EP0795076A1 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines kraftstoffzumesssystems - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines kraftstoffzumesssystems

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EP0795076A1
EP0795076A1 EP96913440A EP96913440A EP0795076A1 EP 0795076 A1 EP0795076 A1 EP 0795076A1 EP 96913440 A EP96913440 A EP 96913440A EP 96913440 A EP96913440 A EP 96913440A EP 0795076 A1 EP0795076 A1 EP 0795076A1
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EP
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fuel
detected
signal
pump
metering system
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Bernhard Bronkal
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Martin Grosser
Rainer ÖTTINGER
Wilhelm Eyberg
Lutz-Martin Fink
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Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for monitoring a fuel metering system according to the preambles of the independent claims.
  • the invention is based on the object of being able to detect faults as reliably and simply as possible in a device and a method for monitoring a Kratstoffzumeßsystems of the type mentioned. This object is achieved by the features characterized in the independent claims.
  • errors in the metering system can be reliably and easily identified.
  • defective injectors can be reliably detected in common rail systems.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows the output signals of a knock sensor plotted over time
  • FIG. 3 shows a flow diagram to explain the procedure according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an internal combustion engine
  • FIG. 5 shows a block diagram of the signal evaluation
  • FIG. 6 various signals plotted over time.
  • the device according to the invention is illustrated below using the example of a self-igniting internal combustion engine in which the fuel metering is controlled by means of a solenoid valve.
  • the embodiment shown in Figure 1 relates to a so-called common rail system.
  • the procedure according to the invention is not restricted to these systems. It can be used in all systems where an appropriate fuel metering is possible.
  • 100 denotes an internal combustion engine which is supplied with fresh air via an intake line 105 and emits exhaust gases via an exhaust line 110.
  • the internal combustion engine shown is a four-cylinder internal combustion engine.
  • An injector 120, 121, 122 and 123 is assigned to each cylinder of the internal combustion engine.
  • Fuel is metered into the injectors via solenoid valves 130, 131, 132 and 133.
  • the fuel passes from a so-called rail 135 via the injectors 120, 121, 122 and 123 into the cylinders of the internal combustion engine 100.
  • the fuel in the rail 135 is brought to an adjustable pressure by a high-pressure pump 145.
  • the high pressure pump 145 is connected to a via a solenoid valve 150
  • Fuel delivery pump 155 connected.
  • the fuel delivery pump communicates with a fuel reservoir 160.
  • Electric fuel pumps or mechanical fuel pumps can be used as the fuel delivery pump.
  • a prefilter is required when using an electric fuel pump. Due to high fuel temperatures, the electric fuel pump is preferably arranged in the vicinity of the tank. This results in large volumes between the electric fuel pump and the high pressure pump, and thus large long switch-off times. Rapid pressure reduction, especially in the event of a fault, is only possible with increased effort.
  • a mechanical prefeed pump arranged in the vicinity of the internal combustion engine does not have these disadvantages.
  • the solenoid valve 150 is additionally required, which stops the fuel supply to the high-pressure pump 145 in the event of a fault.
  • the shut-off valve 150 can optionally be designed as a separate structural unit. However, it can also be integrated on the suction side into the high pressure pump 145 or on the pressure side into the prefeed pump 155.
  • the valve 150 comprises a coil 152.
  • the solenoid valves 130, 131, 132 and 133 contain coils 140, 141, 142 and 143, each of which can be supplied with current by means of an output stage 175.
  • the output stage 175 is preferably arranged in a control unit 170, which controls the coil 152 accordingly.
  • a sensor 177 is provided, which detects the pressure in the rail 135 and sends a corresponding signal to the control unit 170.
  • a so-called structure-borne noise sensor is designated, which is arranged at an acoustically good conductive point on the engine.
  • Structure-borne noise sensor applies a corresponding signal to the control unit.
  • an acceleration sensor or a knock sensor can also be used.
  • the fuel feed pump 155 conveys the fuel from the storage container via the valve 150 to the high-pressure pump 145.
  • the high-pressure pump 145 builds into the rail 135 predefinable pressure on. Pressure values greater than 800 bar are usually achieved in Rail 135.
  • the corresponding solenoid valves 130 to 133 are activated.
  • the control signals for the coils determine the start of injection and the end of injection of the fuel by injectors 120 to 123.
  • the control signals are determined by the control unit depending on various operating conditions, such as the driver's request, the speed and other variables.
  • Combustion chamber detected vibrations and processed by means of an evaluation circuit. If the detected vibration of a single cylinder deviates significantly from the remaining or the expected value, a fault in the corresponding injector is concluded.
  • the output signal of the structure-borne noise sensor is plotted in FIG. 2 via the angular position of the crankshaft.
  • the output signal of the structure-borne noise sensor is correct when all injectors are in operation Angular position of the crankshaft recorded.
  • the first cylinder is metered in the first cylinder. This leads to a significant signal from the structure-borne noise sensor during metering or during combustion.
  • a corresponding signal occurs during combustion in the second cylinder with 180 ° crankshaft, with combustion in the third cylinder at 360 ° and with combustion in the fourth cylinder with 540 ° crankshaft.
  • FIG. 2b The corresponding signal in the case of a faulty injector of the second cylinder is shown in FIG. 2b.
  • the noise emission during combustion in the second cylinder is significantly extended. This indicates that the injector of the second cylinder is not working properly. This injector is in its open state longer than intended.
  • step 301 the output signal of the structure-borne noise sensor at the
  • step 300 Fuel metering in the first cylinder ZI detected. Accordingly, in step 300
  • step 302 and 303 the structure-borne noise sensor signal for the cylinders Z3 and Z4 is detected.
  • step 310 the amplitudes of the four signals are summed up and divided by 4. This results in the mean value M of the four structure-borne noise sensor signals.
  • step 320 a counter i is set to 0 and increased by 1 in the subsequent step 330.
  • the query 340 checks whether the difference between the amplitude Zi of the ith cylinder and the mean value M is greater than a threshold value S. If this is not the case, query 350 checks whether i is greater than or equal to 4. If this is not the case, step 330 takes place again, or if i is greater than or equal to 4, step 300 follows.
  • query 340 recognizes that the amount of the difference between the amplitude of the i-th cylinder Zi and the mean value M is greater than the threshold value S, errors are recognized in step 360 and appropriate measures are initiated.
  • the illustrated method was described using the example of a four-cylinder internal combustion engine. By appropriate selection of the parameters, in particular i, the method can also be extended to internal combustion engines with a different number of cylinders.
  • it is not the amplitude of the signal but the time duration of the signal that is evaluated for error detection.
  • FIG. 4 schematically shows a 4-cylinder diesel internal combustion engine with two structure-borne noise sensors 410 and 411 which are attached to the engine in an acoustically conductive manner.
  • 415 denotes a needle movement sensor and 420 denotes a cylinder pressure sensor.
  • the fresh air lines are designated by 105 and the exhaust lines by 110.
  • FIG. 5 shows the signal evaluation for the two knock sensors 410 and 411 as a block diagram.
  • the output signal of the first knock sensor 410 arrives at a cylinder selection 220 via a runtime correction 201.
  • the output signal of the second arrives accordingly
  • Knock sensor 411 via a second runtime correction 202 for cylinder selection 220.
  • the signal passes from the cylinder selection 220 to a first bandpass 210 and to a second bandpass 215.
  • the output signals of the bandpass pass to a signal processing 230 which in turn applies signals to an engine control unit 240.
  • output signals of the band passes 210 and 215 go directly to the motor control 240.
  • the signal processing 230 also processes signals from various sensors 235.
  • This device now works as follows: The transit time of the different signals from one signal source to the different knock sensors 410 and 411 is different. This runtime is compensated for by runtime corrections 201 and 202. Based on the signal level, which in turn depends on the distance between the signal source and the sensor, cylinder detection assigns the signal to a specific sensor. This allows an assignment between the detected signal and the associated cylinder.
  • the procedure described below can also be carried out with a structure-borne noise sensor.
  • the signal quality can be significantly improved by using two or more structure-borne noise sensors. It is particularly advantageous if the structure-borne noise sensors are arranged at different locations on the engine. By adding the runtime corrected signals the useful signal can be significantly increased compared to interference signals.
  • the first bandpass has corner frequencies of 10 kHz and 30 kHz.
  • the second bandpass 215 has corner frequencies of 500 Hz and 4 kHz. These frequency values are only guidelines and can vary depending on the type of internal combustion engine.
  • FIG. 6a the cylinder pressure
  • FIG. 6b the output signal of the needle movement sensor
  • FIG. 6c the output signal of one of the knock sensors
  • FIG. 6d the output signal of the first and in FIG. 6e the output signal of the second bandpass are plotted against time.
  • the needle of the needle movement sensor moves up to the lower and up to the upper stop.
  • the amplitude of the output signal of the knock sensor rises and thereby especially the high-frequency components. This point in time is designated with HE.
  • the start of injection and the end of injection of the main injection are recognized when the needle of the injector 120 to 123 moves to the upper stop when opened and to the lower stop when closed. These points in time are identified on the basis of the rise in the output signal of the first bandpass above a first threshold value. If the injector needle is not recognized, or if the injector is closed when the injector is closed, continuous injection is recognized.
  • each injection On the basis of these signals, it is decided for each injection whether a continuous injection is present or not.
  • the monitoring is preferably carried out individually for each cylinder. After recognizing a predeterminable number of continuous injections in a cylinder, a defect is recognized.
  • the fuel feed pump is designed as a mechanical feed pump, for example as a gear pump, there is no direct possibility of interrupting the delivery of fuel by means of the feed pump, since this is driven directly by the motor. According to the invention, it is therefore provided that the fuel supply from the prefeed pump 155 to the high pressure pump 145 is interrupted by means of the electrical shutoff valve 150 between the prefeed pump 155 and the high pressure pump 145.
  • the valve 150 interrupts the fuel supply to the high-pressure pump 145.
  • a fault can be detected, for example, using the procedure described. However, other methods of detecting errors are also possible.
  • the valve 150 is designed as a 2/2 valve, that is to say it blocks the flow between the prefeed pump 155 and the high-pressure pump 145, a pressure builds up in front of the valve when the valve is closed. Appropriate measures must be taken to avoid this build-up of pressure.
  • a pressure relief valve can be integrated in the pre-feed pump.
  • the shut-off valve can be designed as a 3/2 valve. In this case, when the valve 150 is activated, the fuel passes directly from the pre-feed pump 155 back into the fuel reservoir 160 via a line shown in broken lines. In this embodiment, the pressure relief valve in the pre-feed pump 155 can be dispensed with.

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Abstract

Es wird ein Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumesssystems, insbesondere eines Common-Rail-Systems für eine Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Ausgehend von einem Ausgangssignal eines Körperschallsensors wird ein Defekt erkannt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung ist aus der US-A5 241 933 bekannt. Dort wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Hochdruckkreises bei einem Common-Rail-System beschrieben. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung wird der Druck im Rail geregelt. Liegt die Stellgröße des Druckregelkreises außerhalb eines vorgebbaren Bereichs, erkennt die Vorrichtung auf Fehler.
Desweiteren sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ausgehend vom Druck im Rail auf das Vorliegen eines Fehlers geschlossen wird. Dabei wird der Druck mit unteren und oberen Grenzwerten verglichen, und auf Fehler erkannt, wenn der Druck außerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt.
Nachteilig an diesen Anordnungen ist es, daß ein Fehler erst bei einem starken Druckabfall erkannt wird. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Überwachung eines Kratstoffzumeßsystems der eingangs genannten Art möglichst sicher und einfach auf Fehler erkennen zu können. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmalen gelöst.
Vorteile der Erfindung
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Fehler im Zumeßsystem sicher und einfach erkannt werden. Insbesondere können defekte Injektoren bei Common-Rail-Systemen sicher nachgewiesen werden.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen Figur 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 2 die Ausgangssignale eines Klopf-Sensors über der Zeit aufgetragen, Figur 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, Figur 4 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine, Figur 5 ein Blockdiagramm der Signalauswertung und Figur 6 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale. Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung am Beispiel einer selbstzündenden Brennkraftmaschine dargestellt, bei der die Kraftstoffzumessung mittels eines Magnetventils gesteuert wird. Die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform betrifft ein sogenanntes Common-Rail-System. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist aber nicht auf diese Systeme beschränkt. Sie kann bei allen Systemen eingesetzt werden, bei denen eine entsprechende Kraftstoffzumessung möglich ist.
Mit 100 ist eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die über einen Ansaugleitung 105 Frischluft zugeführt bekommt und über eine Abgasleitung 110 Abgase abgibt.
Bei der dargestellten Brennkraftmaschine handelt es sich um eine Vierzylinderbrennkraftmaschine. Jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ist ein Injektor 120, 121, 122 und 123 zugeordnet. Den Injektoren wird über Magnetventile 130, 131, 132 und 133 Kraftstoff zugemessen. Der Kraftstoff gelangt von einem sogenannten Rail 135 über die Injektoren 120, 121, 122 und 123 in die Zylinder der Brennkraftmaschine 100.
Der Kraftstoff in dem Rail 135 wird von einer Hochdruckpumpe 145 auf einen einstellbaren Druck gebracht. Die Hochdruckpumpe 145 ist über ein Magnetventil 150 mit einer
Kraftstofförderpumpe 155 verbunden. Die Kraftstofförderpumpe steht mit einem Kraftstoffvorratsbehalter 160 in Verbindung.
Als Kraftstofförderpumpe können Elektrokraftstoffpumpen oder mechanische Kraftstoffpumpen eingesetzt werden. Bei der
Verwendung einer Elektrokraftstoffpumpe ist ein Vorfilter notwendig. Bedingt durch hohe Kraftstofftemperaturen wird die Elektrokraftstoffpumpe vorzugsweise in der Nähe des Tanks angeordnet. Daraus ergeben sich große Volumen zwischen Elektrokraftstoffpumpe und Hochdruckpumpe große und damit lange Abschaltzeiten. Ein schneller Druckabbau, insbesondere im Fehlerfall ist nur mit erhöhtem Aufwand möglich.
Eine in der Nähe der Brennkraftmaschine angeordnete mechanische Vorförderpumpe weist diese Nachteile nicht auf. Bei der mechanischen Vorförderpumpe ist zusätzlich das Magnetventil 150 notwendig, das im Fehlerfall die Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe 145 unterbindet. Das Absperrventil 150 kann wahlweise als separate bauliche Einheit ausgeführt werden. Sie kann aber auch saugseitig in die Hochdruckpumpe 145 bzw. druckseitig in die Vorförderpumpe 155 integriert werden.
Das Ventil 150 umfaßt eine Spule 152. Die Magnetventile 130, 131, 132 und 133 enthalten Spulen 140, 141, 142 und 143, die jeweils mittels einer Endstufe 175 mit Strom beaufschlagt werden können. Die Endstufe 175 ist vorzugsweise in einem Steuergerät 170 angeordnet, das die Spule 152 entsprechend ansteuert .
Desweiteren ist ein Sensor 177 vorgesehen, der den Druck im Rail 135 erfaßt und ein entsprechendes Signal an das Steuergerät 170 leitet. Mit 180 ist ein sogenannter Körperschallsensor bezeichnet, der an akustisch gut leitender Stelle am Motor angeordnet ist. Dieser
Körperschallsensor beaufschlagt das Steuergerät mit einem entsprechenden Signal. An Stelle des Körperschallsensor kann auch ein Beschleunigungssensors bzw. ein Klopfsensor eingesetzt werden.
Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Die Kraftstofförderpumpe 155 fördert den Kraftstoff aus dem Vorratsbehalter über das Ventil 150 zur Hochdruckpumpe 145 Die Hochdruckpumpe 145 baut in dem Rail 135 einen vorgebbaren Druck auf. Üblicherweise werden Druckwerte größer als 800 bar im Rail 135 erzielt.
Durch Bestromen der Spulen 140 bis 143 werden die entsprechenden Magnetventile 130 bis 133 angesteuert. Die Ansteuersignale für die Spulen legen dabei den Einspritzbeginn und das Einspritzende des Kraftstoffs durch die Injektoren 120 bis 123 fest. Die Ansteuersignale werden von dem Steuergerät abhängig von verschiedenen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise dem Fahrerwunsch, der Drehzahl und weiteren Größen festgelegt.
Bei einem Common-Rail-System, kann eine solche Dauereinspritzung eines Injektors bei ausgeglichener Massenbilanz im Rail nicht ohne weiteres sicher erkannt werden. Diese kann zum Beispiel auftreten, wenn das Magnetventil dauerhaft bestromt wird oder der Injektor klemmt bzw. eine Undichtigkeit aufweist.. Dies kann zu einer ungewollten Drehmomenterhöhung an einem Zylinder führen und bis zur Motorzerstörung reichen, wenn die
Zylinderspitzendrücke bzw. die zulässigen Temperaturen überschritten werden.
Mit Hilfe des Körperschallsensors bzw. mittels eines Beschleunigungssensors werden erfindungsgemäß, die vom
Brennraum ausgehenden Schwingungen erfaßt und mittels einer Auswerteschaltung aufbereitet. Weicht die erfaßte Schwingung eines einzelnen Zylinders signifikant von den übrigen oder dem erwarteten Wert ab, so wird auf einen Fehler im entsprechenden Injektor geschlossen.
In Figur 2 ist das Ausgangssignal des Körperschallsensors über die Winkelstellung der Kurbelwelle aufgetragen. In Figur 2a ist das Ausgangssignal des Körperschallsensors bei fehlerfreiem Betrieb aller Injektoren über die Winkelstellung der Kurbelwelle aufgezeichnet. Im Bereich des oberen Totpunktes, das heißt bei 0° Kurbelwelle, des ersten Zylinders erfolgt die Zumessung in der ersten Zylinder. Dies führt während der Zumessung bzw. während der Verbrennung zu einem signifikanten Signal des Körperschallsensors. Ein entsprechendes Signal tritt bei der Verbrennung im zweiten Zylinder bei 180° Kurbelwelle, bei der Verbrennung im dritten Zylinder bei 360° und bei der Verbrennung im vierten Zylinder bei 540° Kurbelwelle auf.
In Figur 2b ist das entsprechende Signal bei einem fehlerhafte Injektor des zweiten Zylinders dargestellt. Die Schallemmision bei der Verbrennung im zweiten Zylinder ist deutlich verlängert. Dies zeigt an, daß der Injektor des zweiten Zylinders nicht ordnungsgemäß arbeitet. Dieser Injektor ist länger als vorgesehen in seinem geöffneten Zustand.
In Figur 2c wird in den zweiten Zylinder kein Kraftstoff eingespritzt, dies bedeutet, der dem zweiten Zylinder zugeordnete Injektor ermöglicht keine Kraftstoffzumessung.
In Figur 3 ist beispielhaft das Auswerteverfahren zur Erkennung des Fehlers dargestellt. In Schritt 301 wird daε Ausgangssignal des Körperschallsensors bei der
Kraftstoffzumessung in den ersten Zylinder ZI erfaßt. Entsprechend wird im Schritt 300 das
Körperschallsensorsignal bei der Verbrennung in den zweiten Zylinder Z2 erfaßt. In Schritt 302 und 303 wird das Körperschallsensorsignal für die Zylinder Z3 und Z4 erfaßt. Im Schritt 310 werden die Amplituden der vier Signale aufsummiert und durch 4 dividiert. Somit ergibt sich der Mittelwert M der vier Körperschallsensorsignale. Im Schritt 320 wird ein Zähler i auf 0 gesetzt und im anschließenden Schritt 330 um 1 erhöht. Die Abfrage 340 überprüft, ob die Differenz zwischen der Amplitude Zi des i- ten Zylinders und dem Mittelwert M größer als ein Schwellwert S ist. Ist dies nicht der Fall, so überprüft die Abfrage 350 ob i größer gleich 4 ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt erneut Schritt 330 bzw. wenn i größer gleich 4 ist folgt Schritt 300.
Erkennt die Abfrage 340, daß der Betrag der Differenz zwischen der Amplitude des i-ten Zylinders Zi und dem Mittelwert M größere als der Schwellwert S ist, so wird in Schritt 360 auf Fehler erkannt und eine entsprechende Maßnahmen eingeleitet.
Das dargestellte Verfahren wurde am Beispiel einer Vierzylinder Brennkraftmaschine beschrieben. Durch entsprechende Wahl der Parameter insbesondere von i kann das Verfahren auch auf Brennkraftmaschinen mit anderer Zylinderzahl ausgedehnt werden.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß nicht die Amplitude des Signals, sondern die Zeitdauer des Signals zur Fehlererkennung ausgewertet wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist in den folgenden Figuren dargestellt. In Figur 4 ist schematisch eine 4- Zylinder Dieselbrennkraftmaschine mit zwei am Motor akustisch leitend angebrachten Körperschallsensoren 410 und 411 dargestellt. Mit 415 ist ein Nadelbewegungsfühler und mit 420 ist ein Zylinderdrucksensor bezeichnet. Mit 105 sind die Frischluftleitungen und mit 110 die Abgasleitungen bezeichnet . In Figur 5 ist die Signalauswertung für die beiden Klopfsensoren 410 und 411 als Blockdiagramm dargestellt. Das Ausgangssignal des ersten Klopfsensors 410 gelangt über eine Laufzeitkorrektur 201 zu einer Zylinderauswahl 220. Entsprechend gelangt das Ausgangssignal des zweiten
Klopfsensors 411 über eine zweite Laufzeitkorrektur 202 zur Zylinderauswahl 220.
Von der Zylinderauswahl 220 gelangt das Signal zu einem ersten Bandpaß 210 und zu einem zweiten Bandpaß 215. Die Ausgangssignale der Bandpässe gelangen zu einer Signalverarbeitung 230 die wiederum ein Motorsteuergerät 240 mit Signalen beaufschlagt. Ferner gelangen Ausgangssignale der Bandpässe 210 und 215 unmittelbar zur Motorsteuerung 240. Die Signalverarbeitung 230 verarbeitet ferner Signale verschiedener Sensoren 235.
Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt: Die Laufzeit der verschiedenen Signale von einer Signalquelle zu den unterschiedlichen Klopfsensoren 410 und 411 ist unterschiedlich. Diese Laufzeit wird durch die LaufZeitkorrekturen 201 und 202 kompensiert. Die Zylindererkennung ordnet ausgehend von der Signalhöhe, die wiederum von der Entfernung zwischen der Signalquelle und dem Sensor abhängt, das Signal einem bestimmten Sensor zu. Damit läßt sich eine Zuordnung zwischen dem erfaßten Signal und dem zugehörigen Zylinder durchführen.
Prinzipiell ist die im folgenden beschriebene Vorgehensweise auch mit einem Körperschallsensor durchführbar. Durch die Verwendung von Zweien oder mehreren Körperschallsensoren kann die Signalgüte wesentlich verbessert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Körperschallsensoren an räumlich unterschiedlichen Anbauorten am Motor angeordnet sind. Durch die Addition der laufzeitkorrigierten Signale kann das Nutzsignal im Vergleich zu Störsignalen wesentlich erhöht werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der erste Bandpaß Eckfrequenzen von 10 kHz und 30 kHz aufweist. Der zweite Bandpaß 215 weist Eckfrequenzen von 500 Hz und 4 kHz auf. Diese Frequenzwerte stellen nur Richtwerte dar und können je nach Typ von Brennkraftmaschine variieren.
Die Bandpässe filtern die Ausgangssignale der Klopfsensoren 410 bzw. 411. Ausgehend von den gefilterten Signalen bestimmt die Signalverarbeitung verschiedene Größen, die die Einspritzung bzw. die Verbrennung charakterisieren. Die so gewonnen Signale werden von der Motorsteuerung zu Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine verwendet.
In Figur 6a ist der Zylinderdruck, in Figur 6b das Ausgangssignal des Nadelbewegungsfühlers, in Figur 6c das Ausgangssignal eines der Klopfsensoren, in Figur 6d das Ausgangssignal des ersten und in Figur 6e das Ausgangssignal des zweiten Bandpasses über der Zeit aufgetragen. Bei den kleinen Mengen für die Voreinspritzung öffnet sich die Ventilnadel im allgemeinen nicht bis zum oberen Anschlag.
Bei der Voreinspritzung ist lediglich das Aufschlagen der Nadel am unteren Anschlag beim Ende des Einspritzvorgangs erkennbar. Zu diesem Zeitpunkt, steigt die Amplitude des Ausgangssignals des Klopfsensors an. Zu diesem Zeitpunkt nehmen die hochfrequenten Anteile des Ausgangssignals des Klopfsensors zu. Dieser Zeitpunkt ist mit VE bezeichnet.
Beim Beginn und dem Ende der Haupteinspritzung bewegt sich die Nadel des Nadelbewegungsfühlers bis zum unteren bzw. biε zum oberen Anschlag. Zu diesen Zeitpunkten steigt die Amplitude des Ausgangssignals des Klopfsensors und dabei insbesondere die hochfrequenten Anteile an. Dieser Zeitpunkt ist mit HE bezeichnet.
Der Spritzbeginn und das Spritzende der Haupteinspritzung wird erkannt, wenn sich die Nadel des Injektors 120 bis 123 bei Öffnen bis zum oberen Anschlag und beim Schließen bis zum unteren Anschlag bewegt. Diese Zeitpunkte werden anhand des Anstiegs des Ausgangssignal des ersten Bandpasses über einen ersten Schwellwert erkannt. Wird das Anschlagen der Nadel des Injektors nicht erkannt, bzw. wird das Anschlagen beim Schließen des Injektors nicht erkannt, so wird auf Dauereinspritzung erkannt.
Anhand dieser Signale wird bei jeder Einspritzung entschieden, ob eine Dauereinspritzung vorliegt oder nicht. Die Überwachung erfolgt vorzugsweise individuell für jeden Zylinder. Nach Erkennen von einer vorgebbaren Zahl von Dauereinspritzungen bei einem Zylinder wird auf Defekt erkannt .
Ist die Kraftstofförderpumpe als mechanische Vorförderpumpe, beispielsweise als Zahnradpumpe, ausgebildet, so besteht keine unmittelbare Möglichkeit, die Förderung von Kraftstoff mittels der Vorförderpumpe zu unterbrechen, da diese unmittelbar vom Motor angetrieben wird. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, daß mittels des elektrischen Abschaltventil 150 zwischen der Vorförderpumpe 155 und der Hochdruckpumpe 145 die Kraftstofförderung von der Vorförderpumpe 155 zur Hochdruckpumpe 145 unterbrochen wird.
Bei erkanntem Fehler unterbricht das Ventil 150 die Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe 145. Ein Fehler kann dabei beispielsweise mit der beschriebenen Vorgehensweise erkannt werden. Es sind aber auch andere Verfahren zur Erkennung von Fehlern möglich. Ist das Ventil 150 als 2/2-Ventil ausgeführt, das heißt es sperrt den Durchfluß zwischen der Vorförderpumpe 155 und der Hochdruckpumpe 145, so baut sich bei geschlossenem Ventil ein Druck vor dem Ventil auf. Um diesen Druckaufbau zu vermeiden, sind geeignete Maßnahmen vorzusehen. Beispielsweise kann in der Vorförderpumpe ein Druckbegrenzungsventil integriert werden. Alternativ kann das Absperrventil als 3/2-Ventil ausgeführt werden. In diesem Fall gelangt der Kraftstoff bei angesteuertem Ventil 150 über eine gestrichelt eingezeichnete Leitung von der Vorförderpumpe 155 unmittelbar zurück in den Kraftstoffvorratsbehälter 160. In dieser Ausgestaltung kann auf das Druckbegrenzungsventil in der Vorförderpumpe 155 verzichtet werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems, insbesondere eines Common-Rail-Systems einer Dieselbrennkraftmaschine, wobei der Kraftstoff von wenigstens einer Pumpe von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Defekt des Zumeßsystems erkannt wird, wenn ein Ausgangssignal eines Körperschallsensors und/oder eines Beschleunigungssensors von einem vorgebbaren Wert abweicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehler erkannt wird, wenn die Amplitude des Ausgangssignal des Körperschallsensors eines Zylinders um mehr als ein vorgebbaren Wert vom Mittelwert aller Zylinder abweicht .
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehler erkannt wird, wenn die Zeitdauer des Signals des Körperschallsensors eines Zylinder um mehr als ein vorgebbaren Wert vom Mittelwert aller Zylinder abweicht.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Körperschallsensors gefiltert wird, und ausgehend von dem gefilterten Signal Signale vorgebbar sind, die den Beginn und das Ende der Einspritzung angeben, wobei ausgehend von den Signalen, die den Beginn und das Ende der Einspritzung angeben, auf Fehler erkannt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Körperschallsensors gefiltert wird, und ausgehend von dem gefilterten Signal Signale vorgebbar sind, die den Beginn und das Ende der Einspritzung angeben, wobei auf Fehler erkannt wird, wenn der Abstand zwischen den beiden Signalen, die den Beginn und das Ende der Einspritzung angeben, unzulässige Werte annimmt .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Defekt eines Magnetventils und/oder eines Injektors des Kraftstoffzumeßsystems erkannt wird.
7. Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems, insbesondere eines Common-Rail-Systems einer Dieselbrennkraftmaschine, wobei der Kraftstoff von wenigstens einer Vorförderpumpe von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem erkannten Defekt der Kraftstofffluß zwischen der Vorförderpumpe und einer Hochdruckpumpe unterbunden wird.
8. Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems, insbesondere eines Common-Rail-Systems für eine Dieselbrennkraftmaschine, wobei der Kraftstoff von wenigstens einer Pumpe von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die ein Defekt des Zumeßsystems erkennen, wenn ein Ausgangssignal eines Körperschallsensors und/oder eines Beschleunigungssensors von einem vorgegebenen Wert abweicht.
9. Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems, insbesondere eines Common-Rail-Systems einer Dieselbrennkraftmaschine, wobei der Kraftstoff von wenigstens einer Vorförderpumpe von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen der Kraftstofffluß zwischen einer Vorförderpumpe und einer Hochdruckpumpe unterbindbar ist.
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