WO2018130379A1 - Verfahren und vorrichtung zur detektion und charakterisierung von kraftstoffleckage sowie fahrzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur detektion und charakterisierung von kraftstoffleckage sowie fahrzeug Download PDF

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Stephan RENNER
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F02D2200/0602—Fuel pressure

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the detection and characterization of fuel leaks in an injection system of an internal combustion engine and to a vehicle having such a device.
  • Internal combustion engines are known in the automotive industry in which fuel is injected at high pressure from injectors into one or more combustion chambers of the internal combustion engine in order to increase the efficiency of the combustion process and to reduce the exhaust emissions generated when the fuel is burned.
  • the high pressure of the fuel is usually provided centrally in a manifold (common rail) by a high-pressure pump.
  • the high-pressure pump receives the fuel from a fuel supply line in which the fuel is under lower pressure than in the manifold.
  • the tightness of the injectors is of great importance, since a leakage of fuel from the manifold into the combustion chamber or chambers of the internal combustion engine is to be avoided after switching off the internal combustion engine.
  • An uncontrolled penetration of fuel into the combustion chamber (s) can lead to incomplete or unclean combustion of the infiltrated fuel and thus to increased exhaust emissions in a subsequent restart of the internal combustion engine, which can be increased in particular compared to the exhaust emissions during normal operation of the internal combustion engine.
  • DE 10 2013 200 554 A1 discloses a method for calculating the leakage of a common rail system of an internal combustion engine by detecting at least two pressure values according to a stop requirements of the internal combustion engine and calculating an approximation curve for the pressure curve on the basis of at least two detected pressure values. By raising or lowering a rail pressure accordingly after a stop request, uniform start / stop performance can be ensured.
  • DE 1 1 2012 002 851 T1 discloses a method of controlling a system with an engine during an on-line condition of the engine and teaches stopping fuel injection and setting an impairment condition in response to a fuel rail bleed rate of fuel pressure in the common rail after a fuel rail first defined duration is greater than a take-off threshold. In this case, emerging fuel with high resolution can be seen so that fuel leaks are detected before they cause major problems. By means of these methods known from the prior art, however, it can not be recognized whether the leakage takes place in a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a first aspect of the invention relates to a method for detecting and characterizing a fuel leak in an injection system of an internal combustion engine, comprising an injection device for injecting fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine, a closable high-pressure branch for supplying the fuel injection device with fuel under a first fuel pressure, and a has closable low-pressure load for supplying under a second, lower fuel pressure set fuel from a fuel supply to the high pressure branch.
  • the high-pressure branch and the low-pressure branch are each closed, wherein at the same time, in particular continuously, during a measuring period in the high-pressure branch and in the low-pressure branch, an associated time-related fuel pressure profile is detected by sensors.
  • a first test step it is checked on the basis of the detected fuel pressure curve of the high-pressure branch, whether in the closed high pressure branch in the measurement period, a fuel loss has occurred, and in a second test step is checked based on the detected fuel pressure curve of the low pressure, whether in the measurement period, a fuel inflow takes place in the closed Nieder Kunststoffast is.
  • an output step if in the first test step the presence of a fuel loss has been determined and additionally it was determined in the second test step that no fuel inflow into the low-pressure branch has taken place, a signal indicating a running from the high-pressure branch in the combustion chamber fuel leakage.
  • a "high-pressure branch” in the sense of the invention means a region of an injection system in which fuel is conducted at a pressure which is higher than the associated low-pressure branch.
  • This area can be formed, for example, from high-pressure lines, in particular a central or several distributor tubes (common rail).
  • the high-pressure branch is preferably designed for a fuel pressure in the range from about 50 bar to 350 bar, for example 200 bar.
  • the high-pressure branch is delimited by a high-pressure pump in relation to other areas in which fuel is conducted at a lower pressure, in particular a low-pressure branch.
  • a "low-pressure branch” in the sense of the invention accordingly means a region of an injection system in which fuel is conducted at a lower pressure than the associated low-pressure branch.
  • This area can be formed, for example, from low-pressure lines, in particular connecting lines between a fuel tank, such as a fuel tank, and a high-pressure branch.
  • the low pressure branch is designed for a fuel pressure in the range of 50 bar or below, for example from 2 to 10 bar.
  • the low pressure branch of a high-pressure pump over other areas in which fuel is conducted at a higher pressure, in particular the high-pressure branch, and / or by a low-pressure pump over other areas in which fuel is conducted at a lower pressure about a Kraf fstof f verso, demarcated.
  • “Closable” in the sense of the invention is to be understood in particular as a separation of a branch in an injection system from other branches of the injection system.
  • the separation relates to a separation of one or more fluid-conducting connections between the branch and other branches.
  • a closed branch in particular a sealed high or low pressure branch, accordingly receives the substance amount of a substance in it, in particular the fuel volume located in it, at least as long no leakage occurs from the closed branch.
  • the pressure of the substance located in the closed branch, in particular fuel also remains substantially constant.
  • the closure of a branch by a corresponding control, in particular deactivation, of pumps, such as a high and / or low pressure pump, and / or one or more valves, such as check valves, and / or injection devices can be achieved.
  • pumps such as a high and / or low pressure pump
  • valves such as check valves, and / or injection devices
  • the method makes it particularly easy to determine whether a fuel leakage occurring in the high pressure branch via an injection devices in the combustion chamber or, in particular via a pump which is adapted to provide fuel in the high pressure branch at the first fuel pressure by transfer from the low pressure branch available , in which low pressure branch occurs. It is particularly advantageous that the method in almost all, especially newer, vehicles with direct injection can be implemented easily and without great technical effort, since the pressures in a low-pressure branch and a high-pressure branch of injection systems of internal combustion engines such vehicles usually already by suitable sensor devices be monitored. In particular, as a rule, no additional sensory components, which would additionally have to be installed, are necessary in order to evaluate the fuel pressure characteristics in the high and low pressure branch in accordance with the method, in particular to be able to relate to one another.
  • the signal subsequently generated which characterizes a fuel leak from the high-pressure branch of a combustion chamber, is preferably written into an error memory, transmitted to a maintenance service and / or displayed to a user, for example as a status message on a dashboard of the vehicle.
  • a beginning of the measurement period is defined by a shutdown of the internal combustion engine.
  • the high-pressure and the low-pressure branch without affecting the operation of the internal combustion engine, especially at the beginning of the measurement period, closed, and on the other hand, a fuel leakage from the high-pressure branch into the combustion chamber of the internal combustion engine, which would lead to increased exhaust emissions at a restart of the internal combustion engine, be reliably recognized.
  • any fuel loss is quantified on the basis of the fuel pressure curve in the high-pressure branch
  • any fuel influx is quantified on the basis of the fuel pressure curve in the low-pressure branch.
  • the amount of fuel leaked from the high-pressure branch and / or the amount of fuel flowed into the low-pressure branch is thermodynamically calculated based on the fuel pressure detected in the high-pressure branch and / or the fuel pressure detected in the low-pressure branch, where the temperature of the fuel is approximately the volume of the fuel High-pressure loads and / or the thermal conductivity of one or more components of the high-pressure and / or low-pressure load enter into the calculation.
  • a correspondingly output signal is then preferably also characterized by the quantified fuel loss, in particular via the injection device into the combustion chamber, and / or the quantified fuel supply.
  • a signal, which extends from the high-pressure branch into the combustion chamber also then Fuel leak, output if the quantified fuel flow in the low pressure branch is less than the quantified fuel loss in the high pressure branch.
  • a loss of fuel in the high-pressure branch is detected only when the first fuel pressure in the high-pressure branch has reached or fallen below a defined high-pressure threshold value in the measurement period in accordance with the associated detected fuel pressure curve.
  • the fuel loss at a predetermined point in time within the measurement period after reaching the high pressure threshold value is quantified by means of a difference between the detected fuel pressure in the high pressure branch at the predetermined time and the high pressure threshold.
  • the high-pressure threshold value is preferably time-dependent, so that the reaching or falling below of the high-pressure threshold value is checked essentially continuously by the fuel pressure curve in the high-pressure branch within the measurement period.
  • the quantification is then performed appropriately based on a difference between the detected fuel pressure in the high-pressure branch at the predetermined time and the high-pressure threshold at the predetermined time.
  • fuel loss in the high-pressure branch can be detected and quantified particularly simply and reliably.
  • a fuel inflow into the low-pressure branch is detected only when the second fuel pressure in the low-pressure branch has reached or exceeded a defined low-pressure threshold value in the measurement period in accordance with the associated detected fuel pressure profile.
  • the fuel flow is quantified at a predetermined time within the measurement period after reaching the low pressure threshold thereby by means of a difference between the detected fuel pressure in the low pressure branch at the predetermined time and the low pressure threshold.
  • the low-pressure threshold is preferably time-dependent, so that reaching or falling below the Low pressure threshold can be checked by the fuel pressure curve in Niederbuchast within the measurement period substantially continuously or at least at several times.
  • the quantification is then performed appropriately based on a difference between the detected fuel pressure in the low pressure branch at the predetermined time and the low pressure threshold value at the predetermined time.
  • a fuel flow into the low-pressure branch can be detected and quantified particularly simply and reliably.
  • fuel loss in the high-pressure branch or fuel flow into the low-pressure branch is detected in the first and / or second test step only if a predetermined period of time has elapsed since the beginning of the measurement period as an additional condition. This can ensure that even slight fuel losses in the high-pressure region or slight fuel inflows into the low-pressure region, through which a pressure drop in the high-pressure region or a pressure increase in the low-pressure region only becomes noticeable after some time, can be detected.
  • an increase, in particular a (negative) gradient corresponding to a pressure drop, of the fuel pressure profile in the high-pressure branch is determined and then determined that a fuel loss has occurred at the closed high-pressure branch in the measurement period, in order to carry out the test carried out in the first test step the determined slope of the fuel pressure curve in the high pressure branch for any point in time in the measurement period is less than the slope of a absence of leakage characteristic reference fuel pressure curve in the high pressure branch at the same time.
  • the absolute value of the respective gradients is determined and set in relation to each other, in particular compared.
  • a gradient of the fuel pressure in the low-pressure branch in particular its absolute value, is determined and then determined that a fuel loss has occurred at the closed low pressure branch in the measurement period, if the determined slope, in particular its absolute value , the Kraftstoffbuchverianks in Niederbuchastia for any point in the measurement period is higher than the slope, in particular their absolute value, a absence of leaks characteristic reference fuel pressure curve in the low-pressure branch at the same time.
  • the occurrence of a fuel inflow into the low-pressure branch can be checked even more reliably, in particular with respect to the check of reaching or exceeding a low-pressure threshold value.
  • the method further comprises a reference step taking place before the detection step, in which the reference fuel pressure profile in the high-pressure branch and / or the reference fuel pressure profile in the low-pressure branch are determined.
  • the, preferably time-dependent, high-pressure threshold value and / or the, preferably time-dependent, low-pressure threshold value are determined in the reference step.
  • the reference fuel pressure curve can already be carried out by a factory-type construction-type-dependent calibration of a corresponding reference memory without a separate determination of a reference fuel pressure profile being carried out for each concrete injection system of this type to be configured.
  • the determination of the reference fuel pressure profile in the high and / or low pressure branch is carried out based on a physical model which includes at least one of the following variables: (i) a measured fuel pressure in the high and / or low pressure branch, (ii) an engine speed, (iii) a temperature of the internal combustion engine, in particular of the low-pressure branch, the high-pressure branch and / or the combustion chamber, (iv) an arrangement and / or geometric property of one or more components of the internal combustion engine, and / or (v) a thermal conductivity of one or more components of the internal combustion engine.
  • the measured fuel pressure in the high or low pressure branch preferably in each case refers to an operating pressure, in particular the first fuel pressure and / or the second fuel pressure, during operation of the fuel machine, in particular before the beginning of the measurement period.
  • the engine speed preferably also refers to an engine speed during operation of the fuel machine, in particular before the beginning of the measurement period.
  • At least one of these and possibly further variables are preferably used as input variables or parameters of a simulation of the pressure curves in the high and / or low pressure branch, on the basis of which the reference fuel pressure curve in the high and / or low pressure branch on the one hand and / or the, in particular time-dependent, high pressure threshold and / or or the, in particular time-dependent, low-pressure threshold value is determined on the other hand.
  • the determined reference fuel pressure profile in the high and / or low pressure branch is updated within the measurement period, in particular based on the pressure curve measured in the high and / or low pressure branch during the measurement time interval.
  • a second aspect of the invention relates to an apparatus for detecting and characterizing a fuel leak in an injection system of an internal combustion engine comprising an injector for injecting fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine, a closable high-pressure branch for supplying the injector with less than a first fuel pressure set fuel, and a closable low-pressure load for supplying under a second, lower fuel pressure set fuel from a fuel supply to the high-pressure branch, wherein the device is arranged to carry out the method according to the first aspect of the invention.
  • a pump for pressurizing the fuel in the respective branch with the first or the second fuel pressure wherein the pumps are at the same time arranged, in each case a closure for at least one of them to form two branches to close this or this.
  • the pumps thereby arranged to switch when switching off the internal combustion engine in the off state, so that the presence of a fuel loss in the high-pressure branch and the occurrence of a fuel flow into the low-pressure branch can be reliably checked based on the determined pressure gradients in the high and Niederdruckast.
  • a third aspect of the invention relates to an injection system for an internal combustion engine, which comprises an injection device for injecting fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine, a closable high-pressure branch for supplying the fuel injection device with fuel under a first fuel pressure and a closable low-pressure branch for supplying below a second lower fuel pressure set fuel from a fuel supply to the high pressure branch.
  • the injection system also has a device for detecting and characterizing fuel leaks in the injection system according to the second aspect of the invention.
  • a fourth aspect of the invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, with an injection system according to the third aspect of the invention.
  • FIG. 1 an embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a first example of pressure curves in a high and low pressure branch
  • FIG. and FIG. 3 shows a second example of pressure curves in a high and low pressure branch.
  • FIG. 1 shows a device 1 for detecting and characterizing fuel leakage in an injection system 2 of an internal combustion engine 3.
  • the injection system 2 has a low-pressure pump 4, by means of which fuel is taken from a fuel tank 5 and a low-pressure branch 6, such as a low-pressure line, at a second Fuel pressure p 2 are supplied.
  • the low-pressure branch 6 is adjoined by a high-pressure branch 7, for example a high-pressure line, in particular a central distributor pipe (common rail), which provides fuel to a plurality of injection devices 8 at a first fuel pressure pi.
  • a high-pressure branch 7 for example a high-pressure line, in particular a central distributor pipe (common rail), which provides fuel to a plurality of injection devices 8 at a first fuel pressure pi.
  • the second fuel pressure p 2 is lower than the first fuel pressure pi, which in turn is generated by a high-pressure pump 9, which connects the low-pressure branch 6 with the high-pressure branch 7 and pumps fuel from the low-pressure branch 6 into the high-pressure branch 7.
  • the fuel located in the high-pressure branch 7 is atomized by the injection devices 8 into corresponding combustion chambers 10 of the internal combustion engine 3 and burned clean with a high power output.
  • a leakage of the fuel from the high pressure branch 7 via at least one injection device 8 in one of the combustion chambers 10 after switching off the internal combustion engine 3 adversely affects the exhaust emissions of the internal combustion engine 3, in particular when the internal combustion engine 3 is restarted. Even a few droplets of fuel can significantly increase exhaust emissions.
  • the device 1 has a control device 11, which is connected on the one hand to a low-pressure sensor device 12 and on the other hand to a high-pressure sensor device 13 and is adapted to sensor data provided by the pressure sensor devices 12, 13, in particular with regard to the fuel pressure curves in the low-pressure branch 6 and in the high pressure branch 7, to process.
  • the low-pressure sensor device 12 is preferably arranged in the low-pressure branch 6 and is preferably in liquid-conducting connection with a low-pressure line of the low-pressure latch 6.
  • the high-pressure sensor device 13 is correspondingly preferably arranged in the high-pressure branch 7 and preferably communicates with a high-pressure line of the high-pressure branch 7 in liquid-conducting connection, so that the fuel pressure curves, in particular their gradients, in the low-pressure branch are determined by the control device 11 based on the sensor data generated by the pressure sensor devices 12, 13 6 and the high pressure branch 7 evaluated, preferably set to each other in relation, in particular compared with each other can be.
  • the control device 1 1 is in particular adapted to determine, based on the fuel pressure curve in the low-pressure branch 6, a fuel flow into the low-pressure branch 6 and possibly to quantify it. In particular, it is also set up to detect a fuel leakage from the high-pressure branch 7 using the fuel pressure curve in the high-pressure branch 7 and to quantify it if necessary.
  • the first fuel pressure pi in the high pressure branch 7 drops after the internal combustion engine 3 has been switched off faster or more powerfully than is to be expected, for example due to thermodynamic effects, fuel leakage is imminent High pressure branch 7 before.
  • the first fuel pressure pi is related to the second fuel pressure p 2 in the low pressure branch 6. If the second fuel pressure p 2 increases compared to a fuel pressure expected in the low-pressure branch 6 or drops at least slower than expected, for example due to thermodynamic effects, fuel leakage from the high-pressure branch 7 into the low-pressure branch 6, in particular via the high-pressure pump 9, can be concluded.
  • FIG. 2 shows a first exemplary fuel pressure curve phi (t) in a high-pressure branch of an injection system of an internal combustion engine and a first exemplary fuel pressure curve shown in a low-pressure branch of the injection system of the internal combustion engine.
  • An operating state of the internal combustion engine is characterized by the curve with the reference numeral 14. At a reference time tp, e f, the internal combustion engine is turned off and a measuring period 15 begins, so that the curve with the reference numeral 14 at this point has a corresponding stage.
  • the dotted curves represent a reference fuel pressure curve pH, Ref (t) in the high-pressure branch and a reference fuel pressure curve pN, R e f (t) in Niederchristast.
  • the reference fuel pressure curves pH, Ref (t), PN, Ref (t) correspond to the expected Running the first and second fuel pressure pi, p 2 in the high-pressure and low-pressure branch after stopping the engine at reference time tRef, the two pumps and the injectors then close the low-pressure branch or high-pressure branch so that no fuel in the absence of unwanted leaks can escape the two branches.
  • the reference fuel pressure curves pH, Ref (t), pN, Ref (t) can be calculated or simulated in particular on the basis of a physical model.
  • the reference fuel pressure curve pN.Ref (t) in the low-pressure branch remains substantially constant after switching off the internal combustion engine at the reference time and essentially corresponds to an operating pressure in the low-pressure branch during operation of the internal combustion engine.
  • the reference fuel pressure profile pH, Ref (t) in the high-pressure branch drops after the reference time tRef with respect to an operating pressure in the high-pressure branch during operation of the internal combustion engine.
  • This pressure drop is caused in particular by thermodynamic effects, such as a cooling of the fuel in the high pressure branch.
  • the fuel pressure curve p H (t) in the high-pressure branch after the reference time tRef drops more sharply than the corresponding reference fuel pressure curve pH, Ref (t), which manifests itself in that the gradient of the fuel pressure curve p H (t) within of the measuring period 15 is less than the slope of the reference fuel pressure curve pH, Ref (t).
  • the absolute value of the slope of the fuel pressure curve p H (t) within the measurement period 15 is higher than the absolute value of the slope of the reference fuel pressure curve pH, Ref (t). From this it can be concluded that there is a fuel leak in the high pressure branch.
  • the corresponding fuel pressure curve in the present example of FIG. 2 increases in the low pressure branch in the present example after the reference time tRef relative to the corresponding reference fuel pressure curve pN, Ref (t), which manifests itself in that the slope of the fuel pressure curve within the measuring period 15 is higher than the slope of the reference fuel pressure curve pN.Ref (t).
  • the absolute value of the slope of the fuel pressure curve pn (t) within the measurement period 15 is higher than the absolute value of the slope of the reference fuel pressure curve pN, Ref (t). From this it can be concluded that there is a fuel inflow into the low-pressure branch.
  • the fuel leakage in the high-pressure branch is preferably quantified by means of a difference ⁇ ⁇ between the reference fuel pressure curve pH, Ref (t) and the fuel pressure curve p H (t) at a predetermined time t tes t, for example by thermodynamically calculating the amount of escaping fuel which causes the pressure difference ⁇ .
  • the predetermined time ttest can lie within the measuring period 15, as shown in the present example. Alternatively, the predetermined time ttest but also at the end of the measurement period 15 are (not shown). In particular, the predetermined time t tes t may also lie after a time at which the fuel pressure curve p H (t) reaches or falls below a high-pressure threshold value 16. This is particularly advantageous if a loss of fuel in the high-pressure branch is detected only when the fuel pressure curve p H (t) in the high-pressure branch reaches or falls below the high-pressure threshold value 16.
  • the fuel flow into the low pressure branch based on the difference between the reference fuel pressure curve and the fuel flow path pn (t) is quantified at the predetermined time ttest, such as by thermodynamically calculating the amount of inflowing fuel which causes the pressure difference ⁇ .
  • the predetermined time ttest in this case can also lie after a time at which the fuel pressure curve pN (t) reaches or exceeds a low-pressure threshold value 17. This is particularly advantageous if a fuel flow into the low-pressure branch is detected only when the fuel pressure curve in the low pressure branch reaches or exceeds the low pressure branch 17.
  • fuel leakage from the high-pressure branch can be excluded via at least one injection device into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a fuel leakage from the high-pressure branch can be concluded via at least one injection device into a combustion chamber of the internal combustion engine corresponding signal indicating the fuel leakage from the High-pressure branch out through an injectors in a combustion chamber of the internal combustion engine features issued.
  • FIG. 3 shows a second exemplary fuel pressure curve p H (t) of a fuel pressure pi in a high-pressure branch and a second exemplary pressure curve a fuel pressure p 2 in a low pressure branch.
  • the fuel pressure curve p H (t) drops faster than a corresponding reference fuel pressure curve pH, Ref (t). Therefore, as well as due to the fact that the fuel pressure curve p H (t) reaches or falls below a high-pressure threshold value 16 within the measurement period 15, a loss of fuel from the high-pressure branch can be concluded.
  • the fuel pressure curve increases
  • the low pressure branch within the measuring period 15 is not on, but runs according to a reference fuel pressure curve pN, R e f (t) in the low-pressure branch, so that the fuel pressure curve does not reach or exceed a low pressure threshold 17 within the measurement period 15.
  • the fuel pressure p 2 in the low-pressure branch remains essentially constant even after the internal combustion engine has been switched off at the time tRef, to which the high-pressure and low-pressure branches are closed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion und Charakterisierung von Kraftstoffleckage in einem Einspritzsystem einer, insbesondere sich nicht in Betrieb befindlichen, Brennkraftmaschine sowie eines Fahrzeugs mit einer solchen Vorrichtung. Das Einspritzsystem weist dabei eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, einen verschließbaren Hochdruckast zur Versorgung der Einspritzvorrichtung mit unter einem ersten Kraftstoffdruck gesetzten Kraftstoff, und einen verschließbaren Niederdruckast zur Zuführung von unter einem zweiten, niedrigeren Kraftstoffdruck gesetzten Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgung zum Hochdruckast auf. Der Hochdruckast und der Niederdruckast sind jeweils geschlossen, wobei gleichzeitig während eines Messzeitraums in dem Hochdruckast und in dem Niederdruckast jeweils ein zugehöriger zeitlicher Kraftstoffdruckverlauf sensorisch erfasst wird. Auf Basis des erfassten Kraftstoffdruckverlaufs des Hochdruckastes wird geprüft, ob in dem abgeschlossenen Hochdruckast im Messzeitraum ein Kraftstoffverlust aufgetreten ist, und anhand des erfassten Kraftstoffdruckverlaufs des Niederdruckasts wird geprüft, ob im Messzeitraum ein Kraftstoffzufluss in den abgeschlossenen Niederdruckast erfolgt ist. Zudem wird, falls im ersten Prüfschritt das Vorliegen eines Kraftstoffverlusts festgestellt wurde und zusätzlich im zweiten Prüfschritt festgestellt wurde, dass kein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast erfolgt ist, ein Signal ausgegeben, das eine von dem Hochdruckast aus in den Brennraum verlaufende Kraftstoffleckage kennzeichnet.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR DETEKTION UND
CHARAKTERISIERUNG VON KRAFTSTOFFLECKAGE SOWIE FAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion und Charakterisierung von Kraftstoffieckagen in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
Aus der Automobiltechnik sind Brennkraftmaschinen bekannt, in denen Kraftstoff mit hohem Druck von Einspritzvorrichtungen in einen oder mehrere Brennräume der Brennkraftmaschine gespritzt wird, um die Effizienz des Verbrennungsvorgangs zu erhöhen sowie die beim Verbrennen des Kraftstoffs erzeugten Abgasemissionen zu reduzieren. Dabei wird der hohe Druck des Kraftstoffs üblicherweise zentral in einem Verteilerrohr (Common Rail) von einer Hochdruckpumpe zur Verfügung gestellt. Die Hochdruckpumpe bezieht den Kraftstoff dabei aus einer Kraftstoffzuleitung in der der Kraftstoff unter niedrigerem Druck steht als im Verteilerrohr. Bei solchen Brennkraftmaschinen ist die Dichtigkeit der Einspritzvorrichtungen von großer Bedeutung, da eine Leckage von Kraftstoff aus dem Verteilerrohr in den oder die Brennräume der Brennkraftmaschine nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine vermieden werden soll. Ein unkontrolliertes Eindringen von Kraftstoff in den oder die Brennräume kann bei einem folgenden Neustart der Brennkraftmaschine zu einer unvollständigen bzw. unsauberen Verbrennung des eingedrungenen Kraftstoffs und somit zu erhöhten Abgasemissionen führen, die insbesondere gegenüber den Abgasemissionen bei Normalbetrieb der Brennkraftmaschine erhöht sein können.
Die DE 10 2013 200 554 A1 offenbart ein Verfahren zum Berechnen der Leckage eines Common-Rail-Systems einer Brennkraftmaschine durch Erfassung wenigstens zweier Druckwerte nach einer Stop-Anforderungen der Brennkraftmaschine und Berechnung einer Approximationskurve für den Druckverlauf auf der Grundlage von wenigstens zwei erfassten Druckwerten. Durch eine entsprechende Anhebung oder Absenkung eines Raildrucks nach einer Stopp- Anforderung kann ein gleichförmiges Start/Stopp- Betriebsverhalten gewährleistet werden. Die DE 1 1 2012 002 851 T1 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Systems mit einer Maschine während eines Leeriaufzustands der Maschine und lehrt ein Abstellen der Kraftstoffeinspritzung und das Setzen einer Beeinträchtigungsbedingung als Reaktion darauf, dass eine Kraftstoffverteilerrohr- Abnahmegeschwindigkeit eines Kraftstoffdrucks im gemeinsamen Kraftstoffverteilerrohr nach einer ersten festgelegten Dauer größer als eine Abnahmeschwelle ist. Dabei ist austretender Kraftstoff mit hoher Auflösung erkennbar, so dass Kraftstoffflecks erkannt werden, bevor sie größere Probleme verursachen. Mittels dieser aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren kann jedoch nicht erkannt werden, ob die Leckage in einen Brennraum der Brennkraftmaschine stattfindet.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Erkennen von Leckage in einem Hochdruckast einer Brennkraftmaschine zu verbessern, insbesondere genauer zu charakterisieren.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion und Charakterisierung einer Kraftstoffleckage in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, das eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, einen verschließbaren Hochdruckast zur Versorgung der Einspritzvorrichtung mit unter einem ersten Kraftstoffdruck gesetzten Kraftstoff, und einen verschließbaren Niederdruckast zur Zuführung von unter einem zweiten, niedrigeren Kraftstoffdruck gesetzten Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgung zum Hochdruckast aufweist. In einem Erfassungsschritt sind der Hochdruckast und der Niederdruckast jeweils geschlossen, wobei gleichzeitig, insbesondere kontinuierlich, während eines Messzeitraums in dem Hochdruckast und in dem Niederdruckast jeweils ein zugehöriger zeitlicher Kraftstoffdruckverlauf sensorisch erfasst wird. In einem ersten Prüfschritt wird auf Basis des erfassten Kraftstoffdruckverlaufs des Hochdruckastes geprüft, ob in dem abgeschlossenen Hochdruckast im Messzeitraum ein Kraftstoffverlust aufgetreten ist, und in einem zweiten Prüfschritt wird anhand des erfassten Kraftstoffdruckverlaufs des Niederdruckasts geprüft, ob im Messzeitraum ein Kraftstoffzufluss in den abgeschlossenen Niederdruckast erfolgt ist. Zudem wird in einem Ausgabeschritt, falls im ersten Prüfschritt das Vorliegen eines Kraftstoffverlusts festgestellt wurde und zusätzlich im zweiten Prüfschritt festgestellt wurde, dass kein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast erfolgt ist, ein Signal ausgegeben, das eine von dem Hochdruckast aus in den Brennraum verlaufende Kraftstoffleckage kennzeichnet.
Unter einem "Hochdruckast" im Sinne der Erfindung ist ein Bereich eines Einspritzsystems zu verstehen, in welchem Kraftstoff bei einem gegenüber dem zugehörigen Niederdruckast höheren Druck geführt wird. Dieser Bereich kann etwa aus Hochdruckleitungen, insbesondere ein zentrales oder mehrere Verteilerrohre (Common Rail), gebildet sein. Bevorzugt ist der Hochdruckast für einen Kraftstoffdruck im Bereich von etwa 50 bar bis 350 bar, beispielsweise von 200 bar, ausgelegt. Vorzugsweise wird der Hochdruckast von einer Hochdruckpumpe gegenüber anderen Bereichen, in welchen Kraftstoff bei einem geringeren Druck geführt wird, insbesondere einem Niederdruckast, abgegrenzt.
Unter einem "Niederdruckast" im Sinne der Erfindung ist dementsprechend ein Bereich eines Einspritzsystems zu verstehen, in welchem Kraftstoff bei einem gegenüber dem zugehörigen Niederdruckast geringeren Druck geführt wird. Dieser Bereich kann etwa aus Niederdruckleitungen, insbesondere Verbindungsleitungen zwischen einer Kraf tstof f verso rg u ng , etwa einem Kraftstofftank, und einem Hochdruckast, gebildet sein. Bevorzugt ist der Niederdruckast für einen Kraftstoffdruck im Bereich von 50 bar oder darunter, beispielsweise von 2 bis 10 bar, ausgelegt. Vorzugsweise wird der Niederdruckast von einer Hochdruckpumpe gegenüber anderen Bereichen, in welchen Kraftstoff bei einem höheren Druck geführt wird, insbesondere dem Hochdruckast, und/oder von einer Niederdruckpumpe gegenüber anderen Bereichen, in welchen Kraftstoff bei einem geringeren Druck geführt wird, etwa einer Kraf tstof f verso rg u ng , abgegrenzt.
Unter "verschließbar" im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Trennung eines Asts in einem Einspritzsystems von anderen Ästen des Einspritzsystems zu verstehen. Vorzugsweise betrifft die Trennung dabei eine Trennung einer oder mehrerer fluidleitender Verbindungen zwischen dem Ast und anderen Ästen. Ein verschlossener Ast, insbesondere ein verschlossener Hoch- oder Niederdruckast, erhält demnach die sich in ihm befindliche Stoffmenge einer Substanz, insbesondere das sich in ihm befindliche Kraftstoff volumen, zumindest so lange keine Leckage aus dem verschlossenen Ast heraus auftritt. Bei konstanter Temperatur bleibt entsprechend auch der Druck der sich in dem verschlossenen Ast befindlichen Substanz, insbesondere Kraftstoff, im Wesentlichen konstant. Vorzugsweise kann der Verschluss eines Asts durch eine entsprechende Steuerung, insbesondere Deaktivierung, von Pumpen, etwa einer Hoch- und/oder Niederdruckpumpe, und/oder ein oder mehrere Ventile, etwa Rückschlagventile, und/oder Einspritzvorrichtungen, erreicht werden.
Durch das Verfahren kann besonders einfach festgestellt werden, ob eine im Hochdruckast auftretende Kraftstoffleckage über eine Einspritzvorrichtungen in den Brennraum oder, insbesondere über eine Pumpe, welche dazu eingerichtet ist, Kraftstoff in dem Hochdruckast bei dem ersten Kraftstoffdruck durch Überführung aus dem Niederdruckast zur Verfügung zu stellen, in den Niederdruckast auftritt. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass das Verfahren in nahezu allen, insbesondere neueren, Fahrzeugen mit Direkteinspritzung leicht und ohne großen technischen Aufwand implementiert werden kann, da die Drücke in einem Niederdruckast und einem Hochdruckast von Einspritzsystemen der Brennkraftmaschinen solcher Fahrzeuge üblicherweise bereits durch geeignete Sensorvorrichtungen überwacht werden. Insbesondere sind in der Regel keine zusätzlichen sensorischen Komponenten, die zusätzlich verbaut werden müssten, notwendig, um die Kraftstoffdruckverläufe im Hoch- und Niederdruckast verfahrensgemäß bewerten, insbesondere miteinander in Beziehung setzen, zu können.
Das anschließend erzeugte Signal, welches eine Kraftstoffleckage von dem Hochdruckast einen Brennraum kennzeichnet, wird bevorzugt in einen Fehlerspeicher geschrieben, an einen Wartungsservice übermittelt und/oder einem Benutzer angezeigt, etwa als Statusmeldung an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs. Dadurch kann die Wiederherstellung der Dichtigkeit einer defekten Einspritzvorrichtung zeitnah und zuverlässig wiederhergestellt werden, so dass die Abgabe von erhöhten Abgasemissionen, zumindest über einen längeren Zeitraum, vermieden werden kann. In einer bevorzugten Ausführung wird ein Beginn des Messzeitraums durch ein Abschalten der Brennkraftmaschine definiert. Dadurch können einerseits der Hochdruck- und den Niederdruckast ohne Beeinträchtigung des Betriebs der Brennkraftmaschine, insbesondere zu Beginn des Messzeitraums, verschlossen werden, und andererseits eine Kraftstoffleckage aus dem Hochdruckast in den Brennraum der Brennkraftmaschine, welche bei einem Wiederanlassen der Brennkraftmaschine zu erhöhten Abgasemissionen führen würde, zuverlässig erkannt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird im ersten Prüfschritt ein etwaiger Kraftstoffverlust anhand des Kraftstoffdruckverlaufs im Hochdruckast quantifiziert, und im zweiten Prüfschritt ein etwaiger Kraftstoffzufiuss anhand des Kraftstoffdruckverlaufs im Niederdruckast quantifiziert. Vorzugsweise wird dabei die Menge des aus dem Hochdruckast ausgetretenen Kraftstoffs und/oder die Menge des in den Niederdruckast geflossenen Kraftstoffs basierend auf dem im Hochdruckast erfassten Kraftstoffdruck und/oder den im Niederdruckast erfassten Kraftstoffdruck thermodynamisch berechnet, wobei etwa die Temperatur des Kraftstoffs, das Volumen des Hochdruckasts und/oder die Wärmeleitfähigkeit von einer oder mehreren Komponenten des Hochdruckasts und/oder des Niederdruckasts in die Berechnung eingehen. Ein entsprechend ausgegebenes Signal ist dann bevorzugt auch durch den quantifizierten Kraftstoffverlust, insbesondere über die Einspritzvorrichtung in den Brennraum, und/oder den quantifizierten Kraftstoffzufiuss gekennzeichnet. Dadurch kann insbesondere schnell und zuverlässig erkannt werden, wie stark die Kraftstoffleckage aus dem Hochdruckast ist bzw. wie stark defekt, d.h. undicht, die Einspritzvorrichtung und/oder eine zwischen dem Niederdruckast und dem Hochdruckast angeordnete Pumpe ist und wie schnell eine entsprechende Reparatur bzw. ein entsprechender Austausch stattfinden muss. Insbesondere kann anhand der berechneten Menge von Kraftstoff, welche über die Einspritzvorrichtung in den Brennraum austritt, vorteilhaft auf die dadurch verursachte Steigerung von Abgasemissionen geschlossen werden und ob die entsprechende Brennkraftmaschine, etwa im Rahmen gesetzlicher Bestimmungen, weiterhin verwendet werden darf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird im Ausgabeschritt auch dann ein Signal, das eine von dem Hochdruckast aus in den Brennraum verlaufende Kraftstoffleckage kennzeichnet, ausgegeben, falls der quantifizierte Kraftstoffzufluss im Niederdruckast geringer ist als der quantifizierte Kraftstoffverlust im Hochdruckast. Dadurch kann ein Austritt von Kraftstoff aus dem Hochdruckast über die Einspritzvorrichtung in den Brennraum auch dann zuverlässig bestimmt werden, wenn der Kraftstoff aus dem Hochdruckast gleichzeitig auch, insbesondere über eine Pumpe, in den Niederdruckast austritt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird im ersten Prüfschritt ein Kraftstoffverlust im Hochdruckast nur dann festgestellt, wenn der erste Kraftstoffdruck im Hochdruckast gemäß dem zugehörigen erfassten Kraftstoffdruckverlauf im Messzeitraum einen definierten Hochdruckschwellwert erreicht oder unterschritten hat. Vorzugsweise wird der Kraftstoffverlust zu einem vorgegebenen Zeitpunkt innerhalb des Messzeitraums nach dem Erreichen des Hochdruckschwellwerts dabei mittels einer Differenz zwischen dem erfassten Kraftstoffdruck im Hochdruckast zu dem vorgegebenen Zeitpunkt und dem Hochdruckschwellwert quantifiziert. Bevorzugt ist der Hochdruckschwellwert dabei zeitabhängig, so dass das Erreichen oder Unterschreiten des Hochdruckschwellwerts durch den Kraftstoffdruckverlauf im Hochdruckast innerhalb des Messezeitraums im Wesentlichen kontinuierlich überprüft wird. Die Quantifizierung wird dann entsprechend basierend auf einer Differenz zwischen dem erfassten Kraftstoffdruck im Hochdruckast zu dem vorgegebenen Zeitpunkt und dem Hochdruckschwellwert zu dem vorgegebenen Zeitpunkt durchgeführt. Dadurch kann ein Kraftstoffverlust im Hochdruckast besonders einfach und zuverlässig festgestellt und quantifiziert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird im zweiten Prüfschritt ein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast nur dann festgestellt wird, wenn der zweite Kraftstoffdruck im Niederdruckast gemäß dem zugehörigen erfassten Kraftstoffdruckverlauf im Messzeitraum einen definierten Niederdruckschwellwert erreicht oder überschritten hat. Vorzugsweise wird der Kraftstoffzufluss zu einem vorgegebenen Zeitpunkt innerhalb des Messzeitraums nach dem Erreichen des Niederdruckschwellwerts dabei mittels einer Differenz zwischen dem erfassten Kraftstoffdruck im Niederdruckast zu dem vorgegebenen Zeitpunkt und dem Niederdruckschwellwert quantifiziert. Bevorzugt ist der Niederdruckschwellwert dabei zeitabhängig, so dass das Erreichen oder Unterschreiten des Niederdruckschwellwerts durch den Kraftstoffdruckverlauf im Niederdruckast innerhalb des Messezeitraums im Wesentlichen kontinuierlich oder zumindest zu mehreren Zeitpunkten überprüft werden kann. Die Quantifizierung wird dann entsprechend basierend auf einer Differenz zwischen dem erfassten Kraftstoffdruck im Niederdruckast zu dem vorgegebenen Zeitpunkt und dem Niederdruckschwellwert zu dem vorgegebenen Zeitpunkt durchgeführt. Dadurch kann ein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast besonders einfach und zuverlässig festgestellt und quantifiziert werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführung werden im ersten und/oder im zweiten Prüfschritt nur dann ein Kraftstoffverlust im Hochdruckast bzw. ein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast festgestellt, wenn als zusätzliche Bedingung eine vorbestimmte Zeitspanne seit Beginn des Messzeitraums verstrichen ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch geringfügige Kraftstoffverluste im Hochdruckbereich bzw. geringfügige Kraftstoffzuflüsse in den Niederdruckbereich, durch die sich ein Druckabfall im Hochdruckbereich bzw. eine Druckzunahme im Niederdruckbereich erst nach einiger Zeit bemerkbar macht, erfasst werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird zur Vornahme der im ersten Prüfschritt erfolgenden Prüfung eine Steigung, insbesondere eine zu einem Druckabfall korrespondierende (negative) Steigung, des Kraftstoffdruckverlaufs im Hochdruckast ermittelt und dann festgestellt, dass an dem abgeschlossenen Hochdruckast im Messzeitraum ein Kraftstoffverlust aufgetreten ist, falls die ermittelte Steigung des Kraftstoffdruckverlaufs im Hochdruckast für einen beliebigen Zeitpunkt im Messzeitraum geringer ist als die Steigung eines eine Abwesenheit von Leckagen kennzeichnenden Referenzkraftstoffdruckverlaufs im Hochdruckast zum selben Zeitpunkt. Vorzugsweise wird dabei der Absolutwert der jeweiligen Steigungen ermittelt und miteinander in Bezug gesetzt, insbesondere verglichen. Dabei wird ein Auftreten eines Kraftstoffveriusts erkannt, falls der Absolutwert der ermittelten Steigung höher ist als der Absolutwert der Steigung des Referenzkraftstoffdruckverlaufs. So kann das Vorliegen eines Kraftstoffveriusts im Hochdruckast noch zuverlässiger, insbesondere gegenüber der Prüfung eines Erreichens oder Unterschreitens eines Hochdruckschwellwerts, geprüft werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird zur Vornahme der im zweiten Prüfschritt erfolgenden Prüfung eine Steigung des Kraftstoffdruckveriaufs im Niederdruckast, insbesondere deren Absolutbetrag, ermittelt und dann festgestellt, dass an dem abgeschlossenen Niederdruckast im Messzeitraum ein Kraftstoffverlust aufgetreten ist, wenn die ermittelte Steigung, insbesondere deren Absolutbetrag, des Kraftstoffdruckveriaufs im Niederdruckast für einen beliebigen Zeitpunkt im Messzeitraum höher ist als die Steigung, insbesondere deren Absolutbetrag, eines eine Abwesenheit von Leckagen kennzeichnenden Referenzkraftstoffdruckverlaufs im Niederdruckast zum selben Zeitpunkt. Dadurch kann das Auftreten eines Kraftstoffzuflusses in den Niederdruckast noch zuverlässiger, insbesondere gegenüber der Prüfung eines Erreichens oder Überschreitens eines Niederdruckschwellwerts, geprüft werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist das Verfahren des Weiteren einen vor dem Erfassungsschritt stattfindenden Referenzschritt auf, bei dem der Referenzkraftstoffdruckverlauf im Hochdruckast und/oder der Referenzkraftstoffdruckverlauf im Niederdruckast ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich wird in dem Referenzschritt der, vorzugsweise zeitabhängige, Hochdruckschwellwert und/oder der, vorzugsweise zeitabhängige, Niederdruckschwellwert ermittelt. Dadurch kann von Beginn des Messzeitraums an ein Verlust von Kraftstoff aus dem Hochdruckast und/ oder das Vorliegen eines Kraftstoffzuflusses in den Niederdruckast geprüft werden, so dass das eine Kraftstoffleckage aus dem Hochdruckast in den Brennraum kennzeichnende Signal ohne zeitliche Verzögerung ausgegeben werden kann. Alternativ kann der Referenzkraftstoffdruckverlauf auch schon durch eine werksseitige bautypabhängige Bedatung eines entsprechenden Referenzspeichers erfolgen, ohne dass für jedes zu konfigurierende konkrete Einspritzsystem dieses Bautyps eine eigene Ermittlung eines Referenzkraftstoffdruckverlaufs erfolgt. In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird das Ermitteln des Referenzkraftstoffdruckverlaufs im Hoch- und/oder Niederdruckast basierend auf einem physikalischen Modell durchgeführt, in das wenigstens eine der folgenden Größen eingeht: (i) ein gemessener Kraftstoffdruck im Hoch- und/oder Niederdruckast, (ii) eine Motordrehzahl, (iii) eine Temperatur der Brennkraftmaschine, insbesondere des Niederdruckasts, des Hochdruckasts und/oder des Brennraums, (iv) eine Anordnung und/oder geometrische Eigenschaft von einer oder mehreren Komponenten der Brennkraftmaschine, und/oder (v) eine Wärmeleitfähigkeit von einer oder mehreren Komponenten der Brennkraftmaschine. Dabei bezieht sich der gemessene Kraftstoffdruck im Hoch- oder Niederdruckast vorzugsweise jeweils auf einen Betriebsdruck, insbesondere den ersten Kraftstoffdruck und/oder den zweiten Kraftstoffdruck, im Betrieb der Kraftstoffmaschine, insbesondere vor Beginn des Messzeitraums. Entsprechend bezieht sich die Motordrehzahl vorzugsweise ebenfalls auf einem Motordrehzahl im Betrieb der Kraftstoffmaschine, insbesondere vor Beginn des Messzeitraums. Dadurch kann ein Druckverlauf im Hoch- und/oder Niederdruckast, insbesondere nach Abschalten der Brennkraftmaschine, besonders zuverlässig vorhergesagt werden.
Wenigstens eine dieser und gegebenenfalls noch weitere Größen dienen bevorzugt als Eingangsgrößen bzw. Parameter einer Simulation der Druckverläufe im Hoch- und/oder Niederdruckast, anhand welcher der Referenzkraftstoffdruckverlauf im Hoch- und/oder Niederdruckast einerseits und/oder der, insbesondere zeitabhängige, Hochdruckschwellwert und/oder der, insbesondere zeitabhängige, Niederdruckschwellwert andererseits ermittelt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführung wird der ermittelte Referenzkraftstoffdruckverlauf im Hoch- und/oder Niederdruckast innerhalb des Messzeitraums, insbesondere anhand des während des Messzeittraums gemessenen Druckverlaufs im Hoch- und/oder Niederdruckast, aktualisiert. Dadurch wird die Prüfung, ob ein Kraftstoffverlust im Hochdruckast und/oder ein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast vorliegt, besonders zuverlässig und eine gegebenenfalls durchgeführte Quantisierung des Kraftstoffverlusts und/oder des Kraftstoffzuflusses besonders genau gegenüber einem zu Beginn des Messzeitraums, insbesondere einmalig, bestimmten Referenzkraftstoffverlauf.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion und Charakterisierung einer Kraftstoffleckage in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, das eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, einen verschließbaren Hochdruckast zur Versorgung der Einspritzvorrichtung mit unter einem ersten Kraftstoffdruck gesetzten Kraftstoff, und einen verschließbaren Niederdruckast zur Zuführung von unter einem zweiten, niedrigeren Kraftstoffdruck gesetzten Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgung zum Hochdruckast aufweist, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen.
In einer bevorzugten Ausführung sind für den Hochdruckast und den Niederdruckast jeweils eine Pumpe zum Beaufschlagen des in dem jeweiligen Ast befindlichen Kraftstoffs mit dem ersten bzw. dem zweiten Kraftstoffdruck, wobei die Pumpen zugleich eingerichtet sind, in ihrem abgeschalteten Zustand jeweils einen Verschluss für wenigstens einen der beiden Äste zu bilden, um diesen bzw. diese zu verschließen. Vorzugsweise die Pumpen dabei dazu eingerichtet, bei Abschalten der Brennkraftmaschine in den abgeschalteten Zustand zu wechseln, so dass anhand der ermittelten Druckverläufe im Hoch- und Niederdruckast das Vorliegen eines Kraftstoffverlusts im Hochdruckast und das Auftreten eines Kraftstoffzuflusses in den Niederdruckast zuverlässig geprüft werden kann.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, welches eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, einen verschließbaren Hochdruckast zur Versorgung der Einspritzvorrichtung mit unter einem ersten Kraftstoffdruck gesetzten Kraftstoff und einen verschließbaren Niederdruckast zur Zuführung von unter einem zweiten, niedrigeren Kraftstoffdruck gesetzten Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgung zum Hochdruckast aufweist. Das Einspritzsystem weist zudem eine Vorrichtung zur Detektion und Charakterisierung von Kraftstoffleckagen in dem Einspritzsystem nach dem zweiten Aspekt der Erfindung auf.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Einspritzsystem nach dem dritten Aspekt der Erfindung.
Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten, soweit nicht anders erwähnt oder technisch unsinnig, auch für die weiteren genannten Aspekte der Erfindung und deren vorteilhafte Ausgestaltungen sowie umgekehrt. Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 ein erstes Beispiel von Druckverläufen in einem Hoch- und Niederdruckast; und Fig. 3 ein zweites Beispiel von Druckverläufen in einem Hoch- und Niederdruckast.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Detektion und Charakterisierung einer Kraftstoffleckage in einem Einspritzsystem 2 einer Brennkraftmaschine 3. Das Einspritzsystem 2 weist eine Niederdruckpumpe 4 auf, mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 5 entnommen und einem Niederdruckast 6, etwa einer Niederdruckleitung, bei einem zweiten Kraftstoffdruck p2 zugeführt werden. An den Niederdruckast 6 schließt ein Hochdruckast 7, etwa eine Hochdruckleitung, insbesondere ein zentrales Verteilerrohr (Common Rail), an, welche mehreren Einspritzvorrichtungen 8 Kraftstoff bei einem ersten Kraftstoffdruck pi zur Verfügung stellt. Dabei ist der zweite Kraftstoffdruck p2 niedriger als der erste Kraftstoffdruck pi, der wiederum von einer Hochdruckpumpe 9 erzeugt wird, welche den Niederdruckast 6 mit dem Hochdruckast 7 verbindet und Kraftstoff von dem Niederdruckast 6 in den Hochdruckast 7 pumpt. Der sich im Hochdruckast 7 befindliche Kraftstoff wird von den Einspritzvorrichtungen 8 in entsprechende Brennräume 10 der Brennkraftmaschine 3 zerstäubend eingespritzt und unter hoher Leistungsabgabe sauber verbrannt. Eine Austreten des Kraftstoffs aus dem Hochdruckast 7 über zumindest eine Einspritzvorrichtung 8 in einen der Brennräume 10 nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine 3 wirkt sich dabei nachteilig auf die Abgasemissionen der Brennkraftmaschine 3, insbesondere bei einem Wiederanlassen der Brennkraftmaschine 3, aus. Dabei können schon wenige Tröpfchen Kraftstoff die Abgasemissionen deutlich erhöhen. Daher ist es vorteilhaft, eine solche Kraftstoffleckage in die Brennräume 10 der Brennkraftmaschine 3 möglichst frühzeitig zu detektieren und/oder anzuzeigen, um schnell und effektiv Gegenmaßnahmen, etwa durch Reparatur oder Austausch defekter, insbesondere undichter, Einspritzvorrichtungen 8, ergreifen oder ausführen lassen zu können.
Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 1 1 auf, welche einerseits mit einer Niederdrucksensoreinrichtung 12 und andererseits mit einer Hochdrucksensoreinrichtung 13 in Verbindung steht und dazu eingerichtet ist, von den Drucksensoreinrichtungen 12, 13 zur Verfügung gestellten Sensordaten, insbesondere bezüglich der Kraftstoffdruckverläufe im Niederdruckast 6 und im Hochdruckast 7, zu verarbeiten. Zur Erzeugung dieser Sensordaten ist die Niederdrucksensoreinrichtung 12 vorzugsweise im Niederdruckast 6 angeordnet und steht bevorzugt mit einer Niederdruckleitung des Niederdruckasts 6 in flüssigleitender Verbindung. Die Hochdrucksensoreinrichtung 13 ist entsprechend vorzugsweise im Hochdruckast 7 angeordnet ist und steht bevorzugst mit einer Hochdruckleitung des Hochdruckast 7 in flüssigleitender Verbindung, so dass von der Steuereinrichtung 1 1 anhand der von den Drucksensoreinrichtungen 12, 13 erzeugten Sensordaten die Kraftstoffdruckverläufe, insbesondere deren Steigungen, im Niederdruckast 6 und dem Hochdruckast 7 bewertet, vorzugsweise zueinander in Bezug gesetzt, insbesondere miteinander verglichen, werden können.
Die Steuereinrichtung 1 1 ist insbesondere dazu eingerichtet, anhand des Kraftstoffdruckverlaufs im Niederdruckast 6 einen Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast 6 festzustellen und ggf. zu quantifizieren. Sie ist insbesondere auch dazu eingerichtet, anhand des Kraftstoffdruckverlaufs im Hochdruckast 7 eine Kraftstoffleckage aus dem Hochdruckast 7 heraus festzustellen und ggf. zu quantifizieren.
Sinkt der erste Kraftstoffdruck pi im Hochdruckast 7 nach Abstellen der Brennkraftmaschine 3 schneller bzw. stärker, als, etwa aufgrund thermodynamischer Effekte, zu erwarten ist, liegt eine Kraftstoffleckage im Hochdruckast 7 vor. Um zu bestimmen, ob Kraftstoff über eine oder mehrere Einspritzvorrichtungen 8 in den oder die Brennräume 10 oder über die Hochdruckpumpe 9 in den Niederdruckast 6 austritt, wird der erste Kraftstoffdruck pi mit dem zweiten Kraftstoffdruck p2 im Niederdruckast 6 in Beziehung gesetzt. Steigt der zweite Kraftstoffdruck p2 gegenüber einem im Niederdruckast 6 erwarteten Kraftstoffdruck oder sinkt zumindest langsamer als, etwa aufgrund therm odynamischer Effekte, zu erwarten ist, kann auf eine Kraftstoffleckage vom Hochdruckast 7 in den Niederdruckast 6, insbesondere über die Hochdruckpumpe 9, geschlossen werden. Entspricht der zweite Kraftstoffdruck p2 jedoch einem erwarteten Druck, kann dagegen auf eine Leckage vom Hochdruckast 7 über die Einspritzvorrichtungen 8 in die Brennräume 10 der Brennkraftmaschine 3 geschlossen und von der Steuereinrichtung 1 1 ein entsprechendes Signal ausgegeben werden. In Fig. 2 ist ein erster beispielhafter Kraftstoffdruckverlauf phi(t) in einem Hochdruckast eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine und ein erster beispielhafter Kraftstoffdruckverlauf
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in einem Niederdruckast des Einspritzsystems der Brennkraftmaschine dargestellt. Ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist dabei durch die Kurve mit dem Bezugszeichen 14 gekennzeichnet. Zu einem Referenzzeitpunkt tp,ef wird die Brennkraftmaschine abgestellt und ein Messzeitraum 15 beginnt, so dass die Kurve mit dem Bezugszeichen 14 an dieser Stelle eine entsprechende Stufe aufweist.
Die punktiert eingezeichneten Kurven stellen einen Referenzkraftstoffdruckverlauf pH,Ref(t) im Hochdruckast und einen Referenzkraftstoffdruckverlauf pN,Ref(t) im Niederdruckast dar. Die Referenzkraftstoffdruckverläufe pH,Ref(t) , PN,Ref(t) entsprechen dabei den zu erwartenden Verläufen des ersten und zweiten Kraftstoffdrucks pi , p2 im Hochdruck- und Niederdruckast nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine zum Referenzzeitpunkt tRef, wobei die beiden Pumpen und die Einspritzvorrichtungen dann den Niederdruckast bzw. den Hochdruckast so verschließen, dass bei Abwesenheit von unerwünschten Leckagen kein Kraftstoff aus den beiden Ästen austreten kann. Die Referenzkraftstoffdruckverläufe pH,Ref(t), pN,Ref(t) können insbesondere anhand eines physikalischen Modells berechnet bzw. simuliert werden. Der Referenzkraftstoffdruckverlauf pN.Ref(t) im Niederdruckast bleibt nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine zum Referenzzeitpunkt im Wesentlichen konstant und entspricht im Wesentlichen einem Betriebsdruck im Niederdruckast bei Betrieb der Brennkraftmaschine.
Der Referenzkraftstoffdruckverlauf pH,Ref(t) im Hochdruckast fällt dagegen nach dem Referenzzeitpunkt tRef gegenüber einem Betriebsdruck im Hochdruckast bei Betrieb der Brennkraftmaschine ab. Dieser Druckabfall wird insbesondere durch therm odynamische Effekte, etwa ein Abkühlen des Kraftstoffs im Hochdruckast, bewirkt.
Im Falle einer Leckage aus dem Hochdruckast fällt der Kraftstoffdruckverlauf pH(t) im Hochdruckast nach dem Referenzzeitpunkt tRef stärker ab als der entsprechende Referenzkraftstoffdruckverlauf pH,Ref(t), was sich darin äußert, dass die Steigung des Kraftstoffdruckverlaufs pH(t) innerhalb des Messzeitraums 15 geringer ist als die Steigung des Referenzkraftstoffdruckverlaufs pH,Ref(t) . Insbesondere ist der Absolutwert der Steigung des Kraftstoffdruckverlaufs pH(t) innerhalb des Messzeitraums 15 höher als der Absolutwert der Steigung des Referenzkraftstoffdruckverlaufs pH,Ref(t). Daraus kann geschlossen werden, dass eine Kraftstoffleckage im Hochdruckast vorliegt.
Der entsprechende Kraftstoffdruckverlauf
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im Niederdruckast steigt im vorliegenden Beispiel der Fig. 2 dagegen nach dem Referenzzeitpunkt tRef gegenüber dem entsprechenden Referenzkraftstoffdruckverlauf pN,Ref(t) an, was sich darin äußert, dass die Steigung des Kraftstoffdruckverlaufs
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innerhalb des Messzeitraums 15 höher ist als die Steigung des Referenzkraftstoffdruckverlaufs pN.Ref(t). Insbesondere ist der Absolutwert der Steigung des Kraftstoffdruckverlaufs pn(t) innerhalb des Messzeitraums 15 höher als der Absolutwert der Steigung des Referenzkraftstoffdruckverlaufs pN,Ref(t). Daraus kann geschlossen werden, dass ein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast vorliegt.
Vorzugsweise wird die Kraftstoffleckage im Hochdruckast anhand einer Differenz ΔρΗ zwischen dem Referenzkraftstoffdruckverlauf pH,Ref(t) und dem Kraftstoffdruckverlauf pH(t) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ttest quantifiziert, etwa indem die Menge an austretendem Kraftstoff, welche die Druckdifferenz Δρπ verursacht, thermodynamisch berechnet wird. Der vorgegebene Zeitpunkt ttest kann dabei, wie im vorliegenden Beispiel dargestellt, innerhalb des Messzeitraums 15 liegen. Alternativ kann der vorgegebene Zeitpunkt ttest aber auch am Ende des Messzeitraums 15 liegen (nicht dargestellt). Insbesondere kann der vorgegebene Zeitpunkt ttest auch nach einem Zeitpunkt liegen, an dem der Kraftstoffdruckverlauf pH(t) einen Hochdruckschwellwert 16 erreicht oder unterschreitet. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein Kraftstoffverlust im Hochdruckast nur dann festgestellt wird, wenn der Kraftstoffdruckverlauf pH(t) im Hochdruckast den Hochdruckschwellwert 16 erreicht oder unterschreitet.
Ebenfalls wird vorzugsweise der Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast anhand der Differenz
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zwischen dem Referenzkraftstoffdruckverlauf und dem Kraftstoffverlauf pn(t) zu dem vorgegebenen Zeitpunkt ttest quantifiziert, etwa indem die Menge an zufließendem Kraftstoff, welche die Druckdifferenz Δρ verursacht, thermodynamisch berechnet wird. Insbesondere kann der vorgegebene Zeitpunkt ttest auch in diesem Fall nach einem Zeitpunkt liegen, an dem der Kraftstoffdruckverlauf pN(t) einen Niederdruckschwellwert 17 erreicht oder überschreitet. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast nur dann festgestellt wird, wenn der Kraftstoffdruckverlauf
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in den Niederdruckast den Niederdruckast 17 erreicht oder überschreitet.
Entspricht die Menge des aus dem Hochdruckast zum vorgegebenen Zeitpunkt ttest abgeflossenen Kraftstoffs der in den Niederdruckast zum vorgegebenen Zeitpunkt ttest zugeflossenen Menge an Kraftstoff, kann eine Kraftstoffleckage aus dem Hochdruckast heraus über wenigstens eine Einspritzvorrichtung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine ausgeschlossen werden.
Ist die Menge des aus dem Hochdruckast zum vorgegebenen Zeitpunkt ttest abgeflossenen Kraftstoffs jedoch größer als die in den Niederdruckast zum vorgegebenen Zeitpunkt ttest eingeflossene Menge an Kraftstoff, kann auf eine Kraftstoffleckage aus dem Hochdruckast heraus über wenigstens eine Einspritzvorrichtung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine geschlossen werden und ein entsprechendes Signal, welches die Kraftstoffleckage aus dem Hochdruckast heraus über eine Einspritzvorrichtungen in einen Brennraum der Brennkraftmaschine kennzeichnet, ausgegeben werden.
Fig. 3 zeigt einen zweiten beispielhaften Kraftstoffdruckverlauf pH(t) eines Kraftstoffdrucks pi in einem Hochdruckast sowie einen zweiten beispielhaften Druckverlauf
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eines Kraftstoffdrucks p2 in einem Niederdruckast. Analog zu den Ausführungen in Figur 2 fällt der Kraftstoffdruckverlauf pH(t) schneller ab als ein entsprechender Referenzkraftstoffdruckverlauf pH,Ref(t) . Daher, sowie aufgrund der Tatsache, dass der Kraftstoffdruckverlauf pH(t) einen Hochdruckschwellwert 16 innerhalb des Messzeitraums 15 erreicht oder unterschreitet, kann auf einen Kraftstoffverlust aus dem Hochdruckast geschlossen werden.
Im Unterschied zu dem in Figur 2 dargestellten Fall steigt der Kraftstoffdruckverlauf
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im Niederdruckast jedoch innerhalb des Messzeitraums 15 nicht an, sondern verläuft entsprechend eines Referenzkraftstoffdruckverlaufs pN,Ref(t) im Niederdruckast, so dass der Kraftstoffdruckverlauf
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einen Niederdruckschwellwert 17 innerhalb des Messzeitraums 15 nicht erreicht oder überschreitet. Insbesondere bleibt der Kraftstoffdruck p2 im Niederdruckast auch nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine zu dem Zeitpunkt tRef, zu dem Hochdruck- und Niederdruckast verschlossen werden, im Wesentlichen konstant.
Aus den dargestellten Kraftstoffdruckverläufen pN(t), pH(t) kann entsprechend geschlossen werden, dass der aus dem Hochdruckast austretender Kraftstoff nicht in den Niederdruckast, sondern über wenigstens eine Einspritzvorrichtungen in einen Brennraum der Brennkraftmaschine Eintritt. Daher wird auch in dem in Figur 3 gezeigten Beispiel ein Signal ausgegeben, welches die Kraftstoffleckage aus dem Hochdruckast heraus über eine Einspritzvorrichtungen in einen Brennraum der Brennkraftmaschine kennzeichnet BezugszeichenSiste
1 Vorrichtung zur Detektion und Charakterisierung von Kraftstoffleckage
2 Einspritzsystem
3 Brennkraftmaschine
4 Niederdruckpumpe
5 Kraftstofftank
6 Niederdruckast
7 Hochdruckast
8 Einspritzvorrichtung
9 Hochdruckpumpe
10 Brennkammer
1 1 Steuereinrichtung
12 Niederdrucksensor
13 Hochdrucksensor
14 Betriebszustand einer Brennkraftmaschine
15 Messzeitraum
16 Hochdruckschwellwert
17 Niederdruckschwellwert
p1 Betriebsdruck im Niederdruckast
p2 Betriebsdruck im Hochdruckast
tRef Referenzzeitpunkt
ttest vorbestimmter Zeitpunkt
PH,Ref(t) Referenzkraftstoffdruckverlauf im Hochdruckast
pH(t) Kraftstoffdruckverlauf im Hochdruckast
pN,R9f(t) Referenzkraftstoffdruckverlauf im Niederdruckast
Kraftstoffdruckverlauf im Niederdruckast

Claims

ANSPRUCHE
Verfahren zur Detektion und Charakterisierung einer Kraftstoffleckage in einem Einspritzsystem (2) einer Brennkraftmaschine (3), das eine Einspritzvorrichtung (8) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (10) der Brennkraftmaschine (3), einen verschließbaren Hochdruckast (7) zur Versorgung der Einspritzvorrichtung (8) mit unter einem ersten Kraftstoffdruck (pi) gesetzten Kraftstoff, und einen verschließbaren Niederdruckast (6) zur Zuführung von unter einem zweiten, niedrigeren Kraftstoffdruck (p2) gesetzten Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgung zum Hochdruckast (7) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
einen Erfassungsschritt, bei dem der Hochdruckast (7) und der Niederdruckast (6) jeweils geschlossen sind und gleichzeitig während eines Messzeitraums (15) in dem Hochdruckast (7) und in dem Niederdruckast (6) jeweils ein zugehöriger zeitlicher Kraftstoffdruckverlauf (ph(t), pr t)) sensorisch erfasst wird;
einen ersten Prüfschritt, bei dem auf Basis des erfassten Kraftstoffdruckverlaufs (ΡΗ(Ϊ)) des Hochdruckastes (7) geprüft wird, ob in dem abgeschlossenen Hochdruckast (7) im Messzeitraum (15) ein Kraftstoffverlust aufgetreten ist;
einen zweiten Prüfschritt, bei dem anhand des erfassten Kraftstoffdruckverlaufs (p (t)) des Niederdruckasts (6) geprüft wird, ob im Messzeitraum (15) ein Kraftstoffzufluss in den abgeschlossenen Niederdruckast (6) erfolgt ist; und
einen Ausgabeschritt, bei dem, falls im ersten Prüfschritt das Vorliegen eines Kraftstoffverlusts festgestellt wurde und zusätzlich im zweiten Prüfschritt festgestellt wurde, dass kein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast (6) erfolgt ist, ein Signal ausgegeben wird, das eine von dem Hochdruckast (7) aus in den Brennraum (8) verlaufende Kraftstoffleckage kennzeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei im ersten Prüfschritt ein etwaiger Kraftstoffverlust anhand des Kraftstoffdruckverlaufs (pn(t)) im Hochdruckast (7) quantifiziert wird, und im zweiten Prüfschritt ein etwaiger Kraftstoffzufluss anhand des Kraftstoffdruckverlaufs (ΡΝ(Ϊ)) im Niederdruckast (6) quantifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei im Ausgabeschritt auch dann ein Signal, das eine von dem Hochdruckast (7) aus in den Brennraum (8) verlaufende Kraftstoffleckage kennzeichnet, ausgegeben wird, falls der quantifizierte Kraftstoffzufluss im Niederdruckast (6) geringer ist als der quantifizierte Kraftstoffverlust im Hochdruckast (7).
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei im ersten Prüfschritt ein Kraftstoffverlust im Hochdruckast (7) nur dann festgestellt wird, wenn der erste Kraftstoffdruck (pi) im Hochdruckast (7) gemäß dem zugehörigen erfassten Kraftstoffdruckverlauf (pH(t)) im Messzeitraum (15) einen definierten Hochdruckschwellwert (16) erreicht oder unterschritten hat.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im zweiten Prüfschritt ein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast (6) nur dann festgestellt wird, wenn der zweite Kraftstoffdruck (p2) im Niederdruckast (6) gemäß dem zugehörigen erfassten Kraftstoffdruckverlauf
Figure imgf000021_0001
im Messzeitraum (15) einen definierten Niederdruckschwellwert (17) erreicht oder überschritten hat.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei im ersten und/oder im zweiten Prüfschritt nur dann ein Kraftstoffverlust im Hochdruckast (7) bzw. ein Kraftstoffzufluss in den Niederdruckast (6) festgestellt werden, wenn als zusätzliche Bedingung eine vorbestimmte Zeitspanne seit Beginn (tRef) des Messzeitraums (15) verstrichen ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Vornahme der im ersten Prüfschritt erfolgenden Prüfung eine Steigung des Kraftstoffdruckverlaufs (ph(t)) im Hochdruckast (7) ermittelt wird und dann festgestellt wird, dass in dem abgeschlossenen Hochdruckast (7) im Messzeitraum (15) ein Kraftstoffverlust aufgetreten ist, falls die ermittelte Steigung des Kraftstoffdruckverlaufs (ΡΗ(Ϊ)) im Hochdruckast (7) für einen beliebigen Zeitpunkt im Messzeitraum (15) geringer ist als die Steigung eines eine Abwesenheit von Leckagen kennzeichnenden Referenzkraftstoffdruckverlaufs (pH,Ref(t)) im Hochdruckast (7) zum selben Zeitpunkt.
Verfahren nach Anspruch einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Vornahme der im zweiten Prüfschritt erfolgenden Prüfung eine Steigung des Kraftstoffdruckverlaufs (p (t)) im Niederdruckast (6) ermittelt wird und dann festgestellt wird, dass in dem abgeschlossenen Niederdruckast (6) im Messzeitraum (15) ein Kraftstoffverlust aufgetreten ist, wenn die ermittelte Steigung des Kraftstoffdruckverlaufs (pN(t)) im Niederdruckast (6) für einen beliebigen Zeitpunkt im Messzeitraum (15) höher ist als die Steigung eines eine Abwesenheit von Leckagen kennzeichnenden
Referenzkraftstoffdruckverlaufs (pN,Ref(t)) im Niederdruckast (6) zum selben Zeitpunkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, des Weiteren aufweisend: einen vor dem Erfassungsschritt stattfindenden Referenzschritt, bei dem der Referenzkraftstoffdruckveriauf (pH,Ref(t)) im Hochdruckast (7) und/oder der Referenzkraftstoffdruckverlauf (pN,Ref(t)) im Niederdruckast (6) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Ermitteln des
Referenzkraftstoffdruckverlaufs (pH,Ref(t), (pN,Ref(t))) im Hoch- und/oder
Niederdruckast (7, 6) basierend auf einem physikalischen Modell durchgeführt wird, in das wenigstens eine der folgenden Größen eingeht:
ein gemessener erster Kraftstoffdruck (pi ) im Hochdruckast (7) und/oder ein gemessener zweiter Kraftstoffdruck (p2) im Niederdruckast (6);
eine Motordrehzahl;
eine Temperatur der Brennkraftmaschine (3);
eine Anordnung und/oder geometrische Eigenschaft von einer oder mehreren Komponenten der Brennkraftmaschine (3);
eine Wärmeleitfähigkeit von einer oder mehreren Komponenten der Brennkraftmaschine (3).
Vorrichtung (1 ) zur Detektion und Charakterisierung einer Kraftstoffleckage in einem Einspritzsystem (2) einer Brennkraftmaschine (3), das eine Einspritzvorrichtung (8) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (10) der Brennkraftmaschine (3), einen verschließbaren Hochdruckast (7) zur Versorgung der Einspritzvorrichtung (8) mit unter einem ersten Kraftstoffdruck (pi) gesetzten Kraftstoff, und einen verschließbaren Niederdruckast (6) zur Zuführung von unter einem zweiten, niedrigeren Kraftstoffdruck (p2) gesetzten Kraftstoff von einer Kraf tstof f ve rsorg u ng zum
Hochdruckast (7) aufweist,
wobei die Vorrichtung (1 ) eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche auszuführen. 12. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 1 , wobei für den Hochdruckast (7) und den Niederdruckast (6) jeweils eine Pumpe (4, 9) zum Beaufschlagen des in dem jeweiligen Ast befindlichen Kraftstoffs mit dem ersten bzw. dem zweiten Kraftstoffdruck (pi , p2), wobei die Pumpen (4, 9) zugleich eingerichtet sind, in ihrem abgeschalteten Zustand jeweils einen Verschluss für wenigstens einen der beiden Äste zu bilden, um diesen bzw. diese zu verschließen.
Einspritzsystem (2) für eine Brennkraftmaschine (3), aufweisend:
eine Einspritzvorrichtung (8) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen
Brennraum (10) der Brennkraftmaschine (3);
einen verschließbaren Hochdruckast (7) zur Versorgung der Einspritzvorrichtung (8) mit unter einem ersten Kraftstoffdruck (pi) gesetzten Kraftstoff;
einen verschließbaren Niederdruckast (6) zur Zuführung von unter einem zweiten, niedrigeren Kraftstoffdruck (p2) gesetzten Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgung zum Hochdruckast (7); und
eine Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 9 oder 10 zur Detektion und Charakterisierung von Kraftstoffleckagen in dem Einspritzsystem (2).
14. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Einspritzsystem (2) nach Anspruch 13.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019211372A1 (de) * 2019-07-30 2021-02-04 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Überwachen eines Brennstoffzufuhrsystems einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens
CN112963280B (zh) * 2021-03-23 2022-04-15 一汽解放汽车有限公司 一种喷气阀的状态检测方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60109966T2 (de) * 2000-01-18 2006-03-09 C.R.F. Società Consortile per Azioni, Orbassano Methode zum Festsetzen des Betriebs des Einspritzungsystems mit Verteilerleitung für einen Verbrennungsmotor
DE102004055575A1 (de) * 2004-11-18 2006-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Leckageprüfung eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine
DE60117090T2 (de) * 2000-11-14 2006-11-02 C.R.F. Società Consortile per Azioni, Orbassano Verfahren zur Bestimmung von Leckagen in einem Einspritzungsystem mit Verteilerleitung in einem Verbrennungsmotor
DE102005043971A1 (de) * 2005-09-15 2007-03-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumesssystems
DE102007052451A1 (de) * 2007-11-02 2009-05-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Bestimmen der aktuellen Dauerleckagemenge einer Common-Rail-Einspritzanlage und Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE112012002851T5 (de) 2011-07-06 2014-04-17 General Electric Company Verfahren und Systeme für die Fehlerdiagnose bei der Wartung von Common-Rail-Einspritzsystemen
DE102013200554A1 (de) 2013-01-16 2014-07-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bereitstellen eines Drucks in einem Common Rail
DE102015206303A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Detektieren einer Leckage
DE102015206912A1 (de) * 2015-04-16 2016-10-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Steuervorrichtung zur Detektion einer Leckage mindestens eines Kraftstoff-Injektors einer Brennkraftmaschine
WO2016173689A1 (de) * 2015-04-29 2016-11-03 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum erkennen einer dauereinspritzung im betrieb einer brennkraftmaschine, einspritzsystem für eine brennkraftmaschine und brennkraftmaschine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3575124B2 (ja) * 1995-08-09 2004-10-13 株式会社デンソー 内燃機関用燃料供給装置
JP3949348B2 (ja) 2000-04-20 2007-07-25 本田技研工業株式会社 ガス燃料供給装置
US6715468B2 (en) * 2001-11-07 2004-04-06 Denso Corporation Fuel injection system
JP4321342B2 (ja) * 2004-04-22 2009-08-26 株式会社デンソー コモンレール式燃料噴射装置
US7762234B2 (en) 2008-04-22 2010-07-27 Ford Global Technologies, Llc Fuel delivery system diagnostics after shut-down
DE102010013602B4 (de) * 2010-03-31 2015-09-17 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Erkennung eines Fehlverhaltens eines elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors
DE102011100187B3 (de) * 2011-05-02 2012-11-08 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine
DE102011102282A1 (de) 2011-05-23 2012-11-29 Daimler Ag Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines Kraftfahrzeugs
US10161351B2 (en) 2012-11-20 2018-12-25 Ford Global Technologies, Llc Gaseous fuel system and method for an engine
CN105020076B (zh) * 2015-06-30 2017-09-29 天津大学 电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置及测量方法
US10513998B1 (en) * 2018-06-25 2019-12-24 Ford Global Technologies, Llc Method and system for pulsed lift pump control

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60109966T2 (de) * 2000-01-18 2006-03-09 C.R.F. Società Consortile per Azioni, Orbassano Methode zum Festsetzen des Betriebs des Einspritzungsystems mit Verteilerleitung für einen Verbrennungsmotor
DE60117090T2 (de) * 2000-11-14 2006-11-02 C.R.F. Società Consortile per Azioni, Orbassano Verfahren zur Bestimmung von Leckagen in einem Einspritzungsystem mit Verteilerleitung in einem Verbrennungsmotor
DE102004055575A1 (de) * 2004-11-18 2006-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Leckageprüfung eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine
DE102005043971A1 (de) * 2005-09-15 2007-03-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumesssystems
DE102007052451A1 (de) * 2007-11-02 2009-05-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Bestimmen der aktuellen Dauerleckagemenge einer Common-Rail-Einspritzanlage und Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE112012002851T5 (de) 2011-07-06 2014-04-17 General Electric Company Verfahren und Systeme für die Fehlerdiagnose bei der Wartung von Common-Rail-Einspritzsystemen
DE102013200554A1 (de) 2013-01-16 2014-07-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bereitstellen eines Drucks in einem Common Rail
DE102015206303A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Detektieren einer Leckage
DE102015206912A1 (de) * 2015-04-16 2016-10-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Steuervorrichtung zur Detektion einer Leckage mindestens eines Kraftstoff-Injektors einer Brennkraftmaschine
WO2016173689A1 (de) * 2015-04-29 2016-11-03 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum erkennen einer dauereinspritzung im betrieb einer brennkraftmaschine, einspritzsystem für eine brennkraftmaschine und brennkraftmaschine

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US11187177B2 (en) 2021-11-30
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US20190338719A1 (en) 2019-11-07

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