WO2009000647A2 - Verfahren und vorrichtung zur diagnose eines mit einer kraftstoffverteilerleiste in verbindung stehenden einspritzventils einer brennkraftmaschine - Google Patents

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    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure

Definitions

  • the present invention relates to a method for diagnosing an injection valve of an internal combustion engine that is in communication with a fuel rail.
  • the invention also relates to a device for diagnosing an injection valve of an internal combustion engine which is connected to a fuel distributor rail, having a pressure measuring device which is designed to measure a fuel pressure in the fuel distributor rail, and having a control device.
  • the fuel to be injected through the injection valves into the combustion chamber of the cylinders of the internal combustion engine is often made available via a fuel rail.
  • the fuel rail is connected to a fuel, in particular high-pressure fuel supply.
  • individual fuel injection valves are connected to the fuel rail, which can be controlled by means of suitable control devices for injecting certain quantities of fuel.
  • Such internal combustion engines may be both diesel and gasoline internal combustion engines.
  • the injection system may be, for example, a so-called common rail injection system.
  • Injectors are subject to great influences regarding their operating behavior due to their complex manufacturing processes and the different operating conditions.
  • scattering or irregularities cause uneven metering of the fuel mixture and result in the combustion force machine to an increase in emissions and a rough running, which are usually accompanied by a reduction in the efficiency.
  • the scattering may be, for example, manufacturing tolerances, ie individual deviations of the injection valves, which are caused by the manufacturing process.
  • manufacturing tolerances can be determined by measurements after completion of the production of the valve and compensated by a calibration in the engine control unit.
  • Another type of scattering is aging, which has a steady behavior over the life of the valve, which can be determined, for example, by long-term measurements to allow modeling of the nominal behavior of the valve in the controller.
  • One method is the so-called cylinder-selective lambda control, which uses one lambda sensor per exhaust bank, which detects a relative deviation of the cylinders from one another by comparing a cylinder-specific lambda sensor model with the cylinder-specific lambda sensor signal. Assuming that all cylinders of the
  • Internal combustion engine have a uniformly distributed air mass flow m a ⁇ r , a mean fuel mass flow m fud from the measured lambda value ⁇ and the known stoichiometric ratio c can be calculated by the following formula:
  • this known method can be calculated from the deviation between the cylinder-individual lambda signal and the common Lambda controller value on the injected fuel mass of each cylinder are deduced and carried out based on this criterion, a cylinder-specific adaptation of the injection correction values.
  • this method can not be used for the diagnosis of the fuel injectors, since a deviation of the cylinder-selective lambda control can result from both the air and the fuel path, and thus no clear localization of the fault location is guaranteed.
  • this diagnostic method has limited applicability to modern turbocharged engines when the lambda sensor is positioned downstream of the turbocharger.
  • the second known method uses the cylinder-individual uneven running for an adaptation of cylinder-specific injection correction values.
  • the time-varying angular acceleration ⁇ of the crankshaft is a measure of the rough running of an internal combustion engine and describes the average induced torque M of each cylinder. The following relationship is used:
  • US Pat. No. 6,964,261 B2 discloses an apparatus and a method for controlling a fuel injector.
  • an amount of fuel is injected during a so-called zero fuel condition.
  • a pressure drop in a fuel rail corresponding to the amount of fuel injected is detected and a change in engine speed corresponding to the fuel injection is determined.
  • an adjustment of the fuel injection is performed.
  • aging phenomena of the injector can be determined. Again, however, due to a defect, the method does not take into account rapidly occurring changes in the injection valve.
  • the invention is based on the explained prior art, the task of specifying a method and an apparatus of the type mentioned, with which in particular fast occurring defects of an injector can be diagnosed independently of the exhaust system configuration of the internal combustion engine.
  • the fuel supply to the fuel rail is closed, after closing the fuel supply, a first fuel pressure in the fuel rail is measured, - after the first fuel pressure measurement, an injection valve is actuated for at least one test injection, after the at least one test injection is a second fuel pressure in From the first and second measured fuel pressure, a differential pressure value is formed from the differential pressure value of a deviation of an operating parameter is determined by a reference parameter, and when exceeding a previously defined maximum deviation of the operating parameter of the reference parameter, the injection valve is detected as defective ,
  • control device is designed to:
  • the fuel supply to the fuel rail is to close, the measuring device to control so that it measures after closing the fuel supply, a first fuel pressure in the fuel rail, after the first fuel pressure measurement an injection valve for at least one test injection to control the pressure measuring device so to control that it measures a second fuel pressure in the fuel rail after the at least one test injection, to form a differential pressure value from the first and the second measured fuel pressure, and to determine a deviation of an operating parameter from a reference parameter from the differential pressure value, and to detect the injection valve as defective if a previously defined maximum deviation of the operating parameter from the reference parameter is exceeded.
  • the invention thus provides to form a difference between the fuel pressure before and after a test injection and to determine a deviation of an operating parameter of the internal combustion engine from a reference parameter on the basis of this differential pressure value.
  • a maximum permissible deviation of the operating parameter from the reference parameter is determined. If this maximum deviation is exceeded for the examined injection valve, the injection valve is marked as defective.
  • the maximum deviation can be selected depending on the requirements for the stability of the injection valves.
  • a defect detection is triggered in the case of implausible deviations of the operating parameter from the reference parameter.
  • Defective phenomena have an effect on individual injection valves and show a behavior which deviates greatly from the constant aging phenomena of the injection valves. Modeling this unexpected behavior is not possible. Defects in this context mean, in particular, rapid changes and not continuous changes, such as, for example, signs of aging.
  • the method according to the invention represents a possibility for the diagnosis of such defect phenomena and strong deviations from the normal aging of an injection valve.
  • suitable countermeasures can be taken.
  • the internal combustion engine can be placed in a limp home mode. It is conceivable, for example, that the internal combustion engine can only be operated with a limited speed.
  • adaptation values can also be calculated on the basis of which the actuation of the examined injection valve is a-daptiert in the next injection to compensate for the deviation of the operating parameter. If such adaptation values are implausible, ie in particular the deviation of the operating parameter from the reference parameter exceeds the predefined maximum deviation, the valve can be diagnosed as defective.
  • the predefined maximum deviation can be determined, for example, based on a previously created map.
  • the test injection takes place in the fuel cut-off phase of the internal combustion engine, since the injection valves are normally not actuated in this phase.
  • the fuel enclosed in the distributor rail is thus kept at a virtually constant level. It is advantageous to wait for a transient phase of the system after the closing of the fuel supply before the first pressure measurement and the start of the test injection, so that there is a stable state in the fuel injection system for the test injection.
  • the internal combustion engine may in the present case be a diesel or a gasoline internal combustion engine.
  • the fuel rail (rail) may in particular be a common rail.
  • the control device may be, for example, an engine control unit (ECU).
  • the pressure measuring device may in particular be a pressure sensor, in particular a high-pressure sensor, attached to the fuel rail.
  • the method according to the invention or the device according to the invention can be used independently of the exhaust system configuration of the internal combustion engine. From a purely physical point of view, neither a lambda sensor nor a speed sensor is required.
  • a plurality of operating parameters and a plurality of reference parameters can be compared with respect to their deviation.
  • the test injection may in particular be such that no combustion of the fuel injected during the test injection takes place.
  • the amount of fuel injected may be too low for combustion.
  • a preheating of a catalytic converter of the internal combustion engine can be achieved.
  • the test injection leads to combustion of the fuel mixture in order to prevent increased exhaust gas values due to the unburned fuel mixture.
  • the test injection may, for example, be a pre-injection or post-injection or a heat injection for a catalytic converter.
  • the drive time for the injector can be specified.
  • the injection time includes influences from a lambda control, cylinder bank equalization functions as well as nonlinearities of the injector. If the injection time is specified as the control variable for the test injection, such influences are advantageously automatically taken into account as well. However, it is also conceivable to influence the test injection by controlling the opening width of the injector, the control level (stroke of the injector), etc.
  • the pressure measuring device can also be used by the control device to measure more than two pressure values are controlled.
  • a temporal pressure curve can then be measured, from which in turn the pressure difference value can be determined.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the operating parameter is the formed differential pressure value and that the reference parameter is a desired differential pressure value between the fuel pressure in the fuel rail before and after the test injection.
  • an operating parameter to be examined is provided in a particularly simple manner, which can be compared with a previously defined desired differential pressure value.
  • the operating parameter is a fuel quantity actually injected in the test injection from the differential pressure value
  • the reference parameter is a desired fuel quantity to be injected during the test injection. If the high-pressure fuel system is considered to be largely dense and the compression modulus of the fuel used is known with sufficient accuracy, an absolute fuel quantity actually injected with the test injection can be determined with the aid of the following equation from the determined differential pressure value:
  • the amount of fuel injected during the test injection can be directly compared with the associated fuel quantity. Given predetermined fuel quantity can be compared and carried out on this basis, a diagnosis of the injector.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the injection valve is actuated for a plurality of test injections, wherein a differential pressure value is formed in each case from the first and the second measured fuel pressure for each of the test injections.
  • a corresponding embodiment of the device provides that the control device is designed to control the injection valve for a plurality of test injections, and to form a differential pressure value for each of the test injections from the first and the second measured fuel pressure. With this embodiment, the reliability and significance of the determined differential pressure values can be increased. It can be provided that between the individual test injections, the fuel supply to the fuel rail is opened until the regeneration of the operating pressure and then closed again before the next test injection in a fuel cut-off phase. But it is also possible that the fuel supply to the fuel rail remains closed between the test injections.
  • a plurality of test injections are made by an injection valve.
  • the operating parameter is the scattering of the differential pressure values formed and that the reference parameter is a desired dispersion of the differential pressure values.
  • the desired dispersion can also be zero in particular.
  • an increase of the scattering of the differential pressure values occurring in the event of a defect in the injection valve is used for the diagnosis, in which a defect of the injection valve is diagnosed if the above-mentioned desired dispersion is exceeded.
  • the operating parameter determines the dispersion of the differential pressure values. where test injection is actually injected amounts of fuel and that the reference parameter is a desired spread of fuel quantities.
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that at least two injection valves are actuated successively for at least one test injection, wherein a differential pressure value is formed for each of the injection valves in each case from the first and second measured fuel pressure.
  • the control device is designed to control at least two injection valves in succession for at least one test injection, and to form a differential pressure value for each of the injection valves respectively from the first and second measured fuel pressure.
  • this embodiment it is possible, for example, to examine several injectors in succession.
  • this embodiment allows a fault diagnosis of an injection valve due to a relative deviation of this injection valve to another injection valve. This can be advantageous in particular in the case of a low leakage in the high-pressure fuel system or in the case of an inaccuracy in the determination of the compression modulus of the fuel and thus an only imprecisely possible absolute calculation of a injected fuel quantity.
  • the fuel supply to the fuel rail can be opened up to build up the operating pressure and be closed again for the subsequent test injection in the overrun fuel cutoff even with multiple valves controlled for test injections between the individual test injections. It is also possible in turn to keep the fuel supply closed between individual test injections.
  • the operating parameter is the differential pressure value formed for the first injection valve and that the reference parameter is the differential pressure value formed for the second injection valve. But it is also conceivable that, alternatively or additionally, the operating parameter is a fuel quantity actually injected in the test injection for the first injection valve, and that the reference parameter is a fuel quantity actually injected in the test injection and the second injection valve is determined from the respective differential pressure value is.
  • each of the at least two injection valves is activated for a plurality of test injections, wherein a differential pressure value is formed for each of the test injections from the first and second measured fuel pressure.
  • the control device is designed to control each of the at least two injection valves for a plurality of test injections, and to form a differential pressure value for each of the test injections from the first and second measured fuel pressure.
  • the operating parameter is the scattering of the differential pressure values formed for the first injection valve
  • the reference parameter is the scattering of the differential pressure values formed for the second injection valve.
  • the operating parameter is the scattering of the fuel quantity actually injected in the test injection for the first injection valve and that the reference parameter determines the dispersion of the differential pressure values for the second injection valve during the test injection - leh injected fuel amounts is.
  • the reference parameter can be, for example, an average value of the differential pressure values or the actually injected fuel quantities determined from the differential pressure values or, in the case of multiple actuations of each valve, of the scattering of the differential pressure values or of the injected fuel quantities for the further actuated injection valves, thus in particular the second, third, fourth etc. Be injection valve.
  • the device according to the invention can in particular be designed to carry out the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a temporal pressure curve in the fuel distributor system illustrated in FIG. 1 in a test injection of a fuel valve according to the invention
  • FIG. 3 shows a diagram with different differential pressure values measured according to the invention.
  • the high-pressure fuel system shown in FIG. 1 has a high-pressure fuel pump 1.
  • a quantity control valve 2 is connected, which supplies fuel provided by the high-pressure fuel pump 1 via a feed line 3 to a fuel rail 4.
  • a pressure sensor 7, in the illustrated example, a high-pressure sensor 7 is shown as a pressure measuring device. With the pressure sensor 7, the fuel pressure in the fuel rail 4 can be measured.
  • a control device (not shown in detail) (ECU) is provided for controlling the injection valves 5 and for controlling further variables of the high-pressure fuel system.
  • the control device is provided in a fuel cut-off phase of the internal combustion engine, in this case an Otto internal combustion engine, to close the fuel supply to the fuel rail 4 via the quantity control valve 2. Subsequently, a transient phase of the high-pressure fuel system is awaited until a stable state is present in the system. The enclosed in the fuel rail 4 fuel is thus maintained at a virtually constant pressure level. As soon as the stable state is present, the pressure sensor 7 is actuated by the control device to measure a first fuel pressure in the fuel rail 4. This first pressure value is stored in the control device.
  • the control device actuates an injection valve 5 to be diagnosed for a test injection.
  • an injection time for the test injection is specified by the control device.
  • the injection time is chosen so short that such a small amount of fuel is injected that it does not come to a combustion of the amount of fuel.
  • the pressure sensor 7 is actuated by the control device such that a second fuel pressure in the fuel rail 4 is measured by the pressure sensor 7.
  • This measured pressure is also stored in the control device.
  • the control device can also control the pressure sensor 7 for more than two pressure measurements, in particular a plurality of pressure measurements. In this way, a temporal pressure curve can be measured.
  • Such a time pressure curve in the fuel rail 4 during the test injection is shown in the diagram shown in FIG. In the diagram, the time in seconds is plotted on the X-axis and the pressure in the fuel rail 4 in hectopascals on the Y-axis.
  • the fuel supply to the fuel rail was closed at the time of about 7.5 s. It will be appreciated that the pressure in the fuel rail 4 thereafter remains substantially constant except for operational fluctuations. At about 9 seconds, an injector 5 to be diagnosed for a test injection was driven. Accordingly, in the diagram, a sharp drop in the fuel pressure in the fuel rail 4 can be seen. After the end of the test injection, approximately at 9.2 s, the fuel pressure remains essentially at the lower pressure level after the test injection, except for operational fluctuations.
  • a differential pressure value ⁇ P is formed by the control device. This is shown in Fig. 2.
  • the differential pressure value .DELTA.P formed in this way can be selected as the operating parameter of the internal combustion engine and compared with the desired differential pressure value previously defined for the associated test injection between the fuel pressure in the fuel rail 4 before and after the test injection.
  • the desired differential pressure value is determined in particular based on the predetermined injection time for the test injection. For this purpose, a corresponding map may have been previously created. Subsequently, a deviation between the th differential pressure value and the target differential pressure value are determined and when a predefined maximum deviation is exceeded, in the example shown 50%, a defect of the controlled injection valve 5 are diagnosed.
  • Fig. 3 is a diagram for illustrating a further embodiment of the invention.
  • the injection time TI_1_MES in milliseconds is indicated on the X axis, with which different injection valves 5 are actuated as part of test injections.
  • the injection valves 5 are designated in the diagram in FIG. 3 with the numbers 0 to 7, the different injection valves being assigned the different symbols shown in FIG. 3 at the right-hand edge of the diagram.
  • the injector numbered 0 is assigned a diamond-shaped symbol
  • the injector numbered 2 is a square, and so on.
  • the Y-axis of the diagram in FIG. 3 shows the differential pressure value ⁇ P measured between the fuel pressure in hectopascals measured before and after the respective test injection in the fuel rail 4, as measured for the different injection valves.
  • the injectors were sequentially controlled with ten different injection times for test injections.
  • each of the eight injection valves was actuated for a plurality of test injections, in the illustrated example ten test injections, wherein a differential pressure value ⁇ P was formed for each of the test injections of each of the injection valves respectively from the first and the second measured fuel pressure before and after the test injection.
  • These differential pressure values ⁇ P per injection of the different injection valves are shown in the diagram in FIG. 3.
  • the scattering of the differential pressure values ⁇ P determined at an injection time and at an injection valve was calculated as the operating parameter.
  • a nominal spread of the differential pressure values was previously defined.
  • the desired dispersion was zero.
  • the region of the diagram indicated by the reference numeral 8 in FIG. 3 shows an excessive scattering of the differential pressure value for the valve with the number 0 (diamond-shaped measuring points in FIG. 3).
  • this excessive scattering of the valve with the No. 0 has exceeded a previously defined maximum deviation from the desired dispersion of the differential pressure values. Accordingly, in the example shown, the valve with the number 0 was recognized as defective.
  • valves can thus be replaced to ensure optimum operation of the internal combustion engine.
  • suitable countermeasures can be taken, such as the displacement of the internal combustion engine in a limp home mode or, a speed limitation of the internal combustion engine.
  • the method according to the invention or the device according to the invention it is thus possible to detect, in particular, quickly and thus surprisingly occurring defects of individual injection valves and to take suitable countermeasures.
  • the method and the device are independent of an exhaust system configuration of the internal combustion engine.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Einspritzventils (5), wobei in einer Schubabschaltephase die Kraftstoffzufuhr zur Kraftstoffverteilerleiste (4) geschlossen, nach dem Schließen der Kraftstoffzufuhr ein erster Kraftstoff druck in der Kraftstoffverteilerleiste (4) gemessen, nach der ersten Kraftstoffdruckmessung ein Einspritzventil (5) für eine Testeinspritzung angesteuert, nach der Testeinspritzung ein zweiter Kraftstoff druck in der Kraftstoffverteilerleiste (4) gemessen, aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck ein Differenzdruckwert (ΔP) gebildet, aus dem Differenzdruckwert (ΔP) eine Abweichung eines Betriebsparameters von einem Referenzparameter bestimmt, und bei Überschreiten einer zuvor definierten Maximalabweichung das Einspritzventil (5) als defekt erkannt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Diagnose eines Einspritzventils (5).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines mit einer Kraft- stoffverteilerleiste in Verbindung stehenden Einspritzventils einer Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines mit einer Kraftstoffverteilerleiste in Verbindung stehenden Einspritzventils einer Brennkraftmaschine.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Diagnose eines mit einer Kraftstoffverteilerleiste in Verbindung stehenden Einspritzventils einer Brennkraftmaschine, mit einer Druckmesseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Kraft- stoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste zu messen, und mit einer Steuereinrichtung.
Bei modernen Brennkraftmaschinen wird der durch die Einspritzventile in den Brennraum der Zylinder der Brennkraftma- schine einzuspritzende Kraftstoff oftmals über eine Kraft- stoffverteilerleiste (Rail) zur Verfügung gestellt. Die Kraftstoffverteilerleiste ist mit einer Kraftstoff-, insbesondere Hochdruck-KraftstoffVersorgung verbunden. Mit der Kraftstoffverteilerleiste sind wiederum einzelne Einspritz- ventile verbunden, die mittels geeigneter Steuereinrichtungen zum Einspritzen bestimmter Kraftstoffmengen angesteuert werden können. Bei solchen Brennkraftmaschinen kann es sich sowohl um Diesel- als auch um Benzinbrennkraftmaschinen handeln. Bei dem Einspritzsystem kann es sich beispielsweise um ein so genanntes Common-Rail-Einspritzsystem handeln.
Einspritzventile unterliegen aufgrund ihrer komplexen Herstellungsverfahren sowie den unterschiedlichen Einsatzbedingungen großen Einflüssen hinsichtlich ihres Betriebsverhal- tens . Insbesondere kommt es oftmals zu einer Streuung bezüglich ihrer Betriebsspezifikation. Solche Streuungen oder Ungleichmäßigkeiten verursachen eine ungleichmäßige Dosierung des Kraftstoffgemisches und führen bei der Verbrennungskraft- maschine zu einer Erhöhung der Emissionen und einer Laufunruhe, die meist mit einer Verringerung des Wirkungsgrades einhergehen. Bei den Streuungen kann es sich beispielsweise um Herstellungstoleranzen handeln, also individuellen Abweichun- gen der Einspritzventile, die durch das Herstellungsverfahren bedingt sind. Solche Herstellungstoleranzen können durch Messungen nach Abschluss der Produktion des Ventils ermittelt und durch eine Kalibrierung im Motorsteuergerät kompensiert werden. Eine andere Art von Streuungen sind Alterserscheinun- gen, die ein stetiges Verhalten über die Lebensdauer des Ventils aufweisen, welches zum Beispiel durch Langzeitmessungen ermittelt werden kann, um eine Modellierung des nominalen Verhaltens des Ventils in der Steuerung hinterlegen zu können .
Dabei sind zwei Verfahren als Gleichstellungsfunktion der Einspritzventile bekannt, um Alterungserscheinungen und Herstellungstoleranzen durch eine Adaption der Einspritzzeit ü- ber die gesamte Durchflusskennlinie des Ventils zu kompensie- ren.
Ein Verfahren ist die so genannte zylinderselektive Lambdare- gelung, die pro Abgasbank je einen Lambdasensor verwendet, der durch den Vergleich zwischen einem zylinderindividuellen Lambdasensormodell und dem zylinderindividuellen Lambdasen- sorsignal eine relative Abweichung der Zylinder untereinander erkennt. Unter der Annahme, dass sämtliche Zylinder der
Brennkraftmaschine einen gleichmäßig verteilten Luftmassenstrom maιr besitzen, kann ein mittlerer Kraftstoffmassenstrom mfud aus dem gemessenen Lambdawert λ und dem bekannten stö- chiometrischen Verhältnis c mittels der folgenden Formel berechnet werden:
Figure imgf000004_0001
Bei diesem bekannten Verfahren kann aus der Abweichung zwischen dem zylinderindividuellen Lambdasignal und dem gemit- telten Lambdareglerwert auf die eingespritzte Kraftstoffmasse jedes Zylinders rückgeschlossen werden und auf Basis dieses Kriteriums eine zylinderindividuelle Adaption der Einspritzkorrekturwerte erfolgen. Allerdings kann dieses Verfahren nicht zur Diagnose der Kraftstoffinjektoren verwendet werden, da eine Abweichung der zylinderselektiven Lambdaregelung sowohl vom Luft- als auch vom Kraftstoffpfad herrühren kann, und somit keine eindeutige Lokalisierung des Fehlerortes gewährleistet ist. Des Weiteren besitzt dieses Diagnoseverfah- ren eine eingeschränkte Anwendbarkeit bei modernen aufgeladenen Motoren, wenn der Lambdasensor stromabwärts dem Turbolader positioniert ist.
Das zweite bekannte Verfahren nutzt die zylinderindividuelle Laufunruhe für eine Adaption von zylinderindividuellen Einspritzkorrekturwerten. Dabei ist die zeitlich variierende Winkelbeschleunigung α der Kurbelwelle ein Maß für die Laufunruhe einer Verbrennungskraftmaschine und beschreibt das mittlere induzierte Drehmoment M jedes Zylinders. Dabei wird folgender Zusammenhang genutzt:
M = αΘ .
Da die Rotationsträgheitsmasse θ als konstant angesehen wird, besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der messbaren Winkelbeschleunigung und dem induzierten Drehmoment. Bei konstanten Zündparametern und der Annahme eines konstanten und gleichmäßig verteilten Luftmassenstroms ergibt sich das mittlere induzierte Drehmoment somit als Funktion der einge- spritzten Kraftstoffmasse über jeden Zylinder. Anhand der zylinderindividuellen Laufunruhe wird eine einzelne Kraftstoffeinspritzzeit bei gleich bleibender Kraftstoffmasse so lange verändert, bis die Abweichung zu den einzelnen Zylindern bezüglich der Laufunruhe ein Minimum erreicht. Diese Korrektur wird im Motorsteuergerät als Adaptionswert abgespeichert. Allerdings kann dieses Verfahren nicht zur Diagnose der Kraftstoffinjektoren verwendet werden, da eine Abweichung der zylinderindividuellen Laufunruhe sowohl vom Luft- als auch vom Kraftstoffpfad herrühren kann, und somit keine eindeutige Lokalisierung des Fehlerortes gewährleistet ist.
Bei beiden bekannten Verfahren werden Adaptionswerte für die Einspritzung in einzelne Zylinder ermittelt. Damit sind beide Verfahren zwar in der Lage, stetige Alterungserscheinungen zu korrigieren. Sie bieten jedoch keine Möglichkeit zur Diagnose eines schnell auftretenden Defekts eines Einspritzventils, da keine eindeutige Lokalisierung des Fehlerortes gewährleistet ist.
Weiterhin sind aus US 6,964,261 B2 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffinjektors bekannt. Dabei wird während einer so genannten Nullkraftstoffbedingung eine Kraftstoffmenge eingespritzt. Ein der eingespritzten Kraftstoffmenge entsprechender Druckabfall in einem Kraftstoffrail wird festgestellt und eine Änderung der Motordrehzahl entsprechend der Kraftstoffeinspritzung bestimmt. Abhängig von dem Druckabfall im Rail und der entsprechenden Änderung der Motordrehzahl wird eine Anpassung der Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. Mit dem bekannten Verfahren können Alterungserscheinungen des Injektors festgestellt werden. Wiederum werden mit dem Verfahren jedoch aufgrund eines Defekts schnell auftretende Veränderungen des Einspritzven- tils nicht berücksichtigt.
Der Erfindung liegt ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen insbe- sondere schnell auftretende Defekte eines Einspritzventils unabhängig von der Abgasanlagenkonfiguration der Brennkraftmaschine diagnostiziert werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Pa- tentansprüche 1 und 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung und den Figuren. Für ein eingangs genanntes Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Schritte:
in einer Schubabschaltephase der Brennkraftmaschine wird die Kraftstoffzufuhr zur Kraftstoffverteilerleiste geschlossen, nach dem Schließen der Kraftstoffzufuhr wird ein erster Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste gemessen, - nach der ersten Kraftstoffdruckmessung wird ein Einspritzventil für mindestens eine Testeinspritzung angesteuert, nach der mindestens einen Testeinspritzung wird ein zweiter Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste ge- messen, aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck wird ein Differenzdruckwert gebildet, aus dem Differenzdruckwert wird eine Abweichung eines Betriebsparameters von einem Referenzparameter bestimmt, und bei Überschreiten einer zuvor definierten Maximalabweichung des Betriebsparameters von dem Referenzparameter wird das Einspritzventil als defekt erkannt.
Für die eingangs genannte Vorrichtung wird die Aufgabe erfin- dungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist:
in einer Schubabschaltephase der Brennkraftmaschine wird die Kraftstoffzufuhr zur Kraftstoffverteilerleiste zu schließen, die Messeinrichtung so anzusteuern, dass diese nach dem Schließen der Kraftstoffzufuhr einen ersten Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste misst, nach der ersten Kraftstoffdruckmessung ein Einspritzven- til für mindestens eine Testeinspritzung anzusteuern, die Druckmesseinrichtung so anzusteuern, dass diese nach der mindestens einen Testeinspritzung einen zweiten Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste misst, aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck einen Differenzdruckwert zu bilden, und aus dem Differenzdruckwert eine Abweichung eines Betriebsparameters von einem Referenzparameter zu bestim- men, und bei Überschreiten einer zuvor definierten Maximalabweichung des Betriebsparameters von dem Referenzparameter das Einspritzventil als defekt zu erkennen.
Die Erfindung sieht also vor, eine Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck vor und nach einer Testeinspritzung zu bilden und auf Grundlage dieses Differenzdruckwerts eine Abweichung eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine von einem Referenzparameter zu bestimmen. Zuvor wird eine maximal zulässige Abweichung des Betriebsparameters von dem Referenzpara- meter bestimmt. Sofern diese Maximalabweichung für das untersuchte Einspritzventil überschritten wird, wird das Einspritzventil als defekt gekennzeichnet. Erfindungsgemäß werden also insbesondere schnell auftretende Veränderungen der Spezifikation des Einspritzventils erkannt. Die Maximalabwei- chung kann dabei abhängig von den Anforderungen an die Stabilität der Einspritzventile gewählt werden. Erfindungsgemäß wird also bei unplausiblen Abweichungen des Betriebsparameters von dem Referenzparameter eine Defekterkennung ausgelöst .
Defekterscheinungen wirken sich auf einzelne Einspritzventile aus und zeigen ein Verhalten, das von den stetigen Alterungserscheinungen der Einspritzventile stark abweicht. Eine Modellierung dieses unerwarteten Verhaltens ist nicht möglich. Mit Defekt sind in diesem Zusammenhang insbesondere schnell auftretende Veränderungen gemeint und keine stetigen Veränderungen, wie beispielsweise Alterungserscheinungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Möglichkeit zur Diagnose solcher Defekterscheinungen und starken Abweichungen zur normalen Alterung eines Einspritzventils dar. Bei Erkennung eines Einspritzventils als defekt können geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Durch einen gezielten Aus- tausch des defekten Einspritzventils können Erhöhungen der Emission und eine Laufunruhe reduziert werden. Auch kann beispielsweise die Brennkraftmaschine in einen Notlaufbetrieb versetzt werden. Dabei ist es beispielsweise denkbar, dass die Brennkraftmaschine nur noch mit einer eingeschränkten Drehzahl betrieben werden kann.
Erfindungsgemäß können anhand der Abweichung des Betriebsparameters von dem Referenzparameter auch Adaptionswerte be- rechnet werden, auf deren Grundlage die Ansteuerung des untersuchten Einspritzventils bei der nächsten Einspritzung a- daptiert wird, um die Abweichung des Betriebsparameters auszugleichen. Sofern solche Adaptionswerte unplausibel sind, also insbesondere die Abweichung des Betriebs- von dem Refe- renzparameter die vordefinierte Maximalabweichung überschreitet, kann das Ventil als defekt diagnostiziert werden. Die vordefinierte Maximalabweichung kann beispielsweise anhand eines zuvor erstellten Kennfelds ermittelt werden.
Die Testeinspritzung erfolgt erfindungsgemäß in der Schubabschaltephase der Brennkraftmaschine, da in dieser Phase die Einspritzventile im Normalfall nicht angesteuert werden. Durch die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zur Kraftstoffverteilerleiste wird der in der Verteilerleiste eingeschlos- sene Kraftstoff somit auf einem nahezu konstanten Niveau gehalten. Es ist dabei vorteilhaft, nach dem Schließen der Kraftstoffzufuhr vor der ersten Druckmessung und dem Beginn der Testeinspritzung eine Einschwingphase des Systems abzuwarten, so dass für die Testeinspritzung ein stabiler Zustand im Kraftstoffeinspritzsystem vorliegt.
Die Brennkraftmaschine kann vorliegend eine Diesel- oder eine Benzinbrennkraftmaschine sein. Die Kraftstoffverteilerleiste (Rail) kann insbesondere ein Common-Rail sein. Bei der Steu- ereinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Motorsteuergerät (ECU) handeln. Die Druckmesseinrichtung kann insbesondere ein an der Kraftstoffverteilerleiste angebrachter Drucksensor, insbesondere Hochdrucksensor sein. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung kann unabhängig von der Abgasanlagenkonfiguration der Brennkraftmaschine verwendet werden. Dabei ist aus rein physikalischer Sicht weder ein Lambdasensor noch ein Drehzahlsensor erforderlich.
Erfindungsgemäß können insbesondere mehrere Betriebsparameter und mehrere Referenzparameter hinsichtlich ihrer Abweichung verglichen werden.
Die Testeinspritzung kann insbesondere derart sein, dass keine Verbrennung des im Rahmen der Testeinspritzung eingespritzten Kraftstoffs erfolgt. Beispielsweise kann die einge- spritzte Kraftstoffmenge zu gering für eine Verbrennung sein. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Vorwärmen eines Katalysators der Brennkraftmaschine erreicht werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Testeinspritzung zu einer Verbrennung des Kraftstoffgemisches führt, um erhöhte Abgas- werte aufgrund des nicht verbrannten Kraftstoffgemisches zu verhindern. Grundsätzlich kann es sich bei der Testeinspritzung beispielsweise um eine Vor- oder Nacheinspritzung oder eine Heizeinspritzung für einen Katalysator handeln.
Als Ansteuerparameter für das zu untersuchende Einspritzventil kann insbesondere die Ansteuerzeit für den Injektor vorgegeben werden. In die Einspritzzeit gehen Einflüsse ein aus einer Lambdaregelung, von Zylinderbankgleichstellungsfunktio- nen sowie Nichtlinearitäten des Injektors. Sofern als Ansteu- ergröße für die Testeinspritzung also die Einspritzzeit vorgegeben wird, werden solche Einflüsse in vorteilhafter Weise automatisch mitberücksichtigt. Es ist aber auch denkbar, die Testeinspritzung durch eine Steuerung der Öffnungsweite des Injektors, der Ansteuerhöhe (Hub des Injektors) usw. zu be- einflussen.
Selbstverständlich kann die Druckmesseinrichtung von der Steuereinrichtung auch zur Messung von mehr als zwei Druck- werten angesteuert werden. Insbesondere ist dann ein zeitlicher Druckverlauf messbar, aus dem wiederum der Druckdifferenzwert bestimmt werden kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Betriebsparameter der gebildete Differenzdruckwert ist und, dass der Referenzparameter ein Soll-Differenzdruckwert zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste vor und nach der Testeinspritzung ist. Mit dieser Ausgestal- tung wird in besonders einfacher Weise ein zu untersuchender Betriebsparameter zur Verfügung gestellt, der mit einem zuvor definierten Soll-Differenzdruckwert verglichen werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Betriebsparameter eine aus dem Differenzdruckwert bestimmte, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge ist und, dass der Referenzparameter eine bei der Testeinspritzung einzuspritzende Soll-Kraftstoffmenge ist. Sofern das Kraftstoffhochdrucksystem als weitgehend dicht gilt und das Kompressionsmodul des eingesetzten Kraftstoffes mit einer ausreichenden Genauigkeit bekannt ist, kann mit Hilfe der folgenden Gleichung aus dem ermittelten Differenzdruckwert eine absolute Kraftstoffmenge bestimmt werden, die mit der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzt wurde:
Δm
ΔP = B α-ΔT- mit :
ΔP: Differenzdruckwert
B: Kompressionsmodul des Kraftstoffs α: Temperaturbedingter Volumenausdehnungskoeffizient ΔT : Temperaturänderung
Δm: tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse p: Kraftstoffdichte V: Volumen des Kraftstoffverteilersystems.
Mit dieser Ausgestaltung kann also direkt die bei der Testeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge mit der zugehöri- gen vorgegebenen Soll-Kraftstoffmenge verglichen werden und auf dieser Grundlage eine Diagnose des Einspritzventils erfolgen .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren sieht vor, dass das Einspritzventil für mehrere Testeinspritzungen angesteuert wird, wobei für jede der Testeinspritzungen jeweils aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck ein Differenzdruckwert gebildet wird. Eine entsprechende Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, das Einspritzventil für mehrere Testeinspritzungen anzusteuern, und für jede der Testeinspritzungen jeweils aus dem ersten und den zweiten gemessenen Kraftstoffdruck ein Differenzdruckwert zu bilden. Mit dieser Ausgestaltung kann die Zuverlässigkeit und Aussagekraft der ermittelten Differenzdruckwerte erhöht werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass zwischen den einzelnen Testeinspritzungen die Kraftstoffzufuhr zu der Kraft- stoffverteilerleiste bis zum erneuten Aufbau des Betriebs- drucks geöffnet wird und anschließend vor der nächsten Testeinspritzung in einer Schubabschaltephase wieder geschlossen wird. Es ist aber auch möglich, dass die Kraftstoffzufuhr zu der Kraftstoffverteilerleiste zwischen den Testeinspritzungen geschlossen bleibt.
Bei dieser Ausgestaltung werden also mehrere Testeinspritzungen durch ein Einspritzventil vorgenommen. Dazu ist in besonders bevorzugter Weise vorgesehen, dass der Betriebsparameter die Streuung der gebildeten Differenzdruckwerte ist und, dass der Referenzparameter eine Sollstreuung der Differenzdruckwerte ist. Die Sollstreuung kann insbesondere auch Null sein. Bei dieser Ausgestaltung wird eine bei einem Defekt des Einspritzventils auftretende Erhöhung der Streuung der gebildeten Differenzdruckwerte zur Diagnose genutzt, in dem bei Ü- berschreiten einer vorher definierten Soll-Streuung ein Defekt des Einspritzventils diagnostiziert wird. Alternativ o- der zusätzlich kann dabei vorgesehen sein, dass der Betriebsparameter die Streuung von aus den Differenzdruckwerten be- stimmten, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmengen ist und, dass der Referenzparameter eine Soll-Streuung der Kraftstoffmengen ist.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass mindestens zwei Einspritzventile nacheinander für jeweils mindestens eine Testeinspritzung angesteuert werden, wobei für jedes der Einspritzventile jeweils aus dem ersten und zweiten gemessenen Kraftstoffdruck ein Differenz- druckwert gebildet wird. Entsprechend sieht eine Ausgestaltung der Vorrichtung vor, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, mindestens zwei Einspritzventile nacheinander für jeweils mindestens eine Testeinspritzung anzusteuern, und für jedes der Einspritzventile jeweils aus dem ersten und zweiten gemessenen Kraftstoffdruck einen Differenzdruckwert zu bilden. Mit dieser Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, mehrere Einspritzventile nacheinander zu untersuchen. Außerdem ermöglicht diese Ausgestaltung eine Fehlerdiagnose eines Einspritzventils aufgrund einer relativen Abwei- chung dieses Einspritzventils zu einem anderen Einspritzventil. Dies kann insbesondere bei einer geringen Leckage im Kraftstoffhochdrucksystem oder bei einer Ungenauigkeit in der Bestimmung des Kompressionsmoduls des Kraftstoffes und damit einer nur ungenau möglichen absoluten Berechnung einer einge- spritzten Kraftstoffmenge vorteilhaft sein.
Wiederum kann auch bei mehreren für Testeinspritzungen angesteuerten Ventilen zwischen den einzelnen Testeinspritzungen die Kraftstoffzufuhr zu der Kraftstoffverteilerleiste bis zum Aufbau des Betriebsdrucks geöffnet werden und für die anschließende Testeinspritzung in der Schubabschaltephase wieder geschlossen werden. Es ist dabei ebenfalls wiederum möglich, die Kraftstoffzufuhr zwischen einzelnen Testeinspritzungen geschlossen zu halten. In besonders vorteilhafter Wei- se kann dabei vorgesehen sein, dass der Betriebsparameter der für das erste Einspritzventil gebildete Differenzdruckwert ist und, dass der Referenzparameter der für das zweite Einspritzventil gebildete Differenzdruckwert ist. Es ist aber auch denkbar, dass alternativ oder zusätzlich der Betriebsparameter eine für das erste Einspritzventil aus dem jeweiligen Differenzdruckwert bestimmte, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge ist und, dass der Re- ferenzparameter eine das zweite Einspritzventil aus dem jeweiligen Differenzdruckwert bestimmte, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass jedes der mindestens zwei Einspritzventile für mehrere Testeinspritzungen angesteuert wird, wobei für jede der Testeinspritzungen jeweils aus dem ersten und zweiten gemessenen Kraftstoffdruck ein Differenzdruckwert gebildet wird. Entsprechend sieht eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung vor, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, jedes der mindestens zwei Einspritzventile für mehrere Testeinspritzungen anzusteuern, und für jede der Testeinspritzungen jeweils aus dem ersten und zweiten gemessenen Kraftstoffdruck ein Differenzdruckwert zu bilden. Mit dieser Ausgestaltung kann wiederum die Aussagekraft der ermittelten Differenzdruckwerte der mindestens zwei Einspritzventile erhöht werden.
Dabei kann wiederum vorgesehen sein, dass der Betriebsparame- ter die Streuung der für das erste Einspritzventil gebildeten Differenzdruckwerte ist und, dass der Referenzparameter die Streuung der für das zweite Einspritzventil gebildeten Differenzdruckwerte ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Betriebsparameter die Streuung von für das erste Einspritzventil aus den Differenzdruckwerten bestimmten, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge ist und, dass der Referenzparameter die Streuung von für das zweite Einspritzventil aus den Differenzdruckwerten bestimmten, bei der Testeinspritzung tatsäch- lieh eingespritzten Kraftstoffmengen ist.
Sofern mehrere Ventile für Testeinspritzungen angesteuert werden, können natürlich insbesondere mehr als zwei Ein- spritzventile angesteuert werden. In diesem Fall kann der Referenzparameter beispielsweise ein Mittelwert der Differenzdruckwerte oder der aus den Differenzdruckwerten bestimmten tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmengen oder bei mehreren Ansteuerungen jedes Ventils der Streuungen der Differenzdruckwerte oder der eingespritzten Kraftstoffmengen für die weiteren angesteuerten Einspritzventile, also insbesondere das zweite, dritte, vierte usw. Einspritzventil sein.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass eine besonders zuverlässige Defekterkennung erfolgt, wenn die Maximalabweichung mindestens 25%, bevorzugt mindestens 50 % beträgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere dazu aus- gebildet sein, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 ein Kraftstoffverteilersystem einer Brennkraftmaschine,
Fig. 2 einen zeitlichen Druckverlauf in dem in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffverteilersystem bei einer erfin- dungsgemäßen Testeinspritzung eines Kraftstoffventils, und
Fig. 3 ein Diagramm mit verschiedenen erfindungsgemäß gemessenen Differenzdruckwerten.
Das in Fig. 1 dargestellte Kraftstoffhochdrucksystem weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe 1 auf. Mit der Hochdruckpumpe 1 ist ein Mengensteuerventil 2 verbunden, welches von der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 zur Verfügung gestellten Kraft- Stoff über eine Zuleitung 3 einer Kraftstoffverteilerleiste 4 zuführt. Mit der Kraftstoffverteilerleiste 4 verbunden sind mehrere Einspritzventile 5. Zur Versorgung der Einspritzventile 5 mit Kraftstoff weist jedes Einspritzventil 5 eine mit der Kraftstoffverteilerleiste 4 verbundene Einspritzventilzuleitung 6 auf. Weiterhin ist als Druckmesseinrichtung ein Drucksensor 7, im dargestellten Beispiel ein Hochdrucksensor 7 gezeigt. Mit dem Drucksensor 7 kann der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste 4 gemessen werden. Zur Ansteuerung der Einspritzventile 5 sowie zur Steuerung weiterer Größen des Kraftstoffhochdrucksystems ist eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung (ECU) vorgesehen.
Die Steuereinrichtung ist dazu vorgesehen, in einer Schubabschaltephase der Brennkraftmaschine, vorliegend eine Otto- brennkraftmaschine, die Kraftstoffzufuhr zur Kraftstoffverteilerleiste 4 über das Mengensteuerventil 2 zu schließen. Anschließend wird eine Einschwingphase des Kraftstoffhoch- drucksystems abgewartet, bis ein stabiler Zustand in dem System vorliegt. Der in der Kraftstoffverteilerleiste 4 eingeschlossene Kraftstoff wird somit auf einem praktisch konstanten Druckniveau gehalten. Sobald der stabile Zustand vorliegt, wird der Drucksensor 7 von der Steuereinrichtung ange- steuert, einen ersten Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste 4 zu messen. Dieser erste Druckwert wird in der Steuereinrichtung gespeichert.
Anschließend wird von der Steuereinrichtung ein zu diagnosti- zierendes Einspritzventil 5 für eine Testeinspritzung angesteuert. Dazu wird von der Steuereinrichtung eine Einspritzzeit für die Testeinspritzung vorgegeben. In dem dargestellten Beispiel ist die Einspritzzeit dabei so kurz gewählt, dass eine derart geringe Kraftstoffmenge eingespritzt wird, dass es nicht zu einer Verbrennung der Kraftstoffmenge kommt.
Nach der Testeinspritzung wird der Drucksensor 7 von der Steuereinrichtung derart angesteuert, dass ein zweiter Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste 4 von dem Druck- sensor 7 gemessen wird. Dieser gemessene Druck wird ebenfalls in der Steuereinrichtung gespeichert. Die Steuereinrichtung kann den Drucksensor 7 auch zu mehr als zwei Druckmessungen, insbesondere einer Vielzahl von Druckmessungen, ansteuern. Auf diese Weise kann ein zeitlicher Druckverlauf gemessen werden. Ein solcher zeitlicher Druck- verlauf in der Kraftstoffverteilerleiste 4 während der Testeinspritzung ist in dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm dargestellt. In dem Diagramm ist auf der X-Achse die Zeit in Sekunden aufgetragen und auf der Y-Achse der Druck in der Kraftstoffverteilerleiste 4 in Hektopascal.
Dabei wurde zum Zeitpunkt von etwa 7,5 s die Kraftstoffzufuhr zu der Kraftstoffverteilerleiste geschlossen. Es ist zu erkennen, dass der Druck in der Kraftstoffverteilerleiste 4 daraufhin abgesehen von betriebsbedingten Fluktuationen im Wesentlichen konstant bleibt. Bei etwa 9 s wurde ein zu diagnostizierendes Einspritzventil 5 für eine Testeinspritzung angesteuert. Entsprechend ist in dem Diagramm ein starker Abfall des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffverteilerleiste 4 zu erkennen. Nach dem Ende der Testeinspritzung, etwa bei 9,2 s, verbleibt der Kraftstoffdruck wiederum bis auf betriebsbedingte Fluktuationen im Wesentlichen auf dem nach der Testeinspritzung niedrigeren Druckniveau.
Aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck di- rekt vor und nach der Testeinspritzung wird von der Steuereinrichtung ein Differenzdruckwert ΔP gebildet. Dieser ist in Fig. 2 eingezeichnet.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann der so gebildete Differenzdruckwert ΔP als Betriebsparameter der Brennkraftmaschine gewählt werden und mit einem zu der zugehörigen Testeinspritzung zuvor definierten Soll-Differenzdruckwert zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste 4 vor und nach der Testeinspritzung verglichen werden. Der Soll-Differenzdruckwert wird dabei insbesondere anhand der vorgegebenen Einspritzzeit für die Testeinspritzung bestimmt. Dazu kann zuvor ein entsprechendes Kennfeld erstellt worden sein. Anschließend kann eine Abweichung zwischen dem gebilde- ten Differenzdruckwert und dem Soll-Differenzdruckwert bestimmt werden und bei Überschreiten einer im Voraus definierten Maximalabweichung, im dargestellten Beispiel 50 %, ein Defekt des angesteuerten Einspritzventils 5 diagnostiziert werden.
In Fig. 3 ist zur Veranschaulichung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung ein Diagramm dargestellt. Dabei ist auf der X-Achse die Einspritzzeit TI_1_MES in Millisekun- den angegeben, mit der verschiedene Einspritzventile 5 im Rahmen von Testeinspritzungen angesteuert werden. Die Einspritzventile 5 sind in dem Diagramm in Fig. 3 mit den Nummern 0 bis 7 bezeichnet, wobei den unterschiedlichen Einspritzventilen die unterschiedlichen, in Fig. 3 am rechten Rand des Diagramms dargestellten Symbole zugeordnet sind. So ist dem Einspritzventil mit der Nummer 0 beispielsweise ein rautenförmiges Symbol zugeordnet, dem Einspritzventil mit der Nummer 2 ein Quadrat usw.
Auf der Y-Achse des Diagramms in Fig. 3 ist der für die unterschiedlichen Einspritzventile gemessene Differenzdruckwert ΔP zwischen dem vor und nach der jeweiligen Testeinspritzug in der Kraftstoffverteilerleiste 4 gemessenen Kraftstoffdruck in Hektopascal dargestellt. In dem dargestellten Beispiel wurden die Einspritzventile nacheinander mit zehn unterschiedlichen Einspritzzeiten für Testeinspritzungen angesteuert. Dabei wurde jedes der acht Einspritzventile für mehrere Testeinspritzungen angesteuert, im dargestellten Beispiel zehn Testeinspritzungen, wobei für jede der Testeinspritzun- gen jedes der Einspritzventile jeweils aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck vor und nach der Testeinspritzung ein Differenzdruckwert ΔP gebildet wurde. Diese Differenzdruckwerte ΔP pro Einspritzung der unterschiedlichen Einspritzventile sind in dem Diagramm in Fig. 3 dargestellt.
Als Betriebsparameter wurde in dem dargestellten Beispiel die Streuung der zu einer Einspritzzeit und zu einem Einspritzventil ermittelten Differenzdruckwerte ΔP berechnet. Als Re- ferenzparameter wurde in dem dargestellten Beispiel zuvor eine Sollstreuung der Differenzdruckwerte festgelegt. In dem dargestellten Beispiel betrug die Sollstreuung Null. Der in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichnete Bereich des Diagramms zeigt eine überhöhte Streuung des Differenzdruckwerts für das Ventil mit der Nummer 0 (rautenförmige Messpunkte in Fig. 3) . Diese überhöhte Streuung des Ventils mit der Nr. 0 hat in dem dargestellten Beispiel eine zuvor definierte Maximalabweichung von der Sollstreuung der Differenz- druckwerte überschritten. Entsprechend wurde in dem dargestellten Beispiel das Ventil mit der Nr. 0 als defekt erkannt .
Die gemäß den Figuren 2 und 3 als defekt erkannten Ventile können somit ausgetauscht werden, um einen optimalen Betrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Ebenso können geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden, wie beispielsweise das Versetzen der Brennkraftmaschine in einen Notlaufbetrieb bzw, eine Drehzahlbeschränkung der Brennkraftmaschine.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung können somit insbesondere schnell und damit überraschend auftretende Defekte einzelner Einspritzventile erkannt werden und geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden, Das Verfahren und die Vorrichtung sind dabei unabhängig von einer Abgasanlagenkonfiguration der Brennkraftmaschine.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Diagnose eines mit einer Kraftstoffverteilerleiste (4) in Verbindung stehenden Einspritzventils (5) einer Brennkraftmaschine, umfassend die Schritte: in einer Schubabschaltephase der Brennkraftmaschine wird die Kraftstoffzufuhr zur Kraftstoffverteilerleiste (4) geschlossen, nach dem Schließen der Kraftstoffzufuhr wird ein erster Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste (4) gemessen, nach der ersten Kraftstoffdruckmessung wird ein Einspritzventil (5) für mindestens eine Testeinspritzung angesteuert, - nach der mindestens einen Testeinspritzung wird ein zweiter Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste (4) gemessen, aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck wird ein Differenzdruckwert (ΔP) gebildet, - aus dem Differenzdruckwert (ΔP) wird eine Abweichung eines Betriebsparameters von einem Referenzparameter bestimmt, und bei Überschreiten einer zuvor definierten Maximalabweichung des Betriebsparameters von dem Referenzparameter wird das Einspritzventil (5) als defekt er- kannt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter der gebildete Differenzdruckwert
(ΔP) ist und, dass der Referenzparameter ein Solldiffe- renzdruckwert zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraft- stoffverteilerleiste (4) vor und nach der Testeinspritzung ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Betriebsparameter eine aus dem
Differenzdruckwert (ΔP) bestimmte, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge ist und, dass der Referenzparameter eine bei der Testeinspritzung einzuspritzende Sollkraftstoffmenge ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil (5) für mehrere Testeinspritzungen angesteuert wird, wobei für jede der Testeinspritzungen jeweils aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck ein Differenzdruckwert (ΔP) gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter die Streuung der gebildeten Differenzdruckwerte (ΔP) ist und, dass der Referenzparameter eine Sollstreuung der Differenzdruckwerte (ΔP) ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter die Streuung von aus den Differenzdruckwerten (ΔP) bestimmten, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzten Kraftstoff- mengen ist und, dass der Referenzparameter eine Sollstreuung der Kraftstoffmengen ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Einspritzven- tile (5) nacheinander für jeweils mindestens eine Testeinspritzung angesteuert werden, wobei für jedes der Einspritzventile (5) jeweils aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck ein Differenzdruckwert (ΔP) gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter der für das erste Einspritzventil
(5) gebildete Differenzdruckwert (ΔP) ist und, dass der Referenzparameter der für das zweite Einspritzventil (5) gebildete Differenzdruckwert (ΔP) ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter eine für das erste Einspritzventil (5) aus dem jeweiligen Differenzdruckwert (ΔP) bestimmte, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge ist und, dass der Referenzparameter eine für das zweite Einspritzventil (5) aus dem jeweiligen Differenzdruckwert (ΔP) bestimmte, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraft- stoffmenge ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge- kennzeichnet, dass jedes der mindestens zwei Einspritzventile (5) für mehrere Testeinspritzungen angesteuert wird, wobei für jede der Testeinspritzungen jeweils aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck ein Differenzdruckwert (ΔP) gebildet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter die Streuung der für das erste Einspritzventil (5) gebildeten Differenzdruckwerte (ΔP) ist und, dass der Referenzparameter die Streuung der für das zweite Einspritzventil (5) gebildeten Differenzdruckwerte (ΔP) ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter die Streuung von für das erste Einspritzventil (5) aus den Differenzdruckwerten (ΔP) bestimmten, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmengen ist und, dass der Referenzparameter die Streuung von für das zweite Einspritzventil (5) aus den Differenzdruckwerten (ΔP) be- stimmten, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmengen ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalabweichung mindes- tens 25 %, bevorzugt mindestens 50 % beträgt.
14. Vorrichtung zur Diagnose eines mit einer Kraftstoffverteilerleiste (4) in Verbindung stehenden Einspritzventils (5) einer Brennkraftmaschine, mit einer Druckmesseinrichtung (7), die dazu ausgebildet ist, einen Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste (4) zu messen, und mit einer Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist: in einer Schubabschaltephase der Brennkraftmaschine die
Kraftstoffzufuhr zur Kraftstoffverteilerleiste (4) zu schließen, die Druckmesseinrichtung (7) so anzusteuern, dass diese nach dem Schließen der Kraftstoffzufuhr einen ersten Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste (4) misst, nach der ersten Kraftstoffdruckmessung ein Einspritzventil (5) für mindestens eine Testeinspritzung anzusteuern, - die Druckmesseinrichtung (7) so anzusteuern, dass diese nach der mindestens einen Testeinspritzung einen zweiten Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste (4) misst, aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck einen Differenzdruckwert (ΔP) zu bilden, und aus dem Differenzdruckwert (ΔP) eine Abweichung eines Betriebsparameters von einem Referenzparameter zu bestimmen, und bei Überschreiten einer zuvor definierten Maximalabweichung des Betriebsparameters von dem Referenzpa- rameter das Einspritzventil (5) als defekt zu erkennen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter der gebildete Differenzdruckwert (ΔP) ist und, dass der Referenzparameter ein SoIl- differenzdruckwert zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilerleiste (4) vor und nach der Testeinspritzung ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter eine aus dem
Differenzdruckwert (ΔP) bestimmte, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge ist und, dass der Referenzparameter eine bei der Testeinspritzung einzuspritzende Sollkraftstoffmenge ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, das Einspritzventil (5) für mehrere Testeinspritzungen anzusteuern, und für jede der Testeinspritzungen jeweils aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck einen Differenzdruckwert (ΔP) zu bilden.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter die Streuung der gebildeten Differenzdruckwerte (ΔP) ist und, dass der Referenzparameter eine Sollstreuung der Differenzdruckwerte (ΔP) ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter die Streuung von aus den Differenzdruckwerten (ΔP) bestimmten, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzten Kraftstoff- mengen ist und, dass der Referenzparameter eine Sollstreuung der Kraftstoffmengen ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebil- det ist, mindestens zwei Einspritzventile (5) nacheinander für jeweils mindestens eine Testeinspritzung anzusteuern, und für jedes der Einspritzventile (5) jeweils aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck einen Differenzdruckwert (ΔP) zu bilden.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter der für das erste Einspritzventil (5) gebildete Differenzdruckwert (ΔP) ist und, dass der Referenzparameter der für das zweite Einspritz- ventil (5) gebildete Differenzdruckwert (ΔP) ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter eine für das erste Einspritzventil (5) aus dem jeweiligen Differenzdruckwert (ΔP) bestimmte, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge ist und, dass der Referenzparameter eine für das zweite Einspritzventil (5) aus dem jeweiligen Differenzdruckwert (ΔP) bestimmte, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraft- stoffmenge ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, jedes der mindestens zwei Einspritzventile (5) für mehrere Testeinspritzungen anzusteuern, und für jede der Testeinspritzungen jeweils aus dem ersten und dem zweiten gemessenen Kraftstoffdruck einen Differenzdruck- wert (ΔP) zu bilden.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter die Streuung der für das erste Einspritzventil (5) gebildeten Differenzdruckwerte (ΔP) ist und, dass der Referenzparameter die Streuung der für das zweite Einspritzventil (5) gebildeten Differenzdruckwerte (ΔP) ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter die Streuung von für das erste Einspritzventil (5) aus den Differenzdruckwerten (ΔP) bestimmten, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmengen ist und, dass der Referenzparameter die Streuung von für das zweite Einspritzventil (5) aus den Differenzdruckwerten (ΔP) bestimmten, bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmengen ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalabweichung mindestens 25
%, bevorzugt mindestens 50 % beträgt.
PCT/EP2008/057264 2007-06-22 2008-06-11 Verfahren und vorrichtung zur diagnose eines mit einer kraftstoffverteilerleiste in verbindung stehenden einspritzventils einer brennkraftmaschine Ceased WO2009000647A2 (de)

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