EP2294302A1 - Verfahren zur diagnose eines lastabfalls - Google Patents

Verfahren zur diagnose eines lastabfalls

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EP2294302A1
EP2294302A1 EP09753754A EP09753754A EP2294302A1 EP 2294302 A1 EP2294302 A1 EP 2294302A1 EP 09753754 A EP09753754 A EP 09753754A EP 09753754 A EP09753754 A EP 09753754A EP 2294302 A1 EP2294302 A1 EP 2294302A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
arrangement
injection
load drop
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09753754A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yanqi Zu
Stefan Schempp
Matthias Bitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2294302A1 publication Critical patent/EP2294302A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2051—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using voltage control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2086—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils with means for detecting circuit failures
    • F02D2041/2089—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils with means for detecting circuit failures detecting open circuits

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for diagnosing a load drop for a piezoelectric actuator of a single-point arrangement as well as a computer program and a computer program product.
  • An injection assembly or an injection system which is also referred to as a common rail system, for internal combustion engines is adapted to introduce fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the injection arrangement as an actuator for acting on an injection valve, for example.
  • a diagnosis of the load drop is provided via the power stage module CY372, but this diagnosis only works in certain control unit configurations.
  • the document EP 1 138 905 B1 describes a method for detecting a load decrease in the driving of piezoelectric elements in order to reliably detect a drop in the electrical load of one or more of the piezoelectric elements.
  • a load drop of a piezoelectric element is detected by monitoring whether a desired voltage is reached on the piezoelectric element in less than a predetermined minimum time. When such a voltage is reached in less than the minimum time, a signal is generated to indicate that a load drop has occurred for that piezoelectric element.
  • Such a signal can be initiated countermeasures that may be necessary for troubleshooting. The troubleshooting can be done, for example, in the workshop.
  • the signal may also be used to store an error message in an electronic memory.
  • the invention relates to a method for diagnosing a load drop at a piezo actuator in an injection arrangement or an injection system in an internal combustion engine.
  • a voltage applied to the piezoelectric actuator is measured and compared with a threshold voltage.
  • the load drop to be diagnosed is then present if the measured voltage is greater than the threshold voltage.
  • the method is suitable, for example, for injection arrangements which are designed as so-called common rail injection arrangements.
  • Such injection arrangements also have piezo actuators, which are correspondingly designed as C R piezostats.
  • the piezoelectric actuators are provided to act on a valve module of an injection valve of the injection assembly to actuate an injection process and thereby actuate, thereby opening the injection valve and filling fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • common rail injection arrangements it is provided that pressure generation and injection of the fuel are temporally and locally decoupled. In this case, the injection pressure is generated by a separate high-pressure pump, which does not necessarily have to be driven in synchronism with the injection processes.
  • the threshold voltage provided for comparison can be provided automatically and / or dynamically as a function of an operating point of the injection arrangement.
  • the threshold voltage is formed from a sum of a setpoint voltage U S ⁇ ⁇ plus an offset voltage .DELTA.U.
  • the setpoint voltage Us o ii as a first summand for the threshold voltage is typically dependent on an operating parameter of the injection arrangement, for example on a pressure of a fuel in the injection arrangement. To implement the Method can therefore be determined by a control unit of this pressure and thus monitored, so that it is possible to adjust the setpoint voltage U S ⁇ ⁇ operatively associated and thus provide for performing an embodiment of the method.
  • the offset voltage .DELTA.U as a second summand for the threshold voltage can also be chosen application-related and / or operating-accompanying.
  • a value for the offset voltage .DELTA.U can for this purpose also be provided by the control unit during operation on the basis of operating parameters. Accordingly, the threshold voltage is dependent on at least one operating parameter of the injection arrangement, for example the pressure of the fuel.
  • the voltage to be measured during the process is measured at the earliest from the end of a charging process for loading the piezoelectric actuator during an injection process. Usually, this voltage is measured after the charging process, typically directly after completion of the charging process.
  • the to be diagnosed in a variant of the method load drop of the piezoelectric actuator may have different causes.
  • diagnosing the load drop it is, for example, possible to detect an interruption in a wiring harness via which the piezoelectric actuator is supplied with electrical energy starting from the control unit, within the injection arrangement.
  • an interruption which is usually longer than a so-called. WackelCAM, within at least one line to which the piezoelectric actuator is connected to the control unit.
  • the method can also detect load drops that have other causes.
  • the invention further relates to an arrangement for diagnosing a load drop on a piezoelectric actuator in an injection arrangement.
  • This arrangement is designed to measure a voltage and further to compare this measured voltage with a threshold voltage.
  • the arrangement is to diagnose a presence of a load drop, if the measured voltage is greater than the threshold voltage.
  • this arrangement can have a control unit or an engine control unit for an injection arrangement. It may also be provided that the Order a bank voltage measuring bridge, which is designed to measure the voltage has. In this regard, it can be provided that said bank voltage measuring bridge is designed as a component of the control unit.
  • the assembly typically the controller as a component of the assembly, is configured to cooperate with the injector assembly to thereby control and thus control and thus control injection events to be performed by the injector assembly, whether or not there is load dumping to regulate.
  • the relative threshold diagnostics provided in the invention are at a setpoint and not, as in previous approaches, with absolute values that are typically predetermined.
  • the detection probability of a fault in a load drop can be significantly increased while the robustness against misdiagnosis can be increased.
  • the new diagnostic function can be set application-specific or applicative, whereas previous approaches offer no possibility for such an adaptation.
  • the arrangement described is designed to carry out all the steps of the presented method.
  • individual steps of the method can also be carried out by individual components of the arrangement.
  • functions of the arrangement or functions of individual components of the arrangement can be implemented as steps of the method.
  • the invention further relates to a computer program with program code means in order to perform all the steps of a described method when the computer program is executed on a computer or a corresponding arithmetic unit, in particular in an arrangement according to the invention.
  • the computer program product according to the invention with program code means which are stored on a computer-readable data carrier is designed to carry out all the steps of a described method when the computer program is executed on a computer or a corresponding arithmetic unit, in particular in an arrangement according to the invention.
  • the load-drop diagnostics function assumes that there is no detection through the application-specific integrated circuit (ASIC), and as a result, note charging does not occur. In the context of the invention, it can either be provided that a recognition by the ASIC is or will be disabled, or that this does not work.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the load drop can be diagnosed by the control unit and thus detected, it is possible that measures can be taken to remedy the load drop, starting from the control unit.
  • the voltage increases up to the maximum value of the buffer voltage U Buff e r and remains at this level until the output stage ends the charging process at a second time. Then the voltage drops again.
  • a voltage measurement is performed in an embodiment of the method. A thereby determined voltage measurement or measured value for the voltage is compared with the threshold voltage, which is the voltage offset U above the setpoint voltage U S ⁇ ⁇ . If the voltage reading is above the voltage threshold Us o ii + U, the load drop is detected. As the nominal voltage typically is dependent on the rail pressure, the threshold shifts automatically to an operating point of the injection assembly.
  • the function provided in the context of the invention is realized in a measurement of the voltage curve at a load drop in the control unit and a corresponding diagnostic reaction.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first diagram of voltage curves.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a second voltage curve.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an embodiment of an arrangement according to the invention.
  • the diagram shown in Figure 1 comprises a vertically oriented axis 2 for a voltage plotted against a horizontally oriented axis 4 for the time.
  • a first voltage curve 6 (solid line) and a second voltage curve 8 (dashed line) are shown.
  • a first time 10 (solid line)
  • a second voltage curve 8 (dashed line)
  • a first time 10 is indicated.
  • a second time 12 is shown.
  • a third time 14 and a fourth time 16 are indicated.
  • a value for a target voltage 18 Usoii and a value for a buffer voltage 20 U Buff e r is indicated.
  • the first voltage curve 6 shows a typical charging curve in a faultless injection arrangement.
  • the charging process for a piezo actuator of the injection assembly begins. This charging process lasts until the second time point 12. The voltage then drops slightly until a third point in time 14, from which the unloading process begins. In this time, the target voltage 18 U S ⁇ ⁇ should be achieved in the adjusted state.
  • the discharging process is completed at a fourth time 16 when a voltage of 0 V is reached.
  • the second voltage curve 8 in the diagram of Figure 1 is obtained when a load drop occurs at the piezoelectric actuator, which is caused by an interruption of a supply of electrical energy to the piezoelectric actuator.
  • the result is that the voltage increases steeper than in the fault-free case and also reaches a much higher value than in the fault-free case.
  • a voltage measurement 22 is carried out when a configuration of the method according to the invention is carried out at a fifth time after the second time 12.
  • One to this fifth time measured value is compared with the value for a threshold voltage 24.
  • the value for the threshold voltage 24 results from a sum of the setpoint voltage 18 U S ⁇ ⁇ and an offset voltage 26 .DELTA.U. It is provided, inter alia, that the setpoint voltage 18 U S ⁇ ⁇ depends on a pressure of a fuel within the injection arrangement. Accordingly, the value for the threshold voltage 24 depends on this pressure. In an embodiment of the method, therefore, the threshold voltage 24 is adapted to a current operation of the injection assembly.
  • a condition that speaks for the presence of the load drop at the piezoelectric actuator is that the voltage measured at the fifth time point is greater than the threshold voltage 24. If the voltage measured at the fifth time is less than the threshold voltage 24, no load drop is diagnosed as part of the method.
  • the second voltage waveform 8 shown in the diagram of FIG. 1, which occurs in the event of a defect, is measured at a bank voltage measuring bridge in the control unit.
  • the diagram of Figure 2 shows a circled in the diagram of Figure 1 detail of the diagram of Figure 1, wherein a third voltage waveform 28 (dotted line) is shown in addition.
  • This third voltage waveform 28 is measured by an application specific integrated circuit (ASIC) of the controller in the presence of a load drop.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the third voltage waveform 28 (dotted line) of the detection mechanism is represented by the ASIC in the case of load drop. Since the piezo actuator is no longer connected due to the interruption, only the parasitic capacitances of the final stage of the control unit are charged. Since these are very small, the voltage at the preset current increases very much. If a second voltage threshold uTOMin 32 is exceeded within a time interval T_uT0Min 30, the ASIC detects the load drop. This is followed by an immediate discharge and a corresponding message to the CPU or a main processor via an SPI or serial peripheral interface. However, due to electromagnetic compatibility (EMC) measures, parasitic capacitances may be so great in certain controller configurations that the voltage increase is not fast enough.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • the detection by the ASIC fails.
  • the voltage increases until reaching the maximum available buffer voltage 20 Ussu ff e r and remains at this level until the charging switch is opened at the second time 12. Due to the transfer inductance, the voltage then drops slightly more initially and then remains at a high level until the discharge process. In this case, the diagnosis of the load drop takes place with the method described by FIG.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an embodiment of an arrangement 40 according to the invention for a so-called common rail injection arrangement or a common rail injection system for an internal combustion engine.
  • This arrangement 2 comprises a piezoelectric actuator 42, which is designed to act on a valve needle of the injection assembly.
  • This piezo actuator 42 is connected in series with a harness resistor 44.
  • the piezoelectric actuator 42 and the harness resistor 44 are connected via two electrical lines 46, 48 to a positive pole 50 and a negative pole 52 of a first control device component 54 of a control device 56 as a further component of the arrangement 40.
  • the control unit 56 is designed to supply the piezoelectric actuator 42 with electrical energy via the electrical lines 46, 48, so that a voltage is applied to the piezoelectric actuator 42 during ideal operation, which makes it possible to use an injection valve to carry out a Inject injection process.
  • the control unit 56 shown schematically has, as a further controller component 58, a bank voltage measuring bridge which is designed to measure the voltage which is applied to the piezoelectric actuator 42.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Lastabfalls an einem Piezosteller in einer Einspritzanordnung, wobei zur Diagnose eine Spannung gemessen und mit einer Schwellenspannung (24) verglichen wird, wobei der Lastabfall vorliegt, falls die gemessenen Spannung größer als die Schwellenspannung (24) ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Diagnose eines Lastabfalls an einem Piezosteller in einer Einspritzanordnung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Diagnose eines Lastabfalls
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Diagnose eines Lastabfalls für einen Piezosteller einer Einspitzanordnung sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
Stand der Technik
Eine Einspritzanordnung bzw. ein Einspritzsystem, das auch als Common-Rail-System bezeichnet wird, für Verbrennungsmotoren ist dazu ausgebildet, Kraftstoff in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors einzuführen. Hierzu kann die Einspritzanordnung als Aktor zur Beaufschlagung eines Einspritzventils bspw. einen Piezosteller, bspw. Common-Rail-Piezosteller aufweisen. Ein Lastabfall der z. B. durch Unterbrechung der Leitung in einem Kabelbaum entsteht, führt in der Einspritzanordnung mit dem Piezosteller dazu, dass der Piezosteller nicht geladen wird und daher Einspritzungen ausfallen. In der Steuergerätegeneration EDC17 der Robert Bosch GmbH ist eine Diagnose des Lastabfalls über den Endstufenbaustein CY372 vorgesehen, diese Diagnose funktioniert allerdings nur in bestimmten Steuergerätekonfigurationen.
Die Druckschrift EP 1 138 905 Bl beschreibt ein Verfahren zum Erkennen einer Lastabnahme beim Ansteuern von piezoelektrischen Elementen, um einen Abfall der elektrischen Last eines oder mehrerer der piezoelektrischen Elemente zuverlässig zu erkennen. Dabei wird ein Lastabfall eines piezoelektrischen Elements dadurch erkannt, dass überwacht wird, ob eine gewünschte Spannung an dem piezoelektrischen Element in weniger als einer vorbestimmten Minimalzeit erreicht wird. Wenn eine solche Spannung in weniger als der Minimalzeit erreicht wird, wird ein Signal erzeugt, um anzuzeigen, dass ein Lastabfall für dieses piezoelektrische Element aufgetreten ist. Mit einem solchen Signal können Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, die zur Fehlerbehebung notwendig sein können. Die Fehlerbehebung kann zum Beispiel in der Werkstatt durchgeführt werden. Das Signal kann auch zum Speichern einer Fehlernachricht in einem elektronischen Speicher verwendet werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Lastabfalls an einem Piezostel- ler in einer Einspritzanordnung bzw. einem Einspritzsystem in einem Verbrennungsmo- tor. Zur Durchführung der Diagnose wird eine Spannung, die an dem Piezosteller anliegt, gemessen und mit einer Schwellenspannung verglichen. Der zu diagnostizierende Lastabfall liegt dann vor, falls die gemessene Spannung größer als die Schwellenspannung ist.
Das Verfahren eignet sich bspw. für Einspritzanordnungen, die als sog. Common-Rail- Einspritzanordnungen ausgebildet sind. Derartige Einspritzanordnungen weisen auch Piezosteller auf, die entsprechend als C R- Piezosteller ausgebildet sind. Die Piezosteller sind dazu vorgesehen, zur Umsetzung eines Einspritzvorgangs ein Ventilmodul eines Einspritzventils der Einspritzanordnung zu beaufschlagen und dabei zu betätigen, so dass dadurch das Einspritzventil geöffnet und Kraftstoff in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors gefüllt wird. Bei Common-Rail- Einspritzanordnungen ist vorgesehen, dass eine Druckerzeugung und eine Einspritzung des Kraftstoffs zeitlich und örtlich entkoppelt sind. Dabei wird der Einspritzdruck von einer separaten Hochdruckpumpe erzeugt, die nicht zwingend synchron zu den Einspritzvorgängen angetrieben werden muss.
Im Rahmen des Verfahrens kann in Abhängigkeit eines Betriebspunkts der Einspritzanordnung die zum Vergleich vorgesehene Schwellenspannung automatisch und/oder dynamisch bereitgestellt werden. Hierbei wird die Schwellenspannung aus einer Sum- me einer Soll-Spannung USθιι zuzüglich einer Offsetspannung ΔU gebildet. Die Sollspannung Usoii als ein erster Summand für die Schwellenspannung ist typischerweise von einem Betriebsparameter der Einspritzanordnung, bspw. von einem Druck eines Kraftstoffs bzw. Brennstoffs in der Einspritzanordnung, abhängig. Zur Umsetzung des Verfahrens kann demnach durch ein Steuergerät dieser Druck bestimmt und somit überwacht werden, so dass es möglich ist, die Sollspannung USθιι betriebsbegleitend anzupassen und somit zur Durchführung einer Ausgestaltung des Verfahrens bereitzustellen. Die Offsetspannung ΔU als zweiter Summand für die Schwellenspannung kann ebenfalls anwendungsbezogen und/oder betriebsbegleitend gewählt werden. Ein Wert für die Offsetspannung ΔU kann hierzu ebenfalls von dem Steuergerät betriebsbegleitend auf Grundlage von Betriebsparametern bereitgestellt werden. Demnach ist die Schwellenspannung von mindestens einem Betriebsparameter der Einspritzanordnung, bspw. dem Druck des Kraftstoffs, abhängig.
Die im Rahmen des Verfahrens zu messende Spannung wird frühestens ab einer Beendigung eines Ladevorgangs zum Beladen des Piezostellers während eines Einspritzvorgangs gemessen. Üblicherweise erfolgt eine Messung dieser Spannung nach dem Ladevorgang, typischerweise direkt nach Beendigung des Ladevorgangs.
Der in einer Variante des Verfahrens zu diagnostizierende Lastabfall des Piezostellers kann unterschiedliche Ursachen haben. Durch die Diagnose des Lastabfalls ist es bspw. möglich, eine Unterbrechung in einem Kabelbaum, über den der Piezosteller ausgehend von dem Steuergerät mit elektrischer Energie versorgt wird, innerhalb der Einspritzanordnung nachzuweisen. Somit ist es möglich, eine Unterbrechung, die in der Regel länger als ein sog. Wackelkontakt ist, innerhalb mindestens einer Leitung, mit der der Piezosteller mit dem Steuergerät verbunden ist, nachzuweisen. Mit dem Verfahren können jedoch auch Lastabfälle, die andere Ursachen haben, nachgewiesen werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur Diagnose eines Lastabfalls an einem Piezosteller in einer Einspritzanordnung. Diese Anordnung ist dazu ausgebildet, eine Spannung zu messen und weiterhin diese gemessene Spannung mit einer Schwellenspannung zu vergleichen. Mit der Anordnung ist ein Vorliegen eines Lastabfalls zu diagnostizieren, falls die gemessene Spannung größer als die Schwellenspan- nung ist.
In Ausgestaltung kann diese Anordnung ein Steuergerät oder ein Motorsteuergerät für eine Einspritzanordnung aufweisen. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die An- ordnung eine Bankspannungsmessbrücke, die zum Messen der Spannung ausgebildet ist, aufweist. Diesbezüglich kann vorgesehen sein, dass die genannte Bankspannungsmessbrücke als eine Komponente des Steuergeräts ausgebildet ist. Die Anordnung, typischerweise das Steuergerät als eine Komponente der Anordnung, ist dazu ausgebildet, mit der Einspritzanordnung zusammenzuwirken und dabei Einspritzvorgänge, die von der Einspritzanordnung durchzuführen sind, unabhängig davon, ob ein Lastabfall vorliegt oder nicht, zu kontrollieren und somit zu steuern und/oder zu regeln.
Mit dieser Erfindung ist in Ausgestaltung eine Diagnose möglich, die unabhängig von bestimmten Konfigurationen der Steuergerätehardware ist. Des weiteren erfolgt die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Diagnose mit relativen Schwellen zu einem Sollwert und nicht, wie es bei bisherigen Vorgehensweisen der Fall ist, mit Absolutwerten, die typischerweise vorab festgelegt werden.
Mit dieser Ausgestaltung kann die Erkennungswahrscheinlichkeit eines Fehlers bei einem Lastabfall deutlich erhöht und gleichzeitig die Robustheit gegenüber Fehldiagnosen gesteigert werden. Außerdem kann die neue Diagnosefunktion anwendungsbezo- gen bzw. applikativ eingestellt werden, wohingegen bisherige Vorgehensweisen keine Möglichkeit zu einer derartigen Anpassung bieten.
Mit der Erfindung ist es u. a. möglich, auch für Konfigurationen von Steuergeräten, die hohe Parasitärkapazitäten aufweisen, eines Diagnose- Lastabfalls umzusetzen.
Die beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte des Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen Anordnung, ausgeführt wird. Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zum Durchführen aller Schritte eines beschriebenen Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen Anordnung, ausgeführt wird.
Bei der Funktion zur Diagnose des Lastabfalls wird davon ausgegangen, dass keine Erkennung über den anwendungsspezifischen integrierten Schaltungskreis (application specific integrated circuit, ASIC) erfolgt und in Folge dessen auch keine Notenladung stattfindet. Im Rahmen der Erfindung kann entweder vorgesehen sein, dass eine Erkennung durch den ASIC deaktiviert ist oder wird, oder dass dieses nicht funktioniert.
Bei Ausführung des Verfahrens ist eine derartige Erkennung des Lastabfalls durch den ASIC nicht erforderlich. Die Spannung erhöht sich bei einem Lastabfall in Folge des zeitgesteuerten Ladevorgangs und der stark erniedrigten Kapazität weiter nach oben. An der Bankspannungsmessbrücke des Steuergeräts stellt sich der zu überprüfende Spannungsverlauf ein. Da im Fall eines Lastabfalls die zu ladende Kapazität auf die Parasitärkapazität der Endstufe reduziert ist, ergibt sich ein wesentlich steilerer Spannungsgradient als in einem fehlerfreien System. In der C Y372- Endstufe erfolgt das La- den bis zum Erreichen einer konstanten Ladezeit typischerweise innerhalb von 100 μs.
Da bei Anwendung des Verfahrens der Lastabfall durch das Steuergerät diagnostiziert und somit erkannt werden kann, ist es möglich, dass ausgehend von dem Steuergerät Maßnahmen zur Behebung des Lastabfalls vorgenommen werden kann.
Im Fehlerfall, d. h. bei Vorliegen des Lastabfalls, wächst die Spannung bis auf den Maximalwert der Pufferspannung UBuffer und bleibt auf diesem Niveau, bis die Endstufe den Ladevorgang zu einem zweiten Zeitpunkt beendet. Danach fällt die Spannung wieder ab. Zu einem Zeitpunkt direkt nach Beendigung des Ladevorgangs oder ab Beendigung des Ladevorgangs wird in Ausgestaltung des Verfahrens nun eine Spannungsmessung durchgeführt. Ein dabei ermittelter Spannungsmesswert bzw. gemessener Wert für die Spannung wird mit der Schwellspannung verglichen, die um den Spannungsoffset U über der Sollspannung USθιι liegt. Liegt der Spannungsmesswert über der Spannungsschwelle Usoii + U, so wird der Lastabfall erkannt. Da die Sollspannung typischerweise raildruckabhängig ist, verschiebt sich die Schwelle passend zu einem Betriebspunkt der Einspritzanordnung automatisch. Das kann bei hohen Raildrücken und demnach hohe Drücken des Kraftstoffs in der Einspritzanordnung und damit verbundenen hohen Sollspannungen auch dazu führen, dass die Schwellspannung über der Bufferspannung Ußuffer liegt und in diesen Fällen eine automatische Deaktivierung der Diagnose erfolgt, die die Robustheit gegenüber einer Fehldiagnose deutlich erhöht.
Bei einer Umsetzung der Erfindung wird bei einer Messung des Spannungsverlaufs bei einem Lastabfall im Steuergerät und bei einer entsprechenden Diagnosereaktion die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Funktion realisiert.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Diagramm zu Spannungsverläufen.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung ein zweites Diagramm zu Spannungsverläufen.
Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Ausführungsformen der Erfindung Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
Das in Figur 1 dargestellte Diagramm umfasst eine vertikal orientierte Achse 2 für eine Spannung, die über einer horizontal orientierten Achse 4 für die Zeit aufgetragen ist. Innerhalb dieses Diagramms sind ein erster Spannungsverlauf 6 (durchgezogenen Linie) und ein zweiter Spannungsverlauf 8 (gestrichelte Linie) dargestellt. Entlang der horizontal orientierten Achse 4 für die Zeit sind ein erster Zeitpunkt 10, ein zweiter Zeitpunkt 12, ein dritter Zeitpunkt 14 sowie ein vierter Zeitpunkt 16 angezeigt. Entlang der vertikal orientierten Achse 2 für die Spannung ist ein Wert für eine Sollspannung 18 Usoii sowie ein Wert für eine Pufferspannung 20 UBuffer angegeben.
In dem Diagramm ist mit dem ersten Spannungsverlauf 6 eine typische Ladekurve in einer fehlerfreien Einspritzanordnung dargestellt. Mit dem ersten Zeitpunkt 10 beginnt der Ladevorgang für einen Piezosteller der Einspritzanordnung. Dieser Ladevorgang dauert bis zu dem zweiten Zeitpunkt 12. Die Spannung fällt danach leicht bis zu einem dritten Zeitpunkt 14, ab dem der Entladevorgang beginnt, ab. In dieser Zeit sollte im eingeregelten Zustand die Sollspannung 18 USθιι erreicht werden. Der Entladevorgang ist zu einem vierten Zeitpunkt 16 beim Erreichen einer Spannung von 0 V abgeschlossen.
Der zweite Spannungsverlauf 8 in dem Diagramm aus Figur 1 ergibt sich, wenn an dem Piezosteller ein Lastabfall eintritt, der durch eine Unterbrechung einer Zufuhr elektrischer Energie zu dem Piezosteller hervorgerufen wird. Hierbei ergibt sich, dass die Spannung steiler als im fehlerfreien Fall ansteigt und zudem ein viel höheren Wert als im fehlerfreien Fall erreicht.
Da ein Vorliegen eines Lastabfalls nicht vorhersehbar ist, wird bei Ausführung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem fünften Zeitpunkt nach dem zweiten Zeitpunkt 12 eine Spannungsmessung 22 durchgeführt. Ein zu diesem fünften Zeitpunkt gemessener Wert wird mit dem Wert für eine Schwellenspannung 24 verglichen. Der Wert für die Schwellenspannung 24 ergibt sich aus einer Summe aus der Sollspannung 18 USθιι und einer Offsetspannung 26 ΔU. Es ist u. a. vorgesehen, dass die Sollspannung 18 USθιι von einem Druck eines Kraftstoffs innerhalb der Ein- spritzanordnung abhängt. Demnach hängt auch der Wert für die Schwellenspannung 24 von diesem Druck ab. In Ausgestaltung des Verfahrens wird daher die Schwellenspannung 24 an einem laufenden Betrieb der Einspritzanordnung angepasst.
Eine Bedingung, die für das Vorliegen des Lastabfalls an dem Piezosteller spricht, ist dass die zum fünften Zeitpunkt gemessene Spannung größer als die Schwellenspannung 24 ist. Falls die zum fünften Zeitpunkt gemessene Spannung geringer als die Schwellenspannung 24 ist, wird im Rahmen des Verfahrens kein Lastabfall diagnostiziert. Der im Diagramm aus Figur 1 gezeigte zweite Spannungsverlauf 8, der im Defektfall auftritt, wird an einer Bankspannungsmessbrücke im Steuergerät gemessen.
Das Diagramm aus Figur 2 zeigt ein in dem Diagramm aus Figur 1 eingekreistes Detail des Diagramms aus Figur 1, wobei ergänzend ein dritter Spannungsverlauf 28 (gepunktete Linie) dargestellt ist. Dieser dritte Spannungsverlauf 28 wird von einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) des Steuergeräts bei Vorliegen eines Lastabfalls gemessen.
In dem Diagramm aus Figur 2 ist daher durch den dritten Spannungsverlauf 28 (gepunktete Linie) der Erkennungsmechanismus durch den ASIC im Falle des Lastabfalls dargestellt. Da der Piezosteller aufgrund der Unterbrechung nicht mehr angekoppelt ist, werden nur die Parasitätkapazitäten der Endstufe des Steuergeräts aufgeladen. Da diese sehr klein sind, steigt die Spannung beim voreingestellten Strom sehr stark an. Wird innerhalb eines Zeitintervalls T_uT0Min 30 eine zweite Spannungsschwelle uTOMin 32 überschritten, erkennt der ASIC den Lastabfall. Daraufhin erfolgt eine sofortige Entladung und eine entsprechende Meldung an die CPU bzw. einen Hauptprozes- sor über eine SPI bzw. serielle periphere Schnittstelle. Durch Maßnahmen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) können jedoch in bestimmten Steuergeräte- Konfigurationen die Parasitärkapazitäten so groß sein, dass der Spannungsanstieg nicht schnell genug erfolgen. In diesem Fall versagt die Erkennung durch den ASIC. Die Spannung steigt bis zum Erreichen der maximal verfügbaren Pufferspannung 20 Ußuffer an und bleibt auf diesem Niveau bis der Ladeschalter zum zweiten Zeitpunkt 12 geöffnet wird. Durch die Transferinduktivität fällt die Spannung dann zunächst etwas stärker ab und verharrt dann auf einem hohen Niveau bis zum Entladevorgang. In die- sem Fall erfolgt die Diagnose des Lastabfalls mit dem durch Figur 1 beschriebenen Verfahren.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 40 für eine sog. Common-Rail-Einspritzanordnung bzw. ein Com- mon-Rail- Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor.
Diese Anordnung 2 umfasst einen Piezosteller 42, der zur Beaufschlagung einer Ventilnadel der Einspritzanordnung ausgebildet ist. Dieser Piezosteller 42 ist mit einem Kabelbaum-Widerstand 44 in Reihe geschaltet. Der Piezosteller 42 und der Kabelbaum- Widerstand 44 sind über zwei elektrische Leitungen 46, 48 mit einem Pluspol 50 und einem Minuspol 52 einer ersten Steuergerätkomponente 54 eines Steuergeräts 56 als weitere Komponente der Anordnung 40 verbunden. Es ist vorgesehen, dass das Steuergerät 56 dazu ausgebildet ist, den Piezosteller 42 über die elektrischen Leitungen 46, 48 mit elektrischer Energie zu versorgen, so dass an dem Piezosteller 42 bei idealem Betrieb eine Spannung anliegt, die es ermöglicht, ein Einspritzventil zur Durchführung eines Einspritzvorgangs zu beaufschlagen.
Das schematisch dargestellte Steuergerät 56 weist als weitere Steurgerätkomponente 58 eine Bankspannungsmessbrücke auf, die zum Messen der Spannung, die an dem Piezosteller 42 anliegt, ausgebildet ist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Diagnose eines Lastabfalls an einem Piezosteller (42) in einer Einspritzanordnung, wobei zur Diagnose eine Spannung gemessen und mit einer Schwellenspannung (24) verglichen wird, wobei der Lastabfall vorliegt, falls die gemessene Spannung größer als die Schwellenspannung (24) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schwellenspannung (24) aus einer Summe einer Sollspannung (18) USθιι zuzüglich einer Offsetspannung (26) ΔU gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Sollspannung (18) USθιι von einem Druck eines Kraftstoffs in der Einspritzanordnung abhängig ist.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Spannung ab einer Beendigung eines Ladevorgangs während eines Einspritzvorgangs gemessen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Offsetspannung (26) ΔU anwendungsbezogen gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem durch Diagnose des Lastabfalls eine Unterbrechung in einem Kabelbaum der Einspritzanordnung nachgewiesen wird.
7. Anordnung zur Diagnose eines Lastabfalls an einem Piezosteller (42) in einer Einspritzanordnung, wobei die Anordnung (40) dazu ausgebildet ist, eine Spannung zu messen, mit einer Schwellenspannung (24) zu vergleichen und ein Vor- liegen des Lastabfall zu diagnostizieren, falls die gemessenen Spannung größer als die Schwellenspannung (24) ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, die ein Steuergerät (56) aufweist.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, die eine Bankspannungsmessbrücke, die zum Messen der Spannung ausgebildet ist, aufweist.
10. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer Anordnung (40) nach Anspruch 7 bis 9, ausgeführt wird.
11. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computer- lesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer Anordnung (40) nach Anspruch 7 bis 9, ausgeführt wird.
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