(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（２）の燃料調量システム（１）の低圧領域（ＮＤ）に配置された圧力ダンパ（１０）の診断方法であって、
燃料調量システム（１）は、燃料を燃料容器（４）から低圧領域（ＮＤ）へ搬送する予搬送ポンプ（３）と、燃料を低圧領域（ＮＤ）から高圧領域（ＨＤ）へ搬送する高圧ポンプ（６）とを有している形式のものにおいて、
低圧領域（ＮＤ）における圧力経過（ｐｎ）を検出し、評価し、
検出された圧力経過（ｐｎ）を圧力ダンパ（１０）の診断のために使用する、ことを特徴とする診断方法。
【請求項２】
低圧領域（ＮＤ）の圧力経過（ｐｎ）を、低圧領域（ＮＤ）に配置された圧力センサ（１１）によって測定する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
低圧領域（ＮＤ）における圧力経過（ｐｎ）の評価の枠内で、低圧領域（ＮＤ）に対する目標圧力経過（ｐnsoll)と検出された圧力経過（ｐｎ）との差から差圧経過を形成する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
低圧領域（ＮＤ）における圧力経過（ｐｎ）の評価の枠内で、検出された圧力経過（ｐｎ）または差圧経過の絶対値を形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
低圧領域（ＮＤ）において検出された圧力経過（ｐｎ）の振幅または差圧経過の振幅を圧力ダンパ（１０）の診断に使用する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
低圧領域（ＮＤ）において検出された圧力経過（ｐｎ）の振幅または差圧経過の振幅が所定の閾値（ｐｓ）を所定持続時間（ｔｓ）にわたって超過する場合に、圧力ダンパ（１０）の故障を診断する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
圧力ダンパ（１０）の診断の枠内で、低圧領域（ＮＤ）における圧力経過（ｐｎ）と、低圧領域（ＮＤ）に対する目標圧力経過（ｐnsoll）との定常的圧力差を考慮する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
検出された圧力経過（ｐｎ）から、低圧領域（ＮＤ）の固有周波数振動をろ波除去する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
計算器（１４）、とりわけマイクロプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムにおいて、
該コンピュータプログラムは計算器（１４）上で実行されるとき、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実施するのに適する、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１０】
コンピュータプログラムは記憶素子（１３）、とりわけＲＯＭ、ＲＡＭ、またはフラッシュメモリに記憶されている、請求項９記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
内燃機関（２）の燃料調量システム（１）の低圧領域（ＮＤ）に配置された圧力ダンパ（１０）の診断装置であって、
燃料調量システム（１）は、燃料を燃料容器（４）から低圧領域（ＮＤ）へ搬送する予搬送ポンプ（３）と、燃料を低圧領域（ＮＤ）から高圧領域（ＨＤ）へ搬送する高圧ポンプ（６）とを有している形式の装置において、
当該装置（１２）は、低圧領域（ＮＤ）における圧力経過（ｐｎ）を検出し、評価し、検出された圧力経過（ｐｎ）を圧力ダンパ（１０）の診断に使用する、ことを特徴とする診断装置。
【請求項１２】
当該装置（１２）は請求項２から８までのいずれか１項記載の方法を実施するための手段を有する、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
燃料噴射を行う内燃機関の燃料調量システム（１）であって、
該燃料調量システム（１）は、燃料を燃料容器（４）から低圧領域（ＮＤ）へ搬送する予搬送ポンプ（３）と、燃料を低圧領域（ＮＤ）から高圧領域（ＨＤ）へ搬送する高圧ポンプ（６）とを有しており、
低圧領域（ＮＤ）には圧力ダンパ（１０）が配置されている形式の燃料調量システムにおいて、
燃料調量システム（１）は、低圧領域（ＮＤ）における圧力経過（ｐｎ）を検出するための手段（１１）と、検出された圧力経過（ｐｎ）を評価するための手段（１２）と、圧力ダンパ（１０）を検出された圧力経過（ｐｎ）に基づいて診断するための手段とを有する、
ことを特徴とする燃料調量システム。
【請求項１４】
燃料調量システム（１）は、請求項２から８までのいずれか１項記載記載の方法を実施するための手段を有する、請求項１３記載の燃料調量システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料調量システムに配置された圧力ダンパの診断方法に関する。燃料調量システムは、燃料を燃料容器から低圧領域へ搬送する予搬送ポンプと、燃料を低圧領域から高圧領域へ搬送する高圧ポンプとを有する。
【０００２】
本発明はさらに、計算装置、とりわけマイクロプロセッサで実行されるコンピュータプログラムに関する。
【０００３】
さらに本発明は、内燃機関の燃料調量システムに配置された圧力ダンパの診断装置に関する。燃料調量システムは、燃料を燃料容器から低圧領域へ搬送する予搬送ポンプと、燃料を低圧領域から高圧領域へ搬送する高圧ポンプとを有する。
【０００４】
最後に本発明は、燃料噴射を行う内燃機関の燃料調量システムに関する。燃料調量システムは、燃料を燃料容器から低圧領域へ搬送する予搬送ポンプと、燃料を低圧領域から高圧領域へ搬送する高圧ポンプとを有する。低圧領域には圧力ダンパが配置されている。
【０００５】
【従来の技術】
従来技術から、燃料が吸気管へ、または燃焼室へ直接噴射される内燃機関が公知である。燃料を内燃機関の燃焼室へ直接噴射するためには、通常は２段に構成された燃料調量システムが使用される。この燃料調量システムは、通常は電磁力ポンプ（ＥＫＰ）として構成された予搬送ポンプを有する。予搬送ポンプは燃料を燃料容器から低圧領域へ搬送する。低圧領域に燃料は、約３から４ｂａｒのレベルの比較的低い圧力で存在する。低圧領域から燃料は高圧ポンプにより高圧領域へ搬送される。高圧領域に燃料はガソリン内燃機関の場合、約１２０から１５０ｂａｒ圧力で、ディーゼル機関の場合、約１２００から１５００ｂａｒの圧力で存在する。いわゆるコモンレール燃料調量システムは高圧リザーバを高圧領域に有する。この高圧リザーバに燃料を比較的高い圧力で貯蔵することができる。高圧領域から燃料は電気制御可能なインジェクタを介して内燃機関の燃焼室へ直接噴射される。
【０００６】
このような２段式燃料調量システムでは、低圧領域に強く脈動する圧力変動が発生する。この脈動はとりわけ高圧ポンプが個別シリンダピストンポンプとして構成されている燃料調量システムで発生する。脈動の原因は、必要に応じて制御される高圧ポンプの制御終了衝撃である。脈動の周波数は高圧ポンプの回転数に依存する。
【０００７】
低圧領域を許容できないほど負荷しないために、低圧領域に圧力ダンパを配置することが公知である。燃料調量システムに対する圧力ダンパはＤＥ３８４３８４０Ａ１から公知である。そこに開示された圧力ダンパは圧力ピークを低減することができる。このことは、ダンパと接続され、燃料の満たされた室がエアクッションに対して作用し、このエアクッションを圧縮することにより行われる。圧力ダンパは高圧ポンプの前方または高圧ポンプ内に配置することも、低圧領域に配置することもできる。圧力ダンパは低圧領域の脈動を、低圧領域の負荷が格段に減少するまで減衰する。負荷が減少することに基づき、例えば従来の接合技術を低圧循環回路に使用することができる。圧力ダンパが故障すると、低圧循環回路の許容できない負荷が予想され、このことによりとりわけ低圧領域での接続部の耐久性が損なわれる。とりわけ場合によっては、機能どおりの充填および高圧ポンプの搬送が阻害される。
【０００８】
従来技術から公知の燃料調量システムでは、低圧領域で故障した圧力ダンパを診断することができない。圧力ダンパが故障すると、低圧領域の接合技術が予想される寿命の前に故障することを覚悟しなければならない。このことは低圧循環回路の機能能力を保証するために高い構造コストおよび保守コストを必要とする。
【０００９】
【特許文献１】
ＤＥ３８４３８４０Ａ１
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、圧力ダンパを内燃機関の動作中に診断する手段を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題は冒頭に述べた方法から出発して、低圧領域の圧力経過を検出し、評価し、検出された圧力経過を圧力ダンパの診断のために使用することによって解決される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の方法により、燃料調量システムの圧力ダンパを内燃機関の動作中に診断することが初めて可能となった。このことの利点は、低圧循環回路を安価な標準的技術により構成できることである。圧力ダンパが機能している限り、低圧領域の脈動は減衰される。圧力ダンパの故障が診断された場合、相応の手段を低圧循環回路の保護のために開始することができる。
【００１３】
本発明の要点は、オンボード診断機能によって、燃料調量システムの低圧領域にある圧力ダンパを内燃機関の動作中に監視し、故障した圧力ダンパを早期に診断できることである。圧力ダンパのエラー機能が診断された場合には、素子の交換をシグナリングすることができる。低圧循環回路にあるオンボード診断の手段によって安価な素子を使用することができ、その際にシステムの使用性が低減することもない。
【００１４】
本発明の有利な改善形態によれば、低圧領域の圧力経過を低圧領域に配置された圧力センサによって測定することが提案される。正確に言えば、時間について圧力値を測定し、圧力経過を圧力値に基づいて検出するのである。従来技術から公知の２段式燃料調量システムは高温に対して高い脆弱性を示す。この理由から高温の場合には、低圧領域の予圧を高め、要求される機能を維持しなければならない。予圧を高めるための手段が、予圧を検出するための低圧センサを有することも考えられる。燃料調量システムに予圧上昇のために含まれる圧力センサは、本発明の診断方法の枠内で低圧領域での圧力経過を測定するためにも使用できる。
【００１５】
本発明の有利な実施例によれば、低圧領域での圧力経過の評価の枠内で、低圧領域に対する目標圧力経過と検出された圧力経過との差から差圧力経過を形成することが提案される。目標圧力経過は、例えば予圧を制御するための装置から得ることができる。
【００１６】
有利には低圧領域での圧力経過の評価の枠内で、検出された圧力経過または差圧力経過の絶対値を形成する。
【００１７】
本発明の他の有利な改善形態によれば、検出された低圧領域での圧力経過の振幅または差圧力経過の振幅を圧力ダンパの診断のために使用することが提案される。有利には、低圧領域で検出された圧力経過の振幅または差圧力経過の振幅が所定の閾値を所定の時間にわたって上回る場合に、圧力ダンパの故障を診断する。所定の時間は、振幅が所定の閾値を一度でも上回れば、圧力ダンパの故障が診断されるように小さく選択することができる。
【００１８】
しかし誤診断をできるだけ回避するために、振幅は比較的長時間に対する閾値を上回らなければならなず、これにより故圧力ダンパの故障が診断される。
【００１９】
さらに圧力ダンパの診断の枠内で、低圧領域における圧力経過と低圧領域における目標圧力経過との定常的圧力差が考慮される。有利には検出された圧力経過から低圧領域の固有周波数を有する振動を濾波除去する。低圧領域の固有周波数は、本発明の診断方法の前提として検出することができる。低圧領域の固有周波数振動を検出された圧力経過から濾波除去することによって、この振動が誤診断を引き起こすことが阻止される。低圧循環回路の固有周波数振動を検出された圧力経過からろ波除去する時には、有利には診断を実行しない。
【００２０】
特に有利には本発明の方法をコンピュータプログラムの形態で実現する。このコンピュータプログラムはとりわけマイクロプロセッサ上で実行される。ここでこのコンピュータプログラムは、計算器上で実行される場合に本発明の方法を実施するのに適する。この場合本発明はコンピュータプログラムによって実現され、従ってこのコンピュータプログラムは本発明の方法と同様にこれを実施するのに適する。
【００２１】
本発明の有利な実施例によれば、コンピュータプログラムは記憶素子、とりわけＲＯＭ、ＲＡＭまたはフラッシュメモリに記憶されている。記憶素子は計算器と通信接続を介して接続している。コンピュータプログラムを実施するために、このコンピュータプログラムは命令毎に、または全体として記憶素子から計算器へ伝送される。
【００２２】
本発明の方法の課題のさらなる解決手段として、冒頭に述べた形式の診断装置から出発し、この装置が低圧領域における圧力経過を検出し、評価し、検出された圧力経過を圧力ダンパの診断に使用することが提案される。
【００２３】
本発明の有利な改善形態では、診断装置が本発明の方法を実施するための手段を有する。診断装置は例えば、計算器、とりわけマイクロプロセッサを有し、マイクロプロセッサは通信接続を介して記憶素子と接続されている。記憶素子にはコンピュータプログラムが記憶されており、このコンピュータプログラムは計算器上で実行され、本発明の方法を実施する。
【００２４】
最後に本発明の課題はさらなる解決手段として、冒頭に述べた形式の燃料調量システムから出発して、燃料調量システムが低圧領域における圧力経過を検出するための手段と、検出された圧力経過を評価するための手段と、圧力ダンパを検出された圧力経過に基づいて診断するための手段とを有することが提案される。
【００２５】
低圧領域における圧力経過は例えばセンサ信号、または内燃機関に対する制御装置で使用される他のパラメータに基づいてモデル化できる。同様に圧力経過を適切な測定手段によって測定することも可能である。
【００２６】
本発明の有利な改善形態では、燃料調量システムが本発明の方法を実施するための手段を有することが提案される。
【００２７】
【実施例】
本発明のさらなる特徴、適用可能性および利点は、本発明の実施例の説明から明かとなる。
【００２８】
図１には本発明の燃料調量システム１が示されている。この燃料調量システムは内燃機関２に燃料を送出する。燃料調量システム１は、低圧領域ＮＤと高圧領域ＨＤを有する２段式システムとして構成されている。さらに予搬送ポンプ３を有し、この予搬送ポンプは例えば電磁燃料ポンプとして構成されており、燃料を燃料容器４から低圧領域ＮＤへ搬送する。予搬送ポンプ３により搬送される燃料はフィルタエレメント５を介して高圧ポンプ６に供給される。高圧ポンプ６は例えば必要に応じて制御される個別シリンダ・ピストンポンプとして構成されており、燃料を低圧領域ＮＤから高圧領域ＨＤへ搬送する。高圧領域ＨＤには高圧リザーバ７が配置されている。この高圧リザーバには燃料が噴射圧ｐrを以て蓄積されており、必要に応じて噴射弁８を介して内燃機関２の燃焼室９へ直接噴射される。
【００２９】
必要に応じて制御される高圧ポンプ６の作用に基づいて、低圧領域ＮＤには典型的な脈動が誘発され、その周波数は高圧ポンプ６の回転数に依存する。この脈動の振幅は、低圧循環回路ＮＤが従来の接合技術では実際に駆動できないほど高い。脈動を減衰するために低圧領域ＮＤには圧力ダンパ１０が高圧ポンプ６に、または高圧ポンプ６の直前に配置されている。圧力ダンパ１０は圧力ピークを減衰する。このことは、ダンパと接続され、燃料１０ａの満たされた室がエアクッション１０ｂに対して作用し、このエアクッションが圧縮されることにより行われる。圧力ダンパ１０の種々の実施形態がＤＥ３８４３８４０Ａ１から公知であり、ここに引用しておく。
【００３０】
圧力ダンパ１０を内燃機関１の動作中に診断できるようにするため、本発明によれば低圧領域ＮＤに圧力センサ１１が配置されている。この圧力センサは、低圧領域ＮＤにおける圧力経過ｐnを記録し、相応の信号を燃料調量システム１の制御装置１２にさらに供給する。制御装置１２は燃料調量システム１を制御する。制御線路を介して制御装置１２は予搬送ポンプ３および高圧ポンプ６と接続されている。
【００３１】
制御装置１２は記憶素子１３を有し、この記憶素子にはコンピュータプログラムが記憶されている。このコンピュータプログラムは制御装置１２の計算器１４，とりわけマイクロプロセッサ上で実行され、本発明の診断方法を実施するのに適する。コンピュータプログラムを実行するために、このコンピュータプログラムは命令毎に、または全体として通信接続１５を介して記憶素子１３から計算器１４へ伝送される。
【００３２】
本発明の方法を図２に示されたフローチャートに基づき説明する。この方法は機能ブロック２０でスタートする。機能ブロック２１では、低圧領域ＮＤにおける圧力ｐnが圧力センサ１１によって測定される。機能ブロック２２では差圧が、低圧領域ＮＤに対する目標圧ｐnsollと測定された圧力ｐｎとの差から形成される。目標圧力経過ｐnsollは例えば制御装置１２により使用される。
【００３３】
機能ブロック２３では差圧力経過がバンドパスフィルタによってろ波される。これにより燃料調量システム１の低圧領域ＮＤの固有周波数振動をろ波除去することができる。そのための前提条件として、低圧領域ＮＤの固有周波数を検出する。この種の振動は例えば、機械的に制御される低圧循環回路を有する燃料調量システム、または予圧上昇のためのシステムを有する燃料調量システムにおいて、または予搬送ポンプ３の故障の際に発生する。機能ブロック２３では低圧循環回路の固有周波数がろ波除去される。このときは圧力ダンパ１０の診断は実施されない。
【００３４】
機能ブロック２４では絶対値経過が形成される。このことは帯域通過された差圧経過の絶対値を形成することにより行われる。
【００３５】
機能ブロック２５ではさらなるフィルタリングを行われる。このフィルタリングは絶対値経過を平滑にするために行われる。帯域通過され平滑化された差圧経過の絶対値経過をｐｄとして示す。問い合わせブロック２６では、経過ｐdが所定の持続時間ｔｓにわたって所定の閾値ｐｓより大きいか／等しいか否かが検査される。閾値ｐｓも持続時間ｔｓも、種々異なる燃料調量システム１に適合することができる。経過ｐｄが閾値ｐｓを少なくとも持続時間ｔｓの間、上回る場合、機能ブロック２７では圧力ダンパ１０の故障が診断される。機能ブロック２８で本発明の方法は終了する。
【００３６】
経過ｐｄが閾値ｐｓより下にあるか、または等しい場合、または持続時間ｔｓより短い持続時間の間だけ、閾値ｐｓを上回る場合、機能ブロック２９では圧力ダンパ１０の故障なしが診断される。機能ブロック２９からは再び機能ブロック２１へ分岐し、ここで再び低圧領域ＮＤにおける瞬時の圧力ｐｎが測定される。この方法は周期的に実行される。各周期で圧力ｐｎに対する値が測定され、従って複数の周期後には個々の圧力値から圧力経過ｐｎを検出することができる。
【００３７】
測定された圧力経過ｐｎを機能ブロック２３から２９で評価する前に、低圧領域ＮＤには目標圧力経過ｐnsollからの定常的偏差の存在しないことが確実でなければならない。このような定常的偏差が存在すると、これにより圧力ダンパ１０の故障の診断が同様にトリガされてしまう。この理由から、差圧経過は絶対値形成なし、およびフィルタリングなしでも監視される。定常的エラーの監視は問い合わせブロック３０で行われる。定常的エラーが識別される場合、低圧循環回路ＮＤでの故障が推定され、本発明の方法は終了する。
【００３８】
図３の上部には、故障のない圧力ダンパ１０に対して低圧領域ＮＤで測定された圧力経過ｐｎと、目標圧力経過ｐnsollが示されている。図３の下部からは、平滑化され、帯域通過ろ波された差圧経過の絶対値ｐｄが明らかに閾値ｐｓを下回ったままであることが分かる。
【００３９】
図４には故障した圧力ダンパ１０に対して測定された圧力経過ｐｎが示されている。図４の上部から、圧力経過ｐｎの大きな脈動が明かである。図４の下部からは、圧力経過ｐｄの振幅が持続時間ｔｓを越えて、閾値ｐｓの上側にあることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、有利な実施形態による本発明の燃料調量システムを示す。
【図２】図２は、有利な実施懈怠による本発明の診断方法を示す。
【図３】図３は、図１の燃料調量システムの低圧領域における圧力経過を圧力ダンパが正常な場合で示す。
【図４】図４は、図１の燃料調量システムの低圧領域における圧力経過を圧力ダンパが故障している場合で示す。
【符号の説明】
１  燃料調量システム
２  内燃機関
３  予搬送ポンプ
４  燃料容器
５  フィルタエレメント
６  高圧ポンプ
７  高圧リザーバ
８  噴射弁
９  燃焼室
ＮＤ  低圧領域
ＨＤ  高圧領域
【図１】
0003947071.tif 000002
【図２】
0003947071.tif 000003
【図３】
0003947071.tif 000004
【図４】
0003947071.tif 000005