DE60208499T2

DE60208499T2 - Steuerungsverfahren für ein Common Rail Einspritzsystem bei Ausfall des Raildrucksensor

Info

Publication number: DE60208499T2
Application number: DE60208499T
Authority: DE
Inventors: Martin A. P. Rainham Sykes
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Operations Luxembourg SARL
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2002-02-16
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2022-02-17
Also published as: EP1234971B1; EP1234971A3; EP1234971A2; ATE315172T1; US6578555B2; GB2372583A; US20020117150A1; DE60208499D1; GB0104213D0

Description

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.
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.
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.
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.
Die Stromzufuhr zum Druckregelventil wird durch die Steuereinheit in Reaktion auf das Drucksensor-Ausgangssignal variiert, um sicherzustellen, dass der erforderliche Raildruck aufrechterhalten wird.
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.
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.
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.
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.
EP 0 569 227 beschreibt ein Kraftstoffeinspritzsystem, das im Falle einer Anomalie im Steuersystem durch Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr eine Limp-Home-Funktion vorsieht.
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.
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.
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.
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.
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.
Das Drucksteuermittel und das Einspritzsteuermittel bilden in günstiger Weise einen Teil einer Steuereinheit, die mit einem geeigneten Steueralgorithmus programmiert ist.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Drucksteuereinrichtung und die Einspritzsteuereinrichtung bilden in günstiger Weise einen Teil der Steuereinheit, die mit einem geeigneten Steueralgorithmus programmiert ist.
Weitere bevorzugte und/oder alternative Merkmale des Verfahrens der vorliegenden Erfindung lassen sich gleichermaßen auf die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung anwenden.
Die Erfindung soll nun rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems, das unter Verwendung des erfindungsgemäßen Steuersystems betrieben werden kann,
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Common-Rail-Kraftstoffsystems mit einem Common Rail (12), das mittels einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) mit unter Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt wird, wobei das Common Rail dafür ausgelegt ist, wenigstens einem Kraftstoff-Einspritzventil (14) Kraftstoff zuzuführen, einer Dosierventil-Anordnung (4), die vorgesehen ist, um die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) zugeführte Kraftstoffdurchflussmenge zu steuern, und einem Drucksensor (18), der zur Abgabe eines Ausgangssignals vorgesehen ist, welches den Druck des dem Einspritzventil (14) zugeführten Kraftstoffs angibt, wobei das Verfahren umfasst: Steuern der Durchflussmenge des von dem Common Rail (12) dem Einspritzventil (14) zugeführten Kraftstoffs durch Beaufschlagen der Dosierventil-Anordnung (4) mit einem Steuerstrom (16); Messen der Drehzahl des Motors; Überwachen des Zustands des Drucksensors (18), um festzustellen, ob ein Störungsfall oder Fehlerzustand innerhalb des Sensors (18) aufgetreten ist; und für den Fall, dass ein Störungsfall oder Fehlerzustand aufgetreten ist, Variieren des der Dosierventil-Anordnung (4) zugeführten Steuerstroms (16) in Reaktion auf die gemessene Motordrehzahl oder Ist-Motordrehzahl, um den Betrieb des Motors bei einer im Wesentlichen konstanten Motordrehzahl aufrechtzuerhalten.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, umfassend den Schritt, ein Ventilelement (4a) der Dosierventil-Anordnung (4) durch eine Reihe von Betriebspositionen zu bewegen, um die Menge des Kraftstoffflusses zu der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10), und somit (auch) den Druck innerhalb des Common Rail (12) zu variieren.
Steuerungsverfahren wie in Anspruch 2 beansprucht, worin das Dosierventil-Element (4a) dafür ausgelegt ist, das Ausmaß zu verändern, in welchem eine Öffnung in einem Durchflussweg zwischen einer Transferpumpe (1) und der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) geöffnet wird.
Verfahren wie in Anspruch 3 beansprucht, umfassend: Bereitstellen eines Drucksteuerungsmittels (22), um die Dosierventil-Anordnung (4) mit dem Steuerstrom (16) zu beaufschlagen; und Bereitstellen eines Einspritzsteuerungsmittels (24), um der Einspritzvorrichtung einen Einspritzstrom zuzuführen, mit dem die Zeitdauer des Kraftstoff-Einspritzvorgangs gesteuert wird.
Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, umfassend die Schritte: Generieren eines vorab festgelegten Einspritzstroms für den Fall, dass ein Störungsfall oder Fehlerzustand auftritt, derart, dass die von der Einspritzvorrichtung (4) abgegebene Kraftstoffmenge nur von dem der Dosierventil-Anordnung (4) zugeführten Steuerstrom (16) abhängig ist.
Verfahren wie in Anspruch 5 beansprucht, worin der vorab festgelegte Einspritzstrom von einer Solldrehzahl des Motors abgeleitet wird.
Verfahren wie in Anspruch 6 beansprucht, worin dann, wenn das gemessene oder Ist-Motordrehzahl-Signal geringer ist als die Solldrehzahl des Motors, der der Dosierventil-Anordnung (4) zugeführte Steuerstrom (16) erhöht wird, um die Menge des Kraftstoffflusses zu dem Common Rail (12) zu erhöhen und dadurch den Kraftstoffdruck darin zu vergrößern, und dann, wenn das gemessene oder Ist-Motordrehzahl-Signal auf einen Wert steigt, der größer als die Solldrehzahl des Motors ist, der der Dosierventil-Anordnung (4) zugeführte Steuerstrom verringert wird, so dass die Menge des Kraftstoffflusses zu der Quelle (12) verringert wird, um dadurch den Kraftstoffdruck darin zu verringern.
Verfahren wie in Anspruch 6 oder 7 beansprucht, worin die Solldrehzahl des Motors höher als die Leerlaufdrehzahl des Motors ist.
Kraftstoffsystem für einen Motor, umfassend: wenigstens eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (14); ein Common Rail (12) zum Beaufschlagen von mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff mittels einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10), worin das Common Rail (12) so ausgelegt ist, dass es der Einspritzvorrichtung (14) Kraftstoff zuführen kann; einen Drucksensor (18), der angeordnet ist, um ein Ausgangssignal abzugeben, das den Druck des Kraftstoffs angibt, der der Einspritzvorrichtung (14) zugeführt wird; eine Dosierventil-Anordnung (4) mit einem Ventilelement (4a), das durch eine Reihe von Betriebspositionen bewegbar ist, derart, dass es die Flussmenge von Kraftstoff zu der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) und somit den Druck des der Einspritzvorrichtung (14) zuzuführenden Kraftstoffs variieren kann; (ein) Steuerungsmittel (20, 22) zum Steuern eines elektrischen Stroms (16), der der Dosierventil-Anordnung (4) zugeführt wird, worin die Quelle eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) umfasst; (ein) Mittel zum Messen der Motordrehzahl; und ein Überwachungsgerät (18) zur Überwachung des Zustands des Drucksensors (18), um festzustellen, ob ein Störungsfall oder Fehlerzustand innerhalb des Drucksensors (18) aufgetreten ist; worin die Steuerungsanordnung (20, 22) so angebracht ist, dass sie den der Dosierventil-Anordnung (4) zugeführten Steuerstrom (16) in Reaktion auf die gemessene Motordrehzahl variieren kann, um den Betrieb des Motors in dem Fall, dass das Überwachungsgerät einen Störungsfall oder Fehlerzustand feststellt, bei im Wesentlichen konstanter Motordrehzahl aufrechtzuerhalten.
Kraftstoffsystem wie in Anspruch 9 beansprucht, worin das Kraftstoffsystem weiterhin eine Transferpumpe (1) zum Zuführen von Kraftstoff an die Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) durch die Dosierventil-Anordnung (4) umfasst.
Kraftstoffsystem wie in Anspruch 9 oder Anspruch 10 beansprucht, umfassend eine Drucksteuereinrichtung (22) zum Beaufschlagen der Dosierventil-Anordnung (4) mit dem Strom, und eine Einspritzsteuereinrichtung (24) zum Beaufschlagen der Einspritzvorrichtung (14) mit einem Einspritzstrom, um so die Dauer des Einspritzvorgangs zu steuern.
Kraftstoffsystem wie in Anspruch 11 beansprucht, worin die Drucksteuereinrichtung (22) und die Einspritzsteuereinrichtung (24) Teil einer Steuereinheit (20) bilden, die mit einem Steueralgorithmus programmiert ist.