EP0925434B1 - System zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs - Google Patents

System zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs Download PDF

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EP0925434B1
EP0925434B1 EP98934877A EP98934877A EP0925434B1 EP 0925434 B1 EP0925434 B1 EP 0925434B1 EP 98934877 A EP98934877 A EP 98934877A EP 98934877 A EP98934877 A EP 98934877A EP 0925434 B1 EP0925434 B1 EP 0925434B1
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EP
European Patent Office
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pressure
storage space
temperature
control valve
control
Prior art date
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EP98934877A
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Helmut Rembold
Ferdinand Grob
Dirk Mentgen
Heinz Stutzenberger
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
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    • F02D2250/31—Control of the fuel pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a Fuel supply system for an internal combustion engine especially a motor vehicle in which fuel in a Storage space promoted and a pressure in the storage space is generated in which an actual value of the pressure in the Memory space is measured by a pressure sensor, and in which the pressure in the storage space is regulated to a setpoint becomes.
  • the invention further relates to a Fuel supply system for an internal combustion engine in particular a motor vehicle, with a pump for Pumping fuel into a storage space and for Generation of a pressure in the storage space, with a Pressure sensor for measuring an actual value of the pressure in the Storage space, with a pressure control valve for influencing of the pressure in the storage space, and with a control unit for Regulation of the pressure in the storage space to a setpoint.
  • Such a fuel supply system is from the DE 196 22 071 A1 known.
  • the fuel in the Storage space provided under high pressure.
  • the pressure in the storage space is controlled using the Pressure control valve regulated to the desired setpoint.
  • Injection of fuel into a combustion chamber Internal combustion engine becomes one belonging to the combustion chamber Injector is opened and the injected fuel is then ignited with the help of a spark plug.
  • the amount of fuel to be injected is determined using the Time set that the respective injector is open. This time period is the pressure in the Storage space dependent. The greater the pressure, the shorter it is the time it takes to inject the same amount of fuel. To take into account the pressure in the storage space at the The storage space is used to determine the duration to be injected assigned a pressure sensor with which the actual value of the pressure in the storage space is measured.
  • the object of the invention is a method and a Fuel supply system of the type mentioned at the beginning create that even if the pressure sensor is defective enable correct fuel injection.
  • the control with which the Pressure in the storage space to the desired setpoint is replaced by a controller. With the help of It is then possible to control the pressure in the storage space at least insofar as the amount of the to continue to take into account the fuel to be injected largely correct injection is guaranteed.
  • the actual values of the pressure measured by the defective pressure sensor the storage space will no longer be used to regulate the The amount of fuel to be injected is taken into account. Instead of of which this regulation is replaced, so that then by the Control of the amount to be injected when dimensioning Fuel pressure to be taken into account in the storage space is delivered.
  • a defect in the pressure sensor can be caused by a Plausibility check can be recognized.
  • the signal driving the pressure control valve with that of the Pressure sensor emitted signal can be compared. give way these signals become essential over a longer period of time from each other, it can be concluded that there is an error become.
  • the control is replaced by the control. On this ensures that the need for a Replacement of the control by the control is reliably detected, and that the detachment as such is then carried out safely.
  • the regulation of the pressure in the Storage space replaced by an observer model.
  • the the Control replacing control thus has an observer model on. This determines from a plurality of input signals the current operating status of the Internal combustion engine. Depending on this operating state an output signal is then generated, the one represents characteristic size of the internal combustion engine. This output signal can then be used to for example the pressure in the storage space in the event of a defect of the pressure sensor.
  • the pressure sensor works correctly, these changes will be made by a target-actual value comparison of the desired and the actual pressure in the storage space and through the provided regulation of the pressure in the storage space compensated. If, on the other hand, the pressure sensor is defective, then at the controller replacing the control Temperature compensation using the observer model carried out.
  • the observer model determines for example from a plurality of input signals Output signal that the temperature or Temperature changes of the pressure control valve corresponds. from that can then change the resulting cross section the passage opening of the pressure control valve are closed, from which a corresponding compensation can be derived. This temperature compensation can then be activated when the Pressure control valve and thus when dimensioning the amount of fuel to be injected are taken into account.
  • Control the pressure in the storage space Supply voltage provided with a temperature-dependent factor is linked.
  • the Supply voltage is applied to the pressure control valve. Becomes the supply voltage by the temperature-dependent factor changed, the changing temperature of the Pressure control valve can be compensated.
  • a control voltage with a temperature-dependent factor is linked.
  • the pressure control valve is controlled.
  • the Cross section of the passage opening is controlled open state of the pressure control valve depending on the Control voltage.
  • the control voltage thus corresponds to the quantity the one flowing through the pressure control valve Fuel. Is the control voltage by the temperature-dependent factor changed, so the temperature of the Pressure control valve can be compensated.
  • the Factor depending on the temperature behavior of a Pressure in the storage space influencing pressure control valve determined. It is particularly useful if that Temperature behavior of the pressure control valve depending on the temperature behavior of a coil of the pressure control valve is determined.
  • the passage opening of the pressure control valve is influenced electromagnetically. Here is the cross section the larger the opening, the smaller the Pressure control valve driving control voltage is.
  • a large control voltage a high current flows through the coil of the pressure control valve. This has caused the coil to heat up Episode.
  • the heating of the coil in turn causes Change in the electrical resistance of the coil what again a change in the current through the coil and thereby changing the cross section of the Passage opening of the pressure control valve leads.
  • FIG. 1 shows a fuel supply system 1 shown for use in an internal combustion engine a motor vehicle is provided.
  • the fuel supply system 1 has a storage space 2 on, in the fuel from a container 3 by means of a first pump 4 with a pressure control valve 5 and by means of a second pump 6 with a pressure relief valve 7 can be.
  • the storage space 2 is with injection valves 8 connected with which the fuel in associated combustion chambers the internal combustion engine can be injected.
  • the Injectors 8 are preferably direct to the combustion chambers assigned so that the fuel goes directly into the combustion chambers is injected.
  • the actual pressure p is in the storage space 2 can be measured with the aid of a pressure sensor 9 connected to the same.
  • the pressure sensor 9 produces an output voltage of an actual value pist U, which is the actual p Durck corresponds.
  • a pressure control valve 10 is connected to the storage space 2, in the open state of which fuel can flow back into the container 3 via a passage opening.
  • the pressure control valve 10 has a coil, the armature of which dips into the passage opening of the pressure control valve 10. The cross section of this passage opening is changed by the position of the armature. The position of the armature depends on a control voltage U p acting on the pressure control valve 10, which can be analog or clocked.
  • the control voltage U p of the pressure control valve 10 is generated by a control unit 11, to which the actual value U pist is supplied as an input signal. Furthermore, the control device 11 is connected to a plurality of input signals 12 which characterize the respective operating state of the internal combustion engine.
  • a control and / or regulation of the actual pressure p is shown in the storage space 2 in FIG. 2a. This control and / or regulation is implemented by appropriate means in the control unit 11.
  • An output signal is generated from a map 13 from a load signal ⁇ representing the position of an accelerator pedal and thus a driver's request and a signal n M representing the speed of the internal combustion engine, which output signal represents a setpoint U psoll for the pressure in the storage space 2.
  • This setpoint U psoll is compared with the actual value U pist and the difference is fed to a controller 14.
  • the controller 14 uses this to generate an output signal which is additively linked to the setpoint U psoll to the control voltage U p .
  • This output signal is in this case such generated by controller 14 that the resulting control voltage U p the pressure control valve 10 just influenced so that the actual value U pist of the pressure p is Complies just a the target value U psoll corresponding pressure in the storage space. 2
  • the pressure control valve 10 is represented by an output stage 15 which serves for actuation and a resistor 16 which represents the coil.
  • the control voltage U p acts on the output stage 15, so that a current corresponding to the control voltage U p flows through the resistor 16.
  • a change in the control voltage U p causes a change in the current mentioned, which in turn has the consequence that the armature in the coil is displaced by a path corresponding to the change in current.
  • This in turn has the consequence that the cross section of the passage opening of the pressure control valve 10 is opened or closed. In this way, more or less fuel can flow out of the storage space 2 into the tank 3, which is accompanied by a reduction or increase in the actual pressure p ist in the storage space 2.
  • the coil heats up due to the current flowing through the resistor 16.
  • the degree of heating that is, the temperature of the coil and thus of the pressure control valve 10, is dependent on the current and thus on the control voltage U p and its changes. If the control voltage U p is changed by the controller 14 or by the characteristic diagram 13, the temperature of the coil and thus the resistor 16 also changes. However, a change in the resistor 16 also has the consequence that the current through the resistor 16 in turn and thus the current through the coil changes. This in itself leads to a change in the pressure p ist in the storage space 2.
  • the setpoint / actual value comparison shown and explained in FIG. 2a compensates for the change in pressure p is mentioned in the storage space 2.
  • the pressure p Independent of changes in temperature of the resistor 16 is supplied from the controller 14, the pressure p is controlled in the storage chamber 2 on the psoll predetermined by the desired value U pressure.
  • the control unit 11 compares the control voltage U p which drives the pressure control valve 10 with the actual value U psit generated by the pressure sensor 9. This comparison can be carried out sporadically and / or cyclically when the internal combustion engine is started up. If the signals mentioned deviate significantly from one another over a longer period of time, then the control unit 11 concludes that the pressure sensor 9 is defective. Alternatively or in addition to the described comparison, other possibilities of plausibility checks are also conceivable, with which the control unit 11 ensures the correct functioning of the Check and detect pressure sensor 9.
  • control unit 11 detects a defect in the pressure sensor 9, the regulation of the pressure in the storage space 2, in particular the controller 14, which is illustrated and explained in FIG. 2a, is switched off.
  • the controller 14 therefore no longer generates an output signal.
  • the control voltage U p corresponds to the target value U psoll , that is to say the control voltage acts on the amplifier 15 unaffected by the actual value U pist .
  • the said regulation of the pressure in the storage space 2 is then replaced by a controller. This means that after the Switching off the regulation a control of the pressure in the Storage space 2 is turned on with the control is replaced. This replacement by the controller, like that Control as such is controlled by the control unit 11 carried out.
  • An observer model 17 is provided to control the pressure in the storage space 2.
  • a plurality of input signals are supplied to this, which characterize the operating state of the internal combustion engine and / or the motor vehicle, for example the load signal ⁇ , the speed of the internal combustion engine n M , the speed of the motor vehicle, the temperature of the cooling water, the temperature of the intake air or the like. From these input signals, the observer model generates an output signal which acts on the pressure control valve 10 as a factor k via a coupling element 18.
  • the following applies to the coil current i: i / Ampere U p x U o / Volt xkx 1 / R / Ohm.
  • the value c is known from the characteristic curve of the pressure control valve 10.
  • U p is generated by the map 13 and corresponds to U psoll due to the switched-off controller 14.
  • U 0 is the supply voltage of the motor vehicle.
  • R 0 is the reference value of the resistor 16 which it has at a specific temperature.
  • ⁇ is a constant with which the resistance R, starting from the reference value R 0 , changes with a temperature change ⁇ T of the pressure control valve 10.
  • the temperature change ⁇ T of the pressure control valve 10 can be from the observer model 17 with the help of a heat balance calculation calculated from the input signals of the observer model 17 become.
  • the hydraulic heat loss plays a role, which arises in the pressure control valve 10, and which for Heating of the fuel leads. It is also possible that heat is dissipated, for example during a hot start the internal combustion engine.
  • the electrical one plays Heat loss in the pressure control valve 10 and Heat exchange of the pressure control valve 10 with the environment a role. All of these heat contributions can be made from the Input signals are calculated and a total of ⁇ T is determined become.
  • the pressure p in the storage chamber 2 is thus linearly dependent on the control voltage U p.
  • the temperature dependency of the pressure control valve 10 is thus compensated.
  • the factor k is coupled in for compensation in that it is linked to the supply voltage U 0 .
  • the supply voltage U 0 is therefore changed by the factor k.
  • the control of the pressure in the storage space 2 is thus achieved in FIG. 2a by temperature-dependent compensation of the supply voltage U 0 .
  • a control and / or regulation of the actual pressure p is shown in the storage space 2 in FIG. 2b. This control and / or regulation is implemented by appropriate means in the control unit 11.
  • the factor k is injected for compensation in that it is linked to the control voltage U p .
  • the control voltage U p is therefore changed by the factor k.
  • control voltage U p is an analog voltage
  • the factor k or k 'can be brought into effect immediately. If the control voltage U p is a clocked voltage, this results in an average mean value which ultimately corresponds to the analog control voltage U p . In this case, the factor k or k 'can be brought into effect by changing the clock ratio accordingly.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff in einen Speicherraum gefördert und ein Druck in dem Speicherraum erzeugt wird, bei dem ein Istwert des Drucks in dem Speicherraum von einem Drucksensor gemessen wird, und bei dem der Druck in dem Speicherraum auf einen Sollwert geregelt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeug, mit einer Pumpe zur Förderung von Kraftstoff in einen Speicherraum und zur Erzeugung eines Drucks in dem Speicherraum, mit einem Drucksensor zur Messung eines Istwerts des Drucks in dem Speicherraum, mit einem Drucksteuerventil zur Beeinflussung des Drucks in dem Speicherraum, und mit einem Steuergerät zur Regelung des Drucks in dem Speicherraum auf einen Sollwert.
Ein derartiges Kraftstoffversorgungssystem ist aus der DE 196 22 071 A1 bekannt. Dort wird der Kraftstoff in dem Speicherraum unter einem hohen Druck zur Verfügung gestellt. Der Druck in dem Speicherraum wird mit Hilfe des Drucksteuerventils auf den erwünschten Sollwert geregelt. Zur Einspritzung des Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraftmaschine wird ein zu dem Brennraum gehöriges Einspritzventil geöffnet und der eingespritzte Kraftstoff wird dann mit Hilfe einer Zündekerze gezündet.
Als weiterer Stand der Technik wird auf die US 5,609,140 verwiesen.
Die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs wird mit Hilfe der Zeitdauer eingestellt, die das jeweilige Einspritzventil geöffnet ist. Diese Zeitdauer ist dabei von dem Druck in dem Speicherraum abhängig. Je größer der Druck, desto kürzer ist die Zeitdauer für die Einspritzung derselben Menge Kraftstoff. Zur Berücksichtigung des Drucks in dem Speicherraum bei der Ermittlung der einzuspritzenden Zeitdauer ist dem Speicherraum ein Drucksensor zugeordnet, mit dem der Istwert des Drucks in dem Speicherraum gemessen wird.
Ist dieser Drucksensor defekt, werden also von dem Drucksensor fehlerhafte oder gar keine Werte gemessen, so wird dadurch die Zeitdauer und damit die Bemessung der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs verfälscht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Kraftstoffversorgungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei einem Defekt des Drucksensors eine korrekte Einspritzung von Kraftstoff ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 und ein Kraftstoffversorgungssystem nach dem Anspruch 11 gelöst.
Ist der Drucksensor defekt, so wird die Regelung, mit der der Druck in dem Speicherraum auf den erwünschten Sollwert eingestellt wird, durch eine Steuerung ersetzt. Mit Hilfe der Steuerung ist es dann möglich, den Druck in dem Speicherraum zumindest insoweit bei der Bemessung der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs zu berücksichtigen, daß weiterhin eine weitgehend korrekte Einspritzung gewährleistet ist. Die von dem defekten Drucksensor gemessenen Istwerte des Drucks in dem Speicherraum werden also nicht mehr bei der Regelung der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs berücksichtigt. Statt dessen wird diese Regelung abgelöst, so daß dann durch die Steuerung der bei der Bemessung der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs zu berücksichtigende Druck in dem Speicherraum geliefert wird.
Ein Defekt des Drucksensors kann durch eine Plausibilitätskontrolle erkannt werden. Beispielsweise kann das das Drucksteuerventil ansteuernde Signal mit dem von dem Drucksensor abgegebenen Signal verglichen werden. Weichen diese Signale über einen längeren Zeitraum wesentlich voneinander ab, so kann daraus auf einen Fehler geschlossen werden. Nach der Erkennung eines Defekts des Drucksensors erfolgt die Ablösung der Regelung durch die Steuerung. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Notwendigkeit einer Ablösung der Regelung durch die Steuerung sicher erkannt wird, und daß dann die Ablösung als solche sicher durchgeführt wird.
Gemäß der Erfindung wird die Regelung des Drucks in dem Speicherraum von einem Beobachtermodell abgelöst. Die die Regelung ablösende Steuerung weist also ein Beobachtermodell auf. Dieses ermittelt aus einer Mehrzahl von Eingangssignalen den jeweiligen momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine. In Abhängigkeit von diesem Betriebszustand wird dann ein Ausgangssignal erzeugt, das eine charakteristische Größe der Brennkraftmaschine darstellt. Dieses Ausgangssignal kann dann dazu verwendet werden, beispielsweise den Druck in dem Speicherraum bei einem Defekt des Drucksensors nachzubilden.
Mit Hilfe des Beoabachtermodells ist es somit möglich, die bei einem Defekt der Regelung des Drucks in dem Speicherraum einsetzende Steuerung zu realisieren.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn eine Temperaturkompensation von dem Beobachtermodell durchgeführt wird. Insbesondere die Temperatur des den Druck in dem Speicherraum beeinflussenden Drucksteuerventils erhöht sich relativ stark während des Betriebs der Brennkraftmaschine und insbesondere im angesteuerten geöffneten Zustand des Drucksteuerventils. Dies hat zur Folge, daß sich der Querschnitt der Durchlaßöffnung des Drucksteuerventils ebenfalls verändert. Dies wiederum bewirkt eine Veränderung der Menge des durch das Drucksteuerventil durchfließenden Kraftstoffs, was sich direkt auf den Druck in dem Speicherraum und damit auf die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs auswirkt.
Bei fehlerfrei arbeitendem Drucksensor werden diese Änderungen durch einen Soll-Istwert-Vergleich des erwünschten und des tatsächlichen Drucks in dem Speicherraum und durch die vorgesehene Regelung des Drucks in dem Speicherraum kompensiert. Ist hingegen der Drucksensor defekt, so wird bei der die Regelung ablösenden Steuerung eine Temperaturkompensation mit Hilfe des Beobachtermodells durchgeführt. Dabei ermittelt das Beobachtermodell beispielsweise aus einer Mehrzahl von Eingangssignalen ein Ausgangssignal, das der Temperatur bzw. den Temperaturänderungen des Drucksteuerventils entspricht. Daraus kann dann auf die resultierende Veränderung des Querschnitts der Durchlaßöffnung des Drucksteuerventils geschlossen werden, woraus eine entsprechende Kompensation abgeleitet werden kann. Diese Temperaturkompensation kann dann bei der Ansteuerung des Drucksteuerventils und damit bei der Bemessung der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs berücksichtigt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur Steuerung des Drucks in dem Speicherraum eine Versorgungsspannung vorgesehen, die mit einem temperaturabhängigen Faktor verknüpft wird. Die Versorgungsspannung liegt an dem Drucksteuerventil an. Wird die Versorgungsspannung durch den temperaturabhängigen Faktor verändert, so kann dadurch die sich ändernde Temperatur des Drucksteuerventils kompensiert werden.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur Steuerung und/oder Regelung des Drucks in dem Speicherraum eine Steuerspannung vorgesehen, die mit einem temperaturabhängigen Faktor verknüpft wird. Mit der Steuerspannung wird das Drucksteuerventil angesteuert. Der Querschnitt der Durchlaßöffnung ist im angesteuerten geöffneten Zustand des Drucksteuerventils abhängig von der Steuerspannung. Die Steuerspannung entspricht somit der Menge des durch das Drucksteuerventil hindurchfließenden Kraftstoffs. Wird die Steuerspannung durch den temperaturabhängigen Faktor verändert, so kann dadurch die sich im angesteuerten Zustand ändernde Temperatur des Drucksteuerventils kompensiert werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Faktor in Abhängigkeit von dem Temperaturverhalten eines den Druck in dem Speicherraum beeinflussenden Drucksteuerventils ermittelt. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn das Temperaturverhalten des Drucksteuerventils in Abhängigkeit von dem Temperaturverhalten einer Spule des Drucksteuerventils ermittelt wird. Die Durchlaßöffnung des Drucksteuerventils wird elektromagnetisch beeinflußt. Dabei ist der Querschnitt der Durchlaßöffnung um so größer, je kleiner die das Drucksteuerventil ansteuernde Steuerspannung ist. Bei einer großen Steuerspannung fließt ein hoher Strom durch die Spule des Drucksteuerventils. Dies hat eine Erwärmung der Spule zur Folge. Die Erwärmung der Spule wiederum bewirkt eine Veränderung des elektrischen Widerstands der Spule, was wiederum zu einer Veränderung des Stroms durch die Spule und damit zu einer Veränderung des Querschnitts der Durchlaßöffnung des Drucksteuerventils führt. Wird dieses Temperaturverhalten der Spule im Rahmen des temperaturabhängigen Faktors berücksichtigt, so kann der Einfluß der eine Kompensation der beschriebenen temperaturabhängigen Veränderungen des Querschnitts der Durchlaßöffnung erreicht werden. Insbesondere kann der Einfluß der Erwärmung der Spule schon dadurch vermieden werden, daß sie durch einen entsprechenden, auf die Steuerspannung einwirkenden Faktor bei der Ermittlung der Steuerspannung berücksichtigt wird.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der temperaturabhängige Faktor durch die Versorgungsspannung dividiert wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich Schwankungen der Versorgungsspannung nicht auf den Faktor auswirken.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
Figur 1
zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs,
Figur 2a
zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuerung und/oder Regelung des Kraftstoffversorgungssystems der Figur 1, und
Figur 2b
zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuerung und/oder Regelung des Kraftstoffversorgungssystems der Figur 1.
In der Figur 1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem 1 dargestellt, das für den Einsatz in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
Das Kraftstoffversorgungssystem 1 weist einen Speicherraum 2 auf, in den Kraftstoff aus einem Behälter 3 mittels einer ersten Pumpe 4 mit einem Druckregelventil 5 sowie mittels einer zweiten Pumpe 6 mit einem Überdruckventil 7 gefördert werden kann. Der Speicherraum 2 ist mit Einspritzventilen 8 verbunden, mit denen der Kraftstoff in zugehörige Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Die Einspritzventile 8 sind vorzugsweise den Brennräumen direkt zugeordnet, so daß der Kraftstoff direkt in die Brennräume eingespritzt wird.
Der tatsächliche Druck pist in dem Speicherraum 2 ist mit Hilfe eines an denselben angeschlossenen Drucksensors 9 meßbar. Der Drucksensor 9 erzeugt als Ausgangsspannung einen Istwert Upist, der dem tatsächlichen Durck pist entspricht.
Des weiteren ist an den Speicherraum 2 ein Drucksteuerventil 10 angeschlossen, in dessen geöffnetem Zustand Kraftstoff über eine Durchlaßöffnung in den Behälter 3 zurückfließen kann. Das Drucksteuerventil 10 weist eine Spule auf, deren Anker in die Druchlaßföffnung des Drucksteuerventils 10 eintaucht. Der Querschnitt dieser Durchlaßöffnung wird von der Stellung des Ankers verändert. Die Stellung des Ankers hängt dabei von einer das Drucksteuerventil 10 beaufschlagenden Steuerspannung Up ab, die analog oder getaktet sein kann.
Die Steuerspannung Up des Drucksteuerventils 10 wird von einem Steuergerät 11 erzeugt, dem als Eingangssignal der Istwert Upist zugeführt ist. Des weiteren ist das Steuergerät 11 mit einer Mehrzahl von Eingangssignalen 12 verbunden, die den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisieren.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird Kraftstoff von den beiden Pumpen 4, 6 in den Speicherraum 2 gepumpt. Dadurch wird in dem Speicherraum 2 der Druck pist erzeugt. Dieser Druck pist wird von dem Drucksensor 9 gemessen und an das Steuergerät 11 als Istwert Upist weitergegeben. Das Steuergerät 11 beeinflußt mit Hilfe des Drucksteuerventils 10 den Druck pist in dem Speicherraum 2, wie dies anhand der Figuren 2a und 2b noch beschrieben werden wird. Des weiteren steuert das Steuergerät 11 die Einspritzventile 8 an, so daß Kraftstoff aus dem Speicherraum 2 in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Mit Hilfe von Zündkerzen wird der Kraftstoff in den Brennräumen gezündet und verbrannt.
In der Figur 2a ist eine Steuerung und/oder Regelung des tatsächlichen Drucks pist in dem Speicherraum 2 dargestellt. Diese Steuerung und/oder Regelung ist durch entsprechende Mittel in dem Steuergerät 11 realisiert.
Über ein Kennfeld 13 wird aus einem die Stellung eines Fahrpedals und damit einen Fahrerwunsch repräsentierenden Lastsignals γ und einem die Drehzahl der Brennkraftmaschine darstellenden Signals nM ein Ausgangssignal erzeugt, das einen Sollwert Upsoll für den Druck in dem Speicherraum 2 darstellt. Dieser Sollwert Upsoll wird mit dem Istwert Upist verglichen und die Differenz wird einem Regler 14 zugeführt. Der Regler 14 erzeugt daraus ein Ausgangssignal, das additiv mit dem Sollwert Upsoll zu der Steuerspannung Up verknüpft wird. Dieses Ausgangssignal wird dabei derart von dem Regler 14 erzeugt, daß die entstehende Steuerspannung Up das Drucksteuerventil 10 gerade so beeinflußt, daß der Istwert Upist des Drucks pist in dem Speicherraum 2 gerade einem dem Sollwert Upsoll entsprechenden Druck entpricht.
In der Figur 2a ist das Drucksteuerventil 10 durch eine der Ansteuerung dienende Endstufe 15 und einen die Spule darstellenden Widerstand 16 repräsentiert. Die Steuerspannung Up beaufschlagt die Endstufe 15, so daß ein der Steuerspannung Up entsprechender Strom durch den Widerstand 16 fließt. Eine Veränderung der Steuerspannung Up bewirkt eine Veränderung des genannten Stroms, was wiederum zur Folge hat, daß der Anker in der Spule um einen der Stromänderung entsprechenden Weg verschoben wird. Dies wiederum hat zur Folge, daß der Querschnitt der Durchlaßöffnung des Drucksteuerventils 10 weiter geöffnet oder verschlossen wird. Auf diese Weise kann mehr oder weniger Kraftstoff aus dem Speicherraum 2 in den Behälter 3 abfließen, was gleichzeitig mit einer Verringerung oder Erhöhung des tatsächlichen Drucks pist in dem Speicherraum 2 einhergeht.
Durch den über den Widerstand 16 fließenden Strom erwärmt sich die Spule. Dabei ist der Grad der Erwärmung, also die Temperatur der Spule und damit des Drucksteuerventils 10 abhängig vom Strom und damit von der Steuerspannung Up und von deren Änderungen. Wird die Steuerspannung Up von dem Regler 14 oder durch das Kennfeld 13 verändert, so verändert sich auch die Temperatur der Spule und damit der Widerstand 16. Eine Veränderung des Widerstands 16 hat aber gleichzeitig zur Folge, daß sich wiederum der Strom durch den Widerstand 16 und damit der Strom durch die Spule ändert. Dies führt an sich zu einer Veränderung des Drucks pist in dem Speicherraum 2.
Durch den in der Figur 2a dargestellten und erläuterten Soll-Istwert-Vergleich wird jedoch die genannte Veränderung des Drucks pist in dem Speicherraum 2 ausgeregelt. Unabhängig von Veränderungen der Temperatur des Widerstands 16 wird von dem Regler 14 der Druck pist in dem Speicherraum 2 auf den durch den Sollwert Upsoll vorgegebenen Druck geregelt.
In nicht-dargestellter Weise wird von dem Steuergerät 11 die das Drucksteuerventil 10 ansteuernde Steuerspannung Up mit dem von dem Durcksensor 9 erzeugten Istwert Upsit verglichen. Dieser Vergleich kann bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine und/oder sporadisch und/oder zyklisch durchgeführt werden. Weichen die genannten Signale über einen längeren Zeitraum wesentlich voneinander ab, so schließt das Steuergerät 11 daraus auf einen Defekt des Drucksensors 9. Alternativ oder zusätzlich zu dem beschriebenen Vergleich sind auch noch andere Möglichkeiten von Plausibilitätskontrollen denkbar, mit denen das Steuergerät 11 die korrekte Funktion des Drucksensors 9 überprüfen und erkennen kann.
Wird von dem Steuergerät 11 ein Defekt des Drucksensors 9 erkannt, so wird die in der Figur 2a dargestellte und erläuterte Regelung des Drucks in dem Speicherraum 2, insbesondere der Regler 14 abgeschaltet. Der Regler 14 erzeugt somit kein Ausgangssignal mehr. Dies hat zur Folge, daß die Steuerspannung Up dem Sollwert Upsoll entspricht, daß also die Steuerspannung unbeeinflußt von dem Istwert Upist die Enstufe 15 beaufschlagt.
Die genannte Regelung des Drucks in dem Speicherraum 2 wird dann von einer Steuerung abgelöst. Dies bedeutet, daß nach dem Ausschalten der Regelung eine Steuerung des Drucks in dem Speicherraum 2 eingeschaltet wird, mit der die Regelung ersetzt wird. Diese Ablösung durch die Steuerung, wie auch die Steuerung als solche wird dabei von dem Steuergerät 11 durchgeführt.
Zur Steuerung des Drucks in dem Speicherraum 2 ist ein Beobachtermodell 17 vorgesehen. Diesem sind eine Mehrzahl von Eingangssignalen zugeführt, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs charakterisieren, beispielsweise das Lastsignal γ, die Drehzahl der Brennkraftmaschine nM, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, die Temperatur des Kühlwassers, die Temperatur der angesaugten Luft oder dergleichen. Aus diesen Eingangssignalen erzeugt das Beobachtermodell ein Ausgangssignal, das über ein Koppelglied 18 als Faktor k auf das Drucksteuerventil 10 einwirkt.
Mit Hilfe des Beobachtermodells 17 wird eine Temperaturkompensation durchgeführt. Dies bedeutet, daß bei defektem Drucksensor 9 und damit abgeschaltetem Regler 14 die Veränderungen der Temperatur des Drucksteuerventils 10 durch das Beobachtermodell 17 ausgeglichen werden. Durch das Beobachtermodell 17 werden also durch die Erzeugung eines entsprechenden Faktors k die Veränderungen der Temperatur des Drucksteuerventils 10 kompensiert.
Zu diesem Zweck werden die Veränderungen der Temperatur des Drucksteuerventils 10 mit Hilfe der Eingangssignale des Beobachtermodells 17 nachgebildet. Der mathematische Zusammenhang ist dabei wie folgt:
Wenn, wie in der Figur 2a dargestellt, das Drucksteuerventil 10 an der Versorgungsspannung U0 anliegt, so gilt: Das Drucksteuerventil 10 weist eine Kennlinie mit dem Zusammenhang pist/bar = c x i/Ampere auf. Für den Spulenstrom i gilt: i/Ampere = Up x Uo/Volt x k x 1/R/Ohm. Die Steuerspannung Up stellt in diesem Fall eine normierte Steuergröße wie folgt dar: Up = Up'/Upmax mit O≤ Up ≤ 1. Für den Widerstand R gilt: R = Ro x (1 + α x ΔT). Daraus ergibt sich insgesamt: pist/bar = c x Up x U0/Volt x k x 1 / (R0 x (1 + α x ΔT))/Ohm (Gleichung 1).
Der Wert c ist aus der Kennlinie des Drucksteuerventils 10 bekannt. Up wird von dem Kennfeld 13 erzeugt und entspricht aufgrund des abgeschalteten Reglers 14 gleich Upsoll. U0 ist die Versorgungsspannung des Kraftfahrzeugs. R0 ist der Referenzwert des Widerstands 16, den dieser bei einer bestimmten Temperatur aufweist. α ist eine Konstante, mit der sich der Widerstand R, ausgehend von dem Referenzwert R0, bei einer Temperaturänderung ΔT des Drucksteuerventils 10 verändert.
Die Temperaturänderung ΔT des Drucksteuerventils 10 kann von dem Beobachtermodell 17 mit Hilfe einer Wärmebilanzberechnung aus den Eingangssignalen des Beobachtermodells 17 berechnet werden. Dabei spielt die hydraulische Verlustwärme eine Rolle, die in dem Drucksteuerventil 10 entsteht, und die zur Erwärmung des Kraftstoffs führt. Dabei ist es auch möglich, daß Wärme abgeführt wird, beispielsweise bei einem Heißstart der Brennkraftmaschine. Des weiteren spielt die elektrische Verlustwärme in dem Drucksteuerventil 10 und der Wärmeaustausch des Drucksteuerventils 10 mit der Umgebung einer Rolle. All diese Wärmebeiträge können aus den Eingangssignalen errechnet und damit insgesamt ΔT ermittelt werden.
Das Beobachtermodell 17 erzeugt nun den Faktor k gerade so, daß die Temperaturabhängigkeit der Gleichung 1, also der Term (1 + α x ΔT) kompensiert wird. Es wird also k = (1 + α x ΔT) gesetzt. Dies hat zur Folge, daß sich aus der Gleichung 1 folgendes ergibt: pist/bar = c x Up x U0/Volt x 1/R0/Ohm (Gleichung 2). Der Druck pist in dem Speicherraum 2 ist somit linear abhängig von der Steuerspannung Up. Die Temperaturabhängigkeit des Drucksteuerventils 10 ist somit kompensiert.
In der Figur 2a wird der Faktor k dadurch zur Kompensation eingekoppelt, daß er mit der Versorgungsspannung U0 verknüpft wird. Es wird also die Versorgungsspannung U0 um den Faktor k verändert. Es wird also in der Figur 2a die Steuerung des Drucks in dem Speicherraum 2 durch eine temperaturabhängige Kompensation der Versorgungsspannung U0 erreicht.
In der Figur 2b ist eine Steuerung und/oder Regelung des tatsächlichen Drucks pist in dem Speicherraum 2 dargestellt. Diese Steuerung und/oder Regelung ist durch entsprechende Mittel in dem Steuergerät 11 realisiert.
Die Steuerung und/oder Regelung der Figur 2b unterscheidet sich nur in der Einkopplung des Faktors k von der Steuerung und/oder Regelung der Figur 2a. Aus diesem Grund sind gleiche Bauteile oder Funktionen auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auf eine nochmalige Beschreibung der Figur 2b wird verzichtet. Statt dessen ist nachfolgend nur der Unterschied zur Figur 2a erläutert.
In der Figur 2b wird der Faktor k dadurch zur Kompensation eingekoppelt, daß er mit der Steuerspannung Up verknüpft wird. Es wird also die Steuerspannung Up um den Faktor k verändert.
Es wird also in der Figur 2b die Steuerung des Drucks in dem Speicherraum 2 durch eine temperaturabhängige Kompensation der Steuerspannung Up erreicht.
Des weiteren ist es in den Figuren 2a und 2b möglich, den Faktor k durch einen Faktor k' zu ersetzen, für den gilt: k' = k/Uo/Volt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß in dem Koppelglied 18 der Figuren 2a und 2b der Faktor k durch die Versorgungsspannung Uo dividiert wird. In der Figur 2b muß zu diesem Zweck die Versorgungsspannung Uo dem Koppelglied 18 zugeführt werden.
Aus Gleichung 2 ergibt sich dann: pist/bar = c x Up x 1/R0/Ohm.
Damit ist es möglich, den Einfluß von Schwankungen der Versorgungsspannung Uo zu kompensieren.
Handelt es sich bei der Steuerspannung Up um eine analoge Spannung, so kann der Faktor k bzw. k' unmittelbar zur Wirkung gebracht werden. Handelt es sich bei der Steuerspannung Up um eine getaktete Spannung, so ergibt sich daraus ein Sapnnungsmittelwert, der letztlich der analogen Steuerspannung Up entspricht. Der Faktor k bzw. k' kann in diesem Fall durch eine entsprechende Veränderung des Taktverhältnisses zur Wirkung gebracht werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems (1) für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff in einen Speicherraum (2) gefördert und ein Druck (pist) in dem Speicherraum (2) erzeugt wird, bei dem ein Istwert (Upist) des Drucks (pist) in dem Speicherraum (2) von einem Drucksensor (9) gemessen wird, und bei dem der Druck in dem Speicherraum (2) auf einen Sollwert (Upsoll) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Defekt des Drucksensors (9) erkannt wird, und daß nach der Erkennung eines Defekts die Regelung des Drucks in dem Speicherraum (2) von einer ein Beobachtermodell (17) aufweisenden Steuerung abgelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturkompensation von dem Beobachtermodell (17) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Drucks in dem Speicherraum (2) eine Versorgungsspannung (U0) vorgesehen ist, die mit einem temperaturabhängigien Faktor (k) verknüpft wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung und/oder Regelung des Drucks in dem Speicherraum (2) eine Steuerspannung (Up) vorgesehen ist, die mit einem temperaturabhängigen Faktor (k) verknüpft wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor (k) in Abhängigkeit von dem Temperaturverhalten eines den Druck in dem Speicherraum beeinflussenden Drucksteuerventils (10) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturverhalten des Drucksteuerventils (10) in Abhängigkeit von dem Temperaturverhalten einer Spule des Drucksteuerventils (10) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der temparaturabhängige Faktor (k) durch die Versorgungsspannung (Uo) dividiert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der temparaturabhängige Faktor (k) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder der Temperatur des Kühlwassers und/oder der Temperatur der angesaugten Luft erzeugt wird.
  9. Kraftstoffversorgungssystem (1) für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeug, mit einer Pumpe (4, 6) zur Förderung von Kraftstoff in einen Speicherraum (2) und zur Erzeugung eines Drucks (pist) in dem Speicherraum (2), mit einem Drucksensor (9) zur Messung eines Istwerts (Upist) des Drucks (pist) in dem Speicherraum (2), mit einem Drucksteuerventil (10) zur Beeinflussung des Drucks (pist) in dem Speicherraum (2), und mit einem Steuergerät (11) zur Regelung des Drucks in dem Speicherraum (2) auf einen Sollwert (Upsoll), dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (11) mit Mitteln versehen ist, mit denen ein Defekt des Drucksensors (9) erkennbar ist, und mit denen nach der Erkennung eines Defekts die Regelung des Drucks in dem Speicherraum (2) durch eine ein Beobachtermodell (17) aufweisende Steuerung ablösbar ist.
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