DE19946909A1

DE19946909A1 - Monitoring common-rail fuel metering system of engine, infers failure should characteristics related to engine speed fall or rise excessively

Info

Publication number: DE19946909A1
Application number: DE1999146909
Authority: DE
Inventors: Andreas Pfaeffle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-05
Also published as: JP2001132520A

Abstract

A fault is identified, when a first magnitude characterizing engine (100) speed (110) falls by more than a limiting value and/or a filtered speed magnitude exceeds a threshold. An Independent claim is included for corresponding monitoring equipment.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brenn kraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen An sprüche.The invention relates to a method and a device to monitor a fuel metering system of a Brenn engine according to the generic terms of the independent an claims.

Es sind Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine bekannt. Da bei werden verschiedene Signale auf Schwellenwert überwacht. Bei Überschreiten und/oder Unterschreiten bestimmter Schwel lenwerte wird ein Fehler im Kraftstoffzumeßsystem erkannt. Fällt beispielsweise der Druck in einem sogenannten Common- Rail-System sehr rasch ab, wird eine Leckage des Common- Rail-Systems erkannt.There are methods and devices for monitoring a Fuel metering system of an internal combustion engine is known. There at, various signals are monitored for threshold values. If certain smoldering levels are exceeded and / or undershot an error in the fuel metering system is detected. For example, if the pressure drops in a so-called common Rail system very quickly, there is a leakage of the common Rail systems recognized.

Bei bestimmten Einspritzsystemen, wie beispielsweise bei Common-Rail-Systemen, können unter besonders ungünstigen Um ständen Situationen auftreten, bei denen in einem Zylinder irreguläre Verbrennungen oder Aussetzer auftreten. Diese können zum einen zu einer Beschädigung der Brennkraftmaschi ne durch überhöhte Zylinderdrücke führen, zum anderen können die Abgasemissionen über die erlaubten Werte ansteigen. With certain injection systems, such as Common rail systems can, under particularly unfavorable order situations occur in which in a cylinder irregular burns or dropouts occur. This can damage the internal combustion engine lead through excessive cylinder pressures, on the other hand the exhaust emissions rise above the permitted values.

Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche irregulären Verbrennungen bzw. Daueraussetzer zu erkennen, insbesondere sollen bereits kleine Abweichungen, also kleine erhöhte Kraftstoffmengen oder kleine verminderte Kraftstoffmengen sicher erkannt werden, d. h. es soll eine hohe Erkennungsemp findlichkeit eines Fehlers erzielt werden.The invention is based, such irregular Detect burns or permanent misfires, in particular small deviations, i.e. small increases, should already be Amounts of fuel or small decreased amounts of fuel be reliably recognized, d. H. it should have a high recognition temp sensitivity of an error can be achieved.

Advantages of the invention

Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise können irreguläre Verbrennungen oder Aussetzer sicher erkannt werden. Vorteil hafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.With the procedure according to the invention, irregular Burns or misfires can be reliably detected. Advantage firm and practical refinements and training the invention are characterized in the subclaims.

drawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Verbrennungserkennung und die Fig. 3 und 4 jeweils ein Flußdiagramm der erfindungs gemäßen Vorgehensweise.The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing. In the drawings Fig. 1 is a block diagram of the apparatus according to the invention, Fig. 2 is a block diagram of a combustion detection, and Figs. 3 and 4 are a flowchart of the procedure according to Invention.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist ein Kraftstoffzumeßsystem dargestellt. Mit 100 ist eine Brennkraftmaschine bezeichnet. An der Brenn kraftmaschine 100 ist ein Impulsgeber 110 angebracht, der im wesentlichen aus einem Impulsrad und einem Impulsaufnehmer besteht. Aas Impulsrad wird von der Brennkraftmaschine bzw. der Nocken- und/oder der Kurbelwelle angetrieben. Der Im pulsaufnehmer tastet Markierungen auf dem Impulsrad ab und gibt in festen Winkelabständen ein Signal an eine Drehzah lerfassung 120. Vorzugsweise ist der Impulsgeber als soge nanntes Segmentrad ausgebildet, das pro Verbrennung drei Im pulse, die zwei Segmente definieren, abgibt. Dabei liegt ein Segment vorzugsweise vor und ein Segment vorzugsweise nach der Verbrennung.In Fig. 1, a fuel metering system is shown. 100 is an internal combustion engine. On the internal combustion engine 100 , a pulse generator 110 is attached, which consists essentially of a pulse wheel and a pickup. The pulse wheel is driven by the internal combustion engine or the camshaft and / or the crankshaft. The pulse sensor scans markings on the pulse wheel and sends a signal to a speed detection 120 at fixed angular intervals. The pulse generator is preferably designed as a so-called segment wheel, which emits three pulses per combustion, which define two segments. A segment is preferably present and a segment is preferably after the combustion.

Die Drehzahlerfassung 120 liefert ein Signal N, das die Drehzahl der Brennkraftmaschine charakterisiert, an einen Vergleicher 130. Der Vergleicher beaufschlagt einen ersten Multiplexer 140 mit einer Regelabweichung. Der erste Multi plexer 140 beaufschlagt wahlweise einen ersten Regler bzw. einen von z Reglern. Der z-te Regler ist mit 154 bezeichnet. Die Anzahl z der Regler entspricht dabei vorzugsweise der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine. Die Regler bein halten zumindestens einen Integralanteil.The speed detection 120 supplies a signal N, which characterizes the speed of the internal combustion engine, to a comparator 130 . The comparator applies a control deviation to a first multiplexer 140 . The first multiplexer 140 optionally applies a first controller or one of z controllers. The z-th controller is labeled 154. The number z of controllers preferably corresponds to the number of cylinders of the internal combustion engine. The controllers contain at least an integral part.

Die Regler 151 bis 154 beaufschlagen einen zweiten Multiple xer 160 jeweils mit einem Signal DM1 bis DMZ. Diese Signale DM1 bis DMZ werden ferner einer Verbrennungserkennung 190 zugeleitet.The controllers 151 to 154 act on a second multiple xer 160 each with a signal DM1 to DMZ. These signals DM1 to DMZ are also fed to a combustion detection 190 .

Der Vergleicher 130, der erste und der zweite Multiplexer sowie die Regler 151 bis 154 werden üblicherweise als Men genausgleichsregelung bzw. als Laufruheregelung bezeichnet. Das Ausgangssignal DM des zweiten Multiplexers 160 gelangt zu einer Mengensteuerung 170, die wiederum das Einspritzsy stem 180 mit einem Signal QKS beaufschlagt. Ausgehend von diesem Signal und weiteren Betriebskenngrößen mißt das Ein spritzsystem der Brennkraftmaschine die Kraftstoffmenge QK zu. Bei dem Einspritzsystem handelt es sich vorzugsweise um ein sogenanntes Common-Rail-System.The comparator 130 , the first and the second multiplexer and the regulators 151 to 154 are usually referred to as quantity compensation regulation or as smooth running regulation. The output signal DM of the second multiplexer 160 arrives at a quantity control 170 , which in turn applies a signal QKS to the injection system 180 . On the basis of this signal and further operating parameters, the injection system of the internal combustion engine measures the amount of fuel QK. The injection system is preferably a so-called common rail system.

Ausgehend von den Impulsen des Impulsgebers 110 ermittelt die Drehzahlerfassung 120 ein Drehzahlsignal. Der Verglei cher 130 bestimmt eine Regelabweichung. Der erste Multiple xer 140 leitet diese Regelabweichung dem jeweiligen Regler zu, wobei jedem Zylinder ein Regler zugeordnet ist. Die Aus gangssignale der Regler sind ein Maß für die Menge an Kraft stoff, die einem Zylinder zusätzlich zugeführt werden muß oder um die dem Zylinder zuzuführende Kraftstoffmenge zu verringern ist, damit alle Zylinder den gleichen Beitrag zum Gesamtdrehmoment liefern. Die Mengensteuerung 170 berechnet ausgehend von verschiedenen Betriebskenngrößen, die Kraft stoffmenge für den einzelnen Zylinder und berücksichtigt da bei Korrekturmenge DM der Mengenausgleichsregelung.Starting from the pulses from the pulse generator 110, the speed detection 120 determines a speed signal. The comparator 130 determines a control deviation. The first multiple xer 140 feeds this control deviation to the respective controller, a controller being assigned to each cylinder. The output signals from the controller are a measure of the amount of fuel that must be supplied to a cylinder or to reduce the amount of fuel to be supplied to the cylinder so that all cylinders make the same contribution to the total torque. The quantity control 170 calculates the quantity of fuel for the individual cylinder on the basis of various operating parameters and takes into account the quantity compensation regulation for the correction quantity DM.

Üblicherweise wird dabei so vorgegangen, daß ausgehend von einer bestimmten Anzahl von Segmenten vorzugsweise dem Seg ment nach der Verbrennung in einem bestimmten Zylinder ein Istwert für die Drehzahl dieses Zylinders bestimmt und mit einem Sollwert verglichen wird. Dabei wird der Sollwert vor zugsweise über eine größere Anzahl von Segmenten ermittelt. Ausgehend von dem Vergleich dieses Soll- und dieses Istwer tes wird dann eine Differenzmenge DMZ für den z-ten Zylinder bestimmt und bei der Kraftstoffzumessung in diesen Zylinder berücksichtigt. Eine solche Mengenausgleichsregelung bzw. eine solche Laufruheregelung ist detaillierter in der DE-OS 195 27 218 beschrieben.The usual procedure is to start from a certain number of segments, preferably the seg ment after combustion in a specific cylinder Actual value for the speed of this cylinder determined and with a setpoint is compared. The setpoint is in front preferably determined over a larger number of segments. Based on the comparison of this target and actual value tes then becomes a difference quantity DMZ for the zth cylinder determined and in the fuel metering in this cylinder considered. Such a volume compensation scheme or such a smoothness control is more detailed in the DE-OS 195 27 218 described.

Insbesondere bei einem Common-Rail-System kann der Fall ein treten, daß ein Injektor klemmt. Dies bedeutet, daß er nicht oder nicht mehr völlig in seinen geschlossenen oder seinen geöffneten Zustand übergeht. Zum Beispiel kann der Fall ein treten, daß ein Injektor nicht mehr schließt oder nicht mehr vollständig schließt. Ein solcher Fehler wird auch als innere Leckage bezeichnet.This is particularly the case with a common rail system kick that an injector is stuck. This means that he is not or no longer entirely in his closed or his open state passes. For example, the case may be occur that an injector no longer closes or not more completely closes. Such a mistake is also called internal leakage.

Bei einer inneren Leckage, bei der wenigstens einer der In jektoren klemmt, gelangt über den gesamten Kurbelwellenwin kelbereich Kraftstoff in einen der Zylinder. Der Kraftstoff, der im Bereich von 100 Grad Kurbelwelle und dem oberen Tot punkt in den Zylinder gelangt, wird durch den einsetzenden Drall sehr gut aufbereitet. Da sich zu diesem Zeitpunkt sehr viel Kraftstoff im Zylinder befindet, kann es zu einer schlagartigen Verbrennung kommen. Der Druckverlauf dieser schlagartigen Verbrennung besitzt seinen Schwerpunkt vor dem oberen Totpunkt. Dadurch wird die Aufwärtsbewegung des Kol bens gebremst, was sich durch einen Drehzahleinbruch bemerk bar macht. Ferner werden durch die Leckage Schwingungen mit Nockenwellenfreguenz angeregt. Durch Auswerten der Drehzahl schwingungen mit Nockenwellenfreguenz oder dem Vergleich mit einem Schwellenwert kann eine Leckage erkannt werden. Beson ders vorteilhaft ist es, wenn die beiden Verfahren kombi niert werden, dies bedeutet eine Leckage wird nur dann er kannt, wenn ein Drehzahlabfall und Drehzahlschwingungen auf treten.In the event of an internal leakage in which at least one of the In ejectors jams, passes over the entire crankshaft winch fuel in one of the cylinders. The fuel that in the range of 100 degrees crankshaft and top dead point in the cylinder is determined by the operator Swirl very well prepared. Because at this point in time There is a lot of fuel in the cylinder sudden combustion come. The pressure history of this sudden combustion has its focus before top dead center. This will cause the Kol bens braked, which is noticeable by a drop in speed bar makes. Furthermore, the leakage causes vibrations Camshaft frequency stimulated. By evaluating the speed vibrations with camshaft frequency or the comparison with A leak can be detected at a threshold value. Especially it is advantageous if the two methods are combined be renated, this means a leak will only occur knows when a speed drop and speed vibrations on to step.

Eine entsprechende Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Das Signal der Drehzahlerfassung 120 gelangt zum einen zu einer Filterung 200 und zum anderen zu einem Drehzahlgra dient 230. Das Ausgangssignal der Filterung gelangt über ei ne Erfassung der Drehzahlschwankung 210 zu einer Fehlerer kennung 220. Entsprechend gelangt das Ausgangssignal des Drehzahlgradienten 230 zu einer zweiten Fehlererkennung 240, der zusätzlich die Ausgangssignale verschiedener Sensoren, wie beispielsweise der Drehzahl N und/oder der einzusprit zenden Kraftstoffmenge QK zugeleitet werden.A corresponding device is shown in Fig. 2. The signal from the speed detection 120 is passed to a filtering 200 and 230 to a speed graph . The output signal of the filtering reaches an error detection 220 via a detection of the speed fluctuation 210 . Correspondingly, the output signal of the speed gradient 230 arrives at a second error detection 240 , which additionally receives the output signals from various sensors, such as the speed N and / or the fuel quantity QK to be injected.

Die Funktionsweise dieser Vorrichtung wird mittels der Fluß diagramme der Fig. 3 und 4 beschrieben. In Fig. 3 ist die Drehzahlerkennung aufgrund eines entsprechenden Dreh zahlgradientens, der auf einer Drehzahlabnahme beruht, be schrieben. The operation of this device is described by means of the flow diagrams of FIGS. 3 and 4. In Fig. 3, the speed detection due to a corresponding speed gradient, which is based on a speed decrease, be written.

In einem ersten Schritt 300 wird ein Zähler k auf Null ge setzt. Anschließend in Schritt 310 wird der Drehzahlwert N(k) ermittelt. Anschließend wird der Zähler k um 1 erhöht. In Schritt 330 wird der Drehzahlwert N(k+1) ermittelt. An schließend in Schritt 340 wird die Differenz DN der beiden zuletzt ermittelten Drehzahlwerte N(k+1) und N(k) bestimmt. Die anschließende Abfrage 350 überprüft, ob diese Differenz kleiner als ein Schwellenwert SW ist. Ist dies der Fall, so erkennt die Einrichtung in Schritt 360 auf Fehler. Andern falls wird in Schritt 370 der Speicher NK mit dem Wert NK plus 1 gesetzt.In a first step 300 , a counter k is set to zero. The speed value N (k) is then determined in step 310 . The counter k is then increased by 1. In step 330 , the speed value N (k + 1) is determined. Then, in step 340 , the difference DN between the two last determined speed values N (k + 1) and N (k) is determined. The subsequent query 350 checks whether this difference is less than a threshold value SW. If this is the case, the device detects errors in step 360 . Otherwise, the memory NK is set with the value NK plus 1 in step 370 .

Gemäß dieser Ausführungsform erfolgt die Drehzahlerfassung vorzugsweise innerhalb eines Segmentes. Für jedes Segment wird ein Drehzahlwert N(k) bzw. N(k+1) erfaßt. Fällt die Drehzahl innerhalb eines Segmentes oder von einem Segment auf das nächste Segment stark ab, d. h. die Drehzahldifferenz ist kleiner als der Schwellenwert, so wird auf Leckage er kannt.According to this embodiment, the speed is detected preferably within a segment. For every segment a speed value N (k) or N (k + 1) is detected. Does that fall Speed within or from a segment strongly on the next segment, d. H. the speed difference if it is less than the threshold value, it will leak knows.

Die zweite Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt. Nach der Drehzahlerfassung in Schritt 400 erfolgt in Schritt 410 eine Filterung mittels eines Bandpasses der vorzugsweise Freguenzanteile passieren läßt, die der Nockenwellefrequenz entsprechen. Frequenzanteile, die größer oder kleiner als die Nockenwellenfrequenz sind, werden nicht durchgelassen. Im anschließenden Schritt 420 wird die maximale Amplitude AM dieses Signals gebildet. Die anschließende Abfrage 430 über prüft, ob die maximale Amplitude AM größer als ein Schwel lenwert SW ist. Ist dies der Fall, so erkennt die Einrich tung in Schritt 440 auf Fehler.The second embodiment is shown in FIG. 4. After the speed detection in step 400 , filtering is carried out in step 410 by means of a bandpass filter, which preferably allows frequency components that correspond to the camshaft frequency to pass. Frequency components that are larger or smaller than the camshaft frequency are not allowed to pass. In the subsequent step 420 , the maximum amplitude AM of this signal is formed. The subsequent query 430 checks whether the maximum amplitude AM is greater than a threshold value SW. If this is the case, the device detects errors in step 440 .

Auf Fehler wird erkannt, wenn das die Drehzahl charakteri sierende Signal Frequenzanteile mit Nockenwellenfrequenz enthält, die größer als ein Schwellwert sind. An error is recognized if this characterizes the speed Signal signal frequency components with camshaft frequency contains that are greater than a threshold.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schwellenwert abhän gig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorgegeben wird. Vorzugsweise wird der Schwellenwert SW abhängig von einer ersten Größe, die die Drehzahl N der Brennkraftmaschi ne charakterisiert und/oder einer zweiten Größe, die die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgegeben.It is particularly advantageous if the threshold value depends gig given by the operating state of the internal combustion engine becomes. The threshold value SW is preferably dependent on a first variable, which is the speed N of the internal combustion engine ne characterized and / or a second size that the Characterized amount of fuel to be injected, specified.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Abfrage nur dann durch geführt wird, wenn die Einspritzmenge konstant und kein Bremseingriff vorliegt, d. h. die Überprüfung erfolgt nur in bestimmten Betriebszuständen. Wenn in diesen bestimmten Be triebszuständen ein starker Drehzahlabfall auftritt, wird auf Leckage erkannt.It is preferably provided that the query only then is carried out when the injection quantity is constant and none There is brake intervention, d. H. the check only takes place in certain operating conditions. If in these particular Be drive conditions a strong drop in speed occurs detected for leakage.

Claims

1. A method for monitoring a fuel metering system of an internal combustion engine, in particular a common rail system, characterized in that an error is detected when a first variable, which characterizes the speed of the internal combustion engine, drops by more than a threshold value and / or a filtered one Speed size is greater than a threshold.

2. The method according to claim 1, characterized in that the speed variable is filtered such that frequency parts are selected equal to the camshaft frequency.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the threshold depends on the operating state of the Internal combustion engine can be predetermined.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that a leak is detected when a Speed drop and / or speed fluctuations with the Nok core wave frequency occur.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the review only in certain Be drive states.

6. The method according to claim 5, characterized in that the check is only done if a size that the Characterized amount of fuel to be injected, constant and there is no brake intervention.

7. The method according to claim 3, characterized in that the threshold (SW) depending on the size the Characterized speed of the internal combustion engine, and / or a size that the amount of fuel to be injected cha is characterized, can be specified.

8. Device for monitoring a fuel metering system an internal combustion engine, in particular a common rail System, characterized in that funds are provided are who recognize a mistake when a size that Engine speed characterized by more as a threshold drops and / or a filtered one Speed size is greater than a threshold.