit bisher bekannten Strategien unerkannt blieben. Hierzu zählen Fehler in der Druckmesseinrichtung, die dazu führen, dass das Druckmesssignal auf einem konstanten Wert innerhalb des Regelungsbereichs verharrt, ohne auf den wirk­ lichen Speicherdruck zu reagieren.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auch frühzeitig Ausfälle oder Alterungserscheinungen der Hoch­ druckpumpe erfassen. Die absolute Höhe der durch die Kolben­ hübe der Hochdruckpumpe bedingten Pulsation des Druckmesssig­ nals und die zeitliche Veränderung ist ein Maß für den Alte­ rungszustand der Hochdruckpumpe. Vorzugsweise wird zur dies­ bezüglichen Diagnose das Drucksystem ohne Betätigung der In­ jektoren betrieben, und die Dauer jedes Beobachtungsinter­ valls ist mindestens gleich der Periode des Taktes aufeinan­ derfolgender Kolbenhübe der Hochdruckpumpe.

In ähnlicher Weise, wie es vorstehend für die Diagnose der Hochdruckpumpe beschrieben ist, können durch entsprechen­ de Abstimmung der Beobachtungsintervalle auf den Einspritztakt auch Funktionsstörungen bzw. Unregelmäßigkeiten der In­ jektoren erkannt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren lässt sich auch so ges­ talten, dass Ungleichförmigkeiten in der Förderleistung der verschiedenen Pumpenkolben erkannt werden. Zur diesbezügli­ chen Diagnose einer Hochdruckpumpe mit n Kolben wird die Dau­ er jedes Beobachtungsintervalls gleich der Periode des Taktes aufeinanderfolgender Kolbenhübe der Hochdruckpumpe bemessen. Die Registrierung des Druckmesssignals erfolgt über mindes­ tens n aufeinanderfolgende Beobachtungsintervalle, und zwar unter derartiger Synchronisierung mit dem Lauf der Hochdruck­ pumpe, dass jedes Beobachtungsintervall ein dem betreffenden Kolben zugeordnetes Segment des Druckmesssignals beinhaltet. Die Segmente werden miteinander verglichen, und es wird eine Fehlermeldung gegeben, wenn im Druckmesssignal eine über ein tolerierbares Maß hinausgehende Abweichung zwischen aufeinan­ derfolgenden Segmenten gefühlt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt stark vereinfacht den grundlegenden Aufbau einer Common-Rail-Einspritzanlage für einen Verbrennungsmo­ tor.

Fig. 2 zeigt in hoher zeitlicher Auflösung die periodi­ schen Schwankungen des Druckmesssignals, wie es am Druckspei­ cher der in Fig. 1 gezeigten Anlage bei laufendem Einspritz­ betrieb erhalten wird.

Fig. 3 zeigt schematisch die Schwankungen des Druckmess­ signals ohne Einspritzbetrieb und im Falle gleichförmiger Förderleistung der Hochdruckpumpe.

Fig. 4 zeigt, wie sich der Signalverlauf nach Fig. 3 im Falle ungleichförmiger Pumpenförderung ändert.

In der Einspritzanlage nach Fig. 1 wird mittels einer Niederdruckpumpe 11, die vorzugsweise eine Zahnradpumpe ist, über eine Fluidleitung 10 Kraftstoff wie z. B. Dieselöl aus einem (nicht gezeigten) Tank gefördert und dann einer Hoch­ druckpumpe 12 zugeführt. Die Hochdruckpumpe 12 ist üblicher­ weise eine Radialkolbenpumpe mit mehreren sternförmig angeordneten Zylindern, in denen Verdichterkolben zyklisch durch einen umlaufenden Exzenter angetrieben werden. Die Welle der Hochdruckpumpe 12 wird ihrerseits von der Kurbelwelle des mit der Einspritzanlage arbeitenden Dieselmotors (nicht gezeigt) angetrieben, vorzugsweise über ein Untersetzungsgetriebe.

Die Hochdruckpumpe 12 speist über eine Fluidleitung 13 einen Hochdruckspeicher ("Rail") 14, bei dem es sich übli­ cherweise um ein Gefäß aus Gusseisen handelt, um den erfor­ derlichen hohen Speicherdruck in der Größenordnung von 1800 bar auszuhalten. Auslasse 15 des Hochdruckspeichers 14 führen zu Kraftstoffinjektoren (nicht gezeigt) am Verbrennungsmotor, die zyklisch in geeigneter Weise angesteuert werden, synchro­ nisiert mit der Kurbelwellendrehung des Motors, um den Kraft­ stoff zu geeigneten Zeitpunkten und in jeweils geeigneter Menge unter hohem Druck in die Zylinder des Motors einzu­ spritzen. Die Injektorsteuerung erfolgt abhängig von ver­ schiedenen Betriebsparametern des Motors und von Steuervorga­ ben wie etwa der Stellung des Gaspedals eines den Motor ent­ haltenen Kraftfahrzeuges.

Um den Fluiddruck im Hochdruckspeicher 14 auf dem vorge­ schriebenen Pegel zu halten, ist ein Regelkreis vorgesehen, der einen Drucksensor 16 mit nachgeschaltetem Messumformer 17 enthält, der ein für den Istdruck des Hochdruckspeichers 14 repräsentatives Druckmesssignal erzeugt, etwa eine elektri­ sche Spannung. Im vorliegenden Fall ist diese Messkette 16, 17 so ausgebildet, dass das Druckmesssignal mit einer hohen Zeit- und Messwertauflösung erhalten wird, um sämtliche Druckschwankungen im Speicher 14 erkennbar anzuzeigen, auch die relativ hochfrequenten und mit relativ niedriger Amplitu­ de auftretenden Oszillationen, die durch die einzelnen Kol­ benhübe der Hochdruckpumpe 12 und die zyklische Betätigung der Injektoren verursacht werden.

Zum Zwecke der Druckregelung wird das Druckmesssignal tiefpassgefiltert, z. B. in einem Mittelwertbildner 19, der den Mittelwert über eine halbe Kurbelwellenumdrehung des Mo­ tors bildet. Das gemittelte Druckmesssignal wird in einem Vergleicher 20 mit einem Sollwert verglichen, der dem gewünschten Speicherdruck entspricht. Das die Sollwert-Istwert- Differenz anzeigende Regelabweichungssignal steuert über eine Stelleinrichtung 21 ein Druckregelventil 22 im Sinne einer Minimierung der Regelabweichung.

Das Druckregelventil 22 verbindet einen gesonderten Aus­ lass 23 des Hochdruckspeichers 14 mit einer zum Tank führen­ den Rücklaufleitung 25. Die Stelleinrichtung 21 kann Mittel zur Erzeugung eines mit fester, relativ hoher Frequenz von z. B. 350 Hz oszillierenden Signals zum periodischen Drosseln des Ventils 22 enthalten, was vorzugsweise durch Beaufschla­ gung eines Solenoids erfolgt, welches eine Federvorspannung des Ventilkörpers beeinflusst. Dieses Signal wird vom Re­ gelabweichungssignal pulsbreitenmoduliert, derart dass das Tastverhältnis der Drosselung und somit die mittlere Durch­ flussmenge im Sinne einer Reduzierung der Regelabweichung va­ riiert wird.

Als adaptive Vorsteuerung kann an der Hochdruckpumpe 12 ein Volumenstromregelventil 26 vorgesehen sein, welches das Ansaugvolumen der Hochdruckpumpe abhängig von den Steuervor­ gaben für den Motorbetrieb steuert.

Erfindungsgemäß werden charakteristische Merkmale von Schwankungen in dem vom Messumformer 17 gelieferten hochauf­ gelösten Druckmesssignal erfasst, um Fehlfunktionen der Mess­ kette 16, 17 und der Hochdruckpumpe 12 zu erkennen. Charakte­ ristische Verlaufsformen dieses Druckmesssignals bei ver­ schiedenen Betriebszuständen der Einspritzanlage sind in den Fig. 2, 3, und 4 gezeigt.

Die Fig. 2 zeigt in zeitlich hoher Auflösung die Schwan­ kungen des Druckmesssignals bei laufender Einspritzung. Bei einem vierzylindrigen Viertakt-Dieselmotor gibt es jeweils 2 Einspritzvorgänge pro Umdrehung der Kurbelwelle. Bei jeder Einspritzung fällt der Speicherdruck um relativ kleines Maß steil ab, um dann etwas allmählicher wieder anzusteigen, ge­ mäß der Förderleistung der Hochdruckpumpe 12. Das Druckmess­ signal schwankt somit periodisch zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert. Bei einer Motordrehzahl (Kurbelwellen­ drehzahl) von z. B. 1000 U/min ist die Periode TE der einspritzbedingten Schwankungen des Druckmesssignals gleich 30 ms. Diesem speziellen Fall entspricht die Darstellung in Fig. 2 (die in dieser Figur ebenfalls zu erkennende höherfrequente Welligkeit wird durch systembedingte hydrodynamische Schwin­ gungen hervorgerufen und ist vernachlässigbar).

Die Schwankungsbreite ist klein im Vergleich zum Abso­ lutwert des Speicherdrucks, typischerweise beträgt sie etwa 3% des Speicherdruck-Sollwertes, also etwa 30 bis 70 bar im Falle eines Solldrucks von 1500 bis 1800 bar. Ist die Mess­ kette 16, 17 z. B. so geeicht, dass dieser Solldruck mit 4 Volt im Druckmesssignal angezeigt wird, dann beträgt die Schwankungsbreite etwa 120 mV, genauer gesagt zwischen +40 mV und -80 mV gegenüber dem Sollwert von 4 V. Die Ordinatenskala in Fig. 2 entspricht diesem Eichungsbeispiel.

Den in Fig. 2 gezeigten Schwankungen mit der Periode TE überlagern sich noch Schwankungen mit einer (meist etwas län­ geren) Periode, die von den Kolbenhüben der Hochdruckpumpe 12 herrühren. Auf diese pumpenbedingten Schwankungen wird weiter unten noch näher eingegangen.

Da bekannt ist, welches Muster die Schwankungen im stö­ rungsfreien Betrieb der Einspritzanlage haben, lassen sich Funktionsstörungen anhand von Abweichungen des tatsächlichen Musters gegenüber dem bekannten Muster detektieren. Somit sieht die Erfindung vor, eine Fehlermeldung zu geben, wenn sich eine deutliche Abweichung zeigt.

Wenn die Schwankungen im Druckmesssignal ausbleiben oder die Schwankungsbreite merklich unter das normale Maß absinkt, ist auf einen Fehler zu schließen, z. B. auf eine Störung des Sensors 16 oder des Messumformers 17. Um dies zu erkennen, wird das Druckmesssignal über ein Intervall beobachtet, das mindestens gleich der Periodendauer TE der im Normalfall zu erwartenden einspritzbedingten Schwankungen ist, um die Maxi­ mal- und Minimalwerte des Signals festzustellen und die Dif­ ferenz zwischen ihnen zu ermitteln. Liegt diese Differenz deutlich unterhalb des sich im störungsfreien Betrieb zeigen­ den Bereichs, wird eine Fehlermeldung abgegeben. Der betref­ fende Schwellenwert kann empirisch bestimmt werden, wobei auch die von der Hochdruckpumpe herrührenden Schwankungen zu berücksichtigen sind, die jedoch meist weniger stark sind.

Vorzugsweise erfolgt diese Beobachtung und Auswertung laufend in zyklischer Weise, synchronisiert mit der Kurbel­ wellendrehung, so dass sich zwangsläufig auch eine Synchroni­ sierung mit dem Einspritztakt ergibt. Wählt man gleichzeitig das Beobachtungsintervall gleich der Taktperiode TE der auf­ einanderfolgenden Einspritzungen, dann fällt auf jedes Inter­ vall ein Segment des Druckmesssignals, welches ein Minimum und ein Maximum der einspritzbedingten Schwankungen enthält.

Die vorstehend beschriebene Synchronisierung und Inter­ vallbemessung erlaubt es auch, Unregelmäßigkeiten im Betrieb der Injektoren zu erkennen. Weichen die in den einzelnen Beo­ bachtungsintervallen (Segmenten) ermittelten Maximum-Minimum- Differenzen sehr stark voneinander ab, dann arbeiten die In­ jektoren ungleich. Falls diese Abweichung ein tolerierbares Maß übersteigt, kann ebenfalls eine Fehlermeldung gegeben werden.

Anhand von Schwankungen im Druckmesssignal können auch Unzulänglichkeiten der Hochdruckpumpe 12 detektiert werden. Die Kolbenhübe dieser Pumpe führen ebenfalls zu periodischen Ausschlägen des Druckmesssignals, die sich am besten in einem Betrieb ohne stattfindende Einspritzung beobachten lassen. Idealerweise sind die Fördervolumina der einzelnen Kolben i­ dentisch. In diesem Fall hat das zeitlich hochaufgelöste Druckmesssignal den in Fig. 3 gezeigten Verlauf.

In Fig. 3 haben die aufeinanderfolgenden periodischen Ausschläge des Druckmesssignals gleiche Gestalt und Amplitu­ de. Die Periodendauer TP errechnet sich aus der Pumpendreh­ zahl und der Anzahl der Zylinder (bzw. Kolben) in der Pumpe. Im Falle einer dreizylindrigen Pumpe, die von der Kurbelwelle des Motors über eine Untersetzung von 1 : 2 angetrieben wird (ein typisches Beispiel), ist also die Periodendauer TP der Schwankungen im Druckmesssignal gleich dem 2/3 der Umlaufdau­ er der Kurbelwelle. Bei einer Kurbelwellendrehzahl gemäß dem obigen Beispiel (1000 U/min) haben die pumpenbedingten Schwankungen des Druckmesssignals also eine Periode TP von 40 ms. Diesem speziellen Fall entspricht die Fig. 3. Die ober­ halb des Signalverlaufs eingetragenen Zahlen 1, 2, 3 bezeich­ nen die einzelnen Kolben, dessen Hub für den betreffenden Signalausschlag verantwortlich ist.

Die nominelle Amplitudenweite AP der pumpenbedingten Schwankungen gemäß Fig. 3 ist meist wesentlich kleiner als die Amplitudenweite der einspritzbedingten Schwankungen gemäß Fig. 2. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel beträgt sie etwa 30 mV.

Durch Fertigungstoleranzen und Alterungserscheinungen an der Pumpe, u. a. an Dichtelementen, kann die Gleichförmigkeit der Fördervolumina beeinträchtigt werden. Wenn z. B. die Fül­ lung eines der Pumpenzylinder in der Saugphase deutlich ge­ ringer ausfällt als die der übrigen Zylinder, so wird der betreffende Kolben in der Kompressionsphase den Kraftstoff­ druck deutlich später und weniger ausgeprägt anheben, wie dies für den Kolben 2 in der Fig. 4 gezeigt ist. Dies kann zur Diagnose der Pumpe genutzt werden.

Für die Diagnose kann eine Synchronisierung aufeinander­ folgender Beobachtungsintervalle auf die einzelnen Pumpenhübe erfolgen, vorzugsweise derart, dass jedes Beobachtungsinter­ vall ein dem betreffenden Kolben zugeordnetes Segment des Druckmesssignals beinhaltet. Die Signalsegmente können mit­ einander verglichen werden, um im Falle einer deutlichen Ab­ weichung eine Fehlermeldung zu geben.

Zur Fehlerdiagnose kann auch die Zeit zwischen aufeinan­ derfolgenden Minima des Druckmesssignals oder die Änderungs­ amplitude des Druckmesssignals für jeden einzelnen Kolbenhub ermittelt werden. Beide Größen weichen im Falle der Fig. 4 beim Kolben 2 von den nominellen Werten TP bzw. AP ab. Paral­ lel können andere charakteristische Größen wie z. B. die Zeit zwischen zwei Maxima oder zwischen einem Maximum und dem dar­ auffolgenden Minimum, die Zeit zwischen zwei Durchgängen durch einen Referenzwert, der Signalgradient der Schwankungen u. ä. ermittelt werden. Jede Kenngröße der pumpenbedingten pe­ riodischen Schwankungen des Druckmesssignals, die signifikant von einer vorhandenen Ungleichförmigkeit der Pumpenförderung beeinflusst wird, kann zur Fehlerdiagnose ausgewertet werden.

Die Auswertung kann durch gegenseitigen Vergleich der betreffenden Kenngrößen aus den aufeinanderfolgenden Perioden des Druckmesssignals erfolgen. Zeigt dieser Vergleich deutli­ che Unterschiede von Periode zu Periode, dann wird eine Feh­ lermeldung gegeben. Statt einer isolierten Kenngröße kann auch die gesamte Verlaufsform des Druckmesssignals innerhalb der jeweiligen Periode zum Vergleich herangezogen werden. Ei­ ne entsprechende Methode kann darin bestehen, das Integral der absoluten Differenz zweier aufeinanderfolgender Segmente des Druckmesssignals zu bilden. Bei digitaler Abtastung des Druckmesssignals können zu diesem Zweck sämtliche Abtastwerte von Anfang bis Ende einer Periode gespeichert und von den entsprechenden Abtastwerten der nächsten Periode zu subtra­ hiert werden, worauf die Absolutwerte der Differenzen sum­ miert werden. Diese Summe ist umso größer, je ausgeprägter der Unterschied des Verlaufs des Druckmesssignals von Periode zu Periode ist. Übersteigt sie einen vorgewählten Schwellen­ wert, wird eine Fehlermeldung gegeben.

Die vorstehend beschriebenen vergleichenden Auswertungen können übrigens in entsprechender Weise auch an dem Druck­ messsignal nach Fig. 2 erfolgen, um Unregelmäßigkeiten an den Injektoren durch Abgabe einer Fehlermeldung zu detektieren.

Die Auswertung der pumpenbedingten Signalschwankungen können aber auch erfolgen durch Vergleich der erwähnten Kenn­ größen mit jeweils einem zugeordneten Schwellenwert. Das heißt, wenn die jeweilige Kenngröße um mehr als ein tolerier­ bares Maß von einem nominalen Wert abweicht, wird eine Feh­ lermeldung gegeben. Dies hat den Vorteil, dass eine Fehler­ meldung auch dann erscheint, wenn die betreffenden Kenngrößen von Periode zu Periode zwar gleich bleiben und demnach ein gleichmäßiger Betrieb der Pumpe 12 gegeben ist, andererseits aber insgesamt derart stark vom Nominalwert abweichen, dass auf ein Nachlassen der Förderleistung der Pumpe insgesamt ge­ schlossen werden muss.

Claims (9)

1. Verfahren zum Erkennen von Fehlfunktionen im Drucksystem einer an einem Verbrennungsmotor zu verwendenden Kraftstoff- Einspritzanlage, die einen aus einer Hochdruckpumpe (12) ge­ speisten Hochdruckspeicher (14) mit Auslassen (15) zur Ver­ sorgung mehrerer Kraftstoffinjektoren und einen den Speicher­ druck regelnden Regelkreis (16-22) mit einer Messeinrich­ tung (16, 17) enthält, die ein für den Istwert des Speicher­ druckes repräsentatives Druckmesssignal liefert, wobei das Druckmesssignal für Beobachtungszwecke mit einer zeitlichen Auflösung registriert wird, welche die periodischen Druck­ schwankungen abbildet, die sich durch das periodische Betäti­ gen der Injektoren und/oder durch aufeinanderfolgende Kolben­ hübe der Hochdruckpumpe (12) ergeben, und wobei eine Fehler­ meldung gegeben wird, wenn die Periodizität des so regist­ rierten Druckmesssignals hinsichtlich der Amplitude und/oder Gleichförmigkeit der Schwankungen deutlich von dem Muster ab­ weicht, das bei fehlerfreiem Betrieb des Systems zu erwarten ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ermittelt wird, wie groß die Differenz zwi­ schen dem maximalen und dem minimalen Wert des Druckmesssig­ nals innerhalb eines oder mehrerer Beobachtungsintervalle ist, und eine Fehlermeldung gegeben wird, wenn die ermittelte Differenz deutlich kleiner ist als die sich bei fehlerfreiem Betrieb ergebende Differenz.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Registrierung des Druckmesssignals periodisch in aufeinanderfolgenden Beobachtungsintervallen erfolgt, deren jedes zumindest eine volle Periode der im fehlerfreien Be­ trieb des Systems auftretenden periodischen Schwankungen die­ ses Signals umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz­ eichnet,
dass das Drucksystem unter Betätigung der Injektoren betrie­ ben wird
und dass die Dauer des Beobachtungsintervalls mindestens gleich der Periode des Taktes aufeinanderfolgender Einspritz­ vorgänge ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Einspritzanlage m Kraftstoffinjektoren enthält, dadurch gekennzeichn­ et, dass zur Diagnose der Injektoren

• - das Drucksystem unter Betätigung der Injektoren betrieben wird,
• - die Dauer jedes Beobachtungsintervalls gleich der Periode des Taktes aufeinanderfolgender Einspritzvorgänge ist,
• - die Registrierung des Druckmesssignals über mindestens m aufeinanderfolgende Beobachtungsintervalle erfolgt, unter derartiger Synchronisierung mit der Injektorbetätigung, dass jedes Beobachtungsintervall ein dem betreffenden Injektor zu­ geordnetes Segment des Druckmesssignals beinhaltet,
• - eine Fehlermeldung gegeben wird, wenn im Druckmesssignal eine über ein tolerierbares Maß hinausgehende Abweichung zwi­ schen aufeinanderfolgenden Segmenten gefühlt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hochdruck­ pumpe (12) eine Kolbenpumpe mit n Kolben ist, dadurch geke­ nnzeichnet, dass zur Diagnose der Hochdruckpumpe (12) das Drucksystem oh­ ne Betätigung der Injektoren betrieben wird und die Dauer je­ des Beobachtungsintervalls mindestens gleich der Periode des Taktes aufeinanderfolgender Kolbenhübe der Hochdruckpumpe (12) ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, dass die Dauer jedes Beobachtungsintervalls gleich der Perio­ de des Taktes aufeinanderfolgender Kolbenhübe der Hochdruck­ pumpe (12) ist, und dass die Registrierung des Druckmesssignals über mindestens n aufeinanderfolgende Beobach­ tungsintervalle erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net,
dass die Registrierung des Druckmesssignals unter derartiger Synchronisierung mit dem Lauf der Hochdruckpumpe (12) er­ folgt, dass jedes Beobachtungsintervall ein dem betreffenden Kolben zugeordnetes Segment des Druckmesssignals beinhaltet,
und dass die Segmente miteinander verglichen werden und dass eine Fehlermeldung gegeben wird, wenn im Druckmesssignal eine über ein tolerierbares Maß hinausgehende Abweichung zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten gefühlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennz­ eichnet, dass eine Fehlermeldung gegeben wird, wenn in mindestens ei­ nem Beobachtungsintervall eine ausgewählte Kenngröße der Schwankung des Druckmesssignals um mehr als ein tolerierbares Maß von ihrem nominalen Wert abweicht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass die ausgewählte Kenngröße der Zeitabstand zwischen auf­ einanderfolgenden Minima oder Maxima des Druckmesssignals und/oder der Zeitabstand zwischen einem Minimum und dem dar­ auffolgenden Maximum des Druckmesssignals und/oder die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Durchgängen des Druckmesssig­ nals durch einen Schwellenwert und/oder der Gradient der Schwankungen des Druckmesssignals und/oder die Änderungsamp­ litude des Druckmesssignals ist.