Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit einem Common-Rails-System beschrieben. Der Kraftstoff wird von wenigstens einer Pumpe von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich gefördert. Der Kraftstoffdruck wird im Hochdruckbereich mit einem Drucksensor erfaßt und mit einem Mittel zur Druckregelung geregelt. Bei einem Defekt im Bereich der Druckregelung wird der Kraftstoffdruck durch Beeinflussung des Kraftstoffflusses im Niederdruckbereich gesteuert.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

[0002] Bei Kraftfahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff mit Hilfe einer Elektrokraftstoffpumpe aus einem Kraftstoffbehälter gefördert und über Kraftstoffleitungen den Einspritzventilen zugeführt. Bei Brennkraftmaschinen mit Hochdruckeinspritzung, insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung, schließt sich an die Elektrokraftstoffpumpe eine weitere Pumpe an, die einen sehr hohen Druck in einen Hochdruckbereich der Kraftstoffversorgung erzeugt, der mit den Einspritzventilen in Verbindung steht. Des weiteren ist ein Druckregelventil vorgesehen, mit dessen Hilfe der Druck im Hochdruckbereich regelbar ist. Arbeitet dieses Druckregelventil nicht ordnungsgemäß, kann der Fall eintreten, daß der Druck im Hochdruckbereich auf unzulässige Werte ansteigt.

Aufgabe der Erfindung

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine auch bei einem defekten Druckregelventil ein Notfahrbetrieb aufrecht halten zu können. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

[0004] Mit der beschriebenen Vorgehensweise kann bei Ausfall des Druckregelventils ein eingeschränkter Betrieb sichergestellt werden ohne daß unzulässig hohe Drücke auftreten.

[0005] Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

[0006] Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Figur 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0007] In der Figur 1 sind die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Bestandteile eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung dargestellt. Das dargestellte System wird üblicherweise als Common-Rail-System bezeichnet. Mit 10 ist ein Kraftstoffvorratsbehälter bezeichnet. Dieser steht über eine Kraftstoffzuführleitung mit einem Filter 15, einer Vorförderpumpe 20, einem Absperrventil 25, einer Hochdruckförderpumpe 30 mit einem Rail 35 in Verbindung.

[0008] In der Kraftstoffzuführleitung ist zwischen der Hochdruckförderpumpe 30 und dem Rail 35 ein Druckregelventil 40 bzw. ein Druckbegrenzungsventil angeordnet. Mittels dieses Ventils ist die Zuführleitung mit einer Rücklaufleitung 45 verbindbar. Das Druckregelventil verbindet den Hochdruckbereich mit einem Niederdruckbereich. Über die Rücklaufleitung 45 gelangt der Kraftstoff zurück in den Tank 10.

[0009] Das Absperrventil 25 ist mittels einer Spule 26 betätigbar. Entsprechend ist das Ventil 40 mittels einer Spule 41 ansteuerbar. Am Rail 35 ist ein Sensor 50 angeordnet. Bei diesem Sensor 50 handelt es sich vorzugsweise um einen Drucksensor, der ein Signal bereitstellt, das dem Kraftstoffdruck im Rail und damit dem Druck im Hochdruckbereich entspricht.

[0010] Das Rail 35 steht über jeweils eine Leitung mit den einzelnen Injektoren 61 bis 66 in Verbindung. Die Injektoren umfassen Magnetventile 71 bis 76 mittels denen der Kraftstofffluß durch die Injektoren steuerbar ist. Des weiteren stehen die Injektoren mit jeweils einem Anschluß mit der Rücklaufleitung 45 in Verbindung.

[0011] Das Ausgangssignal des Drucksensors 50 sowie die Ausgangssignale weiterer Sensoren 80 gelangen zu einer Steuereinheit 100 die wiederum die Magnetventile 71 bis 76, die Spule 26 der Vorförderpumpe, die Spule 41 des Druckregelventils 40 und die Hochdruckförderpumpe steuert.

[0012] Diese Einrichtung arbeitet wie folgt. Die Vorförderpumpe 20, die als Elektrokraftstoffpumpe oder mechanische Pumpe ausgeführt sein kann, fördert den Kraftstoff, der sich im Kraftstoffvorratsbehälter 10 befindet über einen Filter 15 zur Hochdruckförderpumpe 30. Die Hochdruckförderpumpe 30 fördert den Kraftstoff in das Rail 35 und baut dort einen Druck auf, der zwischen zirka 100 und 2000 bar liegt.

[0013] Zwischen der Hochdruckförderpumpe 30 und der Vorförderpumpe 20 ist ein Absperrventil 25 angeordnet, daß von der Steuereinheit 100 ansteuerbar ist, um den Kraftstofffluß zu unterbrechen.

[0014] Ausgehend von den Signalen verschiedener Sensoren 80 bestimmt die Steuereinheit 100 Steuersignale zur Beaufschlagung der Magnetventile 71 bis 76 der Injektoren 61 bis 66. Durch Öffnen und Schließen der Magnetventile 71 bis 76 wird der Beginn und das Ende der Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine gesteuert.

[0015] Mittels des Drucksensors 50 wird der Druck des Kraftstoffes im Rail 35 und damit im Hochdruckbereich erfaßt. Ausgehend von diesem Wert berechnet die Steuereinheit 100 ein Signal zur Beaufschlagung des Druckregelventils 40. Vorzugsweise wird der Druck durch Ansteuern des Druckregelventils 40 auf einen vorgebbaren Wert geregelt, der unter anderem von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine abhängt, die mittels der Sensoren 80 erfaßt werden.

[0016] Verbleibt das Druckregelventil bedingt durch einen Fehler in seiner geschlossenen bzw. in einer teilweise geschlossenen Stellung, so steigt der Druck im Hochdruckbereich, insbesondere im Rail 35 stark an. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß in diesem Fall das Absperrventil 25 und/oder die Vorförderpumpe 20 abgeschaltet werden, bzw. mittels des Absperrventils 25 und/oder der Vorförderpumpe 20 eine vereinfachte Druckregelung erfolgt.

[0017] In Figur 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorgehensweise anhand eines Flußdiagrammes dargestellt. In einem ersten Schritt 200 wird ein Sollwert PS für den Druck im Rail als Funktion F von der Drehzahl N und der einzuspritzenden Kraftstoffmenge QK ermittelt. Es können gegebenenfalls noch weitere Größen zur Ermittlung des Sollwertes PS herangezogen werden. Bei einer vereinfachten Ausführungsform kann dieser Wert PS als fester Wert vorgegeben werden.

[0018] In einem zweiten Schritt 210 wird der Istwert PI mittels des Sensors 50 erfaßt. Die sich anschließende Abfrage 220 überprüft, ob der Istwert größer als ein oberer Schwellwert ist. Dieser Schwellwert ergibt sich durch Summation des erwarteten Werts PS und eines Toleranzwertes Δ1. Für den Schwellwert S1 gilt die Beziehung

. Ist dies der Fall, so übersteigt der tatsächliche Druck PI im Rail den maximal zulässigen Raildruck und im Schritt 230 wird die Abstellvorrichtung, dies ist beispielsweise das Absperrventil 25 bzw. die Vorförderpumpe 20, so angesteuert, daß sie den Kraftstofffluß unterbinden.

[0019] Erkennt die Abfrage 220 dagegen, daß der Wert PI des Raildruckes nicht größer als der maximal zulässige Raildruck ist, so erfolgt die Abfrage 240, die überprüft, ob der Istwert kleiner als ein unterer Schwellwert S2 ist. Dieser Schwellwert ergibt sich aus dem erwarteten Wert PS und einem Toleranzwert Δ2 gemäß der Beziehung

. Ist dies nicht der Fall so setzt das Programm mit dem Schritt 200 fort. Ist dies der Fall, so ist der minimal zulässige Raildruck unterschritten und die Abstellvorrichtung wird so angesteuert, daß der Kraftstofffluß möglich ist.

[0020] Bei der oben beschriebenen Vorgehensweise wird eine vereinfachte Druckregelung realisiert, bei dem der Regler als Zwei-Punkt-Regler ausgeführt ist. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, daß nur überprüft wird, ob der Druck größer als der höchstzulässige Wert ist und in diesem Fall abgeschaltet und sobald er kleiner ist wieder eingeschaltet wird. In diesem Ausführungsbeispiel entfällt die Abfrage 240.

[0021] Ist eine Regelung des Kraftstoffdrucks vorgesehen, so kann sowohl ein unzulässig hoher als auch ein unzulässig niederer Druckwert im Hochdruckbereich durch Maßnahmen im Niederdruckbereich kompensiert werden. Mit dieser Vorgehensweise ist bei fehlerhaft arbeitendem Druckregelventil 40 ein eingeschränkter Druckregelbetrieb sichergestellt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit einem Common-Rails-System, wobei der Kraftstoff von wenigstens einer Pumpe von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich gefördert wird, der Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich mit einem Drucksensor erfaßt wird, und der Kraftstoffdruck mit einem Mittel zur Druckregelung regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Defekt im Bereich der Druckregelung der Kraftstoffdruck durch Beeinflussung des Kraftstoffflusses im Niederdruckbereich steuerbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstofffluß im Niederdruckbereich unterbrochen wird, wenn der Druck im Hochdruckbereich über einen vorgebbaren Wert ansteigt.

3. Verfahren nach einem der Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstofffluß im Niederdruckbereich freigegeben wird, wenn der Druck im Hochdruckbereich unter einen zweiten vorgebbaren Wert abfällt.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite vorgebbare Wert für den Druck abhängig von wenigstens der Drehzahl (N) und/oder der einzuspritzenden Kraftstoffmenge (QK) vorgebbar ist.

5. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit einem Common-Rails-System, mit wenigstens einer Pumpe, die Kraftstoff von einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich fördert, mit einem Drucksensor, der den Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich erfaßt, und mit einem Mittel zur Regelung der Kraftstoffdruck, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die bei einem Defekt im Bereich der Druckregelung den Kraftstoffdruck durch Beeinflussung des Kraftstoffflusses im Niederdruckbereich steuern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den Kraftstofffluß im Niederdruckbereich unterbrechen, wenn der Druck im Hochdruckbereich über einen vorgebbaren Wert ansteigt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Defekt des Mittels zur Druckregelung durch Unterbrechung des Kraftstoffflusses im Niederdruckbereich eine Druckregelung im Hochdruckbereich erfolgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterbrechung des Kraftstoffflusses im Niederdruckbereich ein Absperrventil (25) und/oder eine Vorförderpumpe (20) verwendet wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckregelung mittels eines Zwei-Punkt-Reglers erfolgt.

Zeichnung