Beschreibung
Verfahren zur Lokalisierung eines Fehlerorts innerhalb eines Kraftstoffeinspritzsystems .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines Fehlerorts innerhalb eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs 1.
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zum Betrieb einer Brennkraftmaschine sind generell seit vielen Jahren bekannt. Bei einem sogenannten Common-Rail Einspritzsystem erfolgt die KraftstoffZuführung in den jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine durch Injektoren, insbesondere durch Piezoin- jektoren. Injektoren werden dabei in der Regel ausgehend von einer Steuereinheit über eine elektrische Schaltung (Endstufe) gesteuert und durch eine Software geregelt. Die elektrische Schaltung und der Mikroprozessor, auf dem die Software läuft, sind dabei in der Regel Bestandteile der Steuerein- heit, insbesondere eines Motorsteuergeräts. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine können Fehler auftreten, wie z.B. ein Kurzschluss einer Anschlussleitung eines Injektors zur elektrischen Masse oder Batterie, die eine schnellstmögliche Trennung der elektrischen Schaltung von den Injektoren erfordern, um diese vor thermischer Zerstörung zu schützen.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei dem durch zusätzliche Bauteile auf der Steuereinheit versucht wird, den Fehlerort innerhalb des Kraftstoffeinspritzsystems möglichst exakt zu bestimmen.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren bereitzustellen, das ohne zusätzliche Bauteile für die Steuereinheit eine einfache und sichere Fehlerorterkennung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Verfahren zur Lokalisierung eines Fehlerorts innerhalb eines Einspritzsystems bereitgestellt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da durch eine genaue Identifikation des Fehlerorts die im Fehlerfall jeweils kleinste tauschbare Einheit bekannt wird, und daher Werkstattkosten gespart werden können. Weiterhin wird durch eine Identifikation des Fehlerorts die Fahrzeugverfügbarkeit verbessert. Bei der Identifikation eines elektrischen Fehlers durch eine Diagnoseeinheit wird die Brennkraftmaschine durch geeignete Maßnahmen in einen sicheren Betrieb geregelt. Weiterhin wird versucht zu identifizieren, ob nur ein Injektor oder eine Injektorbank defekt ist. Sollte dabei eine Identifikation des defekten Injektors nicht möglich sein, muss die gesamte Brennkraftmaschine abgeschaltet werden.
Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1: ein Blockschaltbild zur Lokalisierung des Fehlerorts innerhalb eines Kraftstoffeinspritzsystems, Figur 2: einen Schaltkreis zur Lokalisierung des Fehlerorts innerhalb eines Kraftstoffeinspritzsystems,
Figur 3: einen Strom- und Spannungsverlauf bei Auslösung eines Pulses durch die Steuereinheit.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Lokalisierung des Fehlerorts innerhalb eines Kraftstoffeinspritzsystems .
Die Figur 1 zeigt eine Steuereinheit 3, die unter Zwischenschaltung einer Entkopplungseinheit bzw. Trenneinheit 4 mit einer gemeinsamen Anschlussleitung der Injektoren 5' oder 5'' verbunden ist. Die Auswahl der Injektoren 5' und 5'' erfolgt dabei über eine Auswahlschaltung 1, durch die jeweils eine Injektor-Rückleitung an die Steuereinheit 3 zurückgeführt
wird. Ferner ist eine Schutzeinrichtung 2 vorgesehen, die eingangsseitig mit einer gemeinsamen Anschlussleitung und ausgangsseitig sowohl mit der Trenneinheit 4 als auch mit der Auswahleinheit 1 verbunden ist.
Durch eine Diagnosefunktion auf der Steuereinheit 3 wird ein kritischer Fehler innerhalb des Kraftstoffeinspitzsystems i- dentifiziert . Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, eine Software-Diagnosefunktion zu verwenden. Eine I- dentifikation des kritischen Fehlers kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine mehrmals hintereinander auftretende Aktivierung der Schutzeinrichtung 2 durch die Steuereinheit 3 erkannt wird. Basierend auf der Identifikation des kritischen Fehlers erfolgt eine Trennung der Steuereinheit 3 von den In- jektoren 5' und 5' ' . Die Schutzeinrichtung 2 löst dabei ein
Signal sowohl an die elektrische Schaltung der Trenneinheit 4 als auch an die Auswahleinheit 1 aus, welche eine Trennung der Steuereinheit 3 von den Injektoren 5' und 5'' dadurch bewirkt, dass in der Trenneinheit 4 der Stromkreis der elektri- sehen Schaltung unterbrochen wird. Durch ein schnelles Trennen der Steuereinheit 3 mittels der Trenneinheit 4, von den Injektoren 5' und 5'' können aber, da die im Stromkreis der elektrischen Schaltung vorhandene Spule noch Strom führt, Spannungsspitzen innerhalb des Kraftstoffeinspritzsystems auftreten, die es für die Software fast unmöglich macht, den aufgetretenen Fehler zu lokalisieren. Es ist daher nur möglich festzustellen, dass ein schwerwiegender Fehler aufgetreten ist, nicht aber, welches Fehlersymptom vorliegt, z.B. Kurschluss nach Masse oder Batterie oder an der gemeinsamen Injektoranschlussleitung oder an der Auswahlleitung.
Anschließend sendet die Steuereinheit 3 jeweils einen Puls und/oder eine Serie von Pulsen an den jeweils zu betrachtenden Injektor 5' oder 5'' . Dieser Puls muss dabei bezüglich seiner Energiehöhe und seiner Zeitdauer derart gewählt werden, dass die Zerstörung von Bauteilen in der Steuereinheit 3 ausgeschlossen ist, und/oder keine Einspritzung durch die Injektoren 5' und 5'' erfolgt, und/oder die Trenneinheit 4
nicht aktiviert wird. Durch die Nichtaktivierung der Trenneinheit 4 wird sichergestellt, dass die an den Injektoren 5' und 5' ' gemessenen Spannungs- und/oder Ladungswerte für eine Fehlerortlokalisierung verwendet werden können. Dabei erfolgt eine Aktivierung der Trenneinheit 4 bei einem zu hohen Energiegehalt des Pulses und/oder einem zu hohen Stromgradienten bei der Bestromung des Injektors infolge des Pulses. Mittels einer Messeinrichtung in der Steuereinheit 3 werden die Spannungswerte und/oder Ladungswerte an den über die Auswahlein- heit 1 ausgewählten Injektoren 5' und 5'' ermittelt.
Innerhalb eines Kraftstoffeinspritzsystems kann ein Fehler im Stecker und/oder im Kabelbaum identifiziert werden, wenn die Messeinrichtung in der Steuereinheit 3 einen Spannungswert und/oder Ladungswert am Injektor 5' oder 5'' detektiert, der sich unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts befindet. Ein Fehler im Injektor 5' und/oder im Injektor 5'' kann dann i- dentifiziert werden, wenn der ermittelte Spannungswert und/oder Ladungswert sich außerhalb eines vorgegebenen Grenz- bereichs befindet. Um einen Fehler innerhalb der Steuereinheit 3 zu identifizieren, muss die Steuereinheit 3 über die Trenneinheit 4 von den Injektoren 5' und 5'' getrennt werden. Die Steuereinheit 3 löst dabei ebenfalls einen Puls und/oder eine Serie von mehreren Pulsen mit definiertem Energiegehalt und definierter Zeitdauer aus und sendet diesen an eine sich in der Steuereinheit 3 vorgesehene, in der Zeichnung nicht dargestellte Last. Ein Fehler innerhalb der Steuereinheit 3 wird dann identifiziert, wenn die Messeinheit der Steuereinheit 3 keinen Spannungswert und/oder Ladungswert auf der Last ermittelt.
Figur 2 zeigt einen Schaltkreis zur Lokalisierung des Fehlerorts innerhalb eines Kraftstoffeinspritzsystems . Eine Spannungsquelle 10 versorgt dabei einen Injektor 60 über eine Spule 50 mit Energie. Über einen der Auswahleinheit zugeordneten Schalter 30 kann ein Injektor 60 angesteuert werden. Die Trenneinheit ist hier als elektrischer Schalter 40 ausgebildet und dient zur Trennung der Steuereinheit vom Injektor
60. Mit Hilfe des parallel zur Spannungsquelle 10 angeordneten Schalters 20 kann sichergestellt werden, dass nach einer Ansteuerung eine vollständige Entladung des Injektors 60 erfolgt. Die Schalter 20,30 und 40 des Schaltkreises sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass kein Kurzschluss im Normalbetrieb auftritt.
Bei einer Aufladung des Injektors 60 ist die Trenneinheit 40 und der Schalter 30 der Auswahleinheit geschlossen. Die An- Steuerung der Schalter 20,30 und 40 erfolgt dabei durch die Steuereinheit, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Figur 3 zeigt einen Strom- und Spannungsverlauf bei Auslösung eines Pulses durch die Steuereinheit. Ein Injektor wird dabei zum Zeitpunkt tθ bis zum Zeitpunkt tl, basierend auf dem ausgelösten Puls, mit dem Stromsignal i bestromt. Dabei lässt sich ein Spannungsverlauf u im Zeitraum tθ bis t2 ermitteln, wobei dieser Zeitraum länger sein kann, als der Zeitraum tθ bis tl bei der Bestromung des Injektors. Die Höhe des Strom- signals i ist dabei derart gewählt, dass keine Einspritzung des Injektors erfolgt. Weiterhin wird der Stromgradient zu Beginn der Bestromung ermittelt, da er sich maßgeblich aus den elektrischen Eigenschaften des Injektors ergibt. Ist dieser Stromgradient zu hoch, wird durch die Trenneinheit ein Unterbrechen des Bestromungs-/Ladungsvorgangs erwirkt.