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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffsystems
zur Verwendung bei der Abgabe von Kraftstoff an einen Verbrennungsmotor.
Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern des
Kraftstoffsystems, um im Falle des Auftretens eines Fehlerzustands
im System eine Limp-Home-Funktion (Notfahrfunktion) vorzusehen. Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Kraftstoffsystem, das dafür
ausgelegt ist, im Falle eines solchen Fehlers eine Limp-Home-Funktion
vorzusehen.
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Ein
Common-Rail-System umfasst typischerweise eine Kraftstoffquelle
in Form eines Common-Rail, das mittels einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe
mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff befüllt wird. Das Common-Rail gibt
den Kraftstoff an mehrere Einspritzvorrichtungen oder Einspritzventile ab,
von denen jede/jedes dafür
ausgelegt ist, Kraftstoff in einen zugehörigen Motorzylinder einzuspritzen.
Das Common-Rail ist mit einem Raildrucksensor versehen, der ein
Ausgangssignal abgibt, das den Kraftstoffdruck im Common-Rail und
somit den Druck des an die Einspritzventile abgegebenen Kraftstoffs angibt.
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Die
Menge des während
eines Einspritzvorgangs einzuspritzenden Kraftstoffs wird mittels
einer angemessen programmierten Steuereinheit in Reaktion auf ein
Fahrer-Anforderungssignal
und andere Betriebsbedingungen des Motors, beispielsweise Geschwindigkeit
und Temperatur, berechnet. Die Menge des während eines Einspritzvorgangs
eingespritzten Kraftstoffs hängt
sowohl vom Kraftstoffdruck im Common-Rail als auch von der Dauer
des Einspritzvorgangs ab.
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Es
ist bekannt, das Kraftstoffsystem mit einem Druckregelventil zu
versehen, das dafür
ausgelegt ist, den Druck des der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zugeführten Kraftstoffs
und somit den Druck des im Common-Rail befindlichen Kraftstoffs
zu steuern. Der Kraftstoffdruck im Common-Rail kann durch Verändern des
Stromes variiert werden, der dem Druckregelventil in Reaktion auf
das Ausgangssignal vom Raildrucksensor zugeführt wird.
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Die
Stromzufuhr zum Druckregelventil wird durch die Steuereinheit in
Reaktion auf das Drucksensor-Ausgangssignal variiert, um sicherzustellen, dass
der erforderliche Raildruck aufrechterhalten wird.
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Wenn
im Raildrucksensor ein Fehler oder eine Störung auftritt, kann dieses
Verfahren nicht mehr angewandt werden, um den Betrieb des Motors aufrechtzuerhalten.
Durch Steuern des dem Druckregelventil zugeführten Stromes ist es jedoch
möglich, eine
Fahrzeug-Limp-Home-Funktion vorzusehen, da der dem Druckregelventil
zugeführte
Strom direkt mit dem Kraftstoffdruck im Common-Rail in Beziehung steht.
Daher kann, wenn der Drucksensor ausfällt, der Motor noch immer in
ausreichendem Maße
betrieben werden, um das Fahrzeug zur Reparatur in eine Werkstatt
fahren zu können.
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Wenn
das Kraftstoffsystem nicht mit einem Druckregelventil ausgestattet
ist, ist es nicht möglich, im
Falle des Auftretens eines Fehlers im Raildrucksensor den Betrieb
des Motors auf diese Weise zu steuern. Bei solchen Systemen bewirkt
ein Versagen des Raildrucksensors eine Einstellung des Motorbetriebs,
wodurch das Fahrzeug bewegungsunfähig bleibt, bis der Fehler
behoben werden kann.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zum Steuern eines Kraftstoffsystems vorzusehen, so dass, wenn im
Drucksensor ein Fehler auftritt, der Motorbetrieb sogar dann aufrechterhalten
werden kann, wenn das Kraftstoffsystem nicht mit einem Druckregelventil
ausgestattet ist.
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Hinsichtlich
des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung beschreibt
US 5937826 ein Steuersystem
für einen
Verbrennungsmotor, bei dem eine Niederdruckpumpe einer Hochdruckpumpe
einen druckgeregelten Kraftstoffvorrat zuführt. Unter hohem Druck stehender
Kraftstoff von der Pumpe wird unter der Steuerung von Schaltventilen,
von denen jedes die Kraftstoffdurchflussmenge von einem jeweiligen Pumpzylinder
der Pumpe steuert, einem Speicher zugeführt. Die Hochdruckpumpe wird
in Reaktion auf ein Kraftstoffzufuhr-Anforderungssignal, ein Motordrehzahlsignal
und einen Druckausgang von einem Drucksensor gesteuert. Unter normalen
Betriebsbedingungen arbeitet das System als geschlossener Regelkreis,
so dass der Kraftstoffdruck im Speicher durch Schalten der Hochdruckpumpenventile
zwischen ihren An- und Aus-Zuständen
(offener und geschlossener Zustand) in Reaktion auf das Kraftstoffzufuhr-Anforderungssignal,
das Motordrehzahlsignal und den Druckausgang gesteuert wird. Sollte
im Drucksensor ein Fehler auftreten, arbeitet das System in Reaktion
auf ein vorhergesagtes oder vorab berechnetes Pumpenbefehlssignal,
das auf dem Kraftstoffbefehl und der Motordrehzahl basiert, als offener
Regelkreis. Ein geeigneter Pumpenbefehlswert wird entweder direkt
oder durch Interpolation aus einer Nachschlagetabelle (Lookup-Tabelle)
anhand verschiedener Kraftstoffbefehlswerte und Motordrehzahlwerte
ermittelt.
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EP 0 569 227 beschreibt
ein Kraftstoffeinspritzsystem, das im Falle einer Anomalie im Steuersystem
durch Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr eine Limp-Home-Funktion vorsieht.
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Gemäß einem
ersten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Steuern des Betriebs eines Common-Rail-Kraftstoffsystems mit einem
Common-Rail vor, das mittels einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit
unter Druck stehendem Kraftstoff befüllt wird, wobei das Common-Rail
dafür ausgelegt
ist, wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff zuzuführen, wobei
das System ferner eine Dosierventilanordnung, die dafür ausgelegt
ist, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zugeführte Kraftstoffdurchflussmenge
zu steuern, und einen Drucksensor umfasst, der dafür vorgesehen
ist, ein Ausgangssignal abzugeben, das den Druck des dem Einspritzventil
zugeführten
Kraftstoffs angibt, wobei das Verfahren umfasst:
das Steuern
der Durchflussmenge des vom Common-Rail an das Einspritzventil abgegebenen
Kraftstoffs durch Versorgen der Dosierventilanordnung mit einem
Steuerstrom;
Messen der Drehzahl des Motors;
Überwachen
des Zustands des Drucksensors, um zu bestimmen, ob ein Störungsfall
oder Fehlerzustand aufgetreten ist; und,
falls ein Fehlerzustand
aufgetreten ist, Variieren des der Dosierventilanordnung zugeführten Steuerstromes
in Reaktion auf die gemessene Motordrehzahl oder Ist-Motordrehzahl, um
den Betrieb des Motors mit einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl
aufrechtzuerhalten.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass selbst im Falle eines Versagens
oder einer Störung
des Drucksensors der Betrieb des Motors aufrechterhalten werden
kann, um eine Limp-Home-Funktion vorzusehen. Dies ermöglicht es
dem Fahrer des Fahrzeugs, das Fahrzeug an einen sicheren Ort oder
in eine Werkstatt zu fahren. Im Störungsmodus arbeitet das System
als geschlossener Regelkreis, indem die gemessene Motordrehzahl oder
Ist-Motordrehzahl eingegeben wird, um einen Steuerstrom für die Dosierventilanordnung
zu bestimmen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Verfahren den Schritt, ein Ventilelement der Dosierventilanordnung
durch eine Reihe von Betriebspositionen zu bewegen, um die Kraftstoffdurchflussmenge
zur Hochdruckpumpe und somit den Druck innerhalb des Common-Rail
zu variieren.
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Das
Dosierventilelement ist zweckmäßig dafür ausgelegt,
das Ausmaß zu
verändern,
in welchem eine Öffnung
in einem Durchflussweg zwischen einer Transferpumpe und der Hochdruckpumpe
geöffnet wird.
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Das
Verfahren umfasst bevorzugt den folgenden weiteren Schritt:
Bereitstellen
eines Mittels zum Steuern des Drucks (eines Drucksteuermittels),
um der Dosierventilanordnung den Strom zuzuführen, und
Bereitstellen
eines Einspritzsteuermittels, um dem Einspritzventil einen Einspritzstrom
zuzuführen,
damit die Dauer des Kraftstoffeinspritzvorgangs gesteuert werden
kann.
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Das
Drucksteuermittel und das Einspritzsteuermittel bilden in günstiger
Weise einen Teil einer Steuereinheit, die mit einem geeigneten Steueralgorithmus
programmiert ist.
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Das
Verfahren kann den Schritt des Generierens eines vorab festgelegten
Einspritzstromes umfassen, der der Einspritzventilanordnung im Falle
des Auftretens eines Fehlerzustandes zugeführt werden soll, um die Dauer
eines Kraftstoffeinspritzvorgangs festzulegen, so dass die vom Einspritzventil
abgegebene Kraftstoffmenge nur von dem der Dosierventilanordnung
zugeführten
Steuerstrom abhängig
ist.
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Im
Betrieb bringt dann, wenn ein Fehler im Drucksensor auftritt, das
Einspritzsteuermittel einen vorab bestimmten Einspritzstrom auf
das Einspritzventil auf, um die Dauer des Kraftstoffeinspritzvorgangs
zu steuern. Die Drehzahl des Motors wird gemessen, und wenn die
gemessene Drehzahl oder Istdrehzahl geringer ist als eine vorab
festgelegte Solldrehzahl, wird der der Dosierventilanordnung zugeführte Steuerstrom
erhöht,
um die Kraftstoffdurchflussmenge oder -geschwindigkeit von der Hochdruckpumpe
zum Einspritzventil zu steigern. Folglich wird der Druck des dem
Einspritzventil zugeführten Kraftstoffs
erhöht,
wodurch eine Erhöhung
der durch das Einspritzventil eingespritzten Kraftstoffmenge und
somit eine Erhöhung
der Motordrehzahl bewirkt wird. Wenn die gemessene Drehzahl oder
Istdrehzahl auf einen Wert steigt, der größer als die geforderte Drehzahl
oder Solldrehzahl ist, wird der der Dosierventilanordnung zugeführte Steuerstrom
verringert, um die Kraftstoffdurchflussmenge zum Einspritzventil
herabzusetzen, wodurch der dem Einspritzventil zugeführte Kraftstoffdruck
reduziert wird. Die Menge des vom Einspritzventil abgegebenen Kraftstoffs
wird dadurch verringert, und somit wird die Motordrehzahl herabgesetzt.
Auf diese Weise kann die Motordrehzahl auf einer im Wesentlichen
konstanten Drehzahl gehalten werden, die ausreichend ist, um das
Fahrzeug zur Inspektion oder Reparatur an einen geeigneten Ort fahren
zu können.
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Der
vorab festgelegte Einspritzstrom legt bevorzugt eine vordefinierte
Dauer des Kraftstoffeinspritzvorgangs fest und wird von einer Solldrehzahl des
Motors abgeleitet, die typischerweise größer als die Leerlaufdrehzahl
des Motors ist.
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Es
versteht sich, dass die Dosierventilanordnung so ausgestaltet sein
kann, dass eine Erhöhung des
der Dosierventilanordnung zugeführten
Steuerstroms eine Verringerung der der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
zugeführten
Kraftstoffdurchflussmenge und somit eine Verringerung des den Einspritzventilen
zugeführten
Kraftstoffdruckes bewirkt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Kraftstoffsystem für einen
Motor wenigstens ein Kraftstoff-Einspritzventil, ein Common-Rail, das
mittels einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit unter hohem Druck stehendem
Kraftstoff befüllt
wird, wobei das Common-Rail dafür
ausgelegt ist, dem Einspritzventil Kraftstoff zuzuführen, einen
Drucksensor, der dafür
ausgelegt ist, ein Ausgangssignal abzugeben, dass den Druck des
Kraftstoffs angibt, der dem Einspritzventil zugeführt wird,
und eine Dosierventilanordnung mit einem Ventilelement, das durch eine
Reihe von Betriebspositionen bewegbar ist, um die Kraftstoffdurchflussmenge
zur Quelle und somit den Druck des dem Einspritzventil zuzuführenden Kraftstoffs
zu variieren. Das Kraftstoffsystem umfasst ferner ein Steuermittel
zum Steuern eines der Dosierventilanordnung zugeführten elektrischen
Stromes, ein Mittel zum Messen der Motordrehzahl und ein Überwachungsgerät zur Überwachung
des Zustands des Drucksensors, um feststellen zu können, ob
ein Störungsfall
oder Fehlerzustand im Drucksensor aufgetreten ist. Die Steuereinrichtung
ist dafür
ausgelegt, den der Dosierventilanordnung zugeführten Steuerstrom in Reaktion
auf die gemessene Motordrehzahl zu verändern, um den Motorbetrieb
auf einer im Wesentlichen konstanten Motordrehzahl zu halten, falls
von dem Überwachungsgerät ein Störungsfall
oder Fehlerzustand festgestellt wird.
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Das
System kann eine Drucksteuereinrichtung zum Beaufschlagen der Dosierventilanordnung mit
Strom und ein Einspritzsteuermittel zum Beaufschlagen des Einspritzventils
mit einem Einspritzstrom umfassen, um die Dauer des Kraftstoffeinspritzvorgangs
zu steuern.
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Die
Drucksteuereinrichtung und die Einspritzsteuereinrichtung bilden
in günstiger
Weise einen Teil der Steuereinheit, die mit einem geeigneten Steueralgorithmus
programmiert ist.
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Weitere
bevorzugte und/oder alternative Merkmale des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung lassen sich gleichermaßen auf die Vorrichtung gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung anwenden.
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Die
Erfindung soll nun rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems, das unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Steuersystems
betrieben werden kann,
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2 eine
schematische Darstellung von Teilen des Kraftstoffsystems gemäß 1,
um die Steuersignale zu zeigen, die zur Steuerung des Systembetriebs
unter normalen Betriebsbedingungen verwendet werden, und
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3 eine
Darstellung, die derjenigen gemäß 2 ähnlich ist,
jedoch die Signale zeigen soll, die zum Steuern des Systembetriebs
im Falle des Auftretens eines Fehlers im Drucksensor verwendet werden.
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Das
Common-Rail-Kraftstoffsystem gemäß den beigefügten Zeichnungen
umfasst eine Pumpenanordnung mit einer Transferpumpe 1 und
einer Hochdruckpumpe 10, wobei die Transferpumpe 1 so angeordnet
ist, dass sie unter niedrigem Druck stehenden Kraftstoff über einen
Einlass 2 erhalten und der Hochdruckpumpe 10 über eine
Einlass-Dosierventilanordnung 4 Kraftstoff
mit Transferdruck zuführen
kann. Typischerweise werden die Transferpumpe 1 und die
Hochdruckpumpe 10 zusammen durch den Motor angetrieben,
und zwar mit einer Antriebsdrehzahl, die ungefähr 50% der Motordrehzahl beträgt. Ein
Transferdruckregler 3 ist zwischen dem Einlass und dem
Auslass der Transferpumpe 1 angeschlossen und verbrückt diese,
um den Druck des der Einlass-Dosierventilanordnung 4 zugeführten Kraftstoffs zu
regeln. Die Pumpenanordnung ist in herkömmlicher Art und Weise über einen
Auslass 5 mit einem Rückflussweg
versehen, der an Niederdruck (LP – Low Pressure) angeschlossen
ist.
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Die
Hochdruckpumpe ist so angeordnet, dass sie einem Common-Rail 12 Kraftstoff
mit hohem Druck zuführen
kann. Das Common-Rail 12 gibt Kraftstoff an mehrere Einspritzventile 14 ab,
welche Teil einer Einspritzventilanordnung sind, wobei jedes der
Kraftstoff-Einspritzventile 14 so angeordnet ist, dass
es Kraftstoff an einen Zylinder oder einen anderen Verbrennungsraum
eines zugehörigen
Motors (nicht gezeigt) abgeben kann. Jedes der Einspritzventile 14 weist
eine Rücklaufverbindung
auf, damit überschüssiger Kraftstoff
(Leckage-Kraftstoff) über einen
Rücklaufweg
durch den Auslass 5 in Richtung zu niederem Druck strömen kann.
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Die
Dosierventilanordnung 4 ist dafür ausgelegt, in Reaktion auf
ein aufgebrachtes Stromsignal 16, das von einer Motorsteuereinheit
(ECU – engine control
unit) 20 generiert wird, die Menge des Kraftstoffflusses
(pro Zeiteinheit) zur Hochdruckpumpe 10 zu steuern. Die
Dosierventilanordnung 4 besitzt die Gestalt eines Proportionalventils
und umfasst ein Ventilelement 4a, das unter dem Einfluss
eines Betätigungsorgans
oder Stellglieds durch eine Reihe von Betriebspositionen bewegbar
ist. Das Stellglied wird mit dem Stromsignal 16 beaufschlagt,
um das Ausmaß zu
variieren, in dem eine Öffnung
der Anordnung 4, die sich im Durchflussweg zwischen der Transferpumpe 1 und
der Hochdruckpumpe 10 befindet, durch das Ventilelement 4 geöffnet wird.
Das Ausmaß,
in dem die Öffnung
geöffnet
wird, bestimmt die Kraftstoffmenge (pro Zeiteinheit), die zwischen der
Transferpumpe 1 und der Hochdruckpumpe 10 fließt. Wenn
das Dosierventilelement 4a in eine erste, teilweise offene
Position bewegt wird, ist die Kraftstoffdurchflussmenge zur Hochdruckpumpe 10 relativ
gering, während
dann, wenn das Dosierventilelement 4a in eine weiter offene
Position bewegt wird, die Kraftstoffdurchflussmenge zur Hochdruckpumpe 10 höher ist.
Daher kann durch Variieren des dem Stellglied zugeführten Stromes 16 die
Position des Dosierventilelements 4a variiert und die Durchflussmenge
des an die Hochdruckpumpe 10 abgegebenen Kraftstoffs und
somit die Menge des dem Common-Rail 12 zugeführten Kraftstoffflusses
gesteuert werden. Die Flussmenge des dem Common-Rail 12 zugeführten Kraftstoffs
bestimmt den Kraftstoffdruck im Common-Rail 12 (als "Raildruck" bezeichnet) und somit
den Druck des den Einspritzventilen 14 zugeführten Kraftstoffs.
Das Common-Rail 12 ist mit einem Drucksensor 18 versehen,
der ein Raildruck-Ausgangssignal 19 generiert,
das den Kraftstoffdruck im Common-Rail 12 und somit den
Druck des den Einspritzventilen 14 zugeführten Kraftstoffs angibt.
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Die
Durchflussmenge des von der Hochdruckpumpe 10 an das Rail 12 abgegebenen
Kraftstoffs hängt
vom Raildruck, der Betriebsdrehzahl der Hochdruckpumpe 10 und
der Menge des Kraftstoffs pro Zeiteinheit ab, die zwischen der Transferpumpe 1 und
der Hochdruckpumpe 10 durch die Dosierventilanordnung 4 fließt. Die
Menge des Kraftstoffs, der pro Zeiteinheit durch die Öffnung der
Dosierventilanordnung 4 fließt, ist proportional zur Quadratwurzel des
Druckunterschiedes zwischen der Einlass- und der Auslassseite der
Anordnung. Dieser Druckunterschied hängt vom Kraftstoffdruck im
Rail sowie von der während
des vorherigen Pumpzyklus an das Rail 12 abgegebenen Kraftstoffmenge
ab, und deshalb ist es weder möglich,
die Durchflussmenge des von der Hochdruckpumpe 10 an das
Rail 12 abgegebenen Kraftstoffs auf Basis der Position
der Dosierventilanordnung 4, noch durch Messen des auf
die Dosierventilanordnung 4 aufgebrachten Strom vorherzusagen.
Zur Steuerung der Menge des Kraftstoffs, die pro Zeiteinheit von
der Hochdruckpumpe 10 strömt, ist es daher wichtig, das
Raildruck-Ausgangssignal 19 zu einem Drucksteuerschema
der Motorsteuereinheit 20 zurückzuführen.
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2 ist
eine schematische Darstellung des Kraftstoffsystems gemäß 1 und
zeigt die Steuersignale, die zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung während eines
normalen Betriebs des Kraftstoffsystems verwendet werden. Die Menge
des von einem Einspritzventil 14 während eines Einspritzvorgangs abgegebenen
Kraftstoffs wird durch die Dauer des Einspritzvorgangs und den Druck
des dem Einspritzventil 14 zugeführten Kraftstoffs bestimmt.
Die Menge des während
eines Einspritzvorgangs zugeführten Kraftstoffs
wird durch die Motorsteuereinheit 20 gesteuert, die eine
Drucksteuereinrichtung oder -einheit 22 zum Steuern des
Druckes des dem Einspritzventil 14 zugeführten Kraftstoffs
und eine Einspritzsteuereinrichtung oder -einheit 24 zum
Steuern der Dauer des Einspritzvorgangs umfasst.
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Der
Zustand des Drucksensors 18 wird durch eine geeignete Programmierung
der Steuereinheit 20 überwacht.
Im normalen Betrieb generiert die Steuereinheit 20 dann,
wenn der Drucksensor 18 ordnungsgemäß funktioniert, ein Druckanforderungssignal 26 in
Reaktion auf Signale, die die Betriebsparameter des Motors angeben.
Das Verfahren zum Berechnen eines geeigneten Druckanforderungssignals 26 umfasst
typischerweise die Verwendung einer Nachschlagetabelle oder kalibrierten
Datenkarte und sollte einem Fachmann auf dem Gebiet von Motorsteuersystemen
vertraut sein. In Reaktion auf das Druckanforderungssignal 26 steuert
die Drucksteuereinheit 22 den der Dosierventilanordnung
zugeführten
Strom 16, um die Menge des Kraftstoffs, die pro Zeiteinheit zur
Hochdruckpumpe 10 und somit zum Common-Rail 12 fließt, zu variieren,
damit sichergestellt ist, dass der Soll-Kraftstoffdruck erreicht
wird.
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Die
Steuereinheit 20 generiert außerdem ein Kraftstoffanforderungssignal 28,
das in Reaktion auf ein Fahrer-Anforderungssignal (nicht gezeigt)
und andere Betriebsparameter des Motors, beispielsweise Drehzahl
und Temperatur, in die Einspritzsteuereinheit 24 eingegeben
wird. Das durch den Drucksensor 18 generierte Ausgangssignal 19 wird
ebenfalls in die Einspritzsteuereinheit 24 eingegeben.
In Reaktion auf das Kraftstoffanforderungssignal 28 und
das Ausgangssignal 19 vom Drucksensor 18 generiert
die Einspritzsteuereinheit 24 einen Einspritzstrom 27,
der auf das Einspritzventil 14 aufgebracht wird, um die
Dauer der Kraftstoffeinspritzung zu steuern. Das Verfahren, mittels
dem das Kraftstoffanforderungssignal 28 abgeleitet wird,
umfasst typischerweise die Verwendung einer Nachschlagetabelle oder
kalibrierten Datenkarte und sollte einem Fachmann auf dem Gebiet
vertraut sein. Die Menge des an den Motor 15 abgegebenen
Kraftstoffs, die sowohl vom Druck des vom Common-Rail 12 abgegebenen Kraftstoffs
als auch von der Dauer des Einspritzvorgangs abhängig ist, bestimmt die Drehzahl,
mit der der Motor arbeitet. Die Last, unter der der Motor arbeitet,
beeinflusst ebenfalls die Motordrehzahl.
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Sollte
im Drucksensor 18 ein Fehler oder eine Störung auftreten,
so dass die Drucksteuereinheit 22 vom Sensor 18 kein
Ausgangssignal 19 mehr erhält oder dass sie kein Ausgangssignal 19 mit
Bedeutungsinhalt mehr empfängt,
kann der Kraftstoffdruck im Common-Rail 12 nicht mehr unter
Verwendung der vorstehend beschriebenen Technik gesteuert werden.
Darüber
hinaus kann, da die Einspritzsteuereinheit 24 auch mit
der Drucksteuereinheit 22 in Wechselwirkung steht, die
Einspritzsteuereinheit 24 den Einspritzstrom 27 nicht
mehr steuern, um sicherzustellen, dass die angeforderte Kraftstoffmenge eingespritzt
wird. Daher wird, wenn im Drucksensor 18 ein Fehlerzustand
auftritt, das Kraftstoffsystem instabil, und der Motor wird abgeschaltet.
Die Steuereinheit 20 ist so programmiert, dass sie sicherstellt, dass
der Motor nicht erneut gestartet werden kann, bevor der Drucksensorfehler
korrigiert worden ist.
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3 zeigt
ein Motorsteuerschema gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei ein Motordrehzahlsignal 23,
welches die Drehzahl angibt, mit der der Motor läuft, zurück zur Drucksteuereinheit 22 geführt wird.
Wenn ein Drucksensorfehler festgestellt wird, wird der Steuerstrom 16,
der von der Drucksteuereinheit 22 aufgebracht wird, um das
Dosierventilelement 4a in die gewünschte Stellung zu bewegen,
in Reaktion auf das gemessene oder Ist-Motordrehzahlsignal 23 variiert.
Das gemessene oder Ist-Motordrehzahlsignal 23 wird auch
zur Einspritzsteuereinheit 24 zurückgeführt. Auf die Feststellung eines
Fehlerzustands hin veranlasst die Steuereinheit 20 die
Einspritzsteuereinheit 24 unmittelbar dazu, einen konstanten,
vorab festgelegten Einspritzstrom auf das Einspritzventil 14 aufzubringen,
der durch ein voreingestelltes Soll-Motordrehzahlsignal 30 festgelegt
ist. Der auf das Einspritzventil 14 aufgebrachte, vorab
festgelegte Einspritzstrom setzt eine im Wesentlichen feste bzw.
gleichbleibende Dauer des Kraftstoffeinspritzvorgangs fest.
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Die
Menge des von einem Einspritzventil 14 an den Motor 15 abgegebenen
Kraftstoffs wird durch den von der Einspritzsteuereinheit 24 bereitgestellten Einspritzstrom 27 und
den Kraftstoffdruck im Common-Rail 12 bestimmt. Dadurch,
dass sichergestellt wird, dass der von der Einspritzsteuereinheit 24 bereitgestellte
Einspritzstrom 27 auf dem konstanten, vorab festgelegten
Strom gehalten wird, hängt
die von einem Einspritzventil 14 abgegebene Kraftstoffmenge
nur vom Raildruck ab. Das gemessene oder Ist-Motordrehzahlsignal 23 wird
derart zur Drucksteuereinheit 22 zurückgeführt, dass dann, wenn die gemessene
oder Ist-Motordrehzahl unter das Soll-Motordrehzahlsignal 30 fällt, der
der Dosierventilanordnung 4 zugeführte Strom 16 erhöht wird,
um die Menge des zur Hochdruckpumpe 10 fließenden Kraftstoffs
(pro Zeiteinheit) zu steigern. Die Menge des in das Common-Rail 12 fließenden Kraftstoffs
wird daher ebenfalls erhöht,
wodurch sich der Kraftstoffdruck im Common-Rail 12 erhöht. Wenn
der Kraftstoffdruck im Common-Rail 12 steigt, erhöht sich
der Druck des an das Einspritzventil 14 abgegebenen Kraftstoffs, und
die Menge des an den Motor abgegebenen Kraftstoffs wie auch die
Drehzahl des Motors steigen an. Das Soll-Motordrehzahlsignal 30 wird
bevorzugt als eine Drehzahl gewählt,
die größer als
die übliche Leerlaufgeschwindigkeit
des Motors ist, typischerweise 1.200 U/min (rpm). Auf diese Weise
wird die Motorgeschwindigkeit auf einer Drehzahl gehalten, die ausreicht,
um das Fahrzeug in eine Werkstatt oder an einen anderen sicheren
Ort fahren zu können.
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Wenn
das gemessene oder Ist-Motordrehzahlsignal 23 über die
vorab festgelegte Motordrehzahl steigt, reagiert die Drucksteuereinheit 22,
indem sie den auf die Dosierventilanordnung aufgebrachten Strom 16 verringert,
wodurch die Menge des Kraftstoffs, der pro Zeiteinheit zur Hochdruckpumpe 10 und
somit zum Common-Rail 12 fließt, herabgesetzt wird, um den
Druck des an das Einspritzventil 14 abgegebenen Kraftstoffs
zu reduzieren. Folglich wird die Menge des an den Motor 15 abgegebenen
Kraftstoffs reduziert, wodurch eine Verringerung der Motordrehzahl
bewirkt wird. Durch Halten des auf das Einspritzventil 14 aufgebrachten
Einspritzstroms 27 auf einem im Wesentlichen konstanten
Wert und durch Variieren des Kraftstoffdrucks innerhalb des Common-Rail 12 in
Reaktion auf eine beliebige bzw. mögliche Abweichung der Motordrehzahl
von der Soll-Motordrehzahl ist es möglich, den Betrieb des Motors
sogar im Falle des Auftretens eines Fehlerzustands im Drucksensor 18 aufrechtzuerhalten.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass es sogar bei Common-Rail-Kraftstoffsystemen,
die nicht mit einem Druckregelventil ausgestattet sind, möglich ist, im
Falle des Auftretens eines Versagens des Raildrucksensors eine Limp-Home-Funktion
vorzusehen.
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Es
versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die
Verwendung in einem Common-Rail-System beschränkt ist, sondern in jedem beliebigen
Hochdruck-Kraftstoffsystem
zur Abgabe von Kraftstoff an einen Motor eingesetzt werden kann.
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Für die Zwecke
dieser Beschreibung ist die Bezugnahme auf das Auftreten eines Fehlers
oder einer Störung
des Drucksensors so zu verstehen, dass jeglicher Fehler- oder Störungsgrad
des Sensors gemeint ist, einschließlich eines solchen, der zur
Einstellung des Betriebs des Sensors führt, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.