Beschreibung
Titel
Verfahren zur Überprüfung der Funktion einer Komponente eines Kraftstoffeinspritzsystems
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine Einrichtung zur Überprüfung einer in einem Kraftfahrzeug enthaltenen Komponente eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
An eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs werden immer höhere Anforderungen im Hinblick auf eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der erzeugten Abgase gestellt, wobei gleichzeitig eine erhöhte Leistung gewährleistet werden soll. Es ist daher erforderlich selbst geringfügige Veränderungen und Fehler der Bauteile und
Komponente der Brennkraftmaschine frühzeitig und mit hoher Sicherheit zu erkennen und zu beseitigen.
Probleme des Standes der Technik
Moderne Brennkraftmaschinen sind mit einem Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem versehen, mit welchem Kraftstoff mittels einer Pumpe in einen Common-Rail (Druckspeicher) zugeführt und unter Druck gesetzt wird. Der Kraftstoff wird dann aus dem Common-Rail über steuerbare Injektoren in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Common-Rail ist mit einem Raildrucksensor versehen, mit welchem der Druck in dem Common-Rail gemessen wird, wobei in Abhängigkeit von dem gemessenen Druck ein Druckventil und/oder die Pumpe des Kraftstoffeinspritzsystems gesteuert und/oder geregelt wird.
Die Eingangs genannten Anforderungen, die an der Brennkraftmaschine gestellt werden, können jedoch bei einer ungenauen Messung des Drucks, welche durch eine Drift oder Defekt des Raildrucksensors verursacht werden kann, oder aber auch durch eine fehlerhaften Funktion der weiteren Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems, nicht erfüllt werden. Deshalb ist es aus den oben genannten Gründen notwendig, eine genaue, nicht zeitaufwendige und zuverlässige Überprüfung der in einem Kraftfahrzeug enthaltenen Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsystems durchzuführen, um eventuelle Veränderungen und Fehler zu beseitigen.
Aus DE-OS-198 38 660 ist beispielsweise bekannt, einen Offsettest zur Erkennung einer Fehlfunktion eines Raildrucksensors durchzuführen. Dabei wird überprüft, ob die Sensorkennlinie den so genannten Offsetfehler aufweist. Das Raildrucksignal wird in vorgegebenen Betriebszuständen mit einem erwarteten Wert verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich wird ein fehlerhaftes Raildrucksignal erkannt. Dieser Offsettest erfolgt jedoch in Betriebszuständen, in welchen der Kraftstoff im Rail völlig entspannt ist, d.h. nur bei stehendem Motor.
Es ist im Weiteren aus dieser Druckschrift bekannt, eine Plausibilitätsprüfung der Messwerte eines Raildrucksensors durchzuführen. Dabei werden diese Werte in Ab- hängigkeit des Druckes von einem Ansteuersignal eines Druckregelventils ermittelt.
In Abhängigkeit von dem Drucksignal, welches der Raildrucksensor bereitstellt, sowie von den Ausgangssignalen von weiteren im Kraftstoffeinspritzsystem vorgesehenen Sensoren, werden die Injektoren des Einspritzsystems mit Ansteuersignalen beauf- schlagt, die die Kraftstoffzumessung steuern. Somit kann weitere Plausibilitätsprüfung der Messwerte des Raildrucksensors über die Ansteuerdauer der Injektoren durchgeführt werden. Dies ist jedoch nur in Service möglich.
Die oben erwähnten Prüfungsmethoden weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Cl- berprüfung des Raildrucksensors auf Drift oder Fehlfunktion lediglich im nicht betriebsrelevanten Bereich (Offsettest) durchgeführt werden kann, oder gegen ein anderes Bauteil geprüft wird, wie z.B. eine Plausibilitätsprüfung mit Drucksteuerventil.
Somit ist durch diese bekannten Überprüfungen keine genaue Identifizierung der verursachenden Komponente möglich, so genannte „pin pointing", was die Zuverlässigkeit der Überprüfung beeinträchtigt. Um Fehler bei der Überprüfung auszuschließen, müssen weitere einzelne Prüfungen der anderen Komponente des Kraftstoffeinspritz- Systems durchgeführt werden, die wesentlich zeitaufwendiger und kostenträchtiger sind.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine Einrichtung zur Überprüfung der Funktion wenigstens einer in einem Fahrzeug enthaltenen Komponente eines Kraftstoffeinspritzsystems anzugeben, durch welchen eine Identifizierung der Fehlerverursachenden Komponente bei einer erhöhten Zuverlässigkeit der Prüfung ermöglicht wird.
Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Überprüfung einer in einem Fahrzeug enthaltenen Komponente eines Kraftstoffeinspritzsystems, wobei die Überprüfung im Betrieb einer Brennkraftmaschine durchgeführt wird, und wobei bei Abweichungen von den für die zu prüfende Komponente zulässigen Werten, eine weitere Prüfung in einem weiteren Verfahrensschritt aktiviert wird, um den Fehler zu bestätigen und/oder einzugrenzen. Durch diese erfindungsgemäßen Lösung ist es gewährleistet, dass die Prüfung der Komponente eines Kraftstoffeinspritzsystems ständig durchgeführt werden kann und nicht nur beim stehenden Motor oder im Service. Durch das erfindungsgemäße Verfahren, bei welchem zwei Prüfungen nach einander durch- geführt werden, falls die erste Prüfung eine Auffälligkeit aufweist, ist weiterhin gewährleistet, dass ein Fehlerspeichereintrag nur dann gesetzt wird, wenn ein Fehler sowohl von der ersten als auch von der darauf folgenden zweiten Überprüfung erkannt und somit bestätigt wird. Somit werden Fehlerspeichereinträge bei nicht vorhandenem Fehler vermieden, bei einer wesentlich erhöhten Zuverlässigkeit der Fehlererkennung. Darüber hinaus ist durch das erfindungsgemäße Verfahren durch die Kombination von zwei Überwachungsmethoden eine Identifizierung der Fehlerverursachenden Komponenten, ein so genanntes „pin pointing", möglich.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht als einen ersten Verfahrensschritt die Bestimmung einer in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge vor. Die Bestimmung kann durch eine direkte oder indirekte Messung, z.B. über die Öffnungszeit eines Einspritzventils des Injektors, die Bestromungszeit eines piezoelektrischen Aktors des Injektors, den Raildruck oder dergleichen erfolgen. Dabei wird bei Abweichung der Werte des eingespritzten Kraftstoffes von einem vorgegebenen Wert in einem weiteren Verfahrensschritt automatisch, beispielsweise durch ein Steuergerät, auf eine Druckregelung über ein Druckregelventil oder über eine Pumpe umgeschaltet, wobei bei Abweichung der Ausgangs- werte des Druckregelventils oder der Pumpe von den vorgegebenen Werten auf eine
Fehlfunktion eines Raildrucksensors des Kraftstoffeinspritzsystems erkannt wird. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn dabei ein gegenläufiges Verhalten der zu prüfenden Signale des Raildrucksensors berücksichtigt wird. Eine zu große Anzeige des Raildrucksensors führt gleichzeitig zu einem kleineren Druckreglerausgang und zu ei- ner größeren Leerlauf- Einspritzmenge und umgekehrt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht als ein erster Verfahrensschritt die Bestimmung und Überprüfung einer Ansteuerdauer von im Kraftstoffeinspritzsystem enthaltenen Injektoren, über welchen die Kraftstoff- zumessung gesteuert wird, vor. Dabei wird bei Abweichung der Werte der Ansteuerdauer von den vorgegebenen Werten in einem weiteren Schritt automatisch z.B. durch das Steuergerät auf Druckregelung über ein Druckregelventil oder eine Pumpe umgeschaltet, wobei bei einer Abweichung der Ausgangswerte des Druckregelventils oder der Pumpe von den vorgegebenen Werten automatisch z.B. durch das Steuergerät auf eine Fehlfunktion eines der Raildrucksensoren erkannt wird. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren ständig im Leerlauf der Brennkraftmaschine durchgeführt.
Der Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Einrichtung zur Überprü- fung einer in einem Fahrzeug enthaltenen Komponente eines Kraftstoffeinspritzsystems, wobei die Überprüfung im Betriebszustand einer Brennkraftmaschine durchführbar ist, und wobei bei Abweichungen von den für die zu prüfende Komponente zulässigen Werten eine weitere Prüfung in einem weiteren Verfahrensschritt aktivierbar ist, um den Fehler zu bestätigen und/oder einzugrenzen. Der Eingangs genannte Problem
wird des Weiteren gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems; und
Fig. 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überprüfung eines Raildrucksensors eines Kraftstoffeinspritzsystems.
Figur 1 zeigt skizzenhaft eine Prinzipdarstellung eines Common-Rail-
Kraftstoffeinspritzsystems. Das Einspritzsystem hat einen Speicher, der auch als Rail 110 bezeichnet wird, Injektoren 111, eine Steuerung 100 sowie einen Raildrucksensor 112. Das Rail 110 steht mit dem Injektor 111 in Kontakt. Das Rail ist über eine Hochdruckleitung 122 mit einer Hochdruckpumpe 123 verbunden, die ihrerseits mit einer Vorförderpumpe 124 zur Förderung des Kraftstoffes über ein Filter 125 aus dem Tank verbunden ist. Die Hochdruckleitung 122 steht ferner über ein Druckregelventil 120 mit einer Rückführleitung 121 in Kontakt. Die Hochdruckpumpe 123 fördert den Kraftstoff unter hohem Druck über die Hochdruckleitung 122 in das Rail 110, welches den Hochdruckkraftstoff speichert. Das Druckregelventil 120 ist mit einer Spule 115 ver- bunden, wobei abhängig von dem Strom I, welcher durch die Spule 115 fließt und/oder an der Spule angelegten Spannung der Druckwert eingestellt wird, bei welchem das Druckregelventil 120 die Verbindung zur Rückführleitung 121 freigibt. Dabei ist die Spule 115 über Schaltmittel 102 mit einer Drucksteuerung 101 verbunden, die den Schaltmittel 102 ansteuert und mit Ausgangssignalen eines Strom messmittels 103 be- aufschlagt. Der Druck kann aber auch durch Beeinflussung der Hochdruckpumpe 123 gesteuert und/oder geregelt werden.
Der Kraftstoffdruck im Rail 110 wird durch den Raildrucksensor 112 erfasst und der Steuerung 100 zugeleitet. In Abhängigkeit von einem Drucksignal P, das der
Raildrucksensor 112 bereitstellt, sowie den Ausgangssignale von weiteren Sensoren 102, beaufschlagt die Steuerung 100 den Injektor 111 mit Ansteuersignalen, die die Kraftstoffzumessung steuern. Der Injektor 111 spritzt daraufhin den in dem Rail 110 gespeicherten Kraftstoff ein.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des in Figur 2 gezeigten Flussdiagramms, welche eine der möglichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, näher erläutert. Dieses Flussdiagramm zeigt ein Verfahren zur Überprüfung eines Raildrucksensors RDS. Die Prüfung wird im Stationärbetrieb des Motors - Schritt 101 - durchgeführt, wobei der Motor im Leerlauf ist. Wenn sich der Motor im
Leerlauf befindet, wird in einem nächsten Schritt 102 die Einspritzmenge geprüft und ein Istwert ermittelt qιst. In einem weiteren Schritt 103 wird geprüft, ob sich die ermittelte Ist- Einspritzmenge qιst in einem vorgegebenen Bereich befindet, d.h. ob sie eine Soll-Einspritzmenge qEDc entspricht. Hierzu wird Motorspezifisch eine zulässige Band- breite ermittelt, welche durch die Generatorlast korrigiert wird. Die mögliche Ursache für diese Differenz kann ein Problem bei der Mengenzumessung sein, verursacht durch einen fehlerhaften Injektor oder durch einen fehlerhaften Raildrucksensor. Eine weitere Ursache kann aber auch eine falsche Umsetzung der eingespritzten Kraftstoffmenge sein, im Falle, dass das erhöhte Moment durch die Motormechanik verur- sacht wird. Um den Fehler zu bestätigen und weiter einzugrenzen wird auf Druckregelung über Druckregelventil umgeschaltet (Schritt 104). Wenn der der Ausgang des Druckreglers im zulässigen Bereich ist, werden in einem Schritt 106 alle Regelmodi freigegeben. Sollte sich der Ausgang des Druckreglers, z.B. Sollstrom oder Tastverhältnis, jedoch in einem unzulässigen Bereich bewegen, so liegt einen Fehler in dem Raildrucksensor vor (Schritt 107). Es ist hierbei besonders vorteilhaft, dass ein
Raildrucksensor mit zu großer Anzeige, was auf einem zu kleinen Druck im Rail hindeutet, zu einer vergrößerten (Leerlauf-) Einspritzmenge führt und gleichzeitig zu einem kleineren Reglerausgang, da für den kleineren Raildruck ein geringer Strom notwendig ist. Bei zu kleiner Anzeige des Raildrucksensors gilt dasselbe in umgekehrter Richtung. Die zu prüfenden Signale verhalten sich also gegenläufig. Somit kann zuverlässig die Prüfung des Raildrucksensors durchgeführt werden.
Auf ähnlicher Weise kann eine Überprüfung eines Injektors durchgeführt werden. Es ist auch denkbar für Systeme ohne Druckregelventil die Methode mit dem Reglerausgang der Zumesseinheit zu kombinieren.