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TECHNISCHER
BEREICH
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines
Sensors gemäß dem Oberbegriff
des begleitenden Anspruchs 1. Insbesondere ist die Erfindung zur
Verwendung bei Diagnose eines Drucksensors vorgesehen, welcher seinerseits
zur Abtastung des Drucks von Kraftstoff angeordnet ist, der einer
Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug zugeführt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Durchführung dieses
Verfahrens gemäß dem Oberbegriff
des begleitenden Anspruchs 7.
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STAND DER
TECHNIK
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Im
Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen, die von einer Verbrennungsmaschine
angetrieben werden, zum Beispiel ein Personenwagen, wird eine Kraftstoffpumpe
zur Zufuhr des Kraftstoffs zum Motor verwendet. Gemäß herkömmlicher
Technik ist die Pumpe dann in Zusammenhang mit dem Fahrzeugkraftstoffbehälter angeordnet
und hat die Funktion, Kraftstoff von dem Behälter in einer ausreichenden Strömungsgeschwindigkeit
und bei einem geeigneten Druck einzuspeisen. Auf diese Weise kann
die erforderliche Kraftstoffzufuhr zum Motor während der unterschiedlichen
Betriebszustände
der Maschine vorgesehen werden.
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Die
Kraftstoffpumpen, die mit üblichen
mit Saugkanaleinspritzung versehenen Benzinmotoren (das heißt, Motoren
mit Einspritzeinrichtungen, die in den Einlasskanälen jedes
Motorzylinders angeordnet sind) verwendet werden, sind zur Beibehaltung
eines Kraftstoffdrucks von ungefähr
0,3 ... 0,4 MPa vorgesehen.
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Im
Zusammenhang mit einer so genannten DI-Maschine, das ist ein Ottomotor
mit Direkteinspritzung, ist jede Verbrennungskammer des Motors dergestalt
angeordnet, dass der zugeführte
Kraft stoff um die Zündkerze
herum im Zusammenhang mit einer Verbrennung des Kraftstoffs hoch
konzentriert werden kann. Diese Art wird üblicherweise als „geschichteter" Betrieb bezeichnet
und gestattet bei kontinuierlichem Lauf bei zum Beispiel niedrigem
oder mittlerem Drehmoment und Drehzahl des Motors einen Betrieb
mit einem sehr mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch, insbesondere mit
einem Lambda-Wert (λ)
bis zu ungefähr λ = 3 und
darüber.
Auf diese Weise wird eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs
dieser Art von Motor erreicht. Der DI-Motor kann auch in einem „homogenen" Betriebsmodus mit
einem im Wesentlichen stöchiometrischen
Gemisch (λ =
1 ... 1,2) oder mit einem relativ angereicherten Gemisch (λ < 1) betrieben werden.
Der letztere Betriebsmodus kommt normalerweise bei Fahrsituationen
mit relativ hohem Drehmoment und hoher Motordrehzahl vor.
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Auf
Grund der Funktionsweise eines DI-Motors, wobei Kraftstoff während eines
sehr kurzen Zeitabschnitts (im Zusammenhang mit geschichtetem Betrieb)
im Vergleich zu herkömmlichen
Motoren mit Saugkanaleinspritzung eingespritzt wird, ist für DI-Motoren
ein wesentlich höherer
Kraftstoffdruck erforderlich als für herkömmliche Motoren. Deshalb wird
nach der bekannten Technik bei einem DI-Motor sowohl eine übliche Kraftstoffpumpe,
die am Behälter angeordnet
ist und Kraftstoff bei einem Druck von 0,3 ... 0,4 MPa zuführt, als
auch eine Hochdruckpumpe zur Zufuhr des Kraftstoffs zu elektrisch
gesteuerten Einspritzeinrichtungen, Einspritzventilen, an jedem Zylinder
verwendet. Die Hochdruckpumpe ist dabei auf einen Betrieb auf einem
Druck von ungefähr
5 ... 15 MPa eingestellt. Auf diese Weise kann der Kraftstoffdruck
als eine Funktion der Belastung, der Drehzahl und des Betriebsbereichs
der betreffenden Maschine variiert werden.
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Zur
Regelung des Drucks des Kraftstoffs, welcher jedem Einspritzventil
zugeführt
wird, wird ein Drucksensor zur Abtastung des aktuellen Kraftstoffdrucks
benutzt. In diesem Zusammenhang gibt es weiterhin eine Forderung
nach Durchführbarkeit
einer Diagnose dieses Drucksensors, um auf so eine Anzeige bzw.
An gabe hinsichtlich jeder Fehlfunktion des Sensors zu schaffen.
Eine solche Diagnose könnte
eine Plausibilitätsbewertung
aufweisen, wobei eine Steuereinheit zur Steuerung bzw. Regelung verwendet
wird, wenn die von dem Drucksensor gelieferten Messdaten größer sind
als eine größter möglicher
Wert oder kleiner sind als ein kleinster möglicher Wert (eine so genannte
Diagnose „außerhalb
des zulässigen
Bereichs"). Wenn
dieses der Fall ist, kann der Sensor als fehlerhaft eingestuft werden.
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Obwohl
diese Art von Diagnose im Prinzip zuverlässig ist, bringt sie ein Problem
mit sich, da sie keine Möglichkeit
einer Prüfung
zulässt,
ob der Drucksensor in solchen Fällen
fehlerhaft ist, in denen die Ist-Messdaten eigentlich innerhalb
des erwarteten Bereichs liegen, das heißt, wenn die gemessenen Daten
zwischen dem größten möglichen
Wert und dem kleinsten möglichen
Wert liegen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes
Verfahren zur Diagnose eines Kraftstoffdrucksensors in einem Kraftfahrzeug zu
schaffen, wobei das Verfahren insbesondere eine verbesserte Zuverlässigkeit
im Vergleich zu bekannten Diagnoseverfahren schafft. Dieses wird
durch ein Verfahren erreicht, dessen Merkmale durch den beigefügten Anspruch
1 festgelegt sind. Dieses wird auch mittels einer Anordnung erreicht,
deren Merkmale durch den beigefügten
Anspruch 7 festgelegt sind.
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Die
Erfindung legt ein Verfahren zur Diagnose eines Sensors im Zusammenhang
mit einer Regelung bzw. Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine
fest, wobei zu der Steuerung gehören:
Zuführen von
Kraftstoff unter Druck zu der Maschine, Ermitteln des Drucks mittels
des Sensors; und Regeln bzw. Steuern eines Luft/Kraftstoff-Gemischs,
das gemäß dem Betriebszustand
in der Maschine angepasst ist. Gemäß der Erfindung werden eine
absichtliche Modifikation des Drucks und eine absichtliche Modifikation
der Einspritzdauer durchgeführt,
während
der Kraftstoff der Maschine zugeführt wird. Die Modifikationen
des Drucks und der Einspritzdauer werden jeweils derart ausgewählt, dass
im Wesentlichen keine Änderung
des Kraftstoff-Flusses zu der Maschine erreicht wird. Gemäß der Erfindung
wird eine Prüfung dahingehend
durchgeführt,
ob die Modifikation des Drucks und der Einspritzzeitdauer jeweils
irgendeine unerlaubte Abweichung bei dem Betriebszustand der Maschine
nach sich ziehen, und, falls dies der Fall ist, eine Anzeige ausgegeben,
dass der Sensor defekt ist.
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Dank
der Erfindung wird ein wesentlicher Vorteil in Bezug auf herkömmliche
System erzielt, da sie einen Plausibilitätstest gestattet, wobei es
ermöglicht
ist, irgendwelche Abweichungen in dem Sensor zu ermitteln, auch
wenn seine Ist-Messdaten innerhalb eines erwarteten, „normalen" Messbereichs liegen.
Dieses schafft eine hohe Zuverlässigkeit
des Diagnoseverfahrens gemäß der Erfindung.
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Vorteilhafte
Ausbildungen der Erfindung werden in den folgenden, abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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ZEICHNUNGSBESCHREIBUNG
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Die
Erfindung wird unten im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführung und
den beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigt:
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1 in
der Form eines Blockdiagramms eine Anordnung für eine Verbrennungskraftmaschine,
bei welcher die vorliegende Erfindung verwendet werden kann; und
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2 ein
vereinfachtes Flussdiagramm, welches die Funktion der Erfindung
darstellt.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
in der Form eines Blockdiagramms eine Anordnung für eine Verbrennungskraftmaschine 1,
bei welcher die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
wird die Erfindung für
einen Motor des so genannten DI-Typs verwendet, das heißt ein Ottomotor
mit Direkteinspritzung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese
Art von Maschine beschränkt, sondern
sie könnte
auch für
weitere Motortypen benutzt werden, solche wie herkömmliche
Benzinmotoren und Dieselmotoren.
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Gemäß der Ausführungsform
ist der Motor 1 in mindestens zwei Betriebsarten mit unterschiedlicher
Luft- und Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 1 und unterschiedlichen
Zeitabläufen
für Kraftstoffeinspritzung
und zur Zündung
des Luft/Kraftstoff-Gemischs. Eine erste Betriebsart könnte dann
aus einem „geschichteten" Betriebsmodus bestehen,
wobei der zugeführte
Kraftstoff in den jeweiligen Verbrennungskammern des Motors konzentriert
wird und während bestimmter
Betriebsbedingungen (primär
bei relativ niedriger Drehzahl und niedrigem Drehmoment) einen Betrieb
mit einem sehr mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch im Bereich von bis
zu ungefähr λ = 3 gestattet.
Die geschichtete Betriebsart basiert darauf, dass Kraftstoff in
dem Motor so eingespritzt wird, dass er partiell (das heißt nicht
homogen) mit Luft gemischt wird. Auf diese Art und Weise kann eine
Zündung
einer sehr mageren Mischung erreicht werden. Mit einem solchen Motor
wird eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs im Vergleich zu Motoren
mit einem stöchiometrischen
Gemisch erreicht, welches bei λ =
1 liegt. Weiterhin kann die Maschine 1 alternativ auf eine „homogene" Betriebsart während bestimmter
Betriebsbedingungen mit relativ hohem Drehmoment und hoher Drehzahl
des Motors 1 einge stellt werden, wobei dem Motor 1 ein
stöchiometrisches
oder ziemlich angereichertes Gemisch zugeführt wird. Dieses Gemisch wird
dadurch – im
Gegensatz zu dem, was bei der geschichteten Betriebsart angewendet
wird – in
der Verbrennungskammer im Wesentlichen gleichmäßig verteilt.
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Die
Steuer- bzw. Regelungseinheit 5 ist zur Änderung
der unterschiedlichen, möglichen
Betriebsarten des Motors 1 in Abhängigkeit von zum Beispiel Fahrbedingungen,
Belastung und Drehzahl wirksam. Im Folgenden wird eine Ausführungsform
der Erfindung beschrieben, wobei der Motor 1 als entweder geschichtet
oder homogenen betreibbar vorausgesetzt wird. Die Erfindung ist
jedoch nicht auf nur diese beiden Betriebsarten beschränkt.
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Der
Motor 1 wird mit einströmender
Luft über einen
Lufteinlass 2 versorgt. Der Motor 1 ist weiterhin mit
einer Anzahl von Zylindern 3 und einer korrespondierenden
Anzahl von Einspritzeinrichtungen in der Gestalt von elektrisch
gesteuerten Einspritzventilen 4 zur Einspritzung von Kraftstoff
in jeden individuellen Zylinder 3 versehen. Jedes Einspritzventil 4 ist
mit einer zentralen Steuereinheit 5 über eine elektrische Verbindung 6 verbunden.
Die Steuereinheit 5 ist vorzugsweise auf Basis eines Computers
ausgebildet und in einer bekannten Weise zur Regelung der Kraftstoffzufuhr
zu dem individuellen Einspritzventil 4 unter Verwendung
von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 7 derart angeordnet,
dass zu jedem Zeitpunkt ein geeignet angepasstes Luft/Kraftstoff-Gemisch
dem Motor 1 zugeführt
wird.
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Der
Motor 1 gemäß der Ausführungsform
ist nach dem „Multi-Punkt"-Einspritztyp konstruiert,
wobei die geeignete Menge an Kraftstoff dem Motor 1 in einer
bekannten Weise jedem Zylinder 3 individuell zugeführt werden
kann. Der Motor 1 weist weiterhin fünf Zylinder auf. Es sollte
jedoch beachtet werden, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist,
sondern auch für
Motoren mit anderen Anzahlen von Zylindern und Zylinderkonfigurationen Verwendung
finden kann. Außerdem
könnte die
Erfindung alternativ mit Motoren benutzt werden, welche mit einer
so genannten „Einzel-Punkt"-Einspritzung ausgerüstet sind,
das heißt,
bei welchen Kraftstoff und Luft allen Zylindern durch einen gemeinsamen
Einlass zugeführt
werden.
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Kraftstoff
wird dem Motor 1 aus dem Behälter 7 mittels einer
ersten Kraftstoffpumpe 8 zugeführt, welche als eine Förderpumpe
wirkt und bei einem relativ niedrigen Druck in dem Bereich von 0,3
... 0,4 MPa arbeitet. Der Kraftstoff wird von der Kraftstoffpumpe 8 durch
eine Kraftstoffleitung 9 über einen Kraftstofffilter 10 und
einen Druckschwingungsausgleicher 11 und dann zu einer
zweiten Pumpe in der Gestalt einer Hochdruckpumpe 12 gefördert. Der Kraftstofffilter 10,
der Druckschwingungsausgleicher 11 und die Hochdruckpumpe 12 sind
als solche vorbekannte Einrichtungen und werden deshalb hier nicht
im Detail erläutert.
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Auf
Grund des speziellen Arbeitsmodus des DI-Motors, insbesondere da
der Kraftstoff in die jeweiligen Zylinder während sehr kurzer Zeitabschnitte eingespritzt
wird, arbeitet die Hochdruckpumpe 12 zur Erzeugung eines
relativ hohen Kraftstoffdrucks in dem Bereich von 5 ... 15 MPa.
Zu diesem Zweck ist die Hochdruckpumpe 12 über die
Verbindung 13 mit einer elektronischer Treibereinheit 14 verbunden,
die vorzugsweise als ein integrierter Bestandteil der Steuereinheit 5 vorgesehen
ist. Mittels der Treibereinheit 14 wird der Kraftstoffdruck
an den laufenden bzw. Ist-Betriebszustand des Motors 1 angepasst.
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Der
Kraftstoff wird von der Hochdruckpumpe 12 in eine Kraftstoffverteilvorrichtung
ausgegeben, die aus einem Kraftstoffverteilerrohr 15 besteht.
Das Kraftstoffverteilerrohr 15 ist seinerseits nahe an
dem Motor 1 angeordnet und an die individuellen Einspritzventile 4 über Kraftstoffleitungen 16 angeschlossen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführung beschränkt, sondern
kann ebenfalls bei Kraftstoffverteilerrohren Anwendung finden, die
mit jedem Einspritzventil einstückig bzw.
integral ausgebildet sind, das heißt, welche keine separaten
Anbauten zur Verbindung des Kraftstoffverteilerrohrs mit der einzelnen
Einspritzdüse
aufweisen.
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Beim
Betrieb des Motors 1 arbeitet die Steuereinheit 5 im
Allgemeinen in der Funktion zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Gemischs
zum Motor 1 derart, dass sie es zu jedem Zeitpunkt an die
aktuellen bzw. Ist-Betriebszustände
anpasst. Die Steuerung bzw. Regelung des Motors 1 wird
in einer im Wesentlichen bekannten Art und Weise in Abhängigkeit
von verschiedenen Parametern durchgeführt, welche die Betriebszustände des
betreffenden Motors 1 und Fahrzeugs wiederspiegeln. Zum
Beispiel könnte
die Motorsteuerung in Abhängigkeit
von der aktuellen Drosselklappenstellung, Motordrehzahl, dem Motor zugeführten Luftmenge
und Sauerstoffkonzentration der Abgase durchgeführt werden. Zu diesem Zweck ist
der Motor 1 zum Beispiel mit einem Stellungssensor 18 für das Fahrzeug-Gaspedal
(nicht dargestellt), einem Umdrehungszähler 19 für die Drehzahl
des Motors 1 und einem Luftdurchflussmesser 20 zur
Erfassung der dem Motor 1 zugeführten Luftmenge versehen, wobei
alle jeweils über
korrespondierende elektrische Verbindungen 21, 22 und 23 an
die Steuereinheit 5 angeschlossen sind.
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Das
System weist weiterhin eine Drosselklappe 24 auf, welche
vorzugsweise elektrisch gesteuert und zu diesem Zweck mit einem
steuerbaren Betätigungs-
bzw. Stellmotor 25 ausgestattet ist, mit dessen Hilfe die
Drosselklappe 24 in eine bestimmte geforderte Position
eingestellt werden kann, wobei ermöglicht wird, dass dem Motor 1 eine
geeignete Luftmenge in Abhängigkeit
von den Ist-Betriebszuständen
bzw. -bedingungen zugeführt
wird. Der Stellmotor 25 ist somit durch eine weitere Verbindung 26 mit
der Steuereinheit 5 verbunden.
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Der
Kraftstoff wird von jeder Einspritzdüse zu geeigneten Zeitpunkten
(die ihrerseits zum Beispiel abhängig
von den aktuellen Betriebsbedingungen sind) durch Steuerung von
einer in der Steuereinheit 5 angeordneten Einspritztreibereinheit 17 abgegeben,
welche mit der Verbindung 6 an jedes Einspritzventil 4 angeschlossen
ist. Auf diese Weise weist die Einspritztreibereinheit 17 die
Funktion zur Kraftstoffzufuhr zu dem jeweiligen Einspritzventil 4 während einer
bestimmten Einspritzzeitdauer tinj auf.
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Zur
Steuerung bzw. Regelung des Kraftstoffdrucks ist die Hochdruckpumpe 12 über die
oben diskutierte Treibereinheit 14 steuerbar. Zu diesem Zweck
gibt es ebenfalls einen Sensor 27 zur Abtastung des aktuellen
Kraftstoffdrucks p, der im Zusammenhang mit dem Kraftstoffverteilerrohr 15 angeordnet
ist. Der Kraftstoffdrucksensor 27 ist zu diesem Zweck mit
der Steuereinheit 5 über
eine weitere Verbindung 28 verbunden. Auf diese Weise liefert
der Kraftstoffdrucksensor 27 einen Messwert, der zu dem aktuellen
bzw. Ist-Druck p in dem Kraftstoffverteilerrohr 15 korrespondiert.
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Gemäß dem in 1 Dargestellten
ist der Sensor 27 in direkter Verbindung mit dem Kraftstoffverteilerrohr 15 angeordnet.
Der Sensor 27 könnte
jedoch im Prinzip irgendwo stromabwärts von der Hochdruckpumpe 12 angeordnet
sein, da der Kraftstoffdruck an allen Punkten stromabwärts von
der Hochdruckpumpe 12 im Wesentlichen der gleiche ist.
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Während des
Betriebs des Motors 1 werden seine Abgase aus den Zylindern 3 über einen
Abgaskrümmer
bzw. ein Abgassammelrohr 29 und weiter in ein Abgasrohr 30 abgeleitet,
das an den Abgaskrümmer 29 angeschlossen
ist. Weiter stromabwärts längs des
Abgasrohrs 30 ist vorzugsweise ein Abgaskatalysator 31 vorgesehen.
Der Katalysator 31 ist von bekannter Art und wird hier
nicht im Detail beschrieben. Die Abgase von dem Motor 1 strömen so durch das
Abgasrohr 30, durch den Katalysator 31 und dann
weiter nach außen
in die Atmosphäre,
vorzugsweise durch einen als solchen bekannten Schalldämpfer 32.
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Die
Anordnung gemäß der Erfindung
weist weiterhin einen Sensor 33 zur Abtastung der Sauerstoffkonzentration
in den Abgasen auf. Der Sensor 33 ist vorzugsweise von
der Bauart her eine lineare Lambda-Sonde (aber könnte alternativ eine digitale Sonde
sein) und ist an die Steuereinheit 5 über eine elektrische Verbindung 34 angeschlossen.
Der Sensor 33 ist in dem Abgasrohr 30 stromaufwärts des Abgaskatalysators 31 und
des Schalldämpfers 32 angeordnet.
In einer bekannten Art und Weise wird der Sensor 33 zur
Erzeugung eines Signals verwendet, welches zu der Sauerstoffkonzentration
in den Abgasen korrespondiert. Dieses Signal wird in die Steuereinheit 5 über die
Verbindung 34 eingegeben und wird zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Gemischs zum
Motor 1 benutzt.
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Die
Funktion der Erfindung wird nun im Detail erläutert. Der Motor 1 ist
in der bekannten Weise bei relativ niedrigem Drehmoment und niedriger
Drehzahl eingerichtet, um in einem geschichteten Modus mit einem
sehr mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch zu arbeiten. Der Motor 1 ist
auch bei einem relativ hohen Drehmoment und hoher Drehzahl eingerichtet,
um in einem homogenen Modus, das heißt mit einem stöchiometrischen
oder im Wesentlichen stöchiometrischen
Gemisch zu arbeiten. Basierend auf der Ist-Drehzahl des Motors 1,
die mittels des Drehzahlsensors 19 erfasst wird, und dem
erforderlichen Drehmoment des Motors 1, welches mittels
des Stellungssensors 18 für die Gaspedalstellung erfasst werden
kann, ist die Steuereinheit 5 in der Lage festzulegen,
wenn der Motor 1 in den geschichteten oder den homogenen
Betriebsmodus einzustellen ist. Weiterhin hat die Steuereinheit 5 dadurch
die Funktion zur Festlegung einer dem Motor 1 zuzuführenden
geeigneten Luft- und Kraftstoffmenge, die in einer bestimmten Fahrsituation
nötig ist.
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Die
Steuereinheit 5 wird zur Einstellung der Hochdruckpumpe 12 auf
einen geeigneten Druck verwendet. Für diese Einstellung wird eine
Abtastung des aktuellen Kraftstoffdrucks p in dem Kraftstoffverteilerrohr 15 durchgeführt, welche
mittels des oben besprochenen Kraftstoffdrucksensors 27 erfolgt.
Gemäß dem anfänglich Erwähnten gibt
es außerdem
einen Bedarf zur Durchführung
einer Diagnose des Sensors 27, wodurch eine Bestimmung
erfolgen kann, ob seine Funktion korrekt ist oder nicht.
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Die
Erfindung basiert auf Durchführung
einer vorher festgelegen, absichtlichen Modifikation des Kraftstoffdrucks
p und gleichzeitig auf Durchführung einer
vorher festgelegen, absichtlichen Modifikation der Einspritzzeitdauer
tinj. Die Änderungen jeweils im Druck
und in der Einspritzzeitdauer werden dabei auf eine solche Weise
ausgewählt,
dass der Kraftstoffzufluss zum Motor im Wesentlichen unverändert bleibt. Bei
normalen Bedingungen wird so keine Modifikation der Regelung des
Luft/Kraftstoff-Gemischs zum Motor 1 notwendig werden (das
heißt,
vorausgesetzt, dass der Sensor 27 korrekt funktioniert).
Mit anderen Worten basiert die Erfindung auf einer Prüfung darauf,
ob die Änderungen
jeweils im Druck und in der Einspritzzeitdauer irgendeine notwendige
Modifikation der Regelung des Luft/Kraftstoff-Gemischs zum Motor 1 anregen
bzw. begründen
oder nicht.
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Eine
bestimmte Modifikation des aktuellen Kraftstoffdrucks p korrespondiert
zu einer Änderung der
Menge von eingespritztem Kraftstoff F, welche durch die folgende
Beziehung zwischen der Kraftstoffmenge F und dem Druck p festgelegt
ist: F = tinj·K·E·C·√pwobei
tinj die Einspritzzeitdauer für die individuelle Einspritzdüse ist,
K eine Konstante ist, die unter anderem zu einem Maß der Größe der Einspritzdüse korrespondiert,
E ein konstanter Fehlerfaktor ist, der in Abhängigkeit von der Ist-Temperatur
und Steuerspannung der betreffenden Einspritzdüse festgelegt ist, und C ein
konstanter Fehlerfaktor ist, der in Abhängigkeit von Komponentenvariationen
festgelegt ist. Der Term p, welcher ein Maß des Ist-Drucks ist, ist eigentlich
aus der Differenz zwischen dem auf das jeweilige Einspritzventil
aufgebrachten Druck minus dem Druck auf der Auslassseite des betreffenden Einspritzventils
zusammengesetzt, das heißt √(p-pu). Der Auslassdruck pu kann
jedoch in diesem Kontert als konstant betrachtet werden und ist
relativ niedrig im Vergleich zu dem auf das jeweilige Einspritzventil aufgebrachten
Druck. Aus diesem Grund kann der Term √(p-pu)
durch den Term √p
angenähert
sein.
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In
den Fällen,
in welchen der Auslassdruck pu nicht als
vernachlässigbar
betrachtet werden kann, kann er basierend auf bekannten Werten korrespondierend
zu der dem Motor 1 zugeführten Menge an Luft (erhalten
von dem Luftdurchflussmesser 20) oder korrespondierend
zu der Drehzahl des Motors 1 (erhalten von dem Umdrehungszähler 19)
errechnet werden.
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Die
Terme K, E, C können
als Konstanten betrachtet werden, die sich während des erfindungsgemäßen Diagnosevorgangs
nicht verändern.
Im Ganzen genommen wird es so angewendet, dass, wenn der aktuelle
Kraftstoffdruck geändert
wird, dieses dann zu einer bekannten Änderung der eingespritzten
Kraftstoffmenge F korrespondieren wird, wobei die eingespritzte
Kraftstoffmenge F im Wesentlichen proportional zu √p ist.
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Die
Erfindung basiert somit auf einer bestimmten Modifikation des Kraftstoffdrucks
p, welcher eine bestimmte Änderung
der eingespritzten Kraftstoffmenge F verursacht. Diese Änderung
in der Menge an Kraftstoff wird gemäß der Erfindung durch eine
korrespondierende Modifikation der Einspritzzeitdauer tinj kompensiert,
woraufhin eine Prüfung ausgeführt wird,
dass keine Änderung
in der Regelung von Luft und Kraftstoff zum Motor hin notwendig ist,
um einen aktuellen erwarteten Lambda-Wert beizubehalten. Wenn eine
Abweichung von dem erwarteten Lambda-Wert festgestellt wird, kann
eine Anzeige ausgegeben werden, zum Beispiel in der Form eines aktivierten
Warnlichts 35. Ein solches Warnlicht 35 würde dann über eine
weitere Verbindung an die Steuereinheit 5 angeschlossen
sein, und würde
vorzugsweise in oder im Zusammenhang mit der Instrumententafel des
betreffenden Fahrzeugs angeordnet sein.
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Die
Funktion der Erfindung wird nun im Detail mit Bezugnahme auf 2 beschrieben,
welche ein vereinfachtes Flussdiagramm ist, aus welchem die Funktion
der Erfindung entnehmbar ist. Gemäß der Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren
initiiert werden, wenn der Motor bei einem Luft/Kraftstoff-Gemisch
mit einem Lambda-Wert im Bereich von λ = 1 betrieben wird. Dieses
ergibt sich aus der Tatsache, dass der Lambdasensor 33 zur
Verwendung bei Lambda-Werten dieser Größenordnung ausgelegt ist. Aus
diesem Grund kann die Diagnose gemäß der Erfindung normalerweise
nicht während
eines geschichteten Betriebs des Motors durchgeführt werden, da der Motor dann
mit einem Luft/Kraftstoff-Gemisch mit einem Lambda-Wert von im Wesentlichen über λ = 1 gespeist
wird.
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Der
exakte Bereich von Lambda-Werten, innerhalb dessen die Erfindung
verwendet werden kann, wird in Abhängigkeit, unter anderem, von
dem Typ des verwendeten Lambdasensors 33 variieren. Bei
normalen Applikationen kann das Verfahren gemäß der Erfindung bei ungefähr 0,85 < λ < 1,15 durchgeführt werden.
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Als
ein anfänglicher
Verfahrensschritt des Verfahrens gemäß der Erfindung (vergleiche
Viereck 37 in 2) wird somit zuerst geprüft, dass
der Motor in einem geeigneten Betriebsmodus betrieben wird, wobei
der Lambda-Wert aus oben diskutierten Gründen innerhalb eines vorher
festgelegten Bereichs in der Größe von λ = 1 liegen
muss. Da der Motor 1 gemäß der Ausführungsform ein DI-Motor ist,
korrespondiert dieser erforderliche Betriebsmodus dazu, dass der
Motor 1 homogen betrieben wird. Wenn dieses der Fall ist,
kann das Messsignal von dem Lambdasensor 33 für eine geschlossene
Lambda-Schleifenregelung verwendet werden, das heißt, eine
Regelung des Luft/Kraftstoff-Gemischs, das dem Motor 1 zugeführt wird.
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Weiterhin
würde die
Diagnose gemäß der Erfindung
am besten komplementäre
Verfahrensschritte aufweisen, die darauf abzielen und prüfen, ob
ein bestimmter Betriebszustand vorhanden ist, zum Beispiel, ob die
aktuelle Drehzahl und Belastung des Motors innerhalb geeigneter
Bereiche für
die Diagnose liegen. Außerdem
könnte
die Diagnose Verfahrensschritte aufweisen, die darauf abzielen und
prüfen,
ob die Regelung des Luft/Kraftstoff-Gemischs zum Motor einen stabilen
Zustand aufgebaut hat, zum Beispiel, ob der Lambdasensor 33 während eines
bestimmten Zeitabschnitts einen im Wesentlichen konstanten Messwert
geliefert hat. Solche Prüfschritte
könnten
dazu verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Diagnose zu
geeigneten Zeitpunkten durchgeführt
wird.
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Der
nächste
Verfahrensschritt in dem Diagnoseverfahren besteht darin, dass eine
vorher festgelegte Druckmodifikation in Übereinstimmung mit dem oben
Erläuterten
durchgeführt
wird (Rechteck 38), das heißt, der Kraftstoffdruck p wird
zu einem bestimmten Grad durch Steuerung der Hochdruckpumpe 12 mittels
der Steuereinheit 5 verändert.
Zum Beispiel könnte
die Modifikation des Drucks p in der Form einer Erhöhung (oder
Verminderung) von 10, 20 oder 30% erfolgen, aber die Erfindung ist
natürlich nicht
nur auf diese Art von Druckmodifikationen beschränkt. Hierbei wird der Drucksensor 27 zur
Bestimmung benutzt, dass die erforderliche Modifikation des Drucks
p erreicht worden ist. Zur gleichen Zeit, in welcher die Druckänderung
erfolgt, wird gemäß der Erfindung
eine korrespondierende Modifikation der Einspritzzeitdauer tinj für
das jeweilige Einspritzventil ebenfalls ausgeführt (Rechteck 39).
Gemäß dem, was
oben erläutert
wurde, erfolgt die Modifikation der Einspritzzeitdauer mit der Absicht
eines Kompensierens der Auswirkung auf Grund der eingespritzten
Kraftstoffmenge F, welche der Änderung
im Druck p folgt.
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Wenn
die Funktion des Kraftstoffdrucksensors 27 korrekt ist,
wird die Kraftstoffmenge F nach den Modifikationen des Drucks p und
der Einspritzzeitdauer tinj im Wesentlichen
konstant bleiben. Folglich würde
dann keine Änderung
in der Lambda-Regelung des Motors 1 als eine Konsequenz
der beiden absichtlichen Störungen
erwartet werden. Um festzustellen, ob dies der Fall ist, erfolgt
gemäß der Erfindung
eine Überprüfung (Viereck 40),
ob die gleichzeitigen Modifikationen des Drucks p und der Einspritzzeitdauer
tinj irgendeine notwendige Änderung
in der Lambda-Regelung des Luft/Kraftstoff-Gemischs zum Motor 1 bewirkt
haben. Diese Regelung weist normalerweise einen Faktor mit einer
relativ kurzen Antwortzeit auf, in der Größenordnung von einer Sekunde
oder zwei. Wenn dieser „schnelle" Regelungsfaktor
sich nicht ändert
(das heißt,
wenn keine Kompensation des Luft/Kraftstoff-Gemischs mittels der
Steuereinheit 5 durchgeführt worden ist), kann der Sensor 27 als
korrekt funktionierend betrachtet werden. Wenn dieses der Fall ist,
wird das Diagnoseverfahren beendet.
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Wenn
anstelle dessen eine Abweichung erfasst werden sollte, das heißt, wenn
eine Modifikation der Lambda-Regelung als notwendig erachtet wurde, dann
ist dieses ein Zeichen, das der Sensor 27 defekt ist. In
diesem Fall wird ein Warnsignal mittels des oben erwähnten Warnlichts 35 ausgegeben
(Rechteck 41). Auf diese Weise wird dem Fahrer des Fahrzeugs
eine Anzeige geliefert, dass der Sensor 27 fehlerhaft bzw.
defekt ist.
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Das
Diagnoseverfahren gemäß der Erfindung
wird vorzugsweise zu diskreten Zeitpunkten durchgeführt, vornehmlich,
da ein DI-Motor mit der oben beschriebenen Lambda-Regelung nur bei
bestimmten Gelegenheiten (das heißt bei homogenem Betrieb) arbeitet.
Die absichtliche Modifikation des Drucks p und der Einspritzzeitdauer
wird dann für
ein paar Sekunden beibehalten, was eine ausreichende Zeit für die Lambda-Regelung
zum Aufbau von stabilen Werten ist.
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Als
ein Komplement bzw. eine Ergänzung
zu dem oben beschriebenen Diagnoseverfahren könnte ein Test „außerhalb
des zulässigen Bereichs" ebenfalls in der
Steuereinheit 5 durchgeführt werden. Dies bedeutet,
dass das Signal von dem Drucksensor 27 kontinuierlich mit
einem höchsten
vorstellbaren Messwert und mit einem niedrigsten vorstellbaren Messwert
verglichen wird. Wenn das Signal von dem Drucksensor 27 außerhalb
dieses erwarteten Bereichs liegt, wird dieses auch eine Anzeige
dafür sein, dass
der Drucksensor 27 defekt ist.
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Die
Erfindung wird nicht auf die oben diskutierte Ausführungsform
beschränkt
sein, sondern sie kann innerhalb des Bereichs der begleitenden Ansprüche variiert
werden. Zum Beispiel ist die Erfindung nicht auf Motoren der DI-Ausführung beschränkt, sondern
kann ebenfalls mit anderen Motortypen verwendet werden, solche wie
herkömmliche Benzinmotoren
und Dieselmotoren, das heißt,
verschiedene Ausführungen
von mit Kraftstoff betriebenen Motoren mit einer Forderung zur Durchführung einer
Diagnose eines Kraftstoffdrucksensors im Zusammenhang mit einer
Lambda-Regelung. Außerdem
kann die Erfindung mit verschiedenen Typen von Fahrzeugen, zum Beispiel
Personenwagen, Lastwagen und Bussen benutzt werden.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform könnte ein
Messsignal, welches zum Drehmoment des Motors gehört, weiter
als Referenz anstelle des aktuellen Lambda-Werts benutzt werden.
In solch einem Fall könnte
geprüft
werden, ob eine Abweichung des Motordrehmoments im Zusammenhang
mit der Änderung
im Kraftstoffdruck und der Einspritzzeitdauer auftritt, das heißt, wenn
eine übermäßige Drehmomentänderung
nach Durchführung
der Modifikationen des Kraftstoffdrucks und der Einspritzzeitdauer
auftritt. Eine solche Änderung
des Betriebszustands des Motors würde dann ein Anzeichen dafür sein,
dass der Kraftstoffdrucksensor defekt ist.
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Das
Diagnoseverfahren gemäß der Erfindung
könnte
alternativ mit Kraftstoffpumpen Verwendung finden, die bei einem
relativ nied rigen Druck arbeiten, das heißt als eine Alternative zu
den Hochdruckpumpen, die bei DI-Motoren benutzt werden.
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Im
Prinzip könnte
die Erfindung weiterhin mit Motoren verwendet werden, welche eine
Hochdruckpumpe für
jeden Zylinder anstelle einer gemeinsamen Hochdruckpumpe für alle Zylinder
wie bei der oben diskutierten Ausführungsform aufweisen.
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Weiterhin
kann die Erfindung mit Motoren, die auf gleich großer Kraftstoffzufuhr
zu allen Zylindern (wie die oben beschriebene Ausführung) basieren,
oder alternativ mit Motoren benutzt werden, die mit individueller
Regelung der Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder ausgerüstet sind.