Beschreibung
Verfahren zur Erkennung eines Fehlverhaltens eines elektro- nisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbren¬ nungsmotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlverhaltens eines elektronisch geregelten Kraftstoffein- spritzsystems eines Verbrennungsmotors.
In modernen Kraftfahrzeugen werden Kraftstoffeinspritzsysteme eingesetzt, die einen hohen Beitrag zur Erfüllung anspruchs¬ voller Kunden- und Gesetzesanforderungen bezüglich Kraft- stoffverbrauch und Emissionen unerwünschter Schadstoffe liefern. Derartige moderne Kraftfahrzeuge weisen beispielsweise selbstzündende Verbrennungsmotoren auf, die mit einem Common- Rail-DieseleinspritzSystem arbeiten . Bei derartigen Systemen auftretende Fehler, beispielsweise
Leckagen, mechanisches Komponentenversagen, Verunreinigungen, etc., führen häufig zu einem ungewünschten Fahrzeugverhalten, beispielsweise einem Leistungsverlust, erhöhten Schadstoff¬ emissionen oder einem Aktivieren einer Fehlerspeicherlampe. Derartige Fehler können sowohl im Niederdruckbereich des jeweiligen Fahrzeugs als auch im Hochdruckbereich des jeweiligen Fahrzeugs auftreten bzw. begründet sein.
Bekannte On-Board-Diagnosesysteme erlauben es vor allem beim Vorliegen dynamischer Operationsbedingungen nur begrenzt, die genaue Fehlerursache im Einspritzsystem zu ermitteln oder zumindest näher einzugrenzen, ohne dabei das Verhalten des gesamten Einspritzsystems im Rahmen der Diagnose negativ zu be¬ einflussen. Zusätzlich dazu wird eine genaue Ortung einer Fehlerursache im erheblichen Maße dadurch eingeschränkt, dass nur eine begrenzte Anzahl von On-Board-Sensorinformationen verfügbar ist.
Eine Folge der vorstehend genannten Probleme besteht darin, dass in einer Werkstatt mangels genauer Kenntnis der Ursache eines Fehlers oftmals in unnötiger Weise Komponenten ausge¬ tauscht werden. Beispielsweise kann eine funktionsfähige Hochdruckpumpe ausgetauscht werden, obwohl das unerwünschte Systemverhalten durch einen verstopften Kraftstofffilter hervorgerufen wurde.
Des Weiteren ist es bereits bekannt, in einer Werkstatt zu Diagnosezwecken zusätzliche Sensoren am Kraftstoffeinspritz- system anzubringen und manuelle Tests durchzuführen. Dies ist jedoch mit einem hohen Analyseaufwand für die jeweilige Werk¬ statt verbunden, was wiederum die Bereitschaft erhöht, in un¬ nötiger Weise eigentlich funktionsfähige Komponenten auszu- tauschen. Darüber hinaus führen manuelle Eingriffe in das
Hochdrucksystem eines Kraftfahrzeugs häufig dazu, dass Verun¬ reinigungen in das System eingebracht werden oder Komponenten des Systems beschädigt werden. Aus der DE 197 27 794 Cl ist bereits ein Verfahren zum Überprüfen einer KraftstoffVersorgung eines Kraftfahrzeugs bekannt, die Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe zu einer Ein- spritzanlage einer Brennkraftmaschine fördert. Bei diesem be¬ kannten Verfahren wird eine zeitliche Änderung des Kraft- Stoffdruckes in der Kraftstoffleitung nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine durch Abschalten der Kraftstoffpumpe und der Einspritzanlage über eine vorgegebene Zeitdauer über¬ wacht. Die Änderung des Kraftstoffdruckes wird mit einer Ver¬ gleichskennlinie verglichen, die von der Temperatur des
Kraftstoffs abhängt. Bei einer Abweichung von mehr als einer vorgebbaren Toleranzbreite wird eine Fehlfunktion erkannt. Mittels dieses bekannten Verfahrens werden Fehlfunktionen im Hochdruckbereich des Einspritzsystems erkannt. Über Fehler im Niederdruckbereich kann jedoch keine Aussage getroffen wer- den.
Aus der DE 196 22 757 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer Leckage in einem KraftstoffVersorgungssystem einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinsprit-
zung bekannt. Dabei wird der Kraftstoff von wenigstens einer Pumpe von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich gefördert. Der Druck im Hochdruckbereich ist mit wenigstens einem Drucksteuermittel steuerbar. Zur Erfassung des Druckes im Hochdruckbereich ist ein Drucksensor vorgesehen. Beim
Start der Brennkraftmaschine ist wenigstens eines der Druck¬ steuermittel derart ansteuerbar, dass im fehlerfreien Zustand der Druck auf einen erwarteten Wert ansteigt. Es wird auf das Vorliegen eines Fehlers geschlossen, wenn der erfasste Druck- wert den erwarteten Druckwert nicht innerhalb einer vorgege¬ benen Zeitspanne erreicht. Dieses bekannte Verfahren ermög¬ licht ein Erkennen eines Fehlers im Einspritzsystem. Eine Differenzierung zwischen Hochdruckseite und Niederdruckseite ist nicht möglich. Des Weiteren ist das Erkennungspotential eingeschränkt, da nach einem Start der Brennkraftmaschine die dann vorliegende niedrige Anlasserdrehzahl nur zu einem vergleichsweise niedrigen Durchfluss durch die Pumpe führt. Dies hat zur Folge, dass Fehlerursachen, die sich nur bei höheren Durchflüssen auf das Fahrzeugverhalten auswirken, beispiels- weise ein verstopftes Kraftstofffilter, nicht erkannt werden können. Des Weiteren ist beim Vorliegen der vergleichsweise niedrigen Anlasserdrehzahl der maximal zulässige Kraftstoffdruck stark limitiert, um trotz des niedrigen Pumpendurchflusses eine ausreichende Pumpenschmierung gewährleisten zu können. Dies hat zur Folge, dass mittels des bekannten Ver¬ fahrens nicht der gesamte Druckbereich evaluiert werden kann und somit die Anzahl der erkennbaren Fehlerursachen limitiert ist . Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlverhaltens eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritz- systems eines Verbrennungsmotors anzugeben, welches eine ver¬ besserte Eingrenzung der Fehlerursachen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch eine Verwendung des beanspruchten Verfahrens eine effektive Eingrenzung der Fehlerursache in einem Kraftstoffein- spritzsystem möglich ist. Insbesondere können sowohl im Hochdrucksystem des Kraftstoffeinspritzsystems als auch im Nie¬ derdrucksystem des Kraftstoffeinspritzsystems auftretende Fehler lokalisiert werden. Ergibt die Durchführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung, dass das Kraftstoffeinspritzsys- tem fehlerfrei arbeitet, dann kann der weitere Fokus der Feh¬ lerursachenanalyse auf andere Teilsysteme des Motors gelegt werden, beispielsweise auf den Luftpfad. Andererseits können ggf. in dem eingegrenzten Bereich des Kraftstoffeinspritzsys¬ tems, in welchem ein Fehlverhalten vorliegt, auch darauf zu- geschnittene weitere Tests durchgeführt werden, um schlie߬ lich die exakte Fehlerursache effektiv ermitteln und nachfol¬ gend beseitigen zu können. Beispielsweise kann im Rahmen eines weiteren Tests ein manuelles Überprüfen des Kraftstoff¬ filters vorgenommen werden. Eine mögliche Beseitigung einer ermittelten Fehlerursache kann beispielsweise darin bestehen, ein Leckagespray aufzubringen.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung wird vorzugsweise in einer Kraftfahrzeugwerkstatt durchgeführt und stellt in vielen Fäl- len sicher, dass in der Werkstatt nicht auf Verdacht eigent¬ lich funktionsfähige Komponenten des Kraftstoffeinspritzsys¬ tems in unnötiger Weise ausgetauscht werden.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
Figur 1 eine Skizze zur Veranschaulichung der in einem Kraftstoffeinspritzsystem fließenden Kraftstoffvolumen- ströme,
Figur 2 Diagramme zur Veranschaulichung des zeitlichen Ablaufs einer Testroutine und
Figur 3 ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf des Kraft¬ stoffdruckes im Hochdrucksystem des Kraftstoffein- spritzsystems . Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines
Fehlverhaltens eines elektronisch geregelten Kraftstoffein- spritzsystems eines Verbrennungsmotors. Bei einem derartigen Kraftstoffeinspritzsystem handelt es sich beispielsweise um ein Common-Rail-Dieseleinspritzsystem. Bei einem derartigen System wird aus einem Kraftstofftank über eine Vorförderpum- pe, ein Kraftstofffilter und ein Volumenstromregelventil Kraftstoff in ein Hochdrucksystem geleitet, welches eine Hochdruckpumpe, eine Hochdruckkraftstoffleitung, einen Hoch¬ druckspeicher und Injektoren aufweist, welche Kraftstoff in die Zylinder des Verbrennungsmotors einspritzen. Die Injekto¬ ren weisen beispielsweise Leckageleitungen auf, die zum
Kraftstofftank zurückgeführt sind. Im Hochdrucksystem ist ein Drucksensor angeordnet, der über eine Signalleitung mit einer Steuereinheit verbunden ist. Diese ist über weitere Steuer- leitungen an die Injektoren und über eine oder mehrere Datenleitungen an das Steuergerät des Verbrennungsmotors ange¬ schlossen. In einer Niederdruckleitung ist ein Temperatursensor vorgesehen, der über eine Datenleitung mit der Steuereinheit verbunden ist und zur Messung der Kraftstofftemperatur vorgesehen ist. Des Weiteren kann die Steuereinheit über eine Steuerleitung mit einem Druckregelventil in Verbindung stehen, das nach der Hochdruckpumpe an das Hochdrucksystem angeschlossen ist. Das Druckregelventil ist an eine Leckagelei¬ tung angeschlossen. Die Steuereinheit regelt beispielsweise im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs über das Druckregelventil den Kraftstoffdruck im Hochdrucksystem in Abhängigkeit von der Last, der Drehzahl und dem Fahrerwunsch. Des Weiteren steuert die Steuereinheit die Injektoren zum Zwecke einer korrekten Einspritzung von Kraftstoff in die einzelnen Zylin- der des Verbrennungsmotors.
In einem derartigen Kraftstoffeinspritzsystem fließen Kraftstoffvolumenströme, wie es nachfolgend anhand der Figur 1 er-
läutert wird. Diese zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung der in einem Kraftstoffeinspritzsystem fließenden Kraftstoffvolumenströme . In der Figur 1 ist mit Q±n, raw der von der Vorförderpumpe ge¬ förderte Kraftstoffvolumenstrom bezeichnet. Dieser gelangt an das Volumenstromregelventil VCV, dessen Öffnungszustand von der Steuereinheit des Systems in jeweils gewünschter Weise eingestellt wird. Der das Volumenstromregelventil VCV verlas- send Kraftstoffvolumenstrom Qin wird über die Hochdruckpumpe HP des Systems dem Hochdruckspeicher HS des Systems zuge¬ führt. Der den Hochdruckspeicher insgesamt verlassende Kraft¬ stoffvolumenstrom, der dem Systemverbrauch entspricht, ist mit Qout bezeichnet und setzt sich zusammen aus dem durch die Einspritzvorgänge in die Zylinder verursachten Kraftstoffvo¬ lumenstrom QE , dem - wenn vorhanden - durch das Drucksteuerventil PCV ausgegebenen Kraftstoffvolumenstrom QPCv, dem durch eine Dauerleckage ausgegebenen Kraftstoffvolumenstrom QDL und dem durch Schaltleckage ausgegebenen Kraftstoffvolumenstrom QSL :
Qout = QE + QPCV + QDL + QSL ·
Für die nachfolgenden Ausführungen sind des Weiteren das Elastizitätsmodul EP (Ep = f(T, PSys, Kraftstoffqualität)) des Kraftstoffs, das Volumen VSys des Hochdruckspeichers HS und der Kraftstoffdruck PSys im Hochdruckspeicher HS von Bedeutung . Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Erkennung eines Fehlverhaltens eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors, wobei zunächst ein vorgegebener Betriebsbereich eingestellt wird, beispielsweise der Leerlaufbetrieb, und dann eine Testroutine durchgeführt wird, bei welcher erst eine Erhöhung und dann eine Erniedrigung des Druckes des Kraftstoffs im Hochdrucksystem des
Kraftstoffeinspritzsystems durchgeführt wird. Im Rahmen die¬ ser Testroutine werden verschiedene Parameter des Kraftstoff¬ einspritzsystems erfasst und abgespeichert. In einem darauf
folgenden Evaluierungsvorgang werden die abgespeicherten Parameter zur Erkennung eines Fehlverhaltens des Kraftstoffein- spritzsystems ausgewertet. Der vorgegebene Betriebsbereich ist ein Betrieb mit vorzugsweise konstant eingestellter Dreh- zahl und vorzugsweise konstant eingestellter Last, z. B. der Leerlaufbetrieb, in welchem über einen Leerlaufregier eine konstante Drehzahl von beispielsweise 800 Umdrehungen pro Mi¬ nute eingestellt wird. Ein Verfahren gemäß der Erfindung wird insbesondere in einer Werkstatt durchgeführt, kann auch an- derswo oder im realen Fahrbetrieb durchgeführt werden, wenn sichergestellt ist, dass stationäre Fahrzeugoperationsbedin¬ gungen, beispielsweise lange Leerlaufphasen, vorliegen.
Durch das Ausführen der genannten Testroutine kann beispiels- weise bei einem Vorliegen eines unerwünschten Fahrzeugverhal¬ tens beurteilt werden, in wiefern einerseits das Kraftstoff¬ einspritzsystem selbst fehlerfrei ist und somit die Ursache in einem anderem Teilsystem des Motors zu suchen ist. Andererseits wird für ein fehlerhaftes Kraftstoffeinspritzsystem die Ursache des Fehlers, der im Hochdrucksystem oder im Nie¬ derdrucksystem begründet sein kann, eingegrenzt, so dass das Verfahren gemäß der Erfindung einen Ausgangspunkt für ggf. notwendige weitere, zielgerichtete Analyse- und Reparaturma߬ nahmen bildet.
Vor einer Durchführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung sollte durch andere Testroutinen oder auch durch manuelle Überprüfungen, beispielsweise eine Sichtprüfung der Hochdruckpumpe auf Leckagen, ausgeschlossen werden, dass schwer- wiegende Fehler vorliegen, die einen verlässlichen Betrieb des Motors grundsätzlich verhindern. Dazu gehören beispielsweise das Vorliegen eines defekten Anlassers und eine voll¬ ständige Blockierung der Hochdruckpumpe, die einen Druckauf¬ bau verhindert. Dazu gehören des Weiteren zylinderspezifische Fehler, welche die Drehzahlstabilität bzw. die Kraftstoffvo¬ lumenströme QE und QSL beeinflussen, beispielsweise ein Komp¬ ressionsverlust oder Injektorfehler bezüglich der Einspritzmenge oder der Schaltleckage. Dies bedeutet unter anderem, dass die von der Steuereinheit vorgegebenen Einspritzmengen
zumindest annähernd korrekt realisiert werden müssen, was ei¬ ne Voraussetzung für eine korrekte Bestimmung von QE und QSL aus den Ansteuerwerten ist. Das Einstellen eines vorgegebenen Betriebsbereiches, bei¬ spielsweise eines Leerlaufbetriebes mit einer konstanten Drehzahl von 800 Umdrehungen pro Minute und mit konstanter Last erfolgt über einen geeigneten Eingriff beispielsweise mittels des Leerlaufreglers .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann für die Testroutine ein spezieller Verbrennungsmodus bzw. eine spezielle Injektoransteuerung eingestellt werden, beispielsweise ein Modus mit einem reduzierten Verbrennungswirkungsgrad durch eine Spät-Verstellung des Einspritzbeginns.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Testroutine auch mehrmals für verschiedene Betriebs- bzw. Operationsbereiche durchgeführt werden. Vorteilhaft ist diese andere Ausfüh- rungsform deshalb, weil bestimmte Fehlerursachen nur in bestimmten Betriebs- bzw. Operationsbereichen eine Auswirkung auf das Systemverhalten haben.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Testroutine auch für verschiedene Kraftstoff- sowie Motor- bzw. Kühlwassertem¬ peraturen durchgeführt werden, da der volumetrische Wirkungs¬ grad der Hochdruckpumpe und auch die Schaltleckage und die Dauerleckage von der Temperatur abhängig sind. Nachfolgend werden anhand der Figur 2 Diagramme zur Veran¬ schaulichung des zeitlichen Ablaufs einer Testroutine gemäß einem Ausführungsbeispiel für die Erfindung näher erläutert. Im Rahmen dieser Testroutine werden mehrere Schritte durch¬ laufen, während derer verschiedene Parameter ermittelt und abgespeichert werden. Diese Parameter werden dann in einem abschließenden Evaluierungsvorgang herangezogen, um zu erkennen, ob im Kraftstoffeinspritzsystem Fehler vorliegen oder nicht und zu erkennen, ob diese Fehler im Hochdrucksystem oder im Niederdrucksystem des Systems liegen. Im Rahmen die-
ser Evaluierung werden die genannten Parameter mit Erwartungswerten verglichen, welche wiederum aus betriebspunkab- hängigen Kennfeldern abgeleitet werden, beispielsweise Drehzahl-Kennfeldern, Kennfeldern für die Motortemperatur und Kennfeldern für die Kraftstofftemperatur .
Ist der vorgegebene Betriebsbereich, beispielsweise der Lee¬ laufbetrieb, eingestellt, dann wird in einem ersten Schritt Sl, welcher im Zeitraum zwischen t = 0 und t = to vorgenommen wird, das Fahrzeug in dem eingestellten Betriebsbereich für einen Zeitraum von beispielsweise 10 Sekunden betrieben, um eine Systemstabilisierung herbeizuführen. In diesem ersten Schritt Sl erfolgt mittels der Steuereinheit eine Regelung des Kraftstoffdruckes im Hochdrucksystem derart, dass ein nä- herungsweise konstanter Systemdruck PSys im Hochdruckssystem vorliegt, wobei folgende Beziehung gilt:
Qin = Qout = QPCV + QE + QsL + QüL . Zu dieser Regelung steuert die Regeleinheit das Volumenstrom¬ regelventil VCV und ggf. das Druckregelventil PCV in jeweils notwendiger Weise an.
In einem nachfolgenden zweiten Schritt S2, der sich von t =to bis t = ti erstreckt, wird über elektronische Eingriffe in die Aktuatoransteuerung zum einen das Druckregelventil PCV vollständig geschlossen, sofern ein derartiges Druckregelventil vorhanden ist, und zum anderen das Volumenstromregelventil VCV geöffnet. Hierbei sind geeignete Todzeiten abzuwar- ten, um sicherzustellen, dass die genannten Ventile die eingestellten Endpositionen auch tatsächlich erreicht haben.
In einem darauffolgenden dritten Schritt S3, der sich von t = ti bis t =t2 erstreckt, wird ein Anstieg des Kraftstoff- druckes im Hochdrucksystem bis auf einen vorgegebenen oberen Grenzwert durchgeführt. Dabei wird der Kraftstoffzufluss Qin,raw nicht mehr durch das Volumenstromregelventil begrenzt und es erfolgt kein Kraftstoffabfluss durch das Druckregel¬ ventil. Deshalb gilt:
Folglich steigt der Systemdruck PSys definiert an, bis der vorgegebene obere Grenzwert erreicht ist. Dieser obere Grenz¬ wert entspricht beispielsweise dem maximal zulässigen System¬ druck abzüglich einer Sicherheitstoleranz. Alternativ dazu kann der Systemdruck auch solange definiert ansteigen, bis eine bestimmte Anstiegsdauer erreicht ist. Daraufhin wird über elektronische Aktuatoreingriffe das Volumenstromregel¬ ventil VCV vollständig geschlossen sowie die Einspritzung für alle Zylinder vollständig deaktiviert. Das Druckregelventil PCV bleibt weiterhin geschlossen. Während der genannten Druckanstiegsphase bis zum vorgegebenen oberen Grenzwert werden aus dem mittels eines Drucksensors gemessenen Kraftstoffdruckwert im Hochdruckssystem der momentane sowie der durchschnittliche Gradient über die Zeit dpsys,iNc/dt ermittelt. Ist beispielsweise das Druckregelventil oder ein Druckbegrenzungsventil ab einem bestimmten Druck of¬ fen hängend, dann kann darüber hinaus kein höherer Systemdruck aufgebaut werden. In einem derartigen Fall wird nach einer vorgegebenen Wartedauer bei entsprechendem Systemdruck bereits eine Fehlerindikation gespeichert.
In einem darauffolgenden vierten Schritt S4, der sich von t = t2 bis t = t3 erstreckt, ist eine Verzögerungszeit reali¬ siert, innerhalb welcher eine Systemstabilisierung erfolgt. Dieser Schritt wird durchgeführt, da bis zu einem vollständi- gen Schließen des Volumenstromregelventils VCV sowie bis zu einer vollständigen Einspritzungsdeaktivierung und bis zu einem Motorstopp noch eine kleine Kraftstoffmenge in das Hoch¬ drucksystem gepumpt wird und da auch noch eine kleine Kraft¬ stoffmenge in die Zylinder eingespritzt wird. Zum Zeitpunkt t = t3 ist diese Systemstabilisierung abgeschlossen.
In einem darauffolgenden fünften Schritt S5, der sich von t = t3 bis t = t4 erstreckt, erfolgt ein Absinken des Kraft¬ stoffdruckes im Hochdrucksystem, d. h. des Systemdruckes, bis
auf einen vorgegebenen unteren Grenzwert. Für den stehenden Motor tritt nur der Kraftstoffabfluss aufgrund der Dauerle¬ ckage auf: Qout = QDL- Dadurch sinkt der Systemdruck PSys . Aus dem gemessenen Druck im Hochdrucksystem werden der momentane und der durchschnittliche Druckabfallgradient dPSys,DEc/dt er¬ mittelt. Dies geschieht solange, bis der untere vorgegebene Grenzwert erreicht wird, bei dem es sich beispielsweise um den Umgebungsdruck handelt. Gemäß einer Ausführungsform kann hierbei als Evaluierungskriterium der momentane Gradient, der Systemdruck selbst oder auch die Druckabfallzeit bereits wäh¬ rend des Druckaufbaus mit jeweils zugehörigen minimalen bzw. maximalen Erwartungswerten verglichen werden. Dies kann abhängig von der Kraftstofftemperatur, der Motortemperatur oder des Kraftstoffdruckes erfolgen und als Fehlerindikation ge- speichert werden.
In einem darauffolgenden sechsten Schritt S6, der nach dem Zeitpunkt t = t4 abläuft, wird die Evaluierung vorgenommen, bei welcher die abgespeicherten Parameter zur Erkennung eines Fehlverhaltens ausgewertet werden. Im Rahmen dieser Auswertung wird ein erkannter Fehler dem Hochdrucksystem oder dem Niederdrucksystem des Kraftstoffeinspritzsystems zugeordnet.
Im Rahmen dieser Evaluierung wird von der folgenden Beziehung Gebrauch gemacht:
wobei gilt: dV in Qout
Ep = f(PSys, T, Kraftstoffqualität); VSys = const.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Auswertung wie folgt durchgeführt:
Im Rahmen eines ersten Evaluierungsschrittes, der einer Aus¬ wertung des Druckabbauverhaltens entspricht, wird das Hoch¬ drucksystem überwiegend anhand der im Schritt S5 ermittelten Parameter beurteilt.
Gemäß den Ausgangsbedingungen sind zylinderspezifische Fehler im Hochdrucksystem, welche QE und QSL beeinflussen, ausge¬ schlossen. Daher bleiben als mögliche Fehlerursachen nur noch Fehler, welche QPCv und QDL beeinflussen.
Ist ein vorhandenes Druckregelventil PCV ab einem gewissen Druck offen hängend, so wurde dies bereits im Schritt S3 er¬ kannt. Bei entsprechender Fehlerindikation wurde in einem ersten Teilevaluierungsschritt des Hochdrucksystems ein Feh¬ ler des Druckregelventils PCV gespeichert, beispielsweise in Form des Hinweises „FAIL".
Darüber hinaus wird in einem Hauptevaluierungsschritt des Hochdrucksystems der obige prinzipielle Zusammenhang hier vereinfacht angewendet, da - wie bereits im Zusammenhang mit dem Schritt S5 ausgeführt wurde - folgende Beziehung gilt: Qout = QDL- Übersteigt oder unterschreitet der mittlere bzw. die gespeicherten momentanen Abfallgradienten bzw . eines der weiteren beschriebenen Evaluierungskriterien die jeweils zugehörigen minimalen oder maximalen Erwartungswerte, so wird ein Hinweis „FAIL" gespeichert, der das Hochdrucksystem als fehlerhaft kennzeichnet. Übersteigt der Gradient während des Druckabfalls nur bis zu einem bestimmten Druckwert den dafür erwarteten Gradienten, dann wird dies in einem zweiten Teilevaluierungsschritt des Hochdrucksystems zusätzlich als Indikation für eine druckab¬ hängige Leckage gespeichert. Diese kann beispielsweise durch eine reduzierte Federsteifigkeit des Drucklimitierungsventils des Kraftstoffeinspritzsystems verursacht sein.
Sind der Gradient und die weiteren Evaluierungskriterien hingegen stets innerhalb des jeweils zugehörigen Erwartungsbe-
reiches, so wird ein Hinweis „PASS" abgespeichert, der das Hochdrucksystem des Kraftstoffeinspritzsystems als fehlerfrei kennzeichnet .
Die vorstehend beschriebenen Statusinformationen des Hochdrucksystems können der Werkstatt über die OBD-Schnittstelle übergeben werden, so dass bei Bedarf eine weitergehende, zielgerichtete Analyse sowie eine Reparatur durchgeführt wer den können.
Im Rahmen eines zweiten Evaluierungsschrittes, der einer Aus wertung des Druckaufbauverhaltens entspricht, wird das Nie¬ derdrucksystem beurteilt. Dabei gelten dieselben Ausgangsbedingungen wie beim ersten Evaluierungsschritt.
Im Rahmen dieses zweiten Evaluierungsschrittes wird die oben angegebene Beziehung im Hinblick auf die im Schritt S3 ermit telten mittleren bzw. durchschnittlichen Anstiegsgradienten wie folgt umgeformt, wobei jeweils konsistent entweder die momentanen bzw. die durchschnittlichen Werte für die Bestimmung des erwarteten Druckanstiegsgradienten anzuwenden sind: dP
Sy
S,Inc = -
Für die eigentliche Beurteilung werden die im Schritt S3 er
¬ mittelten Gradienten dP
Sy
S,inc/dt mit den für den jeweiligen Betriebspunkt gültigen Erwartungswerten verglichen. Hierfür können folgende Ausführungsformen zur Bestimmung der einzelnen druckabhängigen Kraftstoffvolumenströme herangezogen wer- den:
Der Kraftstromvolumenstrom Qin kann in Abhängigkeit vom zu lässigen Wirkungsgradbereich der Hochdruckpumpe bestimmt werden, beispielsweise aus der Hardware-Spezifikation der Hochdruckpumpe ermittelt werden.
Der Kraftstoffvolumenstrom QPCv wurde durch den Eingriff Druckregelventil eliminiert und hat folglich keinen Ein fluss . - Die Kraftstromvolumenströme QE und QSL können zum einen aus den betriebspunktabhängigen Kennfeldern für die Einspritzzeiten bzw. die Schaltleckage ermittelt werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform können sie auch aus einem hochaufgelösten Hochdruckspeicher-Sensorsignal, beispielsweise mit einer Abtastrate von einer Millisekunde, ermittelt werden.
Hierzu wird der Motor beispielsweise im Leerlauf bei ver¬ schiedenen Druckniveaus im Hochdrucksystem betrieben, beispielsweise bei 300 bar, 500 bar, 1500 bar, maxi¬ malem Systemdruck, und die gemessenen Drucksignale beim je- weiligen Druckniveau näher betrachtet.
Die Figur 3 zeigt ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf des Kraftstoffdruckes im Hochdrucksystem des Kraftstoffeinspritz- systems. In diesem Diagramm ist längs der Abszisse die Zeit t und längs der Ordinate der Systemdruck PSys aufgetragen. Vereinfachend soll in dieser Darstellung der Einspritzbeginn mit dem oberen Totpunkt TDCpumpe der Hochdruckpumpe zusammenfal¬ len. Zunächst ist bekannt, dass die Dauerleckage QDL konti¬ nuierlich vorhanden ist. Bis zum Zeitpunkt TDCpumpe wird durch den Arbeitstakt der Hochdruckpumpe ein gewisser Druck aufge¬ baut, wie es im mit Qin bezeichneten Teilbereich der darges¬ tellten Kurve bezeichnet ist. Ab diesem Zeitpunkt TDCpumpe wird im Rahmen der Einspritzung durch die Volumenströme QSL und QE wieder Druck abgebaut und der steile Druckgradient kann ermittelt werden. Nach dem Ende der Einspritzung ist bis zum Beginn des nächsten Pumpenarbeitstaktes nur noch der Volumenstrom auf Grund der Dauerleckage QDL vorhanden. Somit kann durch ein Subtrahieren von QDL schließlich aus dem steilen Druckgradienten während der Einspritzung die Summe aus QSL und QE ermittelt werden. Eine weitere Aufteilung in die Einzelelemente ist für die weitere Evaluierung nicht erfor¬ derlich. Zur Eliminierung von Signalrauschen wird die beschriebene Betrachtung des Kraftstoffdruckverlaufes im Hoch-
drucksystem mehrmals für jedes der auszuwertenden Druckniveaus mehrmals wiederholt.
Der Kraftstoff olumenstrom QDL kann zum einen aus dem be- triebspunktabhängigen Kennfeld der Dauerleckage ermittelt werden. Alternativ dazu können die im Schritt S5 ermittelten Abfallgradienten dPSys,DEc/dt direkt verwendet werden. Eine weitere Alternative besteht darin, QDL im Rahmen der obigen Betrachtung für QSL bzw. QE zu ermitteln. Diese letzteren bei- den Alternativen haben den Vorteil, dass damit eine ggf. vor¬ handene druckabhängige Leckage im Hochdrucksystem für die Evaluierung im Niederdrucksystem herausgerechnet werden kann und damit das Testergebnis nicht beeinflusst. Übersteigt bzw. unterschreitet im Rahmen des Hauptevaluie¬ rungsschrittes des Niederdrucksystems der mittlere bzw. die gespeicherten momentanen Anstiegsgradienten dPSyS , inc eines der weiteren Evaluierungskriterien, beispielsweise der Systemdruck selbst oder die Druckaufbauzeit, die jeweils zugehöri- gen maximalen oder minimalen Erwartungswerte, dann wird als Indiz für das Vorliegen eines Fehlers im Niederdrucksystem ein Hinweis „FAIL" für das Niederdrucksystem gespeichert.
Unterschreitet der momentane Gradient während des Druckauf- baus nur ab einem bestimmten Druckwert den dafür erwarteten
Gradienten, so wird dies in einem Teilevaluierungsschritt des Niederdrucksystems wiederum zusätzlich als Indikation für eine druckabhängige Leckage vermerkt, wobei diese druckabhängi¬ ge Leckage beispielsweise durch eine reduzierte Federsteifig- keit des Drucklimitierungsventils verursacht sein kann.
Sind der Gradient und die weiteren Evaluierungskriterien hingegen stets innerhalb des entsprechenden Erwartungsbereiches, so wird ein Hinweis „PASS" gespeichert, der das Niederdruck- System als fehlerfrei kennzeichnet.
Diese Statusinformationen des Niederdrucksystems werden der Werkstatt über die OBD-Schnittstelle bereitgestellt, so dass
dort bei Bedarf eine weitere zielgerichtete Analyse sowie ei¬ ne Reparatur vorgenommen werden können.
Somit können aus den Ergebnissen der unterschiedlichen Haupt- und Teilevaluierungsschritte folgende Schlüsse im Rahmen ei- ner gezielten Fehlersuche in der Werkstatt gezogen werden:
- Liefern alle Evaluierungsschritte den Hinweis „PASS", dann ist das komplette Kraftstoffeinspritzsystem im fehlerfreien Zustand .
- Liefert eine Auswertung des Druckaufbauverhaltens den Hin¬ weis „FAIL" und eine Auswertung des Druckabbauverhaltens den Hinweis „PASS", dann liegt die Fehlerursache im Nieder¬ system.
- Ein Auftreten des Hinweises „PASS" bezüglich des Druckauf¬ bauverhaltens und des Hinweises „FAIL" bezüglich des Druck¬ abbauverhaltens ist prinzipbedingt nicht möglich.
- Liefern beide Hauptevaluierungsschritte den Hinweis „FAIL", dann liegt die Fehlerursache im Hochdrucksystem.
- Bei zusätzlichem oder ausschließlichem „FAIL"-Ergebnis eines oder mehrerer Teilevaluierungsschritte kann direkt auf die entsprechende Fehlerursache geschlossen werden.
Eine Bildung eines normalisierten momentanen und/oder durchschnittlichen Gradienten über die Zeit
[ dPsys, Inc/dt ] Norm = dPsys,Inc/dt + dPsys,Dec/dt hat den Vorteil, dass dadurch Quereinflüsse des Hochdrucksys- tems (Fehler, Toleranzen) auf das Druckaufbauverhalten elimi- niert werden.