WO2015055421A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines kraftstoffeinspritzsystems - Google Patents

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Christoph Klesse
Tobias Ritsch
Robert Wiench
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    • F02D2200/0602—Fuel pressure
    • F02D2200/0604—Estimation of fuel pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a fuel injection system, in particular for a fuel injection system ⁇ for an internal combustion engine for a power ⁇ vehicle.
  • the invention further relates to an apparatus for operating a fuel injection system, which is designed to carry out the method.
  • High-pressure pumps for fuel injection systems conventionally have a pressure limiting valve (also called overpressure valve or pressure relief valve). This is usually coupled to the high pressure pump so that it is hydraulically locked. Hydraulically locked means that the pressure limiting ⁇ valve is connected on the output side with a pump chamber of the high-pressure pump. Accordingly, during the pump delivery stroke, the pressure relief valve is hydraulically locked and can not open. To avoid efficiency losses, the ⁇ ff ⁇ design pressure of the pressure relief valve is adjusted so that it does not open during normal operation of the internal combustion engine. In the case of a pump full discharge pump system pressures can occur that are well outside the specified high pressure range. For example, these system pressures are outside the measurement range of a high pressure sensor used. Thus, in the event of an error, no usable print information is available.
  • a pressure limiting valve also called overpressure valve or pressure relief valve
  • the invention is characterized by a method of operating a fuel injection system and a device adapted to carry out the method.
  • a value of an operating state of a high-pressure pump of the fuel injection system is determined.
  • the operating state has at least two values.
  • the operating state can have the value "normal operation” or the value "faulty operation".
  • a value of the system pressure in a high-pressure region of the fuel injection system is determined as a function of a measurement signal of a pressure sensor when the normal operation has been determined.
  • an estimate of the system pressure in the high-pressure region is determined independently of the measurement signal of the pressure sensor.
  • the determination of the estimated value comprises providing an assignment specification that includes an assignment of at least one operating variable to the system pressure.
  • a value of the operating variable of the motor ⁇ fuel injection system is determined independent of the measurement signal of the pressure sensor.
  • the estimated value of the system pressure, which is assigned to the determined value of the operating variable is determined as a function of the ZuOrdungsvorschrift.
  • Estimated value of the system pressure determined with the help of the ZuOrdungsvorschrift. Values that are provided ⁇ from the pressure sensor in case of failure are not considered.
  • the assignment rule is for example in a map in the Motor control or other control device of the
  • the ZuOrdnungsvorschrift or the map is determined once per fuel injection system to a Einspritzsystemprüfstand and deposited in the fuel injection system, in particular stored.
  • the ZuOrdnungsvorschrift comprises at least one assignment of at least one operating variable to the system pressure.
  • the operation amount is an operation amount of the fuel injection system on which the system pressure depends.
  • the ZuOrdnungsvorschrift or the map thus includes values of the system pressure as a function of values of the size of the company.
  • the assignment rule is from ⁇ pending from a plurality of operating variables.
  • the estimated value of the system pressure is determined as a function of respective values of the plurality of operating quantities.
  • the operating parameter is the power ⁇ fuel temperature of the fuel injection.
  • the operating variable is the ambient temperature ⁇ Tempe.
  • the operating variable is the rotational speed of the internal combustion engine.
  • the operating variable is a further variable by means of which the system pressure can be determined.
  • the ZuOrdnungsvorschrift includes an assignment of a single of the operating variables or more of the operating variables to the system pressure. In the corresponding map, for example, the value of System pressure as a function of the value of the fuel temperature and / or the ambient temperature and the speed of the
  • Operating state a determination of an actual value of the system pressure, which is longer than a predetermined period and greater than a predetermined limit. If the actual value of the system pressure is above the specified value over a longer period of time
  • the value of the Sys ⁇ temdrucks not subsequently reduced by at least a predetermined value in comparison to the determined actual value, the value of the operating state is called erroneous operation ER- averages. If the value of the system pressure decreases by at least the predetermined value compared to the determined actual value, the value of the operating state is determined as normal operation. In particular, there is no error case of the high-pressure pump, for example, the actual value of the System pressure over the predetermined period greater than the predetermined limit determined because the pressure sensor has a sensor offset. According to further embodiments, the determined estimated value is used to determine control data for an injection system that is hydraulically coupled to the high-pressure region. Thus, even in the event of a fault, the pump is at values of the system pressure which are above the pressure sensor
  • control data for the injection valve which are sufficiently accurate to allow ver ⁇ venial operation of the internal combustion engine.
  • an injection quantity of the injection valve is sufficiently precisely known through the estimated value for the system pressure.
  • estimate of pressure information are also known in case of failure of the wholly-owned pump delivery so that the fuel injected from the injectors during a known ⁇ ff ⁇ planning period under fuel quantity can be determined.
  • reliable running characteristics of the internal combustion engine can also be made possible in the event of pump failure.
  • destruction of the catalyst due to too little is ⁇ spritztem fuel can be avoided. This is also possible without the use of an expensive high-pressure sensor, which can also accurately determine the high pressures occurring in the event of a fault.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel injection system according to embodiments
  • FIG. 2 shows a flow chart for determining the value of the operating state according to embodiments
  • FIG. 3 shows a flowchart for determining the estimated value according to FIG.
  • FIG. 1 shows a fuel injection system 100.
  • the fuel injection system 100 has a high-pressure pump 101.
  • the high pressure pump 101 is configured to suck fluid from a fluid tank 107.
  • the fluid is for example a fuel, in particular gasoline or diesel.
  • the high pressure pump 101 is configured to pressurize the fluid from the fluid tank 107 and to deliver it to a high pressure region 102.
  • the high-pressure pump is designed to provide pressures of up to 250 bar on the high-pressure side 102.
  • the high-pressure pump is designed to provide 102 pressures of up to 3,000 bar on the high-pressure side.
  • the high-pressure pump 101 is hydraulically coupled to a fuel supply line 104 (also called a common rail).
  • the fuel supply line 104 also called a common rail.
  • Fuel manifold 104 serves as an accumulator for injection valves 106 which are hydraulically coupled to the fuel accumulation ⁇ line 104.
  • the injection valves 106 are configured to inject fluid from the fuel manifold 104 in each case in an associated combustion chamber of an internal combustion engine 105.
  • a pressure sensor 103 is arranged in the high pressure region 102, in particular on the fuel manifold 104.
  • the pressure sensor 103 is set up to determine values of the system pressure in the high-pressure region 102 and to provide corresponding measurement signals for a control device 108.
  • the pressure sensor 103 has a range of values in which the pressure sensor 103 can reliably determine the values of the system pressure. Ins ⁇ particular, the pressure sensor 103 has an upper limit.
  • the determined measured values of the pressure ⁇ sensor 103 are no longer accurate. For example, in the case of values of system pressure above the threshold, the pressure sensor 103 does not provide any information about the system pressure.
  • Values of the system pressure above the limit value of the pressure sensor 103 may occur, in particular, when the high-pressure pump 101 has the error case of 100 percent pump delivery.
  • the high pressure pump 101 is conventionally configured to deliver a predetermined delivery efficiency as a function of the force required in ⁇ cloth manifold 104 fuel quantity.
  • the high-pressure pump 101 for example, a digital inlet valve, which are kept open even during the delivery of the high ⁇ pressure pump 101, so that a portion of the sucked during the suction stroke of the high-pressure pump 102 fluid back to the fluid tank 107 is promoted. Only part of the sucked-in fluid is conveyed into the high-pressure region 102 during the delivery stroke.
  • the high-pressure pump 101 can only work with a one hundred percent delivery rate. For example, the desired value for normal operation of the system fuel injection system 100 is 200 bar.
  • the high pressure sensor 103 then has, for example, an upper limit of up to 280 bar. If the high pressure pump is malfunctioning, pressures of up to 400 bar or more may occur.
  • FIG. 2 shows a schematic flow chart of the method for determining the operating state of the high-pressure pump 101. In step 201, it is determined that the actual value of the system pressure is greater than a predefined limit value for a predetermined period of time. For example, the limit is the upper one 0
  • step 201 a large deviation of the high-pressure regulator is determined in step 201 according to the embodiment.
  • step 202 a functionality of the pressure sensor 103 is checked. If it is determined that the pressure sensor 103 is defective, an emergency operation is initiated in step 204 for the case of a defective pressure sensor. If it is determined in step 202 that the pressure sensor 103 functions as intended, a minimum delivery rate for the high-pressure pump 101 is specified in step 203. As a result, the functionality of the high-pressure pump, and in particular of the digital inlet valve, is checked.
  • step 205 a drop in the value of the system pressure is checked. In a high-pressure pump, which operates in normal operation, the system pressure drops at the predetermined minimum delivery rate within a predetermined period in relation to the determined actual value.
  • step 206 If the value of the system pressure is reduced by at least the predetermined value compared to the determined actual value, it is determined in step 206 that the pump is operating in the normal operating mode.
  • the actual values of the system pressure determined in step 201 which are greater than the predetermined limit value for longer than the predetermined period, have a different cause. For example, there may be an offset of the values in the measurement signal of the pressure sensor 103.
  • the operating state of the high-pressure pump 101 is determined to be erroneous operation. In particular, the case of failure of one hundred per cent ⁇ zentigen pump output is determined.
  • FIG. 3 shows a flowchart for the method for operating the fuel injection system in the operating state faulty operation.
  • step 301 the operating state faulty operation is determined.
  • the operating state is determined by the method, as explained in connection with FIG.
  • step 302 an estimated value for the system pressure in the high-pressure region 102 is subsequently determined, wherein the
  • Measurement signal of the pressure sensor 103 is disregarded.
  • the operating variable is an operating variable whose value can be determined independently of the measuring signal of the pressure sensor.
  • the operating size is not the system pressure.
  • the operation amount is, for example, a temperature, a speed of the internal combustion engine 105 and / or a further amount of force ⁇ fuel injection system or the internal combustion engine or environment, has the influence on the value of the system pressure. From the determined value of the operating variable, the estimated value of the system pressure is determined using an assignment rule.
  • the ZuOrd Vietnamese Mosbysvorschrift is stored for example in a map in the control device 108.
  • the estimated value of the system pressure is stored as a function of the value of Be ⁇ drive size.
  • the assignment of the values of the operating variable to the corresponding estimates of the system pressure is dependent on the high-pressure pump 101 used, on the cam lift used, on the cam shape used, on the magnitude of the high-pressure hydraulic volume and / or on the temperature. The allocation is dependent on further embodiments of other sizes.
  • the ZuOrd Vietnamesesvorschrift is therefore driven out according to embodiments once per fuel injection system 100 on a Einspritzsystemprüfstand and characterized.
  • the injection times for the A ⁇ injection valves 106 are determined, for example depending on the estimated value of the system pressure. Since the system pressure and a ⁇ injection time set the output fuel quantity is substantially, the injection time can be predetermined accurately enough during the erroneous operation of the high pressure pump 101 with the estimated value of the system pressure that a ge ⁇ desired quantity of fuel to be injected through the injection valves 106 , According to embodiments, the force is reduced vehicle dynamic, for example, by a limitation of the torque of the internal combustion engine 105 and / or the ma imum ⁇ speed of the internal combustion engine 105th
  • the assignment rule makes it possible to dispense with expensive high-pressure sensors with extended measuring ranges, which could also provide reliable system pressure values in the event of erroneous operation of the high-pressure pump.
  • the fuel injection system is inexpensive.
  • the injection valves 106 are also code-controlled via a so-called pressure-dependent ti-map. Using the estimated value for the
  • the ZuOrdnungsvorschrift it is easy and inexpensive to close the estimated value as a substitute value for the determined by the pressure sensor value of the system pressure.
  • the motor vehicle can also be operated in faulty operation of the high pressure pump, for example, to drive to a workshop. Damage while driving in faulty operation of the high-pressure pump, for example, on the catalyst can be avoided.

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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems (100) umfasst: - Ermitteln eines Werts eines Betriebszustandes einer Hochdruckpumpe (101) des Kraftstoffeinspritzsystems (100), wobei der Betriebszustand zumindest zwei Werte aufweist: einen Normalbetrieb und einen fehlerhaften Betrieb; - Ermitteln eines Werts des Systemdrucks in einem Hochdruckbereich (102) des Kraftstoffeinspritzsystems (100) in Abhängigkeit von einem Messsignal eines Drucksensors (103), wenn der Normalbetrieb ermittelt wurde; - Ermitteln eines Schätzwerts für den Systemdruck in dem Hochdruckbereich (102) unabhängig von dem Messsignal des Drucksensors (103), wenn der fehlerhafte Betrieb ermittelt wurde, umfassend: - Bereitstellen einer Zuordnungsvorschrift, die eine Zuordnung zumindest einer Betriebsgröße zu dem Systemdruck umfasst, - Ermitteln eines Werts der Betriebsgröße des Kraftstoffeinspritzsystems unabhängig von dem Messsignal des Drucksensors (103), - Ermitteln des Schätzwerts des Systemdrucks, der dem ermittelten Wert der Betriebsgröße zugeordnet ist, in Abhängigkeit von der Zuordnungsvorschrift.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftstoffein- spritzSystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems , insbesondere für ein Kraftstoff¬ einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine für ein Kraft¬ fahrzeug. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems , die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen.
Hochdruckpumpen für Kraftstoffeinspritzsysteme weisen herkömmlich ein Druckbegrenzungsventil (auch Überdruckventil oder Pressure Relief Valve genannt) auf. Dies ist meistens so mit der Hochdruckpumpe gekoppelt, dass es hydraulisch verriegelt ist. Hydraulisch verriegelt bedeutet, dass das Druckbegrenzungs¬ ventil ausgangsseitig mit einem Pumpenraum der Hochdruckpumpe verbunden ist. Entsprechend ist während des Pumpenförderhubs das Druckbegrenzungsventil hydraulisch verriegelt und kann nicht öffnen. Um Wirkungsgradverluste zu vermeiden, wird der Öff¬ nungsdruck des Druckbegrenzungsventils so eingestellt, dass es bei Normalbetrieb der Brennkraftmaschine nicht öffnet. Im Fehlerfall einer Pumpenvollförderung können Systemdrücke auftreten, die deutlich außerhalb des spezifizierten Hochdruckbereichs liegen. Diese Systemdrücke liegen beispielsweise außerhalb des Messbereichs eines verwendeten Hochdrucksensors. Somit liegen im Fehlerfall keine verwertbaren Druckinformationen vor .
Es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Betreiben eines
Kraftstoffeinspritzsystems anzugeben, das auch im Fehlerfall der
Hochdruckpumpe einen verlässlichen Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Es ist zudem wünschenswert, eine Vorrichtung an¬ zugeben, die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems und eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren auszuführen.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird ein Wert eines Betriebszustands einer Hochdruckpumpe des Kraftstoffein- spritzsystems ermittelt. Der Betriebszustand weist zumindest zwei Werte auf. Der Betriebszustand kann den Wert "Normalbetrieb" aufweisen oder den Wert "fehlerhafter Betrieb". Ein Wert des Systemdrucks in einem Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems wird in Abhängigkeit von einem Messsignal eines Drucksensors ermittelt, wenn der Normalbetrieb ermittelt wurde. Wenn der fehlerhafte Betrieb ermittelt wurde, wird ein Schätzwert für den Systemdruck in dem Hochdruckbereich unabhängig von dem Messsignal des Drucksensors ermittelt. Das Ermitteln des Schätzwerts umfasst ein Bereitstellen einer Zuordnungsvor- schrift, die eine Zuordnung zumindest einer Betriebsgröße zu dem Systemdruck umfasst. Ein Wert der Betriebsgröße des Kraft¬ stoffeinspritzsystems wird unabhängig von dem Messsignal des Drucksensors ermittelt. Der Schätzwert des Systemdrucks, der dem ermittelten Wert der Betriebsgröße zugeordnet ist, wird in Abhängigkeit von der ZuOrdnungsvorschrift ermittelt.
Im Fehlerfall können Drücke im Hochdruckbereich auftreten, die von dem Drucksensor nicht mehr verlässlich ermittelt werden können. Um dennoch eine verlässliche Aussage über die aktuellen Werte des Systemdrucks bereitstellen zu können, wird der
Schätzwert des Systemdrucks mit Hilfe der ZuOrdnungsvorschrift ermittelt. Werte, die im Fehlerfall vom Drucksensor bereit¬ gestellt werden, werden dabei nicht berücksichtigt. Die Zu- ordnungsvorschrift ist beispielsweise in einem Kennfeld in der Motorsteuerung oder einer anderen Steuervorrichtung des
Kraftstoffeinspritzsystems hinterlegt. Insbesondere wird die ZuOrdnungsvorschrift beziehungsweise das Kennfeld einmalig pro Kraftstoffeinspritzsystem an einem Einspritzsystemprüfstand ermittelt und in dem Kraftstoffeinspritzsystem hinterlegt, insbesondere gespeichert. Die ZuOrdnungsvorschrift umfasst mindestens eine Zuordnung mindestens einer Betriebsgröße zu dem Systemdruck. Die Betriebsgröße ist eine Betriebsgröße des Kraftstoffeinspritzsystems , von der der Systemdruck abhängig ist. Die ZuOrdnungsvorschrift beziehungsweise das Kennfeld umfasst somit Werte des Systemdrucks als Funktion von Werten der Betriebsgröße. Insbesondere ist die ZuOrdnungsvorschrift ab¬ hängig von einer Mehrzahl von Betriebsgrößen. Somit wird der Schätzwert des Systemdrucks in Abhängigkeit von jeweiligen Werten der Mehrzahl der Betriebsgrößen ermittelt.
Durch das Verfahren zum Ermitteln des Werts des Systemdrucks unabhängig von dem Drucksensor ist es möglich, auch bei Werten des Systemdrucks, die außerhalb des vorgesehenen Druckbereichs für das Kraftstoffeinspritzsystem liegen, Werte für den Sys¬ temdruck abzuschätzen, die ausreichend genau am tatsächlichen Wert des Systemdrucks liegen, um einen verlässlichen Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems zu ermöglichen. Gemäß Ausführungsformen ist die Betriebsgröße die Kraft¬ stofftemperatur des Kraftstoffeinspritzsystems . Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die Betriebsgröße die Umgebungstempe¬ ratur. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die Betriebsgröße die Drehzahl der Brennkraftmaschine. Gemäß weiteren Ausfüh- rungsformen ist die Betriebsgröße eine weitere Größe, mittels der der Systemdruck ermittelt werden kann. Die ZuOrdnungsvorschrift umfasst eine Zuordnung von einer einzigen der Betriebsgrößen oder mehreren der Betriebsgrößen zu dem Systemdruck. In dem entsprechenden Kennfeld ist somit beispielsweise der Wert des Systemdrucks als Funktion des Werts der Kraftstofftemperatur und/oder der Umgebungstemperatur sowie der Drehzahl der
Brennkraftmaschine abgelegt. Wird der Betriebszustand der Hochdruckpumpe als fehlerhafter Betrieb ermittelt, ist es möglich, in Abhängigkeit von dem Wert der Drehzahl der
Brennkraftmaschine und dem Wert der Kraftstofftemperatur und/oder der Umgebungstemperatur den Schätzwert des Systemdrucks mittels der ZuOrdnungsvorschrift beziehungsweise des Kennfelds zu ermitteln. Somit ist es möglich, auf teure Hochdrucksensoren mit erweitertem Messbereich zu verzichten.
Gemäß Ausführungsformen ist die ZuOrdnungsvorschrift abhängig von Systemgrößen. Beispielsweise ist die ZuOrdnungsvorschrift abhängig von einem Nockenhub, einer Nockenform und/oder einer Größe des hydraulischen Hochdruckvolumens. Beispielsweise werden die Systemgrößen einmalig an dem Einspritzsystemprüfstand ermittelt und in der ZuOrdnungsvorschrift beziehungsweise dem Kennfeld hinterlegt. Gemäß Ausführungsformen umfasst das Ermitteln des Werts des
Betriebszustands ein Ermitteln eines Ist-Werts des Systemdrucks, der länger als ein vorgegebener Zeitraum und größer als ein vorgegebener Grenzwert ist. Wenn der Ist-Wert des Systemdrucks über einen längeren Zeitraum oberhalb des vorgegebenen
Grenzwerts liegt, wird nachfolgend ein minimaler Fördergrad für die Hochdruckpumpe vorgegeben. Wenn sich der Wert des Sys¬ temdrucks nachfolgend nicht um mindestens einen vorgegebenen Wert im Vergleich zu dem ermittelten Ist-Wert verringert, wird der Wert des Betriebszustands als fehlerhafter Betrieb er- mittelt. Wenn sich der Wert des Systemdrucks um mindestens den vorgegebenen Wert im Vergleich zu dem ermittelten Ist-Wert verringert, wird der Wert des Betriebs zustands als Normalbetrieb ermittelt. Es liegt insbesondere dann kein Fehlerfall der Hochdruckpumpe vor, beispielsweise wurde der Ist-Wert des Systemdrucks über den vorgegebenen Zeitraum größer als der vorgegebene Grenzwert ermittelt, weil der Drucksensor einen Sensoroffset aufweist. Gemäß weiteren Ausführungsformen wird der ermittelte Schätzwert zur Ermittlung von Steuerdaten für ein Einspritzsystem verwendet, das mit dem Hochdruckbereich hydraulisch gekoppelt ist. Somit liegen auch im Fehlerfall der Pumpe bei Werten des Systemdrucks, die überhalb des durch den Drucksensor
ermittelbaren Bereichs liegen, Steuerdaten für das Einspritzventil vor, die ausreichend genau sind, um einen ver¬ lässlichen Betrieb der Brennkraftmaschine zu ermöglichen.
Insbesondere ist durch den Schätzwert für den Systemdruck eine Einspritzmenge des Einspritzventils ausreichend präzise be- kannt . Durch den Schätzwert sind Druckinformationen auch im Fehlerfall der hundertprozentigen Pumpenförderung bekannt, sodass die von den Injektoren während eines bekannten Öff¬ nungszeitraums eingespritzte Kraftstoffmenge ermittelbar ist. Somit können auch im Pumpenfehlerfall verlässliche Laufei- genschaften der Brennkraftmaschine ermöglicht werden . Zudem kann ein Zerstören des Katalysators aufgrund von zu wenig einge¬ spritztem Kraftstoff vermieden werden. Dies ist auch ohne den Einsatz eines teuren Hochdrucksensors möglich, der auch die im Fehlerfall auftretenden hohen Drücke präzise ermitteln kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen . Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffein- spritzsystems gemäß Ausführungsformen, Figur 2 ein Flussdiagramm zum Ermitteln des Werts des Betriebszustands gemäß Ausführungsformen, und
Figur 3 ein Flussdiagramm zum Ermitteln des Schätzwerts gemäß
Ausführungsformen.
Figur 1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem 100. Das Kraftstoffeinspritzsystem 100 weist eine Hochdruckpumpe 101 auf. Die Hochdruckpumpe 101 ist eingerichtet, Fluid aus einem Fluidtank 107 anzusaugen. Das Fluid ist beispielsweise ein Kraftstoff, insbesondere Benzin oder Diesel. Die Hochdruckpumpe 101 ist eingerichtet, das Fluid aus dem Fluidtank 107 mit einem Druck zu beaufschlagen und in einen Hochdruckbereich 102 zu fördern. Im Fall von Benzin ist die Hochdruckpumpe beispielsweise einge- richtet, auf der Hochdruckseite 102 Drücke von bis zu 250 bar bereitzustellen. Im Fall von Diesel ist die Hochdruckpumpe beispielsweise eingerichtet, auf der Hochdruckseite 102 Drücke von bis zu 3000 bar bereitzustellen. Im Hochdruckbereich 102 ist die Hochdruckpumpe 101 hydraulisch mit einer Kraftstoffsam- melleitung 104 (auch Common Rail genannt) gekoppelt. Die
KraftstoffSammelleitung 104 dient als Druckspeicher für Einspritzventile 106, die hydraulisch mit der KraftstoffSammel¬ leitung 104 gekoppelt sind. Die Einspritzventile 106 sind eingerichtet, Fluid aus der KraftstoffSammelleitung 104 in jeweils einem zugeordneten Brennraum einer Brennkraftmaschine 105 einzuspritzen. Im Hochdruckbereich 102, insbesondere an der KraftstoffSammelleitung 104 ist ein Drucksensor 103 angeordnet. Der Drucksensor 103 ist eingerichtet, Werte des Systemdrucks im Hochdruckbereich 102 zu ermitteln und entsprechende Messsignale für eine Steuervorrichtung 108 bereitzustellen. Der Drucksensor 103 weist einen Wertebereich auf, in dem der Drucksensor 103 verlässlich die Werte des Systemdrucks ermitteln kann. Ins¬ besondere weist der Drucksensor 103 einen oberen Grenzwert auf. Liegt der Wert des Systemdrucks oberhalb des Grenzwerts des Drucksensors 103, sind die ermittelten Messwerte des Druck¬ sensors 103 nicht mehr präzise. Beispielsweise liefert der Drucksensor 103 in dem Fall von Werten des Systemdrucks oberhalb des Grenzwerts keinerlei Information über den Systemdruck.
Werte des Systemdrucks oberhalb des Grenzwerts des Drucksensors 103 können insbesondere auftreten, wenn die Hochdruckpumpe 101 den Fehlerfall der hundertprozentigen Pumpenförderung aufweist. Die Hochdruckpumpe 101 ist herkömmlich eingerichtet, einen vorgegebenen Fördergrad in Abhängigkeit einer in der Kraft¬ stoffSammelleitung 104 benötigten Kraftstoffmenge zu liefern. Dazu weist die Hochdruckpumpe 101 beispielsweise ein digitales Einlassventil auf, das auch während des Förderhubs der Hoch¬ druckpumpe 101 offengehalten werden, sodass ein Teil des während des Saughubs von der Hochdruckpumpe 102 angesaugten Fluids wieder zurück in Richtung des Fluidtanks 107 gefördert wird. Lediglich ein Teil des angesaugten Fluids wird während des Förderhubs in den Hochdruckbereich 102 gefördert. Wenn das digitale Einlassventil defekt ist, beispielsweise die Feder gebrochen ist oder das Einlassventil elektrisch defekt ist, ist ein Offenhalten des Einlassventils während des Förderhubs nicht mehr möglich. Die Hochdruckpumpe 101 kann nur noch mit einem hundertprozentigen Fördergrad arbeiten. Beispielsweise liegt der gewünschte Wert für einen Normalbetrieb des Kraftstoffeinspritzsystems 100 für den Systemdruck bei 200 bar. Der Hochdrucksensor 103 weist dann beispielsweise einen oberen Grenzwert von bis zu 280 bar auf. Wenn die Hochdruckpumpe einen fehlerhaften Betrieb aufweist, können Drücke von bis zu 400 bar oder mehr auftreten. Figur 2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm des Verfahrens zur Ermittlung des Betriebszustands der Hochdruckpumpe 101. In Schritt 201 wird ermittelt, dass der Ist-Wert des Systemdrucks länger als ein vorgegebener Zeitraum größer als ein vorgegebener Grenzwert ist. Beispielsweise ist der Grenzwert der obere 0
o
Grenzwert des Drucksensors 103. Zusätzlich wird in Schritt 201 gemäß Ausführungsform eine starke Abweichung des Hochdruckreglers ermittelt. In Schritt 202 wird eine Funktionsfähigkeit des Drucksensors 103 überprüft. Wird festgestellt, dass der Drucksensor 103 defekt ist, wird in Schritt 204 ein Notbetrieb für den Fall defekter Drucksensor eingeleitet. Wird in Schritt 202 ermittelt, dass der Drucksensor 103 wie vorgesehen funktioniert, wird in Schritt 203 ein minimaler Fördergrad für die Hochdruckpumpe 101 vorgegeben. Dadurch wird die Funktionsfähigkeit der Hochdruckpumpe, und insbesondere des digitalen Einlassventils , überprüft. In Schritt 205 wird dazu ein Abfallen des Werts des Systemdrucks überprüft. Bei einer Hochdruckpumpe, die im Normalbetrieb arbeitet, fällt der Systemdruck bei dem vorgegebenen minimalen Fördergrad innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums in Bezug auf den ermittelten Ist-Wert ab.
Wenn der Wert des Systemdrucks um mindestens den vorgegebenen Wert im Vergleich zu dem ermittelten Ist-Wert verringert wird, wird in Schritt 206 ermittelt, dass die Pumpe im Betriebszustand Normalbetrieb arbeitet. Die in Schritt 201 ermittelten Ist-Werte des Systemdrucks, die länger als der vorgegebene Zeitraum größer als der vorgegebene Grenzwert sind, haben eine andere Ursache. Beispielsweise kann ein Offset der Werte im Messsignal des Drucksensors 103 vorliegen. Fällt der Wert des Systemdrucks nicht um mindestens den vor¬ gegebenen Wert im Vergleich zu dem ermittelten Ist-Wert, wird der Betriebszustand der Hochdruckpumpe 101 als fehlerhafter Betrieb ermittelt. Insbesondere wird der Fehlerfall der hundertpro¬ zentigen Pumpenförderung ermittelt. Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm für das Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzsystems im Betriebszustand fehlerhafter Betrieb . In Schritt 301 wird der Betriebszustand fehlerhafter Betrieb ermittelt. Beispielsweise wird der Betriebszustand durch das Verfahren ermittelt, wie in Zusammenhang mit Figur 2 erläutert.
In Schritt 302 wird nachfolgend ein Schätzwert für den Sys- temdruck in dem Hochdruckbereich 102 ermittelt, wobei das
Messsignal des Drucksensors 103 unberücksichtigt bleibt. Zum Ermitteln des Schätzwerts wird mindestens ein Wert einer Be¬ triebsgröße des Kraftstoffeinspritzsystems ermittelt. Die Betriebsgröße ist eine Betriebsgröße, deren Wert unabhängig von dem Messsignal des Drucksensors ermittelbar ist. Insbesondere ist die Betriebsgröße nicht der Systemdruck. Die Betriebsgröße ist beispielsweise eine Temperatur, eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 105 und/oder eine weitere Größe des Kraft¬ stoffeinspritzsystems oder der Brennkraftmaschine oder der Umgebung, die Einfluss auf den Wert des Systemdrucks hat. Aus dem ermittelten Wert der Betriebsgröße wird mit einer Zuord- nungsvorschrift der Schätzwert des Systemdrucks ermittelt.
Die ZuOrdnungsvorschrift ist beispielsweise in einem Kennfeld in der Steuervorrichtung 108 hinterlegt. In dem Kennfeld ist der Schätzwert des Systemdrucks als Funktion des Werts der Be¬ triebsgröße abgelegt. Die Zuordnung der Werte der Betriebsgröße zu den entsprechenden Schätzwerten des Systemdrucks ist abhängig von der verwendeten Hochdruckpumpe 101, vom verwendeten No- ckenhub, von der verwendeten Nockenform, von der Größe des hydraulischen Hochdruckvolumens und/oder von der Temperatur. Die Zuordnung ist gemäß weiteren Ausführungsformen von weiteren Größen abhängig. Die ZuOrdnungsvorschrift wird daher gemäß Ausführungsformen einmalig pro Kraftstoffeinspritzsystem 100 an einem Ein- spritzsystemprüfstand herausgefahren und charakteristisiert. Somit liegt je Kraftstoffeinspritzsystem 100 eine präzise ZuOrdnungsvorschrift vor, die die Systemgrößen des Kraft¬ stoffeinspritzsystems 100 berücksichtigt. Gemäß Ausführungs¬ formen wird eine Information im Kraftstoffeinspritzsystem 100 oder im Kraftfahrzeug bereitgestellt, dass die Hochdruckpumpe 101 den Betriebszustand fehlerhafter Betrieb hat.
In Schritt 303 werden beispielsweise in Abhängigkeit von dem Schätzwert des Systemdrucks Einspritzzeiten für die Ein¬ spritzventile 106 ermittelt. Da der Systemdruck und die Ein¬ spritzzeit die abgegebene Kraftstoffmenge im Wesentlichen vorgeben, kann auch während des fehlerhaften Betriebs der Hochdruckpumpe 101 mit dem Schätzwert des Systemdrucks die Einspritzzeit genau genug vorgegeben werden, dass eine ge¬ wünschte Menge an Kraftstoff durch die Einspritzventile 106 eingespritzt werden. Gemäß Ausführungsformen wird die Kraft- fahrzeugdynamik reduziert, beispielsweise durch eine Limitation des Drehmoments der Brennkraftmaschine 105 und/oder der ma¬ ximalen Drehzahl der Brennkraftmaschine 105.
Durch den Schätzwert des Systemdrucks, der durch die Zuord- nungsvorschrift bekannt ist, liegen auch für den Betriebszustand des fehlerhaften Betriebs ausreichend genaue Informationen über den Systemdruck vor. Insbesondere liegen Informationen über den Systemdruck in Druckbereichen vor, in denen der Hochdrucksensor 103 keine verlässlichen Werte liefern kann. Durch die Zuord- nungsvorschrift kann daher auf teure Hochdrucksensoren mit erweiterten Messbereichen verzichtet werden, die auch im fehlerhaften Betrieb der Hochdruckpumpe verlässliche Werte des Systemdrucks liefern könnten. Somit ist das Kraftstoffein- spritzsystem kostengünstig. Durch die ZuOrdnungsvorschrift ist auch während des fehlerhaften Betriebs ist es möglich, die Injektoren 106 so anzusteuern, dass sie eine definierte
Kraftstoffmenge einspritzen. Die Einspritzventile 106 sind ebenfalls kennfeidgesteuert über ein sogenanntes druckabhän- giges ti-Map. Mittels des ermittelten Schätzwerts für den
Systemdruck ist es möglich, über das ti-Map eine ordnungsgemäße Einspritzung zu realisieren. Wird der fehlerhafte Betrieb über eine Fehlerdiagnose detektiert - erkannt, ist es möglich, abhängig von den Werten der Betriebsgrößen den Schätzwert des Systemdrucks mittels der ZuOrdnungsvorschrift zu berechnen. Ein dem Schätzwert entsprechendes ti-Map kann zur Ansteuerung der Einspritzventile 106 verwendet werden.
Durch die ZuOrdnungsvorschrift ist es einfach und kostengünstig möglich, auf den Schätzwert als Ersatzwert für den durch den Drucksensor ermittelten Wert des Systemdrucks zu schließen. Somit ist auch während des fehlerhaften Betriebs der Hoch¬ druckpumpe zumindest ein Notbetrieb des Kraftstoffeinspritz- systems und damit der Brennkraftmaschine 105 möglich. Das Kraftfahrzeug kann auch im fehlerhaften Betrieb der Hochdruckpumpe noch betrieben werden, um beispielsweise zu einer Werkstatt zu fahren. Beschädigungen während der Fahrt im fehlerhaften Betrieb der Hochdruckpumpe, beispielsweise am Katalysator, können vermieden werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems (100), umfassend:
- Ermitteln eines Werts eines Betriebszustandes einer Hoch¬ druckpumpe (101) des Kraftstoffeinspritzsystems (100), wobei der Betriebszustand zumindest zwei Werte aufweist: einen Normal¬ betrieb und einen fehlerhaften Betrieb;
- Ermitteln eines Werts des Systemdrucks in einem Hochdruck- bereich (102) des Kraftstoffeinspritzsystems (100) in Abhän¬ gigkeit von einem Messsignal eines Drucksensors (103), wenn der Normalbetrieb ermittelt wurde;
- Ermitteln eines Schätzwerts für den Systemdruck in dem Hochdruckbereich (102) unabhängig von dem Messsignal des Drucksensors (103), wenn der fehlerhafte Betrieb ermittelt wurde, umfassend:
- Bereitstellen einer ZuOrdnungsvorschrift, die eine Zuordnung zumindest einer Betriebsgröße zu dem Systemdruck umfasst,
- Ermitteln eines Werts der Betriebsgröße des Kraftstoffein- spritzsystems unabhängig von dem Messsignal des Drucksensors
(103) ,
- Ermitteln des Schätzwerts des Systemdrucks, der dem ermittelten Wert der Betriebsgröße zugeordnet ist, in Abhängigkeit von der ZuOrdnungsvorschrift .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Betriebsgröße eines ist aus: Kraftstofftemperatur, Umgebungstemperatur und Drehzahl einer Brennkraftmaschine (105), die von dem Kraftstoffein¬ spritzsystems (100) versorgt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zuordnungs- vorschrift abhängig ist von Systemgrößen, insbesondere von Nockenhub, Nockenform und/oder Größe des hydraulischen Hochdruckvolumens .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Ermitteln des Werts des Betriebszustands umfasst:
- Ermitteln eines Ist-Werts des Systemdrucks, der länger als ein vorgegebener Zeitraum größer als ein vorgegebenen Grenzwert ist, - Vorgeben eines minimalen Fördergrades für die Hochdruckpumpe (101) ,
- Ermitteln des Werts des Betriebszustands als fehlerhafter Betrieb, wenn sich der Wert des Systemdrucks nicht um mindestens einen vorgegebenen Wert im Vergleich zu dem ermittelten Ist-Wert verringert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend:
- Verwenden des ermittelten Schätzwerts zur Ermittlung von Steuerdaten für ein Einspritzventil (106), das mit dem Hoch- druckbereich (102) hydraulisch gekoppelt ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend:
- Verwenden des ermittelten Schätzwerts zur Ermittlung einer Einspritzmenge eines Einspritzventils (106), das mit dem Hochdruckbereich (102) hydraulisch gekoppelt ist.
7. Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems (100), die ausgebildet ist zum:
- Ermitteln eines Werts eines Betriebszustandes einer Hoch- druckpumpe (101) des Kraftstoffeinspritzsystems (100), wobei der
Betriebszustand zumindest zwei Werte aufweist: einen Normal¬ betrieb und einen fehlerhaften Betrieb;
- Ermitteln eines Werts des Systemdrucks in einem Hochdruckbereich (102) des Kraftstoffeinspritzsystems (100) in Abhän- gigkeit von einem Messsignal eines Drucksensors (103), wenn der Normalbetrieb ermittelt wurde;
- Ermitteln eines Schätzwerts für den Systemdruck in dem Hochdruckbereich (102) unabhängig von dem Messsignal des Drucksensors (103), wenn der fehlerhafte Betrieb ermittelt wurde, umfassend:
- Bereitstellen einer ZuOrdnungsvorschrift, die eine Zuordnung zumindest einer Betriebsgröße zu dem Systemdruck umfasst, - Ermitteln eines Werts der Betriebsgröße des Kraftstoffein- spritzsystems unabhängig von dem Messsignal des Drucksensors (103) ,
- Ermitteln des Schätzwerts des Systemdrucks, der dem ermittelten Wert der Betriebsgröße zugeordnet ist, in Abhängigkeit von der ZuOrdnungsvorschrift.
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