WO2008090135A1 - Verfahren zur ermittlung eines unkontrollierten beschleunigens einer brennkraftmaschine. - Google Patents

Verfahren zur ermittlung eines unkontrollierten beschleunigens einer brennkraftmaschine. Download PDF

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Uwe Jung
Janos Radeczky
Michael Wirkowski
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    • F02D31/007—Electric control of rotation speed controlling fuel supply
    • F02D31/009—Electric control of rotation speed controlling fuel supply for maximum speed control

Definitions

  • the invention relates to a method for determining an uncontrolled acceleration of an internal combustion engine according to the features of the preamble of the main claim. 1
  • Fuel injectors for operating an internal combustion engine have generally been known for many years.
  • the fuel is supplied into the respective combustion chamber of the internal combustion engine by injectors, in particular by piezo injectors.
  • the generated engine torque is dependent, inter alia, on the amount of fuel injected per stroke.
  • the fuel quantity is not measured on its own but calculated over the duration of injection and the applied fuel pressure. Should there be a fault in the system which increases the injection quantity, e.g. a jamming injector and / or a wrong-measuring rail pressure sensor, the increase of the injection quantity is not recognized by the system.
  • the generated torque does not coincide with the driver's request and the vehicle can accelerate unintentionally by the driver. In the worst case, it may come to a "run away", an uncontrolled acceleration of the internal combustion engine, which can lead to the destruction of the same.
  • the object underlying the present invention is now to provide a method which determines an unintentional increase in the amount of fuel and thus an unintentional acceleration of the internal combustion engine. This object is achieved by the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that an unintentional acceleration of the internal combustion engine is identified by considering an output variable of a control unit.
  • further measures to avoid the uncontrolled acceleration of the internal combustion engine by e.g. a Steuergerat be initiated.
  • the method makes it possible, depending on the operating state of the internal combustion engine, to check the plausibility of the amount of fuel present in the injection system. It is therefore possible to check at any time whether e.g. Leakage has occurred within the injection system, since here, compared to an injection system without leakage, higher fuel quantity flows through the injection system.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an injection system for controlling the fuel to be injected
  • FIG. 2 shows a block diagram of a control circuit for determining an uncontrolled acceleration of an internal combustion engine.
  • FIG. 3 shows a flowchart of the method sequence in the diagnostic unit DIAG2 for determining whether an uncontrolled acceleration of the internal combustion engine is present.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an injection system for controlling the fuel injection quantity.
  • the injection system consists of a fuel tank 1, a low-pressure Pump 2, which requires fuel from the tank, a flow control valve 3 with return line 5 to the fuel tank 1, a high-pressure pump 4, the fuel to a high-pressure accumulator 6 supplies, and injectors 7, 7 'and 1''for injecting the fuel into a combustion chamber the internal combustion engine, which is not shown in the drawing.
  • a low pressure pump 2 fuel from the fuel tank 1 is required and then fed to a high pressure pump 4.
  • the high-pressure pump 4 then feeds a high-pressure accumulator 6 with the fuel supplied from the low-pressure pump 2. It can build up in the high-pressure accumulator 6 pressures up to 1800 bar. About injectors 7, 7 ', and I 1 ', the fuel from the high-pressure accumulator 6 can be injected into a combustion chamber.
  • a volume flow control valve 3 is arranged with a return line 5 to the fuel tank between the low pressure pump 2 and the high pressure pump 4. With the help of the flow control valve, the suction volume of the high pressure pump 2 is controlled.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a control circuit RK for determining an uncontrolled acceleration of an internal combustion engine.
  • the control loop RK consists of a control unit 2, a control unit 5 and an interconnected Verknupfungstechnik 4 for feeding a pre-control generated in a pilot unit 3, which together with the output signal Rl of the control unit 2, the input signal R2 of the controlled system unit 5 forms.
  • the output signal P_act of the controlled system unit 5 is fed back to the input 1 and corresponds to the current pressure in the high-pressure accumulator.
  • there are two diagnostic units DIAG1 and DIAG2 within the control loop RK check selected values of the control loop RK for plausibility.
  • the DIAG2 still has the additional task of determining whether an uncontrolled acceleration of the internal combustion engine is present.
  • a difference signal dp is formed by subtracting the output signal P ist of the controlled system unit 5 from the predefinable pressure setpoint P soll, which serves as input variable for the control unit 2.
  • the difference signal dp is checked in advance by a first diagnostic unit DIAG1 to determine whether this value is plausible for the respective operating state of the internal combustion engine.
  • An implausible value is thereby determined by the value to be checked exceeding a second limit range.
  • This second boundary region is related to a first boundary region based on an assignment of the valve open position of the controlled system to each operating point.
  • the output signal Rl of the control unit 2 is also checked for plausibility by a second diagnostic unit DIAG2.
  • the method for checking the output signal Rl is carried out analogously to the method of the first diagnostic unit DIAG1.
  • an additional check is made as to whether the output signal R1 is outside the normal operating range of the control unit 2. This method will be discussed again in more detail in connection with the description of the figures for FIG.
  • the output signal Rl of the control unit 2 is added to a precontrol value of the pilot control unit 3.
  • the precontrol value can be constant over time or variable. It has proved to be particularly advantageous that the precontrol value is dependent on the operating state of the internal combustion engine.
  • the controlled system unit 5 is an example of a volume flow-based control valve.
  • the input signal R2 of the controlled system unit 5 can be assigned a valve opening position of the control valve. Based on the valve opening position of the control valve of the controlled system unit 5, the pressure in the high-pressure accumulator, which is not shown in the drawing, can be regulated.
  • FIG. 3 shows a flowchart of the method sequence in the diagnostic unit DIAG2 for determining whether an uncontrolled acceleration of the internal combustion engine is present.
  • step Sl the output of the control unit 2 is detected by the second diagnostic unit DIAG2.
  • a plausibility check of the output value of the control unit takes place in step S10. For this purpose, it is checked whether the output value is within a predefinable second limit range.
  • step S20 further measures are initiated by the system in step S20. If the output value of the control unit is within the predetermined second limit range, it is further checked whether the output variable is within a predefinable first limit range. The first border area is completely within the second border area.
  • This first limit range is based on an assignment of the valve open position of the controlled system to each operating point. It therefore corresponds to the working range of the control valve. If, for example due to leakage, the injected fuel quantity increases, the volume flow through the control valve must increase in order to keep the pressure in the high-pressure accumulator constant. This can be done by enlargement the Ventilo réellesqueritess be achieved. This increased volume flow through the control valve in turn causes an increase in the output value of Regelemheit. If the output value of the control unit is outside the first limit value, uncontrolled acceleration is identified in step S40, and further measures can be initiated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleunigens einer Brennkraftmaschine. Dabei ist jedem Lastzustand der Brennkraftmaschine ein Ventiloffnungsquerschnitt zugeordnet. Ein unkontrolliertes Beschleunigen der Brennkraftmaschine wird dadurch ermittelt, dass ein Reglerwert sich ausserhalb eines Grenzbereichs befindet.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleuni- gens einer Brennkraftmaschine.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleunigens einer Brennkraftmaschine 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 Kraftstoffzufuhrung in den jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine durch Injektoren, insbesondere durch Piezoin- jektoren. Bei Kraftstoffeinspritzsystemen ist dabei das erzeugte Motordrehmoment unter anderem durch die eingespritzte Kraftstoffmenge pro Arbeitshub abhangig. Dabei wird bei Einspritzsystemen die Kraftstoffmenge nicht selbst gemessen, sondern über die Einspritzdauer und den anliegenden Kraft- stoffdruck berechnet. Sollte ein Fehler im System vorliegen, der die Einspritzmenge erhöht, wie z.B. ein klemmender Injektor und/oder ein falsch messender Raildrucksensor, so wird die Erhöhung der Einspritzmenge durch das System nicht erkannt. In diesem Fall stimmt das erzeugte Drehmoment nicht mit dem Fahrerwunsch uberein und das Fahrzeug kann, vom Fahrer unbeabsichtigt, beschleunigen. Im schlimmsten Fall kann es zu einem „run away", einem unkontrollierten Beschleunigen, der Brennkraftmaschine kommen, welche zu einer Zerstörung derselben fuhren kann.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren bereitzustellen, das eine unbeabsichtigte Erhöhung der Kraftstoffmenge und damit ein ungewolltes Beschleunigen der Brennkraftmaschine ermittelt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine Betrachtung einer Ausgangsgroße einer Reglereinheit ein ungewolltes Beschleunigen der Brennkraftmaschine identifiziert wird. Somit können weitere Maß- nahmen zur Vermeidung des unkontrollierten Beschleunigens der Brennkraftmaschine durch z.B. ein Steuergerat eingeleitet werden. Weiterhin ermöglicht das Verfahren, jeweils abhangig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, eine Plausibili- sierung der sich im Einspritzsystem befindlichen Kraftstoff- menge. Es ist folglich möglich, zu jedem Zeitpunkt zu überprüfen, ob z.B. eine Leckage innerhalb des Einspritzsystems aufgetreten ist, da hier eine, im Vergleich zu einem Einspritzsystem ohne Leckage, höhere Kraftstoffmenge durch das Einspritzsystem strömt.
Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen naher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1: ein Blockschaltbild eines Einspritzsystems zur Regelung des einzuspritzenden Kraftstoffs, Figur 2: zeigt ein Blockschaltbild eines Regelkreises zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleunigens einer Brennkraftmaschine .
Figur 3: zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrensablaufs in der Diagnoseeinheit DIAG2 zur Bestimmung, ob ein unkontrolliertes Beschleunigen der Brennkraftmaschine vorliegt.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Einspritzsystems zur Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge . Dabei besteht das Einspritzsystem aus einem Kraftstofftank 1, einer Niederdruck- pumpe 2, die Kraftstoff aus dem Tank fordert, einem Volumenstromregelventil 3 mit Ruckfuhrleitung 5 zum Kraftstofftank 1, einer Hochdruckpumpe 4, die Kraftstoff einem Hochdruckspeicher 6 zufuhrt, und Injektoren 7, 7' und 1'' zum Ein- spritzen des Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, welcher in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Mittels einer Niederdruckpumpe 2 wird Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 1 gefordert und dann einer Hochdruckpumpe 4 zugeführt. Die Hochdruckpumpe 4 speist dann einen Hochdruckspeicher 6 mit dem aus der Niederdruckpumpe 2 zugefuhrten Kraftstoff. Dabei können sich im Hockdruckspeicher 6 Drucke bis 1800 bar aufbauen. Über Injektoren 7, 7', und I1' kann der Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 6 in einen Brennraum eingespritzt werden. Um den Druck innerhalb des Hochdruckspeichers 6 regeln zu können, ist zwischen der Niederdruckpumpe 2 und der Hochdruckpumpe 4 ein Volumenstromregelventil 3 mit einer Ruckfuhrleitung 5 zum Kraftstofftank angeordnet. Mit Hilfe des Volumenstromregelventils wird das Ansaugvolumen der Hochdruckpumpe 2 geregelt.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Regelkreises RK zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleunigens einer Brennkraftmaschine. Ausgehend von einem Eingang 1 zugefuhrten Drucksollwert P soll besteht der Regelkreis RK aus einer Regeleinheit 2, einer Regelstreckeneinheit 5 und einer zwischengeschalteten Verknupfungseinheit 4 zur Einspeisung eines in einer Vorsteuereinheit 3 generierten Vorsteuerwertes, der zusammen mit dem Ausgangssignal Rl der Regeleinheit 2 das Eingangssignal R2 der Regelstreckeneinheit 5 bildet. Das Ausgangssignal P_ist der Regelstreckeneinheit 5 wird an den Eingang 1 zurückgeführt und entspricht dem aktuellen Druck im Hochdruckspeicher. Weiterhin befinden sich innerhalb des Regelkreises RK zwei Diagnoseeinheiten DIAGl und DIAG2, die ausgewählte Werte des Regelkreises RK auf Plausibilitat überprüfen. Die DIAG2 hat noch zusatzlich die Aufgabe, zu ermitteln, ob ein unkontrolliertes Beschleunigen der Brennkraftmaschine vorliegt.
Am Eingang 1 des Regelkreises RK wird durch Subtraktion des Ausgangssignals P ist der Regelstreckeneinheit 5 vom vorgebbaren Drucksollwert P soll ein Differenzsignal dp gebildet, das als Eingangsgroße für die Regeleinheit 2 dient. Das Dif- ferenzsignal dp wird vorab von einer ersten Diagnoseeinheit DIAGl überprüft, ob dieser Wert für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine plausibel ist. Ein unplausibler Wert wird dabei dadurch ermittelt, dass der zu überprüfende Wert einen zweiten Grenzbereich überschreitet. Dieser zweite Grenzbereich steht in Beziehung zu einem ersten Grenzbereich, der auf einer Zuordnung der Ventiloffnungsstellung der Regelstrecke zu jedem Betriebspunkt basiert.
Das Ausgangssignal Rl der Regeleinheit 2 wird ebenfalls auf Plausibilitat durch eine zweite Diagnoseeinheit DIAG2 überprüft. Dabei erfolgt das Verfahren zur Überprüfung des Ausgangssignals Rl analog dem Verfahren der ersten Diagnoseeinheit DIAGl. Ferner erfolgt in der zweiten Diagnoseeinheit DIAG2 eine zusatzliche Überprüfung, ob das Ausgangssignal Rl sich außerhalb des normalen Arbeitsbereichs der Regeleinheit 2 befindet. Dieses Verfahren wird im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung zu Figur 3 nochmals naher erörtert. Wie bereits erwähnt wird das Ausgangssignal Rl der Regeleinheit 2 mit einem Vorsteuerwert der Vorsteuereinheit 3 addiert. Dabei kann der Vorsteuerwert zeitlich konstant oder variabel sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass der Vorsteuerwert jeweils abhangig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist. Bei der Regelstreckeneinheit 5 handelt es sich dabei beispielhaft um ein volumenstrombasiertes Regelventil. Mit Hilfe eines im System hinterlegten Kennfelds kann dem Eingangssignal R2 der Regelstreckeneinheit 5 eine Ventiloffnungsstellung des Regelventils zugeordnet werden. Basierend auf der Ventiloffnungsstellung des Regelventils der Regelstreckeneinheit 5 kann der Druck im Hochdruckspeicher, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, geregelt werden.
Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrensablaufs in der Diagnoseeinheit DIAG2 zur Bestimmung, ob ein unkontrolliertes Beschleunigen der Brennkraftmaschine vorliegt. Im Schritt Sl wird durch die zweite Diagnoseeinheit DIAG2 die Ausgangsgroße der Regeleinheit 2erfasst. Dabei erfolgt im Schritt SlO eine Plausibilitatsuberprufung des Ausgangswerts der Regeleinheit. Hierzu wird überprüft, ob sich der Ausgangswert innerhalb eines vorgebbaren zweiten Grenzbereichs befindet.
Für den Fall, dass der Ausgangswert sich außerhalb des vorge- gebenen zweiten Grenzbereichs befindet, werden im Schritt S20 weitere Maßnahmen durch das System eingeleitet. Sollte sich der Ausgangswert der Regeleinheit innerhalb des vorgegebenen zweiten Grenzbereichs befinden, wird weiterhin überprüft, ob sich die Ausgangsgroße innerhalb eines vorgebbaren ersten Grenzbereichs befindet. Der erste Grenzbereich befindet sich dabei vollständig innerhalb des zweiten Grenzbereichs .
Dieser erste Grenzbereich basiert dabei auf einer Zuordnung der Ventiloffnungsstellung der Regelstrecke zu jedem Be- triebspunkt. Er entspricht daher dem Arbeitsbereich des Regelventils. Sollte sich aufgrund z.B. einer Leckage die eingespritzte Kraftstoffmenge erhohen, muss, um den Druck im Hochdruckspeicher konstant zu halten, der Volumenstrom durch das Regelventil steigen. Dies kann durch eine Vergrößerung des Ventiloffnungsquerschnitts erreicht werden. Dieser erhöhte Volumenstrom durch das Regelventil bewirkt wiederum eine Erhöhung des Ausgangswerts der Regelemheit . Sollte sich dabei der Ausgangswert der Regelemheit außerhalb des ersten Grenzwerts befinden, so wird im Schritt S40 ein unkontrolliertes Beschleunigen identifiziert, und weitere Maßnahmen können eingeleitet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung einer unkontrollierten Beschleunigung einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem, insbesondere einem Common Rail Einspritzsystem, mit einer Regeleinheit die den Unterschied zwischen einem vorgebbaren Solldruck und einem ermittelten Istdruck in einem Hochdruckspeicher mittels einer volumenstrombasierten Regelstrecke ausregelt, und mit einer Diagnoseeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Regeleinheit ein Regelwert erzeugt wird, welcher als Stellgroße für die volumenstromabhangige Regelstrecke dient, und dass ein unkontrolliertes Beschleunigen der Brennkraftmaschine mittels einer Diagnoseeinheit dann identifiziert wird, wenn der Regelwert sich außerhalb eines vorgebbaren ersten Grenzbereichs befindet, wobei der erste Grenzbereich die sich für alle Betriebszustande ergebenden Regelwerte der volumenstromabhangigen Regelstrecke beinhaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die volumenstromabhangige Regelstrecke durch ein volumen- stromabhangiges Regelventil realisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Ventiloffnungsstellung des Regelventils in einem Kennfeld abgespeichert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswert der Regeleinheit mit einem betriebsabhangigen Vorsteuerungswert addiert wird und als Stellgroße für die volumenstromabhangige Regelstrecke dient.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Diagnoseeinheit überprüft wird, ob sich der Reglereingangswert und/oder der Reglerausgangswert innerhalb eines vorgebbaren zweiten Grenzbereichs befindet, wobei der zweite Grenzbereich den ersten Grenzbereich vollständig beinhaltet.
PCT/EP2008/050672 2007-01-22 2008-01-22 Verfahren zur ermittlung eines unkontrollierten beschleunigens einer brennkraftmaschine. WO2008090135A1 (de)

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