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DE19520300A1 - Einrichtung zur Erkennung eines Lecks in einem Kraftstoffversorgungssystem - Google Patents

Einrichtung zur Erkennung eines Lecks in einem Kraftstoffversorgungssystem

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DE19520300A1
DE19520300A1 DE19520300A DE19520300A DE19520300A1 DE 19520300 A1 DE19520300 A1 DE 19520300A1 DE 19520300 A DE19520300 A DE 19520300A DE 19520300 A DE19520300 A DE 19520300A DE 19520300 A1 DE19520300 A1 DE 19520300A1
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Erkennung eines Lecks in einem Kraftstoffversorgungssystem bei einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Bei Kraftfahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff mit Hilfe einer Elektrokraftstoffpumpe aus dem Kraftstoffbehälter gefordert und über Kraftstoffleitungen den Einspritzventilen zugeführt. Überschüssiger Kraftstoff gelangt üblicherweise über eine Rücklaufleitung in den Kraftstoffbehälter zurück. Bei Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung schließt sich an die Elektrokraftstoffpumpe eine weitere Pumpe an, die einen sehr hohen Druck in dem Bereich der Kraftstoffversorgung erzeugt, der mit den Ein­ spritzventilen in Verbindung steht.
Bei solchen Kraftstoffversorgungssystemen mit den zugehöri­ gen Einspritzdüsen besteht die Gefahr, daß im Fall eines Verklemmens des Ventils einer Einspritzdüse in der Offen­ stellung ständig Kraftstoff in den zugehörigen Verbrennungs­ raum eingespritzt wird, auch ein Leck nach außen ist möglich. Es wird deshalb beispielsweise in der DE-PS 31 26 393 vorgeschlagen, daß Mittel vorgesehen sind, die laufend den Druck im Hochdruckbereich des Kraftstoffver­ sorgungssystem messen, wobei ein Absinken des Drucks im Speicher unter einen vorbestimmten Wert zu einer Fehlerer­ kennung führt. Da in einem solchen Fall ständig Kraftstoff in den Motor eingespritzt würde, wird bei der bekannten Ein­ richtung nach Erkennen eines Fehlers der Motor abgeschaltet bzw. die Kraftstofförderung beendet.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem Bekannten den Vorteil, daß das gesamte Hochdruck-Kraftstoffversorgungssystem auf Dichtheit überwacht werden kann und nicht nur erkannt wird, ob ein Einspritzventil ständig geöffnet ist, sondern auch ein Leck nach außen erkennbar ist. Besonders vorteilhaft ist dabei die Einfachheit der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Erzielt wird dieser Vorteil, indem mit Hilfe eines ohnehin vorhandenen Drucksensors im Hochdruckteil des Kraftstoffver­ sorgungssystems der Kraftstoffdruck laufend gemessen wird, wobei die Fehlererkennung nur dann durchgeführt wird, wenn vom Steuergerät der Brennkraftmaschine ein vorgebbarer Be­ triebszustand, beispielsweise Schubbetrieb erkannt wird. Es wird dann nach Erkennen des Schubbetriebes das im Rücklauf des Kraftstoffversorgungssystems angeordnete Überdruckven­ til, mit dessen Hilfe üblicherweise der Kraftstoffdruck ge­ regelt wird, geschlossen und der sich dann einstellende Druck, insbesondere die sich einstellende Druckänderung, mit vorgebbaren Werten verglichen, wobei eine Fehlererkennung ausgelöst wird, wenn sich der gemessene Druck bzw. der ge­ messene Druckverlauf bei geschlossenem Rücklaufventil nicht in der erwarteten Weise verhält.
Nach Erkennen eines Lecks wird in vorteilhafter Weise der Motor abgeschaltet bzw. die Kraftstoffversorgung durch Abschalten der Hochdruckpumpe unterbrochen.
Besonders vorteilhaft ist, daß eine solche Lecküberprüfung immer dann erfolgen kann, wenn vom Steuergerät erkannt wird, daß Schubbetrieb vorliegt. In diesem Fall sollen keine Ein­ spritzvorgänge vorgenommen werden und die Einspritzventile bleiben geschlossen. Wird dabei das Rücklaufventil ebenfalls geschlossen, kann ein nicht erwarteter Druckverlauf nur von einem Leck herrühren, das damit eindeutig detektierbar ist. Durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Druckanstieges nach Schließen des Rücklaufventiles läßt sich eine besonders eindeutige Aussage bezüglich des Vorliegen eines Lecks machen. Weiterhin sind im System vorhandene Toleranzen, die sich in Leckage äußern, am geringsten.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur schematisch die wesentlichen Bestandteile eines Kraftstoffversorgungssyste­ mes für Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung, also bei­ spielsweise Dieselbrennkraftmaschinen, in dem die erfin­ dungsgemäße Leckerkennung ablaufen kann.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
In der Figur sind die für das Verständnis der Erfindung er­ forderlichen Bestandteile eines Kraftstoffversorgungssyste­ mes einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung dargestellt. Dabei ist der Kraftstoffbehälter mit 10 bezeichnet, den Kraftstoffbehälter zugeordnet ist die Kraftstoffpumpe 11, üblicherweise eine Elektrokraftstoffpumpe sowie ein Rück­ schlagventil 12, das beispielsweise in die Kraftstoffpumpe 11 integriert ist.
Die Kraftstoffpumpe 11 führt den Kraftstoff einer Hochdruck­ pumpe 13 zu, an die sich ein Hochdruckspeicher 14 an­ schließt. Vom Hochdruckspeicher 14 gelangt der Kraftstoff zu den Einspritzdüsen 15, 16, 17, 18, die in einem sogenannten Common-Rail-System 14a angeordnet sind. Die Ansteuerung der Einspritzventile 15, 16, 17, 18 erfolgt mittels eines elek­ tronischen Steuergerätes 19 sowie entsprechende Verbindungen 26. Dem elektronischen Steuergerät werden weitere Signale, die die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine erkennen lassen, zugeführt, sie werden von entsprechenden Sensoren 20, 21, 22 geliefert.
Vom Common-Rail 14a führt ein Rücklauf 23 über ein Magnet­ ventil 24 zum Kraftstoffbehälter 10 zurück. Dieses Magnet­ ventil 24 kann vom Steuergerät 19 über die Verbindung 27 an­ gesteuert werden. Über das Magnetventil 24 wird zum einen der Einspritzdruck in Common-Rail 14a geregelt. Zum anderen kann das Magnetventil 24 zur Leckerkennung vom Steuergerät 19 geschlossen werden.
Dem Common-Rail 14a zugeordnet ist ein Drucksensor 25, der den Kraftstoffdruck im Common-Rail mißt und entsprechende Signale über die Verbindungsleitung 28 zum Steuergerät 19 leitet.
In dem in der Figur dargestellten Kraftstoffversorgungs­ system, das im Prinzip bereits aus der DE-PS 31 26 393 be­ kannt ist, läuft die erfindungsgemäße Leckerkennung ab. Die erforderlichen Berechnungen werden dabei vom Steuergerät 19 durchgeführt, das darüber hinaus in bekannter Weise auch die Steuerung bzw. Regelung der Brennkraftmaschine übernimmt. Falls das elektronische Steuergerät 19 ein zusätzliches Steuergerät ist, ist ein Informationsaustausch mit dem Steuergerät der Brennkraftmaschine erforderlich. In welchem der Steuergeräte dann welche Auswertungen bzw. Berechnungen ablaufen, kann geeignet ausgewählt werden.
Die Regelung des Druckes im Hochdruckbereich kann auch mit Hilfe eines eigenen Druckreglers bzw. einer Elektronik erfolgen, die anstelle des elektronischen Steuergerätes 19 tritt und das Magnetventil 14 in Abhängigkeit von dem vom Drucksensor 25 gelieferten Einspritzdruck pE ansteuert.
Bei derzeit eingesetzten Dieseleinspritzsystemen läuft die, den Hochdruck liefernde Pumpe 13 ständig mit einer Drehzahl, die etwa der halben Motordrehzahl entspricht. Dabei wird laufend Kraftstoff gefördert, wobei der sich einstellende Kraftstoff bzw. Einspritzdruck wie bereits erwähnt durch Ansteuerung des Magnetventils 24 geregelt wird. Bei Betäti­ gung der Einspritzventile fällt der Druck kurzfristig ab, da eine gewisse Menge Kraftstoff aus dem Common-Rail abgegeben wird. Damit eine solche Druckschwankung bei der Leckerken­ nung nicht störend wirkt, wird die Leckerkennung vorzugs­ weise dann durchgeführt, wenn kein Kraftstoff eingespritzt wird.
Eine solche Bedingung liegt immer dann vor, wenn sich die Brennkraftmaschine im Schubbetrieb befindet. Die Leckerken­ nung wird daher durchgeführt, wenn das Steuergerät der Brennkraftmaschine durch Auswertung der vorliegenden, bei­ spielsweise von den Sensoren 20, 21, 22 gelieferten Informa­ tionen erkennt, daß sich die Brennkraftmaschine im Schubbe­ trieb befindet. Eine Schubbetrieberkennung durch Auswertung der Drehzahl und/oder anderer lastabhängiger Größen ist bei modernen Brennkraftmaschinen bereits üblich, die genaue Vor­ gehensweise soll daher hier nicht weiter beschrieben werden. Es werden dann keine Ansteuerungen der Einspritzventile aus­ gelöst. Wird dann das. Magnetventil 24 bei erkanntem Schubbe­ trieb vom Steuergerät geschlossen, muß der Druck im Common-Rail ansteigen, da die Pumpe 13 weiterhin Kraftstoff fördert. Wie stark der Druck ansteigt bzw. innerhalb welcher Zeiten welche Druckanstiege zu erwarten sind, läßt sich aus den Systemgegebenheiten abschätzen bzw. empirisch bestimmen. Im elektronischen Steuergerät laufen daher Vergleiche ab, in denen der vom Drucksensor 25 im Schubbetrieb gemessene Druckverlauf pE(t) ausgewertet bzw. mit vorgebbaren Werten verglichen wird. Wird vom elektronischen Steuergerät erkannt, daß sich die Druckänderungen bzw. der Druckanstieg nicht in der erwarteten Weise einstellt, werden vom Steuer­ gerät 19 entsprechende Ansteuerungen z. B. über die Verbin­ dung 29 ausgelöst, die ein Abschalten der Brennkraftmaschine bewirken oder zumindest die Kraftstofförderung über die Hochdruckpumpe 13 beenden.
Die erfindungsgemäße Erkennung eines Lecks im Hochdruckteil des Common-Rail-Systems oder eines offenstehenden Einspritz­ ventiles geht also davon aus, daß ein Druckabfall im Common-Rail bzw. eine Unplausibilität zwischen Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine, also beispielsweise der Beziehung zwischen Drehzahl und Einspritzmenge und Ansteuerung der Druckregeleinheit auf einen Fehler hindeutet und entspre­ chende Gegenreaktionen erfordert.
Generell kann eine Überprüfung der Antwort des Druckregel­ kreises auf Sollwertänderungen in bestimmten Betriebsbedin­ gungen, vorteilhafterweise im Schub erfolgen. Eine Plausibi­ lität liegt nur dann vor, wenn der Druck innerhalb eines Zeitfensters den einstellbaren Sollwert erreicht. Wird eine gezielte Änderung der Ansteuerung des Druckregelkreises durchgeführt, kann die Systemantwort ausgewertet werden und anhand dieser Systemantwort beurteilt werden, ob ein Leck vorliegt.
Mit diesem System läßt sich also eine Überprüfung und Beur­ teilung des dynamischen Systemverhaltens durchführen, dies führt gegenüber einer statischen Betrachtung zu wesentlich sicheren Ergebnissen.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Erkennung eines Lecks in einem Kraft­ stoffversorgungssystem bei einer Brennkraftmaschine, insbe­ sondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, bei der der Kraftstoff von wenigstens einer Pumpe unter Druck aus dem Kraftstoffbehälter gefördert wird und über entsprechende Leitungen zu den Einspritzventilen gelangt, mit einem Druck­ sensor, der den Kraftstoffdruck mißt und einer Rechenein­ richtung, der weitere den Betriebszustand kennzeichnende Meßgrößen zugeführt werden, zur Bildung von Ansteuersigna­ len, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rücklaufleitung mit einem Ventil vorhanden ist, über die überschüssiger Kraft­ stoff zum Kraftstoffbehälter rückführbar ist, daß die Recheneinrichtung aus Meßgrößen einen vorgebbaren Betriebs­ zustand der Brennkraftmaschine erkennt und das Ventil bei Erkennen dieses vorgebbaren Betriebszustandes schließt und den sich dann einstellenden Druck oder Druckverlauf mit dem zu erwartenden Druck oder Druckverlauf verglichen wird, wobei Abweichungen ein Leck erkennen lassen.
2. Einrichtung zur Erkennung eines Lecks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgebbare Betriebszustand der Brennkraftmaschine, bei der die Leckerkennung erfolgt, der Schubbetrieb ist, wobei die Erkennung des Schubbetriebes im Steuergerät erfolgt.
3. Einrichtung zur Erkennung eines Lecks nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung des Schubbetriebes durch Auswertung der Drehzahl und einer weiteren, von der Belastung abhängigen Größe des Drosselklappenwinkels erfolgt, die jeweils mit einem zugehörigen Sensor ermittelt werden.
4. Einrichtung zur Erkennung eines Lecks nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß geprüft wird, ob sich der Druck nach dem Schließen des Magnetventiles so ändert, daß innerhalb einer vorgebbaren Zeit ein vorgebbarer höherer Druck erreicht wird.
5. Einrichtung zur Erkennung eines Lecks nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überprüfung der Antwort des Druckregelkreises auf Sollwer­ tänderungen in bestimmten Betriebsbedingungen erfolgt und bei nicht plausiblen Änderungen des Druckes, insbesondere falls der Druck nicht innerhalb eines vorgebbaren Zeitfen­ sters den Sollwert erreicht, ein Leck erkannt wird.
6. Einrichtung zur Erkennung eines Lecks nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Er­ kennung eines Lecks die Brennkraftmaschine oder die Hoch­ druckpumpe abgeschaltet wird, bzw. die Zuführung von Kraft­ stoff ins Common-Rail unterbunden wird.
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