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EP1201905B1 - Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern in einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern in einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzanlage Download PDF

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EP1201905B1
EP1201905B1 EP20010125541 EP01125541A EP1201905B1 EP 1201905 B1 EP1201905 B1 EP 1201905B1 EP 20010125541 EP20010125541 EP 20010125541 EP 01125541 A EP01125541 A EP 01125541A EP 1201905 B1 EP1201905 B1 EP 1201905B1
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EP
European Patent Office
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fuel
pressure
accumulating chamber
pump
period
Prior art date
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EP20010125541
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English (en)
French (fr)
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EP1201905A3 (de
EP1201905A2 (de
Inventor
Motoichi Murakami
Tatsumasa Sugiyama
Eiji c/o Intellectual Property Center Takemoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of EP1201905A3 publication Critical patent/EP1201905A3/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/224—Diagnosis of the fuel system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/224—Diagnosis of the fuel system
    • F02D2041/225—Leakage detection

Definitions

  • the amount of fuel supplied to the common-rail 3 can be controlled precisely.
  • the suction-regulating type control of the fuel pump 5 as described above, the supply of fuel to the common-rail 3 is stopped after the supply (discharge) stroke of the fuel pump starts for a period determined by the amount of fuel to be supplied to the common-rail 3.
  • the judging period for measuring the change in the pressure in the common-rail 3 is started simultaneously with the start of the supply stroke of the fuel pump 5 as shown in Fig. 2 (point a), in order to increase the probability that the measuring of the change in the pressure is carried out during the stop period in the former half of the supply stroke.
  • the magnitude QL of leakage is expressed by the amount of fuel leaking from the common-rail in a unit time.
  • the accuracy D of pressure detection of the pressure sensor 31 remains constant and, hence, the magnitude of leakage that can be detected by the pressure sensor 31 decreases in reverse proportion to the length T of the judging period. That is, the leakage detection error QL1 based on the accuracy of detection of the pressure sensor 31 decreases with an increase in the judging period, i.e., decreases as the timing (point b) for ending the judging period of Fig. 2 is delayed.
  • a maximum possible value of the amount of fuel flowing into the common-rail during the judging period is used for the expected value of Q in order to set the judging period in such a manner that the detection error QE is as small as possible even when the amount of fuel flowing into the common-rail becomes the maximum.
  • This embodiment is different from the above-mentioned embodiment only with regard to the calculation of the expected value Q of the amount of fuel flowing into the common-rail during the judging period, that serves as a basis for setting the judging period TCA.
  • This embodiment is the same as the above embodiment in regard to other respects.
  • the geometrical discharge amount of the fuel pump 5 during the full supply state in which Q becomes a maximum is used for the expected value Q.
  • the fuel pump 5 is operated in the full supply state only under particular conditions such as when the engine load is very high. Usually, therefore, the fuel pump is rarely operated in the full supply state.
  • the expected value Q is determined taking into consideration the probability of the occurrence of the start of the effective supply stroke at the respective point in the supply stroke of the fuel pump. By considering the probability of occurrence of the start of the effective supply stroke, the accuracy of the expected value Q is increased.
  • Fig. 4A is a diagram schematically illustrating a change in the geometrical fuel supply rate (amount of fuel discharged from the fuel pump per a unit rotational angle of the crank) during the supply stroke of a cylinder of the fuel pump 5, wherein the vertical axis represents the rate of fuel supply and the horizontal axis (x-axis) represents the crank angle.
  • the horizontal axis represents the start of the geometrical supply stroke of the cylinder (bottom dead center of the plunger) and S represents the end of the geometrical supply stroke (top dead center of the plunger).
  • QG(x) becomes equal to the area of the hatched region in Fig. 4A. Therefore, if the crank angle at the end (point b in Fig. 2) of the judging period is denoted by XB, the amount of fuel flowing into the common-rail during the judging period is denoted by QG(XB) when the fuel pump is in the full supply state.
  • Fig. 4B illustrates a change, depending upon the crank angle x, of the value of the probability density function F(x) representing the probability of start of the effective supply stroke at a moment of crank angle x during the supply stroke of the cylinder.
  • the value of the probability density function F(x) is found by operating the engine while changing the load and the rotational speed in a manner of actual operation, by measuring the number of times of the start of the effective supply stroke at the individual crank angles, and by dividing the number of times by the total number of times of measurement.
  • the probability density function becomes a smaller value as the crank angle x becomes smaller, i.e., as the crank angle X approaches the starting point of the supply stroke and, becomes the greatest value near the center of the supply stroke, and becomes smaller as the crank angle x approaches the ending point of the supply stroke.
  • Q(x) obtained by the above formula is the amount of fuel that flows in when the effective supply stroke starts at the crank angle x.
  • the accuracy of leakage detection is further improved.
  • a further statement of invention is that fuel of a high pressure is supplied from a high-pressure fuel injection pump 5 into a common-rail 3, and is, then, supplied to the fuel injection valves 1 from the common-rail.
  • a control circuit (ECU) 20 compares a change in the fuel pressure in the common-rail detected by a fuel pressure sensor 31 during a judging period with an estimated value of change in the pressure during the judging period to judge the leakage of fuel from the common-rail.
  • the judging period is set to take place in a period in which it is estimated that the fuel flows in the least amount into a pressure-accumulating chamber in the former half or in the latter half of the fuel supply stroke of the fuel pump. This minimizes the effect of fuel flowing into the common-rail, and improves the accuracy of leakage detection.

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Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Erfassen eines Fehlers in einem Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystem mit:
    einem Kraftstoffeinspritzventil (1) zum Einspritzen des Kraftstoffs in einer Brennkraftmaschine (10) zu einem vorbestimmten Einspritzzeitpunkt;
    einer Druckspeicherkammer (3) zum Speichern des unter Druck stehenden Kraftstoffs und mit der das Kraftstoffeinspritzventil (1) verbunden ist;
    einer Kraftstoffpumpe (5) zum Zuführen des unter Druck stehenden Kraftstoffs zu der Druckspeicherkammer (3) während eines Kraftstoffzufuhrtakts in einer Weise, dass der Druck des Kraftstoffs in der Druckspeicherkammer (3) ein vorbestimmter Wert wird, wobei die Kraftstoffpumpe (5) mit einer Abgabemengensteuerungsvorrichtung (5a) einer Saugregulierbauart versehen ist, die den aus der Kraftstoffpumpe (5) abgegebenen Kraftstoff von der Zufuhr zu der Druckspeicherkammer (3) nach dem Start des Kraftstoffzufuhrtakts der Kraftstoffpumpe (5) für eine von den Motorbetriebszuständen abhängige vorbestimmte Stoppdauer abhält; und
    einer Druckerfassungseinrichtung (31) zum Erfassen des Kraftstoffdrucks in der Druckspeicherkammer (3);
       wobei ein Fehler in dem Kraftstoffzufuhrsystem durch eine Einrichtung zum Vergleichen einer durch die Druckerfassungseinrichtung (31) erfassten Veränderung des Kraftstoffdrucks in der Druckspeicherkammer (3) während einer vorbestimmten Beurteilungsdauer mit einem auf der Grundlage der Motorbetriebszustände berechneten Schätzwert der Veränderung des Kraftstoffdrucks in der Druckspeicherkammer (3) während der Beurteilungsdauer erfasst wird, wobei der Zeitpunkt (a) zum Starten der Beurteilungsdauer als ein Zeitpunkt zum Starten des Kraftstoffzufuhrtakts der Kraftstoffpumpe (5) festgelegt ist; und
       wobei der Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil (1) während des Kraftstoffzufuhrtakts der Kraftstoffpumpe (5) eingespritzt wird,
       dadurch gekennzeichnet,    dass der Zeitpunkt (b) zum Beenden der Beurteilungsdauer als ein Zeitpunkt (TCAO) festgelegt ist, der einen Leckerfassungsfehler (QE) minimiert, wobei der Leckerfassungsfehler (QE) die Summe aus einem ersten Leckerfassungsfehler (QL1) aufgrund der Genauigkeit der Erfassung der Druckerfassungseinrichtung (31) und einem zweiten Leckerfassungsfehler (QL2) aufgrund einer erwarteten Menge von in der Druckspeicherkammer (3) während der Beurteilungsdauer zugeführtem Kraftstoff ist, wobei der erste Leckerfassungsfehler (QL1) abnimmt und der zweite Leckerfassungsfehler (QL2) zunimmt, wenn die Beurteilungsdauer zunimmt.
  2. Vorrichtung zum Erfassen eines Fehlers in einem Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystem mit:
    einem Kraftstoffeinspritzventil (1) zum Einspritzen des Kraftstoffs in eine Brennkraftmaschine (10) zu einem vorbestimmten Einspritzzeitpunkt;
    einer Druckspeicherkammer (3) zum Speichern des unter Druck stehenden Kraftstoffs und mit der das Kraftstoffeinspritzventil (1) verbunden ist;
    einer Kraftstoffpumpe (5) zum Zuführen des unter Druck stehenden Kraftstoffs zu der Druckspeicherkammer (3) während eines Kraftstoffzufuhrtakts in einer Weise, dass der Druck des Kraftstoffs in der Druckspeicherkammer (3) ein vorbestimmter Wert wird, und
    einer Druckerfassungseinrichtung (31) zum Erfassen des Kraftstoffdrucks in der Druckspeicherkammer (3);
       wobei ein Fehler in dem Kraftstoffzufuhrsystem durch eine Einrichtung zum Vergleichen einer durch die Druckerfassungseinrichtung (31) erfassten Veränderung des Kraftstoffdrucks in der Druckspeicherkammer (3) während einer vorbestimmten Beurteilungsdauer mit einem auf der Grundlage der Motorbetriebszustände berechneten Schätzwert der Veränderung des Kraftstoffdrucks in der Druckspeicherkammer (3) während der Beurteilungsdauer erfasst wird; und
       wobei der Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil (1) während des Kraftstoffzufuhrtakts der Kraftstoffpumpe (5) eingespritzt wird,
       dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (5) mit einer Abgabemengensteuerungsvorrichtung einer Saugregulierbauart versehen ist, die den aus der Kraftstoffpumpe (5) abgegebenen Kraftstoff von der Zufuhr zu der Druckspeicherkammer (3) vor dem Ende des Kraftstoffzufuhrtakts der Kraftstoffpumpe (5) für eine von den Motorbetriebszuständen abhängige vorbestimmte Stoppdauer abhält,
       dass der Zeitpunkt (a) zum Starten der Beurteilungsdauer als ein Zeitpunkt (TCAO) festgelegt ist, der einen Leckerfassungsfehler (QE) minimiert, wobei der Leckerfassungsfehler (QE) ist die Summe aus einem ersten Leckerfassungsfehler (QL1) aufgrund der Genauigkeit der Erfassung der Druckerfassungseinrichtung (31) und einem zweiten Leckerfassungsfehler (QL2) aufgrund einer erwarteten Menge von in die Druckspeicherkammer (3) während der Beurteilungsdauer zugeführtem Kraftstoff ist, wobei der erste Leckerfassungsfehler (QL1) abnimmt und der zweite Leckerfassungsfehler (QL2) zunimmt, wenn die Beurteilungsdauer zunimmt, und
       dass der Zeitpunkt (b) zum Beenden der Beurteilungsdauer als ein Zeitpunkt zum Beenden des Kraftstoffzufuhrtakts der Kraftstoffpumpe (5) festgelegt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Leckerfassungsfehler (QL1) auf der Grundlage der Genauigkeit der Druckerfassung der Druckerfassungseinrichtung (31) und weiter auf dem Volumen der Druckspeicherkammer (3) berechnet wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei die erwartete Menge von in die Druckspeicherkammer während der Beurteilungsdauer (3) zugeführtem Kraftstoff auf einen Wert festgelegt ist, der gleich der geometrischen Abgabemenge der Kraftstoffpumpe (5) nach dem Start des Kraftstoffzufuhrtakts der Kraftstoffpumpe (5) ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei die erwartete Menge von in die Druckspeicherkammer (3) während der Beurteilungsdauer zugeführtem Kraftstoff auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeit der tatsächlichen aus der Kraftstoffpumpe (5) zu der Druckspeicherkammer (3) in den jeweiligen Momenten nach dem Start des Kraftstoffzufuhrtakts der Kraftstoffpumpe (5) stattfindenden Kraftstoffzufuhr und der Durchflussrate der Kraftstoffpumpe (5) berechnet wird, die aus der in den jeweiligen Momenten nach dem Start des Kraftstoffzufuhrtakts der Kraftstoffpumpe (5) stattfindenden geometrischen Abgabemenge der Kraftstoffpumpe (5) berechnet wird.
EP20010125541 2000-10-27 2001-10-25 Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern in einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzanlage Expired - Lifetime EP1201905B1 (de)

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