WO2020074152A1 - Verfahren und vorrichtung zur plausibilisierung der funktionsfähigkeit eines hochdrucksensors einer hochdruckkraftstoffeinspritzvorrichtung eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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Vitesco Technologies GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for plausibility checking the operability of a high pressure sensor of a high pressure fuel injection device of a motor vehicle.
  • the fuel metering of modern gasoline and diesel engines is mainly carried out using accumulator injection systems. There is a high system pressure in the force
  • High-pressure material discharge lines especially in diesel vehicles with pressures of up to 3000 bar, pose an enormous risk potential.
  • complex validations are carried out.
  • Defective actuators and sensors such as a broken spring on a digital inlet valve of a pump, a lack of injection quantity from an injector, a faulty high-pressure sensor signal, etc., can, however, cause significant overpressures in the storage injection system, the aforementioned
  • a high-pressure sensor connected to the high-pressure fuel accumulator. After detection of such overpressure, a high-pressure reducing valve connected to the fuel high-pressure accumulator is switched to its open position in order to prevent the system from bursting, and it is kept in this open position by means of a permanent current supply in order to reduce the high pressure as quickly as possible.
  • the high pressure sensor it is necessary to monitor it by means of a diagnostic function. This is because if the high pressure sensor is defective, an incorrect pressure signal output by it, which indicates the presence of an excessively low pressure value, can also cause the system to rupture, since the incorrect pressure signal causes an existing pressure regulator to increase the pressure.
  • a method for plausibility of the functionality of a high pressure sensor of a fuel injection system of a motor vehicle is known.
  • the functionality of the high-pressure sensor is checked for plausibility using an evaluation of the system-specific behavior of the fuel pressure in the fuel injection system.
  • This plausibility check is carried out using an evaluation of a pressure reduction gradient.
  • a pressure reduction valve connected to a high-pressure accumulator of the fuel injection system is opened completely, fuel flowing from the high-pressure accumulator via a throttle and the pressure reduction valve into a fuel return line.
  • the object of the invention is to provide a method for checking the plausibility of the functionality of a high-pressure sensor to specify a high-pressure fuel injection device of a motor vehicle, which can be implemented with little effort.
  • Claim 6 relates to a device for checking the plausibility of the functionality of a high-pressure sensor of a high-pressure fuel injection device of a motor vehicle.
  • the advantages of the invention consist in particular in that the plausibility check of the functionality of a high-pressure sensor of a high-pressure fuel injection device of a motor vehicle is carried out by evaluating the control signal for a digital high-pressure reducing valve that is present anyway.
  • the control signal for a digital high-pressure reducing valve is therefore used both for opening and closing the digital high-pressure reducing valve and for checking the plausibility of the functionality of the high-pressure sensor. Consequently, no additional components are required to implement the invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a high-pressure fuel injection device
  • FIG. 2 shows a digital high-pressure reducing valve with the high-pressure accumulator closed
  • FIG. 3 shows a digital high-pressure reducing valve when the high-pressure accumulator is open
  • FIG. 4 shows a diagram to illustrate the current curve and the pressure curve over time
  • Figure 5 is a diagram illustrating the relationship between the opening time of the digital pressure reducing valve and the pressure in the high pressure accumulator for several different digital high pressure reducing valves and
  • Figure 6 is a diagram illustrating the current curve and the voltage curve over time.
  • FIG. 1 shows a sketch of a high-pressure fuel injection device.
  • the device shown has a fuel tank 1, a low-pressure fuel line 2, a high-pressure fuel pump 3, a high-pressure fuel line 4, a volume flow control valve 5, a high-pressure accumulator 6, a high-pressure sensor 7, fuel injectors 8, a throttle 9, a digital high-pressure reduction valve 10, a fuel return line 11 , a control unit 12 and a memory 12a.
  • High-pressure fuel pump 3 supplied and brought to a high pressure there.
  • the high pressure fuel provided at the outlet of the high-pressure fuel pump 3 is via the
  • the high-pressure fuel pump 3, the volume flow control valve 5, the fuel injectors 8 and the digital high-pressure reducer Decorative valve 10 are supplied by the control unit 12 with control signals st, which ensure proper operation of the components mentioned.
  • the control unit 12 generates the control signals st, taking into account sensor signals it is supplied, a stored work program and other stored data.
  • the sensor signals mentioned include the output signals of the high-pressure sensor 7, by means of which the fuel pressure prevailing in the high-pressure accumulator 6 is measured.
  • the stored data further include characteristic diagrams and data which correspond to a pressure reduction gradient which arises when, starting from a predetermined initial pressure of the fuel in the high-pressure accumulator, the digital high-pressure reducing valve 10 is completely opened for a predetermined time interval, so that from the Interior 6a of the high-pressure accumulator 6, fuel is output through the throttle 9 and the digital high-pressure reducing valve 10 into the fuel return line 11 and is returned through this into the fuel tank 1.
  • This data which corresponds to the pressure reduction gradient, is known in advance since the dimensions of the throttle, the initial pressure, the fuel properties and the amount of fuel flowing through the digital pressure reducing valve, and also the duration of the opening of the digital pressure reducing valve are known. This enables the pressure reduction gradient to be determined in advance and stored in a memory
  • control unit 12 To store control unit 12. These data are data that represent a system-specific behavior of the fuel pressure in the high-pressure accumulator.
  • FIGS. 2 and 3 show sectional views of the digital pressure reducing valve 10 shown in Figure 1, which is connected via the throttle 9 to the interior 6a of the high pressure accumulator 6.
  • This digital pressure reducing valve 10 is a valve which can be switched from an open position to a closed position and vice versa.
  • the closing body 10c which has a piston 10a a spring 10b is connected, assume only two positions, namely the closed position shown in FIG. 2 and the open position shown in FIG. 3.
  • the throttle 9 In the closed position shown in FIG. 2, the throttle 9 is closed, so that no fuel can get into the fuel return line 11 from the interior 6a of the high-pressure accumulator 6.
  • the piston 10a with its closing body 10c releases the outlet of the throttle 9, so that - as illustrated by the arrows 13 - fuel from the interior 6a of the high-pressure accumulator 6 via the throttle 9 and the digital one Pressure reducing valve 10 can be drained into the fuel return line 11 and can be returned to the fuel tank 1 via this.
  • the amount of fuel discharged is determined by the opening time of the pressure reduction valve 10.
  • the structure of the digital pressure reduction valve shown in FIGS. 2 and 3 corresponds, apart from the use of a magnet 14, essentially to the structure of a mechanical pressure relief valve.
  • the digital high-pressure reduction valve 10 shown in FIGS. 2 and 3 accordingly has, among other things, a piston 10a, a magnet 14 and a spring 10b, the spring force acting on the piston 10a and pressing it in the direction of the throttle 9 of the high-pressure accumulator 6.
  • the throttle 9 of the high-pressure accumulator 6 is closed by the closing body 10c of the piston 10a.
  • the closing force of the piston 10a caused by the pressure of the spring 10b counteracts a hydraulic force F hy d based on the fuel pressure prevailing in the high-pressure accumulator 6.
  • the closing force of the piston 10a is greater than the hydraulic force F hy d counteracting the closing force.
  • Closing force of the piston 10a is again greater than the hydraulic force F hy d.
  • the closing force of the piston 10a generated by the spring 10b accordingly limits the pressure prevailing in the high-pressure accumulator 6 to a specific pressure value which corresponds to the opening pressure of the high-pressure accumulator 6.
  • the closing force is determined in such a way that the resulting opening pressure is at a sufficient distance above the maximum system pressure required during operation of the high-pressure fuel injection device, since there is otherwise the risk that micro leakage will damage the valve seat.
  • FIG. 4 shows a diagram to illustrate the current curve K4 and the pressure curve K5 over time t.
  • the phase of keeping the digital high pressure reducing valve 10 open begins.
  • the magnet 14 is PWM controlled with a control signal which has a pulse duty factor of, for example, 30%. This is followed by a discharge (CLAMP) of the magnet 14.
  • a hydraulic force F hy d acts on the piston 10a in addition to the magnetic force. If the valve seat is closed, this is a static force. If the valve seat is open, then this is a dynamic force. The magnetic force and the hydraulic force counteract the spring force. If the pressure in the high-pressure accumulator 6 is increased, the hydraulic force F hy d also increases. This leads to a higher total opening force on the piston 9. The increasing total opening force with increasing pressure in the high-pressure accumulator 6 causes the opening time to decrease. This relationship is shown in FIG. 5, in which the opening time of the digital pressure reduction valve 10 and, to the right, the pressure in the high-pressure accumulator 6 for four different digital high-pressure reduction valves are illustrated.
  • the current signal shown in FIG. 4 is first measured using a shunt in an engine control unit not shown in the figures.
  • the derivative of this current signal is then formed and the first two turning points or zero crossings are determined.
  • the sampling rate and the step size of the derivation become such stipulated that when determining the turning points or
  • the start of energization can also be determined using a threshold signal.
  • the characteristic slope of the individual digital high-pressure reduction valves differs only insignificantly with a high regression factor.
  • a reference point can be determined from which an average slope of the characteristic curve can be set.
  • a pressure can be output using the referenced characteristic.
  • the high-pressure sensor signal and a pressure signal determined by evaluating the control of the digital pressure-reducing valve deliver the same values within a predetermined tolerance range, the pressure measurement carried out by means of the high-pressure sensor is considered plausible. If the two signals move away from one another beyond the tolerance range, then the pressure information provided by the high-pressure sensor is recognized as faulty and emergency operation measures are initiated.
  • the drive signal for the digital high-pressure reducing valve is used for determining the pressure present in the high-pressure accumulator.
  • FIG. 6 An alternative to the procedure described above is illustrated in FIG. 6. It can be seen from FIG. 6 that the start of loading (point PI) and the end stop of the digital pressure reducing valve (point P3) can also be determined from the voltage signal in order to then determine the opening time of the digital pressure reducing valve. However, this would require a more expensive voltage measurement in the engine control unit. For this reason, this alternative is not implemented in practice. Add to that a detection of the point P3 shown in FIG. 6 is extremely difficult, if not impossible, to take place on the basis of the signal voltage shown, since the changes occurring in the signal voltage in the region of the point P3 are only marginal.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit eines Hochdrucksensors einer Hochdruckkraftstoffeinspritzvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, bei welchem zur Plausibilisierung eine Auswertung des Ansteuersignals für ein digitales Hochdruckreduzierungsventil (10) vorgenommen wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Plausibilisierung der Funkti onsfähigkeit eines Hochdrucksensors einer Hochdruckkraft stoffeinspritzvorrichtung eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit eines Hochdrucksensors einer Hochdruckkraftstoffeinspritzvorrichtung eines Kraft fahrzeugs .
Die Kraftstoffzumessung moderner Otto- und Dieselmotoren erfolgt überwiegend unter Verwendung von Speichereinspritzsystemen. Dabei birgt ein hoher Systemdruck im Kraft
stoff-Hochdruckspeicher und in den zu diesem führenden
Kraftstoffleitungen sowie in den vom Kraft
stoff-Hochdruckspeicher abführenden Leitungen insbesondere bei Dieselfahrzeugen, bei denen Drücke bis zu 3000 bar herrschen, ein enormes Gefahrenpotential. Um sicherzustellen, dass das je weilige Speichereinspritzsystem den herrschenden hohen Drücken möglichst über die gesamte Lebensdauer des jeweiligen Fahrzeugs standhält, werden aufwendige Validierungen vorgenommen.
Defekte Aktuatoren und Sensoren, beispielsweise ein Federbruch an einem digitalen Einlassventil einer Pumpe, eine ausbleibende Einspritzmenge eines Injektors, ein fehlerhaftes Hochdruck sensorsignal, usw., können jedoch erhebliche Überdrücke im Speichereinspritzsystem verursachen, die den genannten
Druckwert von 3000 bar wesentlich überschreiten.
Aus diesem Grund gibt es eine Reihe von Sicherungsmaßnahmen bzw. Sicherheitsfunktionen, die ein Bersten des Systems verhindern sollen. Am Wirkungsvollsten hat sich in diesem Zusammenhang eine Verwendung eines mechanischen Überdruckventils erwiesen. Da aber ein derartiges mechanisches Überdruckventil zum Einen kos tenaufwendig ist und des Weiteren im System nur sehr schwer untergebracht werden kann, da die beiden Stirnseiten des Kraftstoff-Hochdruckspeichers bereits mit einem Hochdrucksensor bzw. einem Hochdruckreduzierventil belegt sind, setzt man auf eine funktionale Sicherheit.
Ein Vorliegen eines Überdrucks, der zu einem Bersten des Systems führen kann, wird im Allgemeinen von einem an den Kraft stoff-Hochdruckspeicher angeschlossenen Hochdrucksensor er kannt. Nach dem Erkennen eines derartigen Überdruckes schaltet man zur Vermeidung eines Berstens des Systems ein an den Kraftstoff-Hochdruckspeicher angeschlossenes Hochdruckredu zierventil in seine Offenstellung und hält es mittels einer Dauerbestromung in dieser Offenstellung, um den Hochdruck möglichst schnell abzubauen.
Bezüglich des Hochdrucksensors besteht die Notwendigkeit, diesen mittels einer Diagnosefunktion zu überwachen. Denn bei einem Defekt des Hochdrucksensors kann ein von diesem ausgegebenes fehlerhaftes Drucksignal, welches das Vorliegen eines zu niedrigen Druckwertes anzeigt, ebenfalls zu einem Bersten des Systems führen, da das fehlerhafte Drucksignal einen vorhandenen Druckregler dazu veranlasst, den Druck zu erhöhen.
Aus der DE 10 2016 220 123 B4 ist ein Verfahren zur Plausi bilisierung der Funktionsfähigkeit eines Hochdrucksensors eines Kraftstoffeinspritzsystems eines Kraftfahrzeugs bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Funktionsfähigkeit des Hochdrucksensors unter Verwendung einer Auswertung des sys temspezifischen Verhaltens des Kraftstoffdruckes im Kraft stoffeinspritzsystem plausibilisiert . Diese Plausibilisierung erfolgt unter Verwendung einer Auswertung eines Druckabbau gradienten. Zur Ermittlung des Druckabbaugradienten erfolgt eine vollständige Öffnung eines mit einem Hochdruckspeicher des Kraftstoffeinspritzsystems verbundenen Druckabbauventils, wobei Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher über eine Drossel und das Druckabbauventil in eine Kraftstoffrückführleitung fließt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit eines Hochdrucksensors einer Hochdruckkraftstoffeinspritzvorrichtung eines Kraft fahrzeugs anzugeben, welches aufwandsarm realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 - 5. Der Anspruch 6 betrifft eine Vorrichtung zur Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit eines Hochdrucksensors einer Hoch druckkraftstoffeinspritzvorrichtung eines Kraftfahrzeugs.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass die Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit eines Hochdrucksensors einer Hochdruckkraftstoffeinspritzvorrichtung eines Kraft fahrzeugs durch Auswertung des ohnehin vorhandenen Ansteuer signals für ein digitales Hochdruckreduzierventil vorgenommen wird. Das Ansteuersignal für ein digitales Hochdruckredu zierventil wird demnach sowohl zum Öffnen und Schließen des digitalen Hochdruckreduzierventils verwendet als auch zur Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit des Hochdrucksensors. Folglich werden zur Realisierung der Erfindung keine zusätz lichen Bauteile benötigt.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
Figur 1 eine Blockdarstellung einer Hochdruckkraftstoffein spritzvorrichtung,
Figur 2 eine Darstellung eines digitalen Hochdruckreduzier ventils bei verschlossenem Hochdruckspeicher,
Figur 3 eine Darstellung eines digitalen Hochdruckreduzier ventils bei geöffnetem Hochdruckspeicher,
Figur 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Stromverlaufes und des Druckverlaufes über der Zeit, Figur 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der Öffnungszeit des digitalen Druckredu zierungsventils und dem Druck im Hochdruckspeicher für mehrere verschiedene digitale Hochdruckreduzierven tile und
Figur 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Stromverlaufes und des Spannungsverlaufes über der Zeit.
Die Figur 1 zeigt eine Skizze einer Hochdruckkraftstoffein- spritzVorrichtung .
Die gezeigte Vorrichtung weist einen Kraftstofftank 1, eine Kraftstoffniederdruckleitung 2, eine Kraftstoffhochdruckpumpe 3, eine Kraftstoffhochdruckleitung 4, ein Volumenstromregel ventil 5, einen Hochdruckspeicher 6, einen Hochdrucksensor 7, Kraftstoffinj ektoren 8, eine Drossel 9, ein digitales Hoch druckreduzierungsventil 10, eine Kraftstoffrückführleitung 11, eine Steuereinheit 12 und einen Speicher 12a auf.
Im normalen Betrieb der in der Figur 1 gezeigten Vorrichtung wird Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 1 über die Kraftstoffnie derdruckleitung 2 und das Volumenstromregelventil 5 der
Kraftstoffhochdruckpumpe 3 zugeführt und dort auf einen hohen Druck gebracht. Der am Ausgang der Kraftstoffhochdruckpumpe 3 bereitgestellte Kraftstoff hohen Druckes wird über die
Kraftstoffhochdruckleitung 4 dem Hochdruckspeicher 6 zugeführt. Von diesem aus wird der unter hohem Druck stehende Kraftstoff den Kraftstoffinj ektoren 8 zugeleitet und mittels dieser in nicht gezeichnete Brennräume der Brennkraftmaschine des jeweiligen Kraftfahrzeugs eingespritzt. An einen Ausgang des Hochdruck speichers 6 ist über die Drossel 9 das digitale Druckredu zierungsventil 10 angeschlossen, durch welches Kraftstoff an die Kraftstoffrückführleitung 11 ausgegeben und über diese in den Kraftstofftank 1 zurückgeführt wird.
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 3, das Volumenstromregelventil 5, die Kraftstoffinj ektoren 8 und das digitale Hochdruckredu- zierventil 10 werden von der Steuereinheit 12 mit Steuersignalen st versorgt, die einen ordnungsgemäßen Betrieb der genannten Bauteile gewährleisten. Die Steuereinheit 12 generiert die genannten Steuersignale st unter Berücksichtigung von ihr zugeführten Sensorsignalen se, eines abgespeicherten Ar- beitsprogrammes und weiterer abgespeicherter Daten. Zu den genannten Sensorsignalen gehören unter anderem die Ausgangs signale des Hochdrucksensors 7, mittels dessen der im Hoch druckspeicher 6 herrschende Kraftstoffdruck gemessen wird. Zu den abgespeicherten Daten gehören des Weiteren Kennfelder und Daten, die einem Druckabbaugradienten entsprechen, der dann entsteht, wenn ausgehend von einem vorgegebenen Anfangsdruck des Kraftstoffs im Hochdruckspeicher für ein vorgegebenes Zeit intervall eine vollständige Öffnung des digitalen Hochdruck reduzierventils 10 vorgenommen wird, so dass aus dem Innenraum 6a des Hochdruckspeichers 6 durch die Drossel 9 und das digitale Hochdruckreduzierventil 10 Kraftstoff in die Kraftstoffrück- führleitung 11 ausgegeben und durch diese in den Kraftstofftank 1 zurückgeführt wird.
Diese Daten, die dem Druckabbaugradienten entsprechen, sind im Voraus bekannt, da die Abmessungen der Drossel, der Anfangsdruck, die Kraftstoffeigenschaften und die Kraftstoffmenge, die durch das digitale Druckreduzierventil fließt, und auch die Zeitdauer der Öffnung des digitalen Druckreduzierventils bekannt sind. Dies ermöglicht es, im Voraus dem Druckabbaugradienten ent sprechende Daten zu ermitteln und in einem Speicher der
Steuereinheit 12 zu hinterlegen. Bei diesen Daten handelt es sich um Daten, die ein systemspezifisches Verhalten des Kraft stoffdruckes im Hochdruckspeicher repräsentieren.
Die Figuren 2 und 3 zeigen Schnittdarstellungen des in der Figur 1 dargestellten digitalen Druckreduzierventils 10, welches über die Drossel 9 an den Innenraum 6a des Hochdruckspeichers 6 angeschlossen ist. Bei diesem digitalen Druckreduzierventil 10 handelt es sich um ein Ventil, welches aus einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung und umgekehrt schaltbar ist. Bei diesem Ventil kann der Schließkörper 10c, der über einen Kolben 10a mit einer Feder 10b in Verbindung steht, nur zwei Positionen einnehmen, nämlich die in der Figur 2 gezeigte Schließstellung und die in der Figur 3 gezeigte Öffnungsstellung. In der in der Figur 2 gezeigten Schließstellung ist die Drossel 9 verschlossen, so dass kein Kraftstoff aus dem Innenraum 6a des Hochdruck speichers 6 in die Kraftstoffrückführleitung 11 gelangen kann. In der in der Figur 3 gezeigten Öffnungsstellung gibt der Kolben 10a mit seinem Schließkörper 10c den Ausgang der Drossel 9 frei, so dass -wie es durch die Pfeile 13 veranschaulicht ist- Kraftstoff aus dem Innenraum 6a des Hochdruckspeichers 6 über die Drossel 9 und das digitale Druckreduzierventil 10 in die Kraftstoffrückführleitung 11 abgelassen und über diese in den Kraftstofftank 1 zurückgeführt werden kann. Die abgelassene Kraftstoffmenge ist dabei durch die Öffnungszeit des Druck reduzierungsventils 10 festgelegt.
Der Aufbau des in den Figuren 2 und 3 gezeigten digitalen Druckreduzierungsventils entspricht abgesehen von einer Ver wendung eines Magneten 14 im Wesentlichen dem Aufbau eines mechanischen Überdruckventils.
Das in den Figuren 2 und 3 dargestellte digitale Hochdruck reduzierungsventil 10 weist demnach unter anderem einen Kolben 10a, einen Magneten 14 und eine Feder 10b auf, wobei die Fe derkraft auf den Kolben 10a einwirkt und diesen in Richtung der Drossel 9 des Hochdruckspeichers 6 drückt. In der Figur 2 ist die Drossel 9 des Hochdruckspeichers 6 durch den Schließkörper 10c des Kolben 10a verschlossen. Der durch den Druck der Feder 10b verursachten Schließkraft des Kolbens 10a wirkt eine auf dem im Hochdruckspeicher 6 herrschenden Kraftstoffdruck beruhende hydraulische Kraft Fhyd entgegen. Im verschlossenen Zustand der Drossel 9 ist die Schließkraft des Kolbens 10a größer als die der Schließkraft entgegen wirkende hydraulische Kraft Fhyd-
Steigt der im Hochdruckspeicher 6 herrschende Druck an, dann steigt auch die auf den Kolben 10a wirkende hydraulische Kraft Fhyd an. Überschreitet die hydraulische Kraft Fhyd die Schließkraft des Kolbens 10a, dann wird der Kolben 10a in Richtung zur Feder 10b bewegt und drückt die Feder 10b zusammen. Dadurch öffnet sich die Drossel 9, so dass ein Druckabbau im Hochdruckspeicher 6 erfolgt. Dies ist in der Figur 3 dargestellt, in welcher das digitale Hochdruckreduzierventil 10 bei geöffneter Drossel 9 dargestellt ist.
Durch den beschriebenen Druckabbau sinkt auch die hydraulische Kraft Fhyd· Dieser Druckabbau im Hochdruckspeicher 6 setzt sich so lange fort, bis die durch die Feder 10b verursachte
Schließkraft des Kolbens 10a wieder größer ist als die hyd raulische Kraft Fhyd· Dadurch wird der Kolben 10a wieder in seinen Sitz gedrückt, so dass die Drossel 9 wieder verschlossen wird. Die über die Feder 10b erzeugte Schließkraft des Kolbens 10a limitiert demnach den im Hochdruckspeicher 6 herrschenden Druck auf einem bestimmten Druckwert, der dem Öffnungsdruck des Hochdruckspeichers 6 entspricht. Dabei ist die Schließkraft derart festgelegt, dass der resultierende Öffnungsdruck in einem ausreichenden Abstand über dem im Betrieb der Hochdruck- kraftstoffeinsprit zvorrichtung maximal angeforderten System druck liegt, da ansonsten die Gefahr besteht, dass eine Mik roleckage den Ventilsitz beschädigt.
Die Figur 4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Stromverlaufes K4 und des Druckverlaufes K5 über der Zeit t.
In der Ladephase (PEAK) liegt am Magneten 14 eine konstante Spannung von beispielsweise 14 V an. In dieser Ladephase steigt der Strom solange stetig an, bis der Kolben 10a beginnt, sich in Öffnungsrichtung zu bewegen (siehe Punkt P2 in der Figur 4) . Durch diese Bewegung des Kolbens 10a wird im Magneten 14 eine Ge genspannung induziert, die den Stromanstieg entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit reduziert. Dadurch entsteht die aus der Figur 4 ersichtliche Krümmung der Stromlinie K4. Mit dem Er reichen des Endanschlags fällt die Gegeninduktion weg und der Strom steigt wieder mit der ursprünglichen Beladungssteigung an. Ausgehend vom Beladebeginn am Punkt PI der Figur 4 markiert der Knick am Punkt P3 der Figur 4 das Ende der Öffnungszeit ON des digitalen Hochdruckreduzierventils 10. Der Abbau des im Hochdruckspeicher 6 vorliegenden Hochdruckes beginnt zu dem Zeitpunkt, an welchem der Knick am Punkt P3 der Kennlinie auftritt, wie es aus der Figur 4 ersichtlich ist.
Nach Beendigung der Ladephase (PEAK) beginnt -wie es ebenfalls aus der Figur 4 ersichtlich ist- die Phase des Offenhaltens (HOLD) des digitalen Hochdruckreduzierventils 10. In dieser Phase erfolgt beispielsweise eine PWM-Ansteuerung des Magneten 14 mit einem Ansteuersignal, welches ein Tastverhältnis von bei spielsweise 30 % aufweist. Danach folgt ein Entladen (CLAMP) des Magneten 14.
Während des Betriebes der Hochdruckkraftstoffeinspritzvor- richtung wirkt auf den Kolben 10a zusätzlich zur Magnetkraft eine hydraulische Kraft Fhyd· Ist der Ventilsitz geschlossen, dann handelt es sich hierbei um eine statische Kraft. Ist der Ventilsitz geöffnet, dann handelt es sich hierbei um eine dynamische Kraft. Die Magnetkraft und die hydraulische Kraft wirken der Federkraft entgegen. Wird der Druck im Hochdruck speicher 6 erhöht, dann steigt auch die hydraulische Kraft Fhyd an. Dies führt zu einer höheren Gesamtöffnungskraft am Kolben 9. Die zunehmende Gesamtöffnungskraft bei steigendem Druck im Hochdruckspeicher 6 bewirkt ein Sinken der Öffnungszeit. Dieser Zusammenhang ist in der Figur 5 dargestellt, in welcher nach oben die Öffnungszeit des digitalen Druckreduzierungsventils 10 und nach rechts der Druck im Hochdruckspeicher 6 für vier ver schiedene digitale Hochdruckreduzierungsventile veranschau licht sind.
Zur Ermittlung der Öffnungszeit des digitalen Hochdruckredu zierungsventils 10 wird zunächst das in der Figur 4 dargestellte Stromsignal unter Verwendung eines Shunts in einem nicht in den Figuren dargestellten Motorsteuergerät gemessen. Anschließend erfolgt eine Bildung der Ableitung dieses Stromsignals und eine Ermittlung der ersten beiden Wendepunkte bzw. Nulldurchgänge. Die Abtastrate und die Schrittweite der Ableitung werden derart festgelegt, dass bei der Ermittlung der Wendepunkte bzw.
Nulldurchgänge eine hohe Genauigkeit erreicht wird.
Der Bestromungsbeginn lässt sich alternativ dazu auch unter Verwendung eines Schwellensignals ermitteln.
Aus der Figur 5 ist ersichtlich, dass sich die Kennlinienst eigungen der einzelnen digitalen Hochdruckreduzierungsventile nur unwesentlich bei gleichzeitig hohem Regressionsfaktor unterscheiden. Mit einer Messung der Öffnungszeit bei Umge bungsdruck kann ein Referenzpunkt festgelegt werden, von dem aus eine mittlere Kennliniensteigung angesetzt werden kann. Ent sprechend einer ermittelten Öffnungszeit in einem beliebigen Lastpunkt lässt sich anhand der referenzierten Kennlinie ein Druck ausgeben. Solange das Hochdrucksensorsignal und ein durch eine Auswertung der Ansteuerung des digitalen Druckreduzie rungsventils ermitteltes Drucksignal innerhalb eines vorge gebenen Toleranzbereiches gleiche Werte liefern, gilt die mittels des Hochdrucksensors erfolgte Druckmessung als plau sibel. Entfernen sich die beiden Signale über den Toleranzbereich hinaus voneinander, dann wird die vom Hochdrucksensor be- reitgestellte Druckinformation als fehlerhaft erkannt und es werden Notlaufmaßnahmen eingeleitet.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich ist, wird bei der vorliegenden Erfindung das Ansteuersignal für das digitale Hochdruckreduzierungsventil für die Bestimmung des im Hoch druckspeicher vorliegenden Drucks verwendet.
Eine Alternative zum vorstehend beschriebenen Vorgehen ist in der Figur 6 veranschaulicht. Aus dieser Figur 6 ist ersichtlich, dass der Beladebeginn (Punkt PI) und der Endanschlag des digitalen Druckreduzierventils (Punkt P3) auch aus dem Spannungssignal ermittelt werden kann, um dann daraus die Öffnungszeit des digitalen Druckreduzierungsventils zu ermitteln. Dafür würde allerdings im Motorsteuergerät eine kostenaufwendigere Span nungsmessung benötigt. Aus diesem Grund wird diese Alternative in der Praxis nicht umgesetzt. Hinzu kommt, dass eine Detektion des in der Figur 6 gezeigten Punktes P3 anhand der dargestellten Signalspannung nur ausgesprochen schwer, wenn nicht gar nicht, erfolgen kann, da die in der Signalspannung im Bereich des Punktes P3 auftretenden Änderungen nur marginal sind.
Mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich steigende Sicherheitsanforderungen seitens der Fahr zeughersteller, beispielsweise von ASIL A auf ASIL B, ohne die Notwendigkeit einer Systemänderung und vor allem auch ohne eine Kostenerhöhung umsetzen. Bei der vorliegenden Erfindung wird zur Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit eines Hochdrucksensors einer Hochdruckkraftstoffeinspritzvorrichtung eines Kraft fahrzeugs eine Auswertung des ohnehin vorhandenen Ansteuer signals für ein digitales Hochdruckreduzierungsventil vorge- nommen.
Bezugszeichenliste
1 Kraftstofftank
2 Kraftstoffniederdruckleitung
3 Kraftstoffhochdruckpumpe
4 Kraftstoffhochdruckleitung
5 Volumenstromregelventil
6 Hochdruckspeicher
6a Innenraum des Hochdruckspeichers
7 Hochdrucksensor
8 Kraftstoffinj ektor
9 Drossel
10 Digitales Druckreduzierungsventil
10a Kolben
10b Feder
10c Schließkörper
11 Kraftstoffrückführleitung
12 Steuereinheit
12a Speicher
13 Pfeil
14 Magnet

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit eines Hochdrucksensors (7) einer Hochdruckkraftstoffeinspritzvor- richtung eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass zur Plausibilisierug eine Auswertung des Ansteuersignals für ein digitales Hochdruckreduzierungsventil (10) vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Falle, dass ein vom Hochdrucksensor (7) bereitgestelltes Hochdrucksignal und ein durch die Auswertung des Ansteuersignals für das digitale Hochdruckreduzierungsventil (10) ermitteltes Drucksignal innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches gleiche Werte liefern, die vom Hochdrucksensor (7) vorgenommene Druckmessung als plausibel erkannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Falle, dass das vom Hochdrucksensor (7) bereitgestellte Hochdrucksignal und das durch die Auswertung des Ansteuersignals für das digitale Hochdruckreduzierungsventil (10) ermittelte Drucksignal außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegen, die vom Hochdrucksensor (7) vorgenommene Druckmessung als fehlerhaft erkannt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem lastfreien Zustand der
Hochdruckkraftstoffeinspritzvorrichtung durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Schubphase des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird.
6. Vorrichtung zur Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit eines Hochdrucksensors (7) einer Hochdruckkraftstoffein spritzvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit (12) aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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