WO2011054633A1 - Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines hochdruckkraftstoffsystems - Google Patents

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fuel
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Stephan Topp
Rainer Peck
Christian Kriechbaum
Steffen Meyer-Salfeld
Rene Zieher
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring a fuel pressure in a fuel injection system of an internal combustion engine. Furthermore, the invention relates to a computer program product for carrying out such a method and to a device for monitoring a fuel pressure in a fuel injection system of an internal combustion engine.
  • the signal provided by the pressure sensor may be faulty due to damage, deliberate manipulation, for example in the context of engine tuning or pronounced drift, with the result that the actual pressure prevailing in the fuel pressure accumulator deviates more than desired from the target pressure.
  • the durability of components of the fuel system can be reduced, the mixture formation quality can decrease, and it can lead to deviations of the actual injection amount of a target injection quantity. It is therefore desirable to continuously monitor the signal of the pressure sensor during operation of the internal combustion engine for plausibility, as is increasingly required, for example, for diesel engines from the legislative side.
  • An installation of two or more redundant pressure sensors whose signals are compared with each other, however, is associated with high costs.
  • DE 10 2008 044050 A1 discloses a method for operating an internal combustion engine, in which initially a test injection quantity to be injected is determined. The internal combustion engine is then operated with a first target pressure and a first drive duration corresponding thereto and the test fuel injection quantity to be injected. In this case, a variable which characterizes the operating state and is influenced by the actually injected fuel injection quantity is detected. Subsequently, the internal combustion engine is operated with a second setpoint pressure and a second control duration corresponding thereto and the test fuel injection quantity, and in turn the variable characterizing the operating state is detected. If the two quantities detected differ by more than one limit, an action is taken.
  • an application of the disclosed method in ongoing operation of the internal combustion engine would require adjusting the fuel pressure to suboptimal setpoint values at least intermittently, which adversely affects the durability of components of the fuel system, mixture quality, consumption, and emissions.
  • a method for monitoring a fuel pressure in a fuel injection system of an internal combustion engine First, a predetermined target fuel pressure is set in the fuel injection system. Subsequently, a first and a subsequent second fuel injection are performed at a time interval which is shorter than a decay time of a pressure wave triggerable by the first fuel injection in the fuel injection system. In a further step, a monitoring fuel injection quantity injected by means of the second fuel injection is determined. This may be both the fuel injection quantity injected by the second fuel injection alone and the total fuel injection amount injected by the first and second fuel injections. When the monitoring fuel injection amount differs by more than a limit from a target fuel injection amount that is predetermined for the target fuel pressure, an action is taken.
  • the action may include, for example, an entry in a fault memory, but also, for example, the lighting of a warning lamp or an emergency shutdown of the internal combustion engine.
  • performing a fuel injection typically causes a drop in fuel pressure in a feed line disposed in the fuel injection system from a fuel return reservoir to an injector. This short-term pressure drop causes after completion of the control of the injection device, for example, between the fuel pressure accumulator and the injection device occurring fuel pressure wave, which decays within a characteristic decay time.
  • the fuel pressure prevailing at the fuel injector during the second fuel injection is changed from the actual fuel pressure statically prevailing in the fuel injection system Fuel injection injected injected second fuel injection quantity.
  • the influence of the pressure wave is basically predictable.
  • different values of the desired injection quantity which apply to different values of the setpoint pressure which could be set during operation, can be measured at a test bench and stored in a corresponding characteristic map. If, during operation of the internal combustion engine, the actual fuel pressure deviates from the desired fuel pressure, the course of the pressure wave triggered by the first fuel injection and thus the injected second fuel injection quantity change, such that, for example, FIG. in case of a defect of a pressure sensor, the reason for the deviation is the action is carried out and countermeasures are allowed.
  • the predefinable target fuel pressure does not need to be changed after its adjustment advantageously makes it possible to keep the desired fuel pressure at a constant value during the course of the process, in particular at an optimum value for the respective operating state.
  • the application of the method is not limited to certain operating conditions such as e.g. limited startup of the internal combustion engine, but also e.g. suitable for use in continuous operation of the internal combustion engine, without the durability of components of the fuel system, the mixture formation quality, consumption or emissions are adversely affected.
  • the invention provides a computer program product for carrying out the method and an apparatus for monitoring fuel pressure in a fuel injection system of an internal combustion engine.
  • a total injected fuel injection quantity by means of the first and second fuel injection is determined as the monitored fuel injection quantity.
  • a calibration fuel injection is performed, which takes place by a calibration interval earlier than the first fuel injection.
  • the calibration interval is longer than a decay time of a calibrated fuel injection triggerable pressure wave in the fuel injection system. This means that the first fuel injection and thus also the later second fuel injection are not affected by the pressure wave of the calibration fuel injection.
  • a calibration fuel injection amount injected by the calibration fuel injection is determined, and a drive duration for the first and / or the second fuel injection is determined based on the calibration fuel injection amount and the target fuel injection amount. In this way, the injection amount of the first fuel injection and thus its effect on the second fuel injection amount can be controlled particularly precisely, which enables the detection of already small deviations between actual fuel pressure and target fuel pressure.
  • performing the calibration fuel injection and determining the calibration fuel injection amount are repeatedly performed, further comprising a step of determining a drive duration for the respective subsequent calibration fuel injection based on the calibration fuel injection amount and the target fuel injection amount.
  • the first and second fuel injection are carried out repeatedly, wherein the monitoring time interval is varied. This further increases the sensitivity of the method because multiple readings are combined.
  • the first and / or the second fuel injection is pre-injection or post-injection, which preferably does not contribute to a rotational speed of the internal combustion engine. In this way, even in case of deviations between the actual fuel pressure and the target fuel pressure, which influence the second fuel injection quantity, a smooth running of the internal combustion engine is maintained.
  • the determination of the monitored fuel injection quantity is based on a signal of a lambda probe.
  • the determination of the monitoring fuel injection quantity is based on a signal of a speed or torque meter.
  • the term "fuel injection quantity" is to be understood as any variable which characterizes the respective fuel injection quantity, even if it does not directly indicate a volume or a mass.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of an apparatus for monitoring a
  • FIG. 2 is a graph of a timing of a drive signal of a fuel injector in the implementation of a method for monitoring a fuel pressure in a fuel injection system of an internal combustion engine according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart of a method of monitoring fuel pressure according to an embodiment
  • a fuel tank 1 12 from which a conveyor 1 14, for example comprising a prefeed pump and a high-pressure pump, the fuel in a fuel pressure accumulator 1 16 promotes.
  • a pressure control valve 1 18 and a pressure sensor 120 are connected, further a plurality of injectors (injectors) 122 which inject the fuel directly into them associated combustion chambers 124 of the otherwise not further shown internal combustion engine.
  • injectors injectors
  • a crankshaft 126 is rotated.
  • a crankshaft sensor 128 includes the revolutions and the rotational speed of the crankshaft 126.
  • the operation of the internal combustion engine and also of the fuel system 110 is controlled or controlled by a control device 130.
  • control unit 130 receives signals from the pressure sensor 120 and from the crankshaft sensor 128.
  • the control unit 130 controls, inter alia, the injectors 122 and the pressure regulating valve 1 18.
  • the control unit 130 includes a fuel pressure controller 132 for setting a predefinable setpoint fuel pressure in the fuel pressure accumulator 1 16 of the fuel injection system 1 10.
  • the fuel pressure actuator 132 is connected to receive a fuel pressure signal 121 to the pressure sensor 120 and to carry out control operations with the pressure control valve 1 18. Der Druckbuchsensor 121 ist mit der Drucksensor 120sky.
  • the pressure in the fuel pressure accumulator 16 is variable during normal operation of the internal combustion engine and is set by the fuel pressure regulator 132 to the setpoint fuel pressure which is dependent on different operating variables, for example an operating temperature and / or a rotational speed of the internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows, in a graph along a voltage axis 242 plotted against a time axis 241, a simplified illustrated exemplary drive signal 241 which, during operation, sends the injection control unit 134 to one of the fuel injectors 122.
  • the drive signal 241 shown has a rectangular shape which is defined between a first voltage value 231, e.g. 0 V at which the fuel injector 122 in question is closed and a second voltage value 232 at which this fuel injector 122 opens to inject fuel into the respective combustion chamber 124.
  • the drive signal 230 has two main injections 208, 208 ', which belong to two consecutive cycles 221, 222 of the internal combustion engine.
  • the drive signal 230 has a first 201 and a subsequent second 202 fuel injection, which are shown here by way of example as pre-injections 201, 202.
  • the first 201 and second 202 fuel injections are arranged at a time interval 204 which is shorter than the decay time 206 of the pressure wave triggered by the first fuel injection 201 in the fuel injection system 110.
  • the controller 130 includes a fuel injection amount setting unit 140 that is connected to the injection control unit 134 and that in operation provides a target fuel injection amount for the first and second fuel injectors 201, 202 taken together.
  • the injection control unit 134 determines these respective actuation durations 210, 212 of the first and second fuel injections 201, 202, wherein the desired fuel pressure set in the fuel pressure accumulator 16 and the anticipated influence on the second 201 fuel injection by the pressure wave triggered by the first fuel injection 201 to be taken into account. For example, matching drive durations 210, 212 for the first and second fuel injections 201, 202 are determined.
  • the controller 130 includes a fuel injection amount determiner 136, which is connected to the speed sensor 128 and determines the injected fuel amount from the influence that fuel injection exerts on the engine speed.
  • the fuel injection quantity determiner 136 is e.g. designed to determine the amount of fuel injected in any other way, such as a signal from a ⁇ -probe.
  • the injection control unit 134 carries out a calibration fuel injection 203, likewise as a pilot injection, with a drive duration 213 in the cycle 221 of the internal combustion engine shown on the left in FIG.
  • the injection control unit 134 is configured to calibrate the drive durations 210, 212 for the first and second fuel injections 201, 202 based on a calibration fuel injection quantity determined by the fuel injection quantity determiner 136 injected by the calibration fuel injection 203 such that, assuming the fuel pressure accumulator 16 in the fuel pressure accumulator 16 set target fuel pressure, the first and second fuel injection 201, 202 in total inject exactly the target fuel injection quantity.
  • the fuel injection amount determiner 136 determines the actual monitored fuel injection amount from the speed sensor 128 signal and forwards them to a fuel injection amount comparator 142 of the controller that compares the monitored fuel injection amount to the target fuel injection amount.
  • the fuel injection amount comparator 142 is configured to deliver an error signal to an error action unit 138 of the controller when the monitoring fuel injection amount differs from the target fuel injection amount by more than a predetermined limit, eg, in the fuel injection amount comparator 142.
  • the error action unit 138 turns on a warning lamp 139, which warns a user of the internal combustion engine of a possible defect of the pressure sensor 120.
  • step 300 a setpoint fuel pressure in a fuel pressure accumulator of the fuel injection system is initially predefined, for example, based on a current rotational speed and an operating temperature of the internal combustion engine.
  • step 304 the target fuel pressure set in step 300 in the fuel injection system is adjusted by controlling a pressure control valve and / or a high pressure pump in accordance with a signal of a pressure sensor attached to the fuel pressure accumulator.
  • a desired fuel injection amount for a calibration fuel injection is specified. This can e.g. be a predetermined constant value.
  • the calibration fuel injection is e.g. executed as a pilot injection during a cycle of the internal combustion engine, with an injection duration, which are based on the target fuel pressure, the target fuel injection quantity and possibly other parameters such as the fuel temperature.
  • a calibration fuel injection amount actually injected by the calibration fuel injection is determined, e.g. based on a signal from a ⁇ -probe.
  • a difference between the target fuel injection amount and the actually injected calibration fuel injection amount is determined. If the difference is greater than one e.g. is constant predefinable limit, in step 318, the injection period for the calibration fuel injection is re-corrected accordingly, and in step 312, a calibration fuel injection is again performed, e.g. in a subsequent cycle of the internal combustion engine.
  • a first and second fuel injection drive duration is set sequentially at a predetermined time interval shorter than a decay time of a first fuel injection triggerable pressure wave in the fuel injection system.
  • the actuation durations are determined in such a way that the first and second fuel injections, assuming the desired fuel pressure and taking into account the effect of the pressure wave, in total inject exactly the desired fuel injection quantity.
  • the first and second fuel injections are performed at the specified time interval, eg, also as pre-injection within a further cycle of the internal combustion engine, in which they replace the calibration fuel injection of step 312.
  • step 308 eg also from the signal of the ⁇ -probe, the fuel injection quantity actually injected by both is determined.
  • step 322 a difference between the desired fuel injection amount and the actually injected calibration fuel injection amount determined in step 308 is determined. If the difference is greater than, for example, a further definable further limit value, which may also be equal to the limit value used in step 320, an action is performed in step 320, which registers an error in the pressure control performed in step 304, eg on a defective one Pressure sensor can be based.
  • step 300 e. also from the signal of the ⁇ -probe

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Zunächst wird ein Soll-Kraftstoffdrucks im Kraftstoffeinspritzsystem eingestellt. Anschließend werden eine erste und eine darauffolgende zweite Kraftstoffeinspritzung in einem Zeitabstand ausgeführt, der kürzer ist als eine Abklingdauer einer durch die erste Kraftstoffeinspritzung auslösbaren Druckwelle im Kraftstoffeinspritzsystem. In einem weiteren Schritt wird eine mittels der zweiten Kraftstoffeinspritzung eingespritzten Überwachungs-Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt. Wenn die Überwachungs-Kraftstoffeinspritzmenge sich um mehr als einen Grenzwert von einer für den Soll-Kraftstoffdruck vorgebbaren Soll-Kraftstoffeinspritzmenge unterscheidet, wird eine Aktion durchgeführt. Unter weiteren Gesichtspunkten schafft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine.

Description

Beschreibung Titel
VERFAHREN UND VORRICHTUNG UM ÜBERWACHEN EINES HOCHDRUCKKRAF STOFFSYSTEMS
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines derartigen Verfahrens und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine.
Vom Markt her bekannt sind Common-Rail-Kraftstoffsysteme, bei denen Kraftstoff von einer Fördereinrichtung in einen Kraftstoffdruckspeicher, das sogenannte Rail, gefördert wird. An den Kraftstoffdruckspeicher sind mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume einspritzen. Der Druck im Kraftstoffdruckspeicher wird von einem Drucksensor erfasst und von einer Einsteileinrichtung auf einen variablen Solldruck geregelt. Die in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffeinspritzmenge hängt zum einen von dem aktuellen Ist-Druck im Kraftstoffdruckspeicher und zum anderen von der Ansteuerdauer und der damit zusammenhängenden Einspritzdauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ab.
Das vom Drucksensor bereitgestellte Signal kann durch einen Schaden, gezielte Manipulation z.B. im Rahmen von Motortuning oder eine ausgeprägte Drift fehlerhaft sein, was dazu führt, dass der tatsächliche im Kraftstoffdruckspeicher herrschende Druck vom Solldruck mehr als gewünscht abweicht. Hierdurch kann die Haltbarkeit von Komponenten des Kraftstoffsystems reduziert werden, die Gemischbildungsqualität kann sinken, und es kann zu Abweichungen der Ist-Einspritzmenge von einer Soll-Einspritzmenge führen. Es ist daher wünschenswert, das Signal des Drucksensors im Betrieb der Brennkraftmaschine laufend auf Plausibilität zu überwachen, wie z.B. für Dieselmotoren auch von gesetzgeberischer Seite zunehmend gefordert wird. Eine Installation von zwei oder mehr redundanten Drucksensoren, deren Signale miteinander verglichen werden, ist jedoch mit hohen Kosten verbunden. Die DE 10 2008 044050 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, bei dem zunächst eine einzuspritzende Test-Einspritzmenge festgelegt wird. Die Brennkraftmaschine wird sodann mit einem ersten Solldruck und einer diesem und der einzuspritzenden Test-Kraftstoffeinspritzmenge entsprechenden ersten Ansteuerdauer betrieben. Dabei wird eine den Betriebszustand charakterisierende, durch die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffeinspritzmenge beeinflusste Größe erfasst. Anschließend wird die Brennkraftmaschine mit einem zweiten Solldruck und einer diesem und der Test-Kraftstoffeinspritzmenge entsprechenden zweiten Ansteuerdauer betrieben und wiederum die den Betriebszustand charakterisierende Größe erfasst. Wenn die beiden erfassten Größen sich um mehr als einen Grenzwert unterscheiden, wird eine Aktion durchgeführt. Da im Allgemeinen zwischen dem Kraftstoffdruck und der bei gegebener Ansteuerdauer eingespritzten Kraftstoffeinspritzmenge ein nichtlinearer Zusammenhang besteht, kann auf diese Weise festgestellt werden, ob der Ist-Kraftstoffdruck z.B. aufgrund eines Drucksensorfehlers unzulässig vom Solldruck abweicht.
Eine Anwendung des offenbarten Verfahrens im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine würde jedoch erfordern, den Kraftstoffdruck zumindest intermittierend auf für den Betrieb suboptimale Sollwerte einzustellen, was die Haltbarkeit von Komponenten des Kraftstoffsystems, die Gemischbildungsqualität, Verbrauch und Emissionen negativ beeinflusst.
Offenbarung der Erfindung
Demgemäß vorgesehen ist ein Verfahren zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Zunächst wird ein vorgebbarer Soll- Kraftstoffdruck im Kraftstoffeinspritzsystem eingestellt. Anschließend werden eine erste und eine darauffolgende zweite Kraftstoffeinspritzung in einem Zeitabstand ausgeführt, der kürzer ist als eine Abklingdauer einer durch die erste Kraftstoffeinspritzung auslösbaren Druckwelle im Kraftstoffeinspritzsystem. In einem weiteren Schritt wird eine mittels der zweiten Kraftstoffeinspritzung eingespritzten Überwachungs-Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt. Dabei kann es sich sowohl um die allein mittels der zweiten Kraftstoffeinspritzung eingespritzte Kraftstoffeinspritzmenge als auch um die von der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzung insgesamt eingespritzte Kraftstoffeinspritzmenge handeln. Wenn die Überwachungs- Kraftstoffeinspritzmenge sich um mehr als einen Grenzwert von einer für den Soll- Kraftstoffdruck vorgebbaren Soll-Kraftstoffeinspritzmenge unterscheidet, wird eine Aktion durchgeführt. Die Aktion kann beispielsweise ein Eintrag in einen Fehlerspeicher umfassen, aber auch z.B. das Aufleuchten einer Warnlampe oder eine Notabschaltung der Brennkraftmaschine. Bei modernen Kraftstoffeinspritzsystemen wie z.B. Common-Rail-Systemen bewirkt die Durchführung einer Kraftstoffeinspritzung typischerweise einen Einbruch des Kraftstoffdruckes in einer im Kraftstoffeinspritzsystem angeordneten Zuleitung von einem Kraftstoff d ru ck- speicher zu einer Einspritzvorrichtung (Injektor). Dieser kurzzeitige Druckeinbruch bewirkt nach Beendigung der Ansteuerung der Einspritzvorrichtung eine z.B. zwischen dem Kraftstoffdruckspeicher und der Einspritzvorrichtung auftretende Kraftstoff-Druckwelle, die innerhalb einer charakteristischen Abklingdauer abklingt. Da im vorliegenden Verfahren die zweite Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, noch bevor die von der ersten Kraftstoffeinspritzung ausgelöste Druckwelle abgeklungen ist, ist der an der Kraftstoffeinspritzvorrichtung während der zweiten Kraftstoffeinspritzung herrschende Kraftstoff druck gegenüber einem statisch im Kraftstoffeinspritzsystem herrschenden Ist-Kraftstoffdruck verändert, was die während der zweiten Kraftstoffeinspritzung eingespritzte zweite Kraftstoffeinspritzmenge beeinflusst.
Unter der Annahme, dass der Ist-Kraftstoffdruck, z.B. bei ordnungsgemäßem Funktionieren einer Druckeinstelleinrichtung und eines Drucksensors, gleich dem Soll-Kraftstoffdruck ist, ist der Einfluss der Druckwelle grundsätzlich vorhersagbar. Beispielsweise können unterschiedliche Werte der Soll-Einspritzmenge, die für unterschiedliche Werte des Solldrucks gelten, die im Betrieb eingestellt werden könnten, an einer Prüfbank ausgemessen und in einem entsprechenden Kennfeld abgespeichert werden. Weicht nun im Betrieb der Brennkraftmaschine der Ist-Kraftstoffdruck vom Soll-Kraftstoffdruck ab, ändert sich der Verlauf der von der ersten Kraftstoffeinspritzung ausgelösten Druckwelle und damit die eingespritzte zweite Kraftstoffeinspritzmenge, sodass z.B. bei einem Defekt eines Drucksensors, der Grund für die Abweichung ist die Aktion ausgeführt wird und Gegenmaßnahmen ermöglicht werden.
Dass der vorgebbare Soll-Kraftstoffdruck nach seiner Einstellung nicht mehr verändert zu werden braucht, ermöglicht vorteilhaft, den Soll-Kraftstoffdruck während des Verfahrensablaufs auf einem konstanten Wert zu belassen, insbesondere auf einem für den jeweiligen Betriebszustand optimalen Wert. Damit ist die Anwendung des Verfahrens nicht auf bestimmte Betriebszustände wie z.B. das Hochfahren der Brennkraftmaschine beschränkt, sondern auch z.B. für den Einsatz im Dauerbetrieb der Brennkraftmaschine geeignet, ohne dass die Haltbarkeit von Komponenten des Kraftstoffsystems, die Gemischbildungsqualität, Verbrauch oder Emissionen negativ beeinflusst werden.
Unter weiteren Gesichtspunkten schafft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird als Überwachungs- Kraftstoffeinspritzmenge eine mittels der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzung insgesamt eingespritzte Gesamt-Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird weiterhin eine Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung ausgeführt, die um einen Kalibrier-Zeitabstand früher als die erste Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Der Kalibrier-Zeitabstand ist länger als eine Abklingdauer einer durch die Kalibrier- Kraftstoffeinspritzung auslösbaren Druckwelle im Kraftstoffeinspritzsystem. Dies bedeutet, dass die erste Kraftstoffeinspritzung und damit auch die noch später erfolgende zweite Kraftstoffeinspritzung nicht durch die Druckwelle der Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung beeinflusst werden. In weiteren Schritten wird eine mittels der Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung eingespritzte Kalibrier-Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt, und eine Ansteuerdauer für die erste und/oder die zweite Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Kalibrier- Kraftstoffeinspritzmenge und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge festgelegt. Auf diese Weise kann die Einspritzmenge der ersten Kraftstofffeinspritzung und damit deren Effekt auf die zweite Kraftstoffeinspritzmenge besonders präzise kontrolliert werden, was die Detektierung von bereits geringen Abweichungen zwischen Ist-Kraftstoffdruck und Soll-Kraftstoffdruck ermöglicht.
Vorzugsweise erfolgen das Ausführen der Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung und das Ermitteln der Kalibrier-Kraftstoffeinspritzmenge wiederholt, wobei weiterhin ein Schritt des Ermitteins einer Ansteuerdauer für die jeweils nachfolgende Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist, der basierend auf der Kalibrier-Kraftstoffeinspritzmenge und der Soll- Kraftstoffeinspritzmenge erfolgt. Dies ermöglicht, die Kalibrierung noch genauer vorzunehmen, z.B. auch iterativ mit einem Abbruchkriterium und so eine noch empfindlichere Detektierung einer Druckabweichung zu erreichen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden die erste und zweite Kraftstoffeinspritzung wiederholt ausgeführt, wobei der Überwachungs-Zeitabstand variiert wird. Dies erhöht weiter die Empfindlichkeit des Verfahrens, da mehrere Messwerte miteinander kombiniert werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die erste und/oder die zweite Kraftstoffeinspritzung Vor- oder Nacheinspritzung, die vorzugsweise nicht zu einer Drehzahl der Brennkraftmaschine beiträgt. Auf diese Weise wird selbst bei Abweichungen zwischen Ist- Kraftstoffdruck und Soll-Kraftstoffdruck, die die zweite Kraftstoffeinspritzmenge beeinflussen, ein ruhiger Lauf der Brennkraftmaschine aufrechterhalten. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Ermitteln der Überwachungs- Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einem Signal einer Lambda-Sonde. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Ermitteln der Überwachungs-Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einem Signal eines Drehzahl- oder Drehmomentmessers. Grundsätzlich ist unter dem Begriff "Kraftstoffeinspritzmenge" eine beliebige Größe zu verstehen, die die jeweilige Kraftstoffeinspritzmenge charakterisiert, auch wenn diese nicht direkt ein Volumen oder eine Masse angibt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Figuren erläutert. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer Vorrichtung zum Überwachen eines
Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Graph eines zeitlichen Verlaufs eines Ansteuersignais einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung bei der Ausführung eines Verfahrens zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks gemäß einer Ausführungsform;
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine trägt in Fig. 1 insgesamt das Bezugszeichen 1 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 1 12, aus dem eine Fördereinrichtung 1 14, beispielsweise umfassend eine Vorförderpumpe und eine Hochdruckpumpe, den Kraftstoff in einen Kraftstoffdruckspeicher 1 16 fördert. An diesen sind ein Druckregelventil 1 18 und ein Drucksensor 120 angeschlossen, ferner mehrere Einspritzvorrichtungen (Injektoren) 122, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 124 der im Übrigen nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine einspritzen. Bei der Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs in den Brennräumen 124 wird eine Kurbelwelle 126 in Drehung versetzt. Ein Kurbelwellensensor 128 umfasst die Umdrehungen und die Drehzahl der Kurbelwelle 126. Der Betrieb der Brennkraftmaschine und auch des Kraftstoffsystems 1 10 wird von einem Steuergerät 130 gesteuert beziehungsweise geregelt. Hierzu erhält das Steuergerät 130 unter anderem Signale vom Drucksensor 120 und vom Kurbelwellensensor 128. Angesteuert werden vom Steuergerät 130 unter anderem die Injektoren 122 und das Druckregelventil 1 18. Das Steuergerät 130 umfasst einen Kraftstoffdrucksteller 132 zum Einstellen eines vorgebbaren Soll-Kraftstoffdrucks im Kraftstoffdruckspeicher 1 16 des Kraftstoffeinspritzsystems 1 10. Der Kraftstoffdrucksteller 132 ist zum Empfang eines Kraftstoffdrucksignals 121 mit dem Drucksensor 120 und zur Durchführung von Regelungseingriffen mit dem Druckregelventil 1 18 verbunden. Der Druck im Kraftstoffdruckspeicher 1 16 ist im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine variabel und wird vom Kraftstoffdrucksteller 132 auf den von verschiedenen Betriebsgrößen, beispielsweise einer Betriebstemperatur und/oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig vorgegebenen Soll-Kraftstoffdruck eingestellt.
Mit dem Kraftstoffdrucksteller 132 und den Einspritzvorrichtungen 122 ist eine Einspritzsteuereinheit 134 des Steuergeräts 130 verbunden, die zur Ansteuerung der Einspritzvorrichtungen 122 dient. Figur 2 zeigt in einem Graph entlang einer Spannungsachse 242 über einer Zeitachse 241 aufgetragen ein vereinfacht dargestelltes beispielhaftes Ansteuersignal 241 , welches die Einspritzsteuereinheit 134 im Betrieb an eine der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 122 sendet. Das gezeigte Ansteuersignal 241 hat einen rechteckförmigen Verlauf, der zwischen einem ersten Spannungswert 231 , z.B. 0 V, bei dem die betreffende Kraftstoffeinspritzvorrichtung 122 geschlossen ist, und einem zweiten Spannungswert 232, bei dem diese Kraftstoffeinspritzvorrichtung 122 öffnet, um Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum 124 einzuspritzen. Durch das Öffnen und Schließen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 122 wird jeweils im Kraftstoffeinspritzsystem 1 10 eine zwischen dem Kraftstoffdruckspeicher 1 16 und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 122 verlaufende Druckwelle ausgelöst, die innerhalb einer Abklingdauer 206 wieder abklingt. Das Ansteuersignal 230 weist zwei Haupteinspritzungen 208, 208' auf, die zu zwei aufeinanderfolgenden Zyklen 221 , 222 der Brennkraftmaschine gehören.
Im zweiten 222 der beiden Zyklen 221 , 222 weist das Ansteuersignal 230 eine erste 201 und eine darauffolgende zweite 202 Kraftstoffeinspritzung auf, die hier beispielhaft als Voreinspritzungen 201 , 202 dargestellt sind. Die erste 201 und zweite 202 Kraftstoffeinspritzung sind in einem Zeitabstand 204 voneinander angeordnet, der kürzer ist als die Abklingdauer 206 der durch die erste Kraftstoffeinspritzung 201 ausgelösten Druckwelle im Kraftstoffeinspritzsystem 1 10. Das Steuergerät 130 weist eine Kraftstoffeinspritzmengenvorgabeeinheit 140 auf, die mit der Einspritzsteuereinheit 134 verbunden ist und dieser im Betrieb eine Soll- Kraftstoffeinspritzmenge für die erste und zweite Kraftstoffeinspritzung 201 , 202 zusammengenommen bereitstellt. Die Einspritzsteuereinheit 134 bestimmt diesen entsprechende Ansteuerdauern 210, 212 der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzung 201 , 202, wobei der im Kraftstoffdruckspeicher 1 16 eingestellte Soll-Kraftstoffdruck und die bei diesem Druck zu erwartende Beeinflussung der zweiten 201 Kraftstoffeinspritzung durch die von der ersten Kraftstoffeinspritzung 201 ausgelöste Druckwelle mit berücksichtigt werden. Beispielsweise werden übereinstimmende Ansteuerdauern 210, 212 für die erste und zweiten Kraftstoffeinspritzung 201 , 202 bestimmt.
Das Steuergerät 130 weist einen Kraftstoffeinspritzmengenermittler 136 auf, der mit dem Drehzahlsensor 128 verbunden ist und aus dem Einfluss, den eine Kraftstoffeinspritzung auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine ausübt, die eingespritzte Kraftstoffmenge ermittelt. In alternativen Ausführungsformen ist der Kraftstoffeinspritzmengenermittler 136 z.B. ausgebildet, die jeweils eingespritzte Kraftstoffmenge auf andere Weise zu ermitteln, etwa aus einem Signal einer λ-Sonde. Um die Ansteuerdauern 210, 212 mit großer Präzision festzulegen führt die Einspritzsteuereinheit 134 in dem in Fig. 2 links gezeigten Zyklus 221 der Brennkraftmaschine eine Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung 203, ebenfalls als eine Voreinspritzung, mit einer Ansteuerdauer 213 durch. Die Einspritzsteuereinheit 134 ist ausgebildet, auf Grundlage einer vom Kraftstoffeinspritzmengenermittler 136 ermittelten, mittels der Kalibrier- Kraftstoffeinspritzung 203 eingespritzten Kalibrier-Kraftstoffeinspritzmenge die Ansteuerdauern 210, 212 für die erste und zweiten Kraftstoffeinspritzung 201 , 202 derart zu kalibrieren, dass bei Annahme des im Kraftstoffdruckspeicher 1 16 eingestellten Soll-Kraftstoffdrucks die erste und zweiten Kraftstoffeinspritzung 201 , 202 insgesamt genau die Soll- Kraftstoffeinspritzmenge einspritzen.
Im Betrieb ermittelt der Kraftstoffeinspritzmengenermittler 136 nach Ausführung der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzung die tatsächlich mittels dieser eingespritzte Überwachungs- Kraftstoffeinspritzmenge aus dem Signal des Drehzahlsensors 128 und leitet diese an einen Kraftstoffeinspritzmengenvergleicher 142 des Steuergeräts weiter, der die Überwachungs- Kraftstoffeinspritzmenge mit der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge vergleicht. Der Kraftstof- feinspritzmengenvergleicher 142 ist ausgebildet, ein Fehlersignal an eine Fehleraktionseinheit 138 des Steuergeräts abzugeben, wenn die Überwachungs-Kraftstoffeinspritzmenge sich um mehr als einen vorgebbaren, z.B. im Kraftstoffeinspritzmengenvergleicher 142 gespeicherten Grenzwert von der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge unterscheidet. Die Fehleraktionseinheit 138 schaltet eine Warnlampe 139 ein, die einen Benutzer der Brennkraftmaschine vor einem möglichen Defekt des Drucksensors 120 warnt. Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine. In Schritt 300 wird zunächst ein Soll-Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffdruckspeicher des Kraftstoffeinspritzsystems vorgegeben, z.B. basierend auf einer momentanen Drehzahl und einer Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine. In Schritt 304 wird der in Schritt 300 vorgegebene Soll-Kraftstoffdrucks im Kraftstoffeinspritzsystem eingestellt, indem ein Druckregelventil und/oder eine Hochdruckpumpe entsprechend einem Signal eines am Kraftstoffdruckspeicher angebrachten Drucksensors geregelt werden.
In Schritt 302 wird eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge für eine Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung vorgegeben. Dies kann z.B. ein vorab festgelegter konstanter Wert sein. In Schritt 312 wird die Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung z.B. als Voreinspritzung während eines Zyklus der Brennkraftmaschine ausgeführt, mit einer Einspritzdauer, der der Soll-Kraftstoffdruck, die Soll- Kraftstoffeinspritzmenge und ggf. noch weitere Parameter wie die Kraftstofftemperatur zugrunde gelegt sind. In Schritt 314 wird eine mittels der Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kalibrier-Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt, z.B. basierend auf einem Signal einer λ-Sonde. In Schritt 320 wird eine Differenz zwischen der Soll- Kraftstoffeinspritzmenge und der tatsächlich eingespritzten Kalibrier-Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt. Wenn die Differenz größer als ein z.B. konstant vorgebbarer Grenzwert ist, wird in Schritt 318 die Einspritzdauer für die Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung entsprechend korrigiert neu festgelegt und in Schritt 312 erneut eine Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung ausgeführt, z.B. in einem nachfolgenden Zyklus der Brennkraftmaschine.
Wenn die in Schritt 320 ermittelte Differenz den Grenzwert unterschreitet, verlässt das Verfahren die Schleife. In Schritt 316 wird unter Berücksichtigung der vorangegangen Kalibrierung in eine Ansteuerdauer für eine erste und zweite Kraftstoffeinspritzung festgelegt, die in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand aufeinanderfolgend vorgesehen sind, der kürzer als eine Abklingdauer einer durch die erste Kraftstoffeinspritzung auslösbaren Druckwelle im Kraftstoffeinspritzsystem ist. Die Ansteuerdauern werden dabei so festgelegt, dass die erste und zweite Kraftstoffeinspritzung bei Annahme des Soll-Kraftstoffdrucks und unter Berücksichtigung des Effekts der Druckwelle insgesamt genau die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge einspritzen. In Schritt 306 werden die erste und zweite Kraftstoffeinspritzung im festgelegten zeitlichen Abstand ausgeführt, z.B. ebenfalls als Voreinspritzung innerhalb eines weiteren Zyklus der Brennkraftmaschine, in welchem sie an die Stelle der Kalibrier- Kraftstoffeinspritzung aus Schritt 312 treten. In Schritt 308 wird, z.B. ebenfalls aus dem Signal der λ-Sonde, die tatsächlich von beiden eingespritzte Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt. In Schritt 322 wird eine Differenz zwischen der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge und der in Schritt 308 ermittelten tatsächlich eingespritzten Kalibrier-Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt. Wenn die Differenz größer als ein z.B. konstant vorgebbarer weiterer Grenzwert ist, der auch gleich dem in Schritt 320 verwendeten Grenzwert sein kann, wird in Schritt 320 eine Aktion ausgeführt, die einen Fehler in der in Schritt 304 erfolgten Druckregelung registriert, der z.B. auf einem defekten Drucksensor beruhen kann. Das Verfahren wird mit Schritt 300 fortgesetzt.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem (1 10) einer Brennkraftmaschine, mit folgenden Schritten:
- Einstellen (304) eines vorgebbaren (300) Soll-Kraftstoffdrucks im Kraftstoffeinspritzsystem (1 10);
- Ausführen (306) einer ersten (201 ) und einer darauffolgenden zweiten (202) Kraftstoffeinspritzung in einem Überwachungs-Zeitabstand (204), welcher kürzer als eine Abklingdauer (206) einer durch die erste Kraftstoffeinspritzung (201 ) auslösbaren Druckwelle im Kraftstoffeinspritzsystem (1 10) ist;
- Ermitteln (308) einer mittels der zweiten Kraftstoffeinspritzung (202) eingespritzten Überwachungs-Kraftstoffeinspritzmenge; und
- Durchführen einer Aktion (310), wenn die Überwachungs- Kraftstoffeinspritzmenge sich um mehr als einen Grenzwert von einer für den Soll-Kraftstoffdruck vorgebbaren (302) Soll-Kraftstoffeinspritzmenge unterscheidet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei als Überwachungs-Kraftstoffeinspritzmenge eine mittels der ersten (201 ) und zweiten (202) Kraftstoffeinspritzung insgesamt eingespritzte Gesamt-Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend folgende Schritte:
- Ausführen (312) einer Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung (203), um einen Kalibrier- Zeitabstand vor der ersten Kraftstoffeinspritzung (201 ), welcher länger als eine Abklingdauer (206) einer durch die Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung (201 ) auslösbaren Druckwelle im Kraftstoffeinspritzsystem (1 10) ist;
- Ermitteln (314) einer mittels der Kalibrier-Kraftstoffeinspritzung (202) eingespritzten Kalibrier-Kraftstoffeinspritzmenge; und
- Festlegen (316) einer Ansteuerdauer (210, 212) für die erste (201 ) und/oder die zweite (202) Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Kalibrier- Kraftstoffeinspritzmenge und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Ausführen (312) der Kalibrier- Kraftstoffeinspritzung (203) und das Ermitteln (314) der Kalibrier- Kraftstoffeinspritzmenge wiederholt ausgeführt werden, weiterhin umfassend einen Schritt des Ermitteins (318) einer Ansteuerdauer für die jeweils nachfolgende Kalibrier- Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Kalibrier-Kraftstoffeinspritzmenge und der Soll- Kraftstoffeinspritzmenge.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste (201 ) und zweite (202) Kraftstoffeinspritzung wiederholt ausgeführt werden, wobei der Überwa- chungszeitabstand (204) variiert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste (201 ) und/oder die zweite (202) Kraftstoffeinspritzung eine insbesondere nicht zu einer Drehzahl der Brennkraftmaschine beitragende Vor- oder Nacheinspritzung ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (308) der Überwachungs-Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einem Signal einer Lambda- Sonde erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (308) der Überwachungs-Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einem Signal eines Drehzahloder Drehmomentmessers (128) erfolgt.
9. Computerprogrammprodukt mit Programmanweisungen, welche auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sind, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn die Programmanweisungen auf einem Computer oder einem Steuergerät (130) ausgeführt werden.
Vorrichtung (130) zum Uberwachen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem (1 10) einer Brennkraftmaschine, mit:
- einem Kraftstoffdrucksteller (132) zum Einstellen eines vorgebbaren (300) Soll- Kraftstoffdrucks im Kraftstoffeinspritzsystem (1 10);
- einer Einspritzsteuereinheit (134) zum Ausführen einer ersten (201 ) und einer darauffolgenden zweiten (202) Kraftstoffeinspritzung in einem Zeitabstand (204), welcher kürzer als eine Abklingdauer (206) einer durch die erste Kraftstoffeinspritzung (201 ) auslösbaren Druckwelle im Kraftstoffeinspritzsystem (1 10) ist;
- einem Kraftstoffeinspritzmengenermittler (136) zum Ermitteln einer mittels der zweiten Kraftstoffeinspritzung (202) eingespritzten Überwachungs- Kraftstoffeinspritzmenge; und - einer Aktionseinheit (138) zum Durchführen einer Aktion (310), wenn die Über- wachungs-Kraftstoffeinspritzmenge sich um mehr als einen Grenzwert von einer für den Soll-Kraftstoffdruck vorgebbaren Soll-Kraftstoffeinspritzmenge unterscheidet.
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