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Title:
COMMON RAIL SYSTEM, INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING AND/OR REGULATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/023758
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a common rail system (100) for an internal combustion engine (1), comprising: a rail (6) for fuel and an injector (8) that is fluidically connected via a high-pressure guide and used to inject the fuel into a working chamber of the internal combustion engine (1), the high-pressure guide comprising a high-pressure component with a single accumulator (7), and the high-pressure guide and/or the rail (6) comprising a pressure-measuring device (10, 20, 30). According to the invention, the pressure-measuring device is coupled to a local logic and storage unit (AE, ACR, AI) of a decentrally distributed local electronics system (12), which is designed to locally evaluate and store measurement data from the pressure-measurement device, more particularly injector data and/or rail data, and the pressure-measurement device is connected to the central electronics system (9) via the local logic and storage unit (AE, ACR, AI) by means of a bus, and the local logic and storage unit (AE, ACR, AI) is designed, in conjunction with the central electronics system (9), for controlling and/or regulating the common rail system (100) for the internal combustion engine (1).

Inventors:
BOOG MANUEL (DE)
FAST GERALD (DE)
GERBETH ROBBY (DE)
WALDER MICHAEL (DE)
SPEETZEN RALF (DE)
REMELE JOERG (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/003379
Publication Date:
February 21, 2013
Filing Date:
August 08, 2012
Export Citation:
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Assignee:
MTU FRIEDRICHSHAFEN GMBH (DE)
BOOG MANUEL (DE)
FAST GERALD (DE)
GERBETH ROBBY (DE)
WALDER MICHAEL (DE)
SPEETZEN RALF (DE)
REMELE JOERG (DE)
International Classes:
F02D41/38; F02D41/26
Foreign References:
DE102006059007B32008-06-19
US20030154956A12003-08-21
US20100161080A12010-06-24
DE102009002793A12010-11-18
DE102006034515B32007-05-10
Attorney, Agent or Firm:
WINTER, JOSEF (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Common-Rail-System (100) für eine Brennkraftmaschine (1), mit:

- einem Rail (6) für Kraftstoff und einem über eine Hochdruckführung fluid- verbunden angeschlossenen Injektor (8) zur Injektion des Kraftstoffs in einen

Arbeitsraum der Brennkraftmaschine (1 ), wobei die Hochdruckführung eine Hochdruckkomponente mit einem Einzelspeicher (7) aufweist, und

- die Hochdruckführung und/oder der Rail (6) eine Druckmesseinrichtung (10, 20, 30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Druckmesseinrichtung mit einer lokalen Logik- und Speichereinheit (AE,

ACR, AI) einer dezentral verteilten lokalen Elektronik (12) gekoppelt ist, die ausgebildet ist, Messdaten der Druckmesseinrichtung, insbesondere Injektordaten und/oder Raildaten, lokal auszuwerten und zu speichern, und

- die Druckmesseinrichtung unter Zwischenschaltung der lokalen Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) über einen Bus an die zentrale Elektronik (9) angeschlossen und die lokale Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) in Kombination mit der zentralen Elektronik (9) zur Steuerung und/oder Regelung des Common-Rail-System (100) für die Brennkraftmaschine (1 ) ausgelegt ist. 2. Common-Rail-System (100) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinrichtung eine Anzahl von Drucksensoren (10, 20, 30) aufweist, wobei jeweils einem Drucksensor (10, 20, 30) jeweils eine lokale Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) zugeordnet ist und die Anzahl von lokalen Logik- und Speichereinheiten über einen Datenbus (13) an die zentrale Elektronik (9) ange- schlössen ist.

3. Common-Rail-System (100) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) einen Ringspeicher aufweist, der ausgebildet ist, jeweils letzte Injektordaten vor einem Fehlerfall permanent, insbesondere bis zu einer Freigabe nach dem Fehlerfail, zu sichern. Common-Rail-System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste lokale Logik- und Speichereinheit (AE, AI) ein Injektormodell zur modellbasierten Injektorregelung und/oder eine zweite lokale Logik- und Speichereinheit (ACR) ein Railmodell zur modellbasierten Railregelung vorsieht.

Common-Rail-System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass eine lokale Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) ein Diagnosemodell zur modellbasierten Diagnose und/oder Auswertung von Messdaten, insbesondere eines Einzelspeichers (7), Injektors (8) und/oder Rails (6) vorsieht.

Common-Rail-System (100) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosemodell eine oder mehrere der Verfahrenskomponenten enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Signal- oder modellbasierten Diagnoseverfahren, insbesondere Paritätsgleichungen, Beobachterverfahren oder Parameterschätzverfahren.

Common-Rail-System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) ausgebildet ist, ein signalbasiertes Auswerte- und/oder Diagnoseverfahren durchzuführen, insbesondere eine Frequenzanalyse eines Messsignals.

Common-Rail-System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (10, 20, 30) als ein Dehnungssensor, insbesondere in Form eines Dehnungsmessstreifens gebildet ist.

Common-Rail-System (100) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Drucksensor (AE) auf der Außenseite einer Wandung eines Einzelspeichers (7), und/oder

ein zweiter Drucksensor auf der Außenseite einer Wandung eines Injektors (8), und/oder

ein dritter Drucksensor (ACR) auf der Außenseite einer Wandung des Rails (6) angeordnet ist, insbesondere wobei dem Einzelspeicher (7) ein hydraulischer Widerstand unmittelbar zur Integration in die Hochdruckführung vorgeordnet oder nachgeordnet ist.

10. Common-Rail-System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckkomponente in Form eines Injektors (8) oder eines Einzelspeichers (7) oder eines Injektors (8) mit integriertem Einzelspeicher (7) gebildet ist.

1 1. Common-Rail-System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) eine Logikeinheit (A, Ai, Aj) und eine Speichereinheit (S, Si, Sj) aufweist, wobei die Speichereinheit (S, Si, Sj) von der Logikeinheit (A, Ai, Aj) trennbar ist.

12. Common-Rail-System (100) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (S, Si, Sj) bei einer Trennung von der Logikeinheit (A, Ai, Aj) zum Verbleib an der Hochdruckkomponente ausgebildet ist, insbesondere mit der Hochdruckkomponente auswechselbar ausgebildet ist.

13. Brennkraftmaschine (1 ) mit einem Common-Rail-System (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer elektronischen Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine (1), welche eine zentrale Elektronik (9) und eine lokale Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) aufweist, die über einen Datenbus (13) verbunden sind, wobei die zentrale Elektronik (9) zum Empfang eines Auswertesignals für bereits von der lokalen Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) ausgewerteten Messdaten eines Drucksensors (10, 20, 30) ausgelegt ist.

14. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass eine erste lokale Logik- und Speichereinheit (AE) einen Signal-Eingang aufweist, der mit einem Signal-Ausgang eines Drucksensors (20) am Einzelspeicher (7) signalverbunden ist, wobei der Drucksensor (20) zur Messung des Drucks des Einzelspeichers (7) ausgelegt ist, und/oder

eine zweite lokale Logik- und Speichereinheit (AI) einen Signal-Eingang aufweist, der mit einem Signal-Ausgang eines Drucksensors (30) an einem Injektor (8) signalverbunden ist, wobei der Drucksensor (30) zur Messung des Drucks des Injektors (8) ausgelegt ist, und/oder

eine dritte lokale Logik- und Speichereinheit (ACR) einen Signal-Eingang aufweist, der mit einem Signal-Ausgang eines Drucksensors (10) am Rail (6) signalverbunden ist, wobei der Drucksensor (10) zur Messung des Drucks des Rails (6) ausgelegt ist.

15. Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Brennkraftmaschine (1 ), insbesondere nach Anspruch 13 oder 14, welche Einrichtung sowohl zur lokalen Verarbeitung von Messdaten einer Druckmesseinrichtung für den Druck eines Einzelspeichers (7) und/oder Injektors (8) und/oder Rails (6) unter Bildung wenigstens eines Auswertesignals und zum zentralen Empfang des wenigstens einen Auswertesignals (A(pE), A(pCR)) für bereits ausgewertete Messdaten der Druckmesseinrichtung ausgelegt ist. 16. Einrichtung nach Anspruch 15 gekennzeichnet durch eine zentrale Elektronik (9) mit einem Signal-Eingang, der über einen Datenbus (13) zur Signalverbindung mit einem Signal-Ausgang einer lokalen Logik- und Speichereinheit (AE, ACR) verbunden ist, wobei die lokale Logik- und Speichereinheit (AE, ACR) mit dem Drucksensor (10, 20) gekoppelt ist.

17. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Brennkraftmaschine (1), mit einem Common-Rail-System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mittels einer elektronischen Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung, wobei während eines Messintervalls ein Druck des Einzelspeichers (7) und/oder Injek- tors (8) und/oder Rails (6) erfasst und gespeichert wird und eine signifikante Änderung des Drucks zur Steuerung eines Einspritzbeginns oder eines Einspritzendes verwendet wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der Druck des Einzelspeichers (7) und/oder Injektors (8) und/oder Rails (6) über jeweils einen Drucksensor (10, 20, 30), insbesondere am Einzelspeicher (7), unmittelbar nach oder vor einem hydraulischen Widerstand der Hochdruckführung, gemessen wird und

- in jeweils einer mit dem Drucksensor (10, 20, 30) gekoppelten lokalen Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) einer dezentral verteilten lokalen Elektronik (12) ausgewertet wird, und

- nur ausgewertete Daten auf den Datenbus (13) zu einer Logik (11) einer zentralen Elektronik (9) der elektronischen Einrichtung gegeben werden.

18. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Tausch einer Hochdruck- komponente, insbesondere eines Einzelspeichers (7) und/oder einer Injektors (8) und/oder eines Rails (6), eine von einer Logikeinheit (A, Ai, Aj) trennbare Spei- chereinheit (S, Si, Sj) der Logik- und Speichereinheit (AE, ACR, AI) an der Hochdruckkomponente, insbesondere am Einzelspeicher (7) und/oder am Injektor (8) und/oder am Rail (6), verbleibt.

Description:
Common-Rail-System, Brennkraftmaschine sowie Einrichtung und Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Common-Rail-System für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mit einem Rail ist über eine Hochdruckführung für Kraftstoff ein Injektor zur Injektion des Kraftstoffs in einen Arbeitsraum einer Brennkraftmaschine verbunden, wobei die Hochdruckführung eine Hochdruckkomponente mit einem Einzel- Speicher hat, die eine Druckmesseinrichtung aufweist.

Mit einer solchen Druckmesseinrichtung ist beispielsweise in besonders verlässlicher Weise eine Druckbestimmung an einem Einzelspeicher bei einem Common-Rail-System möglich. Ein solches System ist beispielsweise in DE 10 2009 002 793 A1 oder in DE 10 2006 034 515 B3 der Anmelderin beschrieben worden; dabei kommen die Vorteile eines Common-Rail-Systems mit Einzelspeicher zum Tragen.

Darüberhinaus können grundsätzlich auch andere Messeinrichtungen an einer Hochdruckkomponente angeschlossen sein. Insgesamt dient das eingangs genannte System dazu, einen Spritzbeginn und ein Spritzende des Injektors und damit maßgeblich die Güte der Verbrennung und die Zusammensetzung des Abgases bei einer Brennkraftma- schine mit zu beeinflussen. Um die gesetzlichen Grenzwerte einzuhalten, werden unter anderem Spritzbeginn und Spritzende als Kenngrößen von einer elektronischen Einrichtung geregelt. In der Praxis tritt bei einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail- Systems das Problem auf, dass zwischen dem Bestromungsbeginn des Injektors, dem Nadelhub des Injektors und dem tatsächlichen Spritzbeginn ein zeitlicher Versatz besteht. Für das Spritzende gilt Entsprechendes. Eine Ungenauigkeit in der Regelung des Spritzbeginns und des Spritzendes führt letztendlich zu einer Ungenauigkeit betreffend die der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge.

Trotz genauer Sensorik kann ein vorgenanntes Konzept zu Ungenauigkeiten führen, beispielsweise aufgrund von mit Lebensdauer der Injektoren veränderlichem Einspritzverhalten. Darüberhinaus ist es wünschenswert eine konkrete Diagnose von Ausfallursachen, Störungen oder sonstigen Drifts von Injektoren feststellen und verarbeiten zu können.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Common-Rail-System der eingangs genannten Art weiterzubilden. Insbesondere soll eine Erfassung und Auswertung von Injektorgrößen mit Einzelspeicher in verbesserter Weise möglich sein. Insbesondere soll dies für den Fall einer Druckmesseinrichtung möglich sein. Insbesondere soll dies auch für den Fall eines alternden oder einen ausgewechselten Injektor möglich sein.

Die Aufgabe betreffend das Common-Rail-System wird mit einem Common-Rail-System der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Druckmesseinrichtung mit einer lokalen Logik und Speichereinheit gekoppelt ist, die ausgebildet ist, Injektordaten und/oder Raildaten lokal auszuwerten und zu speichern.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die bisher im Stand der Technik der eingangs erläuterten Art beschriebenen Systeme mit zentraler Elektronik noch verbesserbar sind. Zum Einen betrifft dies Brennkraftmaschinen mit vergleichsweise kleiner Zylinderzahl von vielleicht 4 bis 8 oder 10 Zylindern. In dem Fall hat es sich in der Tat als kostenrentabel erwiesen -bereits lokal- an jedem oder für jeden Zylinder eine Logik- und Speichereinheit eine Druckmesseinrichtung vorzusehen, die ausgebildet ist insbesondere Daten eines Injektors lokal auszuwerten und zu speichern. Darüberhinaus kann das Konzept der Erfindung jedoch auch für Motoren mit hoher Zylinderzahl vorteilhaft sein, da dadurch eine effektivere Datenfunktion- und sicherere Auswertung bzw. Zuordnung von ausgewerteten Daten zu einem bestimmten Zylinder möglich ist. Insgesamt ermöglicht das Konzept der Erfindung individuelle Daten einer Hochdruckkomponente -wie beispielsweise einem Injektor oder einem Einzelspeicher- und/oder des Rails mittels der so realisierten dezentralen Elektronik zu speichern und eine Auswertung bereits lokal am Ort der Datenentstehung durchzuführen.

Insbesondere individuelle Daten wie Herstellerinformationen, Abnahmedaten, Einstellungen oder sonstige Injektor-individuelle Daten sowie Diagnosedaten für einen Injektor können so dezentral erfasst und gespeichert werden bzw. bereits ausgewertet werden. Auch kann die Sicherungsfunktionalität für Daten lokal übernommen werden, was bei einem Datenverlust in der zentralen Elektronik Vorteile hat. Insgesamt ergibt sich aufgrund des Konzepts der Erfindung und möglicher Weiterbildungen eine vergleichsweise gute Signalqualität für die lokale Logik- und Speichereinheit am Zylinder- bzw. Injektor bereits aufgrund kurzer Sensorleitungen und einer deshalb möglichen hohen Abtastfre- quenz. Eine verrauschte oder reduzierte Signalqualität, die oftmals bei einer Übertragung eines analogen Sensorsignals in längeren Leitungen entsteht, ist dadurch vermieden. Außerdem erfolgt eine effektivere und schnellere Datenübermittlung, da mit dem Konzept einer lokalen Logik- und Speichereinheit zusätzlich zu einer zentralen Logik- und Speichereinheit ein effizienterer Umgang mit Daten ermöglicht ist. Zudem führt dies zu einer Entlastung der zentralen Logik- und Speichereinheit hinsichtlich der Speicher- und Rechenkapazität. Vorteilhaft werden nur ausgewertete Daten von der dezentralen Logik- und Speichereinheit an die zentrale Logik- und Speichereinheit gesendet. Insgesamt ergibt sich so ein reduziertes Datenaufkommen mit Entlastung eines Datenbus, wie z. B. ein CAN-Bus, und auch ein Datenaufkommen verbesserter Qualität auf dem Datenbus. Das Konzept der Erfindung führt auch auf eine Brennkraftmaschine des Anspruchs 11 und eine Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 13. Zur Lösung der Aufgabe betreffend das Verfahren sieht die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, bei dem erfindungsgemäß auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 15 vorgesehen sind. Erfindungsgemäß wird der Druck des Einzelspeichers über eine Druckmesseinrichtung am Einzelspeicher unmittelbar nach oder vor einem hydraulischen Widerstand der Hochdruckführung gemessen und in einer lokalen Logik-und Speichereinheit ausgewertet, wobei zusätzlich nur ausgewählte Daten auf einen Bus zur zentralen Elektronik gegeben werden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen weitere vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie weiterer Vorteile zu realisieren.

Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung kann die lokale Logik- und Speichereinheit bereits ein Injektormodell zu modellbasierten Injektorregelung aufweisen. So lässt sich bereits teilweise eine Auswertung von Injektordaten lokal vornehmen. Vorteilhaft weist die lokale Logik und Speichereinheit auch ein Diagnosemodell zur modellbasierten Diagnose und/oder Auswertung von Injektordaten auf. Dies kann beispielsweise Paritätsgleichungen, Beobachter- oder Parameterschätzverfahren umfassen. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat es sich bewährt, die lokale Logik-und Speichereinheit an eine lokale Drucksensorik zu koppeln. Bevorzugt ist die Druckmesseinrichtung in Form eines Dehnungssensors gebildet. Der Dehnungssenor kann besonders bevorzugt in Form eines Dehnungsmessstreifens gebildet sein. Ein Dehnungsmessstreifen ist bevorzugt auf der Außenseite des Einzelspeichers angeordnet, wobei dem Einzelspeicher ein hydraulischer Widerstand unmittelbar zur Integration in die Hochdruckführung vorgeordnet oder nachgeordnet ist. Die Weiterbildung ist insbesondere bei einer Realisierung der Hochdruckführung mit einem Einzelspeicher und hydraulischem Widerstand zum Einzelspeicher mit ausreichend verlässlichen Rohdaten versehbar. Die Rohdaten haben -wie von der Weiterbildung erkannt- bereits eine derart hohe Signalqualität, dass eine lokale Logik- und Speichereinheit mit angemessenem Messaufwand bereits in die Lage versetzt ist, eine signifikante Auswertung vorzunehmen.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Common-Rail-Systems hat es sich bewährt, dass die Speichereinheit von der Logikeinheit trennbar ist. Dies hat den Vorteil, dass für ein Logiksystem einer dezentral verkeilten lokalen Elektronik in Kombina- tion mit einer zentralen Elektronik unterschiedliche bzw. unterschiedlich ausgelegte Speichereinheiten zur Verfügung stehen können. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass bei einer Trennung von Logikeinheit und Speichereinheit die Speichereinheit zum Verbleib an einer Hochdruckkomponente ausgebildet ist. Insbesondere hat sich die vorgenannte Weiterbildung als vorteilhaft erwiesen für den Fall einer Hochdruckkom- ponente in Form eines Injektors. Diese Maßnahme kann sich jedoch auch als vorteilhaft für eine Hochdruckkomponente in Form eines Einzelspeichers oder eines Rails erweisen. Im Rahmen dieser Weiterbildung wurde die Problematik erkannt, dass, insbesondere im Falle eines Injektors, gewisse Hochdruckkomponenten einer Alterung unterliegen und damit ihre Eigenschaften -die regelmässig für die Einspritzung relevant sind- verändern können. Derartige Veränderungen können über die lokale Logik- und Speichereinheit festgehalten und abgelegt werden. Dies kann vorteilhaft für ein sich auf die Alterung der Hochdruckkomponente einstellendes adaptives Elektroniksystem mit zentraler Elektronik und dezentral verteilter lokaler Elektronik genutzt werden. Problematisch ist darüber hinaus jedoch, wenn bei einer gealterten Hochdruckkomponente -wie einem Injektor oder einem Einzelspeicher oder gar einem Rail— ein Austausch erforderlich wird. In diesem Fall würden beispielsweise in einem Ringspeicher der lokalen Logik- und Speichereinheit für die Hochdruckkomponente noch diejenigen Daten vorliegen, welche für die gealterte Hochdruckkomponente relevant sind, wenn der Ringspeicher nicht mit ausgetauscht würde. Im Rahmen dieser Weiterbildung wurde erkannt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn für die Hochdruckkomponente relevante Identifikationsdaten und Informations- und/oder Diagnosedaten immer mit der Hochdruckkomponente mitgeführt und zur Verfügung stehen; dies in besonders vorteilhafter Weise im Speicher der mit der Hochdruckkomponente ausgewechselt wird und an die lokale Logikeinheit angeschlossen werden kann. Die auswechselbare lokale Speichereinheit kann also quasi mit den relevanten Daten für die Hochdruckkomponente -etwa in der Form eines elektronischen Daumenabdrucks— an das Logiksystem angekoppelt werden. So stehen Diagnosedaten wie Alterungsdaten, Stromverhalten oder dergleichen mit einer ausgewechselten oder eingewechselten Hochdruckkomponente zur Verfügung. Im Falle einer Auswechselung der Hochdruckkomponente -beispielsweise im Falle einer Auswechselung des Injektors oder des Einzelspeichers— kann dann dennoch für den vom Austausch betroffenen Zylinder ein auf die ausgetauschte Komponente abgestimmtes Einspritzverhalten adaptiert werden. Beispielsweise hat dies den Vorteil, dass problemlos ein Injektor von einem ersten Zylinder auf einen zweiten Zylinder getauscht werden kann, wobei die ausgetauschte Hochdruckkomponente dabei das für das Einspritzverhalten relevante Datenmaterial mitnimmt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschrei- bung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprü- chen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeich- nung; diese zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Com- mon-Rail-System und einer Hochdruckkomponente mit einem Einzelspeicher sowie mit einer zentralen Elektronik und einer lokalen Logik-und Speichereinheit gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform; Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Messdatenermittlung und Auswertung bei einem Common-Rail-System für eine Brennkraftmaschine mit einer zentralen Elektronik und einer lokalen, d. h. dezentral verteilten, Anzahl von Logik-und Speichereinheiten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt beispielhaft ein im Wesentlichen analog zur eingangs genannten DE 10 2006 034 515 B3 ausgebildetes Common-Rail-System 100 mit einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine 1. Das Common-Rail-System 100 umfasst eine Niederdruckpumpe 2 zur Kraftstoffförderung aus einem Kraftstofftank 3, eine Saugdrossel 4 zur Festlegung eines Volumenstroms, eine Hochdruckpumpe 5 zur Förderung des Kraftstoffs unter Druckerhöhung zunächst in ein Rail 6. Der Kraftstoff wird vom Rail 6 weiter in einen für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine 1 vorgesehenen Einzelspeicher 7 zum Zwischenspeichern des vorgespannten Kraftstoffs gegeben und schließlich in einen Injektor 8 zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder bzw. den Brennraum der Brennkraftmaschine 1 weiter gefördert.

Bei einem hier gezeigten System ist der Kraftstoff im Einzelspeicher 7 ausreichend vorgespannt, um eine ausreichende Einspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine 1 zu gewährleisten. Auch ist eine Rückkopplung von Störfrequenzen in das Rail 6 mit entsprechender Auslegung der Zulaufleitung vom Rail 6 zum Einzelspeicher 7 gedämpft, d. h. die Verbindungsleitung vom Rail 6 zum Einzelspeicher 7 besitzt einen entsprechend hohen hydraulischen Widerstand. Dieses System wird durch ein elektronisches Steuergerät (ADEC oder ECU) einer zentralen Elektronik 9 (mit einer zentralen Logik 1 1) als auch durch eine dezentral verteilte, lokale Elektronik 12 geregelt. Eine dezentral verteilte lokale Elektronik 12 umfasst eine Anzahl von jeweils lokal -am Ort der Datenentstehung- gebildeten Logik- und Speichereinheiten ACR, AE, AI die jeweils an jeweils einen Sensor 10, 20, 30 unmittelbar vor Ort angeschlossen sind.

Beispielhaft ist dazu das Common-Rail-System 00 der Fig.1 erläutert. Das elektronische Steuergerät der zentralen Elektronik 9 beinhaltet Bestandteile eines Mikrocomputersystems mit einer zentralen Logik 11 sowie Eingang und Ausgang 9.1 , 9.2 des elektronischen Steuergerätes der zentralen Elektronik 9; beispielsweise zur Bildung der zentralen Logik 11 einen Mikroprozessor sowie Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM) und I/O Bausteine zur Bildung von Eingang 9.1 und Ausgang 9.2. In den Speicherbau- steinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das elektronische Steuergerät der zentralen Elektronik 9 in der zentralen Logik 11 aus den am Eingang 9.1 anliegenden Eingangsgrößen EIN die am Ausgang 9.2 anliegenden Ausgangsgrößen AUS. In Fig. 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt:

- ein bereits ausgewerteter Raildruck A(pCR), der mittels eines Rail-Drucksensors 10 gemessen und in einer lokalen Logik- und Speichereinheit ACR ausgewertet wurde,

- ein Drehzahlsignal nMot der Brennkraftmaschine 1 ,

- bereits ausgewertete Drucksignale A(pE) der Einzelspeicher 7, wobei Drucksignale pE der Einzelspeicher 7 bereits von diesen vor Ort zugeordneten jeweils lokalen Logik- und Speichereinheiten AE ausgewertet wurden.

Darüberhinaus gibt es in der hier beschriebenen Ausführungsform weitere Eingangsgrößen wie beispielsweise den Ladeluftdruck eines Turboladers und die Temperaturen der Kühl-/Schmiermittel und des Kraftstoffes sowie weitere Ausgangsgrößen, die nicht im Einzelnen dargestellt und pauschal unter EIN und AUS zu fassen sind. Konkret ist als Ausgangsgröße des elektronischen Steuergeräts der zentralen Elektronik 9 ein Signal PWM zur Steuerung der Saugdrossel 4 und ein leistungsbestimmendes Signal vE - beispielsweise eine Einspritzmenge zur Darstellung eines Sollmoments bei einer momentenbasierten Regelung- dargestellt. Die Ausgangsgröße AUS steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1.

Im Unterschied zur vorbekannten Common-Rail-Systemen wie sie zum Beispiel in DE 10 2006 034 515 B3 beschrieben ist, ist vorliegend somit eine lokale Messeinrichtung, nämlich hier ein Rail-Drucksensor 10 und ein Einzelspeicherdrucksensor 20 -und ein als Option zu verstehender Injektordrucksensor 30- jeweils mit einer lokalen Logik- und Speichereinheit ACR , AE -und optional AI- der dezentral verteilten lokalen Elektronik 12 gekoppelt—nämlich einer Rail-Logik- und Speichereinheit ACR und einer Einzelspeicherund Injektor-Logik- und Speichereinheit AE, AI. Von den Logik- und Speichereinheiten AE, AI kann nur eine vorgesehen sein, sodass eine von beiden optional ist. Die vorlie- gende Ausführungsform sieht nur die Einzelspeicher-Logik- und Speichereinheit AE vor, sodass die in Fig. 1 gezeigte Injektor-Logik- und Speichereinheit AI als Option zu verstehen ist. Die Logik- und Speichereinheiten ACR, AE sind jeweils ausgebildet, Messdaten des Common-Railsystems 100 lokal auszuwerten und zu speichern.

Vorliegend sind das konkret die Druckdaten eines Raildrucks pCR am Rail 6 sowie Druckdaten eines Einzelspeicherdrucks pE am Einzelspeicher 7. Die ausgewerteten Messdaten A(pE) und A(pCR) werden jeweils vom Ausgang der lokalen Logik und Speichereinheiten AE, ACR an das elektronische Steuergerät (ADEC oder ECU) der zentralen Elektronik 9 mit der zentralen Logik 11 über dessen Eingang 9.1 weitergeleitet.

In einer hier nicht gezeigten abgewandelten Ausführungsform ist es auch möglich, von einer lokalen Logik- und Speichereinheiten AI bereits ausgewertete Drucksignale A(pl) des Injektors 8 auf den Datenbus 13 zu geben, d.h. vom Ausgang der lokalen Logik und Speichereinheiten AI das elektronische Steuergerät (ADEC oder ECU) der zentralen Elektronik 9 mit der zentralen Logik 11 über dessen Eingang 9.1 weiterzuleiten.

Dem folgend ist die lokale Logik- und Speichereinheit AE integral mit dem Einzelspei- cherdrucksensor 20 in Form eines Dehnungsmessstreifens am Einzelspeicher 7 angeordnet. In einer Variante kann der Einzelspeicher 7 auch mit dem Injektor 8 in einem einzigen Gehäuse gebildet sein. Auch in dem Fall ist es vorgesehen, den Einzelspeicher- drucksensor 20 in Form eines Dehnungsmessstreifens direkt mit einer lokalen Logik- und Speichereinheit AE in integrierter Bauweise am Einzelspeicher 7 des Injektors vorzusehen. Analog ist die lokale Logik- und Speichereinheit ACR für das Rail 6 mit dem Raildrucksensor 10 am Rail 6 integriert.

Die in Fig. 1 dargestellte beispielhafte Ausführungsform folgt einem generellen System, wie es schematisch als Blockschaltbild in Fig. 2 dargestellt ist. Das Common-Railsystem 100 sieht für eine Brennkraftmaschine 1 eine kombinierte Steuerung aus der zentralen Elektronik 9 und einer dezentralen verteilten lokalen Elektronik 12 vor. Die dezentral verteilte lokale Elektronik 12 ist in integrierter Bauweise aus einer Anzahl von Messeinrichtungen M1 , M2 ... Mi und einer Anzahl von unmittelbar mit den Messeinrichtungen in integrierter Form untergebrachten Logik- und Speichereinheiten A1/S1 , A2/S2 ... Ai/Si gebildet. Beispielhaft ist wenigstens die Messeinrichtung M1 , M2 eine Druckmesseinrichtung mit einer integrierten Speicher- und Logikeinheit A1/S1 , A2/S2 zur Messung und Auswertung eines Einzelspeicherdrucks pE und eines Raildrucks pCR, die wie anhand von Fig. 1 erläutert funktionieren und dort mit AE, ACR bezeichnet sind. Die weiteren Messeinrichtungen Mi können anderer Art sein, beispielsweise eine Temperaturmesseinrichtung oder dergleichen umfassen und können ebenso jeweils mit einer lokalen Logik- und Speichereinheit Ai/Si integriert werden.

Der Systematik der Fig. 2 ist zu entnehmen, dass eine Messeinrichtung M1 , M2 bis Mi ausgelegt ist, eine Messung am Common-Rail-System 100 vorzunehmen, beispielsweise an einem Einzelspeicher (7 in F ' ig.1), der hier als Komponente B1 aufgeführt ist oder an einem Rail (6 in Fig. 1) der hier als Komponente B2 aufgeführt ist oder einer anderen Komponente Bi des Common-Rail-Systems 100. Vorliegend ist in jedem Fall unmittelbar am Ort der Messeinrichtung M1 , M2 ... Mi eine lokale Logik- und Speichereinheit A1/S1 , A2/S2 ... Ai/Si mit der Messeinrichtung integriert. Die Logik- und Speichereinheit A1/S1 , A2/S2 ... Ai/Si ist jeweils bereits in der Lage, ein von jeder der Messeinrichtungen M1 , M2 bis Mi geliefertes Messsignal auszuwerten und zu speichern.

Beispielsweise können -im Falle eines Speichers S1 oder S2- Injektor- oder Rail- individuelle Daten wie z. B. Herstellerinformation, Abnahmedaten und Einstellungen im lokalen Speicher S1 , S2 gespeichert werden und zur weiteren Auswertung durch die Logikeinheit A1 , A2 herangezogen werden. Solche und andere Informationen I können für jede der Komponenten Bi des Common-Rail-Systems 100 zur Verfügung stehen. Darüberhinaus können Diagnosedaten D individuell für jeden Komponenten B, dezentral erfasst und in einem Speicher Si gespeichert werden. Insbesondere in einem Fehlerfall kann ein letzter Satz von Diagnosedaten in einen Speicher Si -etwa als Ringspeicher ausgebildet— bereitgestellt werden. So kann auf vergleichsweise einfache Weise eine Datenlogger-Funktion L über die Betriebszeit einer Komponente Bi zur Verfügung gestellt werden.

In Bezug auf das konkret in Fig. 1 dargestellte System ist im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung zusätzlich oder alternativ zum Einzelspeicherdrucksensor 20 ein Injektordrucksensor 30 vorgesehen, der ganz ähnlich wie eine zuvor erläuterte lokale Logik- und Speichereinheit AE für den Einzelspeicher 7 oder eine lokale Logik- und Speichereinheit ACR für den Rail 6 ausgelesen werden kann. Im Folgenden kann für den Injektor und den am Injektor vorgesehenen Drucksensor 30, in Form eines Dehnungsmessstreifens, eine lokale Logik- und Speichereinheit AI vorgesehen sein. Deren Auslegung kann grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip erfolgen wie für die Logik- und Speichereinheit AE und ACR.

Vorliegend weist die Logik- und Speichereinheit AE und/oder AI eine Speichereinheit S und eine Logikeinheit A auf, wobei die Speichereinheit S von der Logikeinheit A getrennt werden kann. Die Speichereinheit S ist dazu zum Verbleib am Injektor bzw. Einzelspeicher vorgesehen. D. h. die Speichereinheit S der Logik- und Speichereinheit AI kann mit dem Injektor 8 und dem Dehnungsmessstreifen 30 ausgewechselt werden bzw. die Speichereinheit S der Logik- und Speichereinheit AE kann mit dem Einzelspeicher 7 und dem Dehnungsmessstreifen 20 ausgewechselt werden . Dies kann sich im Rahmen einer Alterung des Injektors 8 und/oder Einzelspeichers 7 als erforderlich erweisen. Ähnliche Austauschvorgänge wie bei einem Injektor 8 können also bei Alterung eines Einzelspeichers 7 durch Austausch des Einzelspeichers 7 mit Drucksensor 20 und Speicher S erfolgen. Ein ähnlicher Austauschvorgang kann auch für das Rail 6 mit Drucksensor 10 und Speicher S betreffend die Logik- und Speichereinheit ACR erfolgen; diesmal unter Trennung des Speichers S von der Logikeinheit A der Logik- und Speichereinheit ACR.

Dies hat den Vorteil, dass mit einer ausgetauschten Hochdruckkomponente, d.h. vorliegend mit einem ausgetauschten Injektor 8 (oder einem ausgetauschten Einzelspeicher 7 oder einem ausgetauschten Rail 6) auch die das Einspritzverhalten mitbestimmenden Daten für Alterungsvorgänge und Stromverhalten der entsprechenden Hochdruckkomponente in den an der Hochdruckkomponente vorhandenen Speicher S mit ausgetauscht bzw. mit eingetauscht werden. D. h. die Hochdruckkomponente wird mit dem dort vor- handenen Sensor 10, 20, 30 und Speicher S an das Logiksystem aus dezentral verteilter lokaler Elektronik 12 und zentraler Elektronik 11 angeschlossen. In dem Fall kann das Logiksystem somit unmittelbar mit den aktuellen Diagnosedaten D der Hochdruckkomponente arbeiten. Das Common-Rail-System 100 erweist sich somit als adaptiv; dies selbst im Falle, dass Hochdruckkomponenten wie ein Injektor 8, ein Einzelspeicher 7 oder ein Rail 6 ausgetauscht werden.

Die Kommunikation zwischen einer zentralen Elektronik 9 und der dezentral verteilten lokalen Elektronik 12 -beispielsweise einer Logik- und Speichereinheit AI, AE oder ACR mit der zentralen Logik 1 1-- erfolgt dabei in der Weise, dass bei Betrieb des Common- Rail-Systems 100 Messdaten wie der Druckverlauf an einem Injektor 8 oder an einem Einzelspeicher 7 an die zentrale Elektronik 9 unter Auswertung durch die Logikeinheit A übergeben werden, d. h. in ausgewerteter Form A(pl), A(pE), A(pCR). Gleichermaßen werden die entsprechenden Daten oder für den Druckverlauf relevante Daten in der Speichereinheit S der Hochdruckkomponente - also z.B. in einer Speichereinheit S der Logik- und Speichereinheit AE und ACR und AI abgelegt.

Wird nun eine Hochdruckkomponente z.B. ein Injektor 8 oder ein Einzelspeicher 7 ausgetauscht oder an einen anderen Ort, beispielsweise an einen anderen Zylinder der Brennkraftmaschine gesetzt, nimmt diese Hochdruckkomponente die relevanten für den Einspritzvorgang maßgeblichen Diagnosedaten in der mit ausgetauschten Speichereinheit S mit. Dies gilt auch für eine neu eingesetzte Hochdruckkomponente. Nach dem Einsetzen stehen dem Logiksystem aus dezentral verteilter lokaler Elektronik 12 und zentraler Elektronik 9 somit zur Steuerung und Regelung auch alterungsbedingte Entwicklungen beschreibende, für die Hochdruckkomponente charakteristische, individuelle Messdaten zur Verfügung und können zur Steuerung und Regelung des Gesamtsystems genutzt werden. Insbesondere kann ein von der zentralen Elektronik 9 an die dezentral verteilte lokale Elektronik 12 gegebenes Zeitsignal zur Initiierung eines Einspritzvorgangs auch beim Austausch von Hochdruckkomponenten so erfolgen, dass dieses auf die gegebenenfalls individuellen Eigenschaften des Injektors 8 oder des Einzelspeichers 7 abgestimmt ist; wobei die individuellen Eigenschaften den Druckverlauf beeinflussen können.

Die so realisierte dezentral verteilte lokale Elektronik 12 aus Messeinrichtung M1 , M2 bis Mi und lokaler Logik- und Speichereinheit A1/S1 , A2/S2 ... Ai/Si für jede der Komponenten Bi hat den Vorteil, dass vergleichsweise kurze Sensorleitungen zwischen einem Sensor der Messeinrichtung Mi und einer lokalen Logik- und Speichereinheit Ai/Si mög- lich sind. Dies erlaubt z. B. eine hohe Abtastfrequenz durch die lokale Logik- und Speichereinheit -nämlich in Fig.1 die AE, ACR-, die hier mit A1/S1 , A2/S2 bezeichnet sind, bei dennoch guter Signalqualität. Eine Reduzierung der Signalqualität (Signal- Rauschabstand) aufgrund eines längeren Kabelbaums ist damit vermieden. Erst ein ausgewertetes und entsprechend aufbereitetes Signal der dezentral verteilten lokalen Elektronik 12 -wie beispielsweise ein ausgewerteter Einzelspeicherdruck A(pE) oder ein ausgewerteter Raildruck A(pCR)- werden an die zentrale Elektronik 9, bzw. deren Steuergerät (ECU oder ADEC) gesendet. Dies hat den Vorteil, dass eine Datenlast auf dem Datenbus 13 reduziert ist. Umgekehrt ermöglicht das vorliegende System auch auf der Ausgangsseite des elektronischen Steuergeräts der zentralen Elektronik 9 mit der zentralen Logik 1 1 eine dem gleichen Prinzip folgenden Realisierung einer dezentral verteilten lokalen Elektronik 12. Dies kann beispielsweise auch für ein leistungsbestimmendes Signal vE realisiert werden, das zunächst in einer lokalen Logik- und Speichereinheit Aj/Sj aufbereitet wird und dann über einen Aktuator j der Komponente Systembaustein Bi zugeführt wird.

Beispielsweise kann einer Logik-und Speichereinheit Ai/Si , Aj/Sj ein entsprechendes Rechenmodell hinterlegt werden, mit dem eine modellbasierte Bausteinregelung, z. B. Injektorregelung oder ein entsprechendes Diagnoseverfahren möglich ist. Denkbar sind beispielsweise die Implementierung von Paritätsgleichungen, Beobachtersystemen und Parameterschätzverfahren etc. Auch lassen sich aufgrund den vergleichsweise geringen Sensor- und Aktuatorleltungen signalbasierte Diagnoseverfahren wie Frequenzanalysen oder dergleichen realisieren.

Insgesamt lässt sich mit der anhand von Fig. 2 erläuterten allgemeinen Systematik eine zylinderindividuelle Erfassung von Kraftstoffmengen, Einspritzverläufen, Leckagen, Temperaturen, Einspritzzeiten, Spritzbeginn und Spritzende mit höherer Signal- und Auswertequalität sowie zylinderindividuell mit hoher Verlässlichkeit realisieren.

Eine kombinierte Architektur von elektronischem Steuergerät (ADEC, ECU) -als zentrale Elektronik 9 mit zentraler Logik 11 und dezentral verteilter lokaler Elektronik 12 beispielsweise mit den genannten lokalen Logik- und Speichereinheiten ACR, AE , Al-ermöglicht so eine verbesserte zeitliche Synchronisierung des Common-Rail-Systems 100 auf die Brennkraftmaschine 1. So haben u.a. die zentrale Elektronik 9 und die Injektoren 8 oder das Rail 6, wie sie durch die Komponenten B1 , B2, symbolisiert sind, die gleiche Zeitba- sis. Das Erfordernis einer genauen Kenntnis eines Kurbelwinkels beispielsweise für einen Injektor 8, einen Einzetspeicher 7 oder ein Rail 6 ist dabei von geringerer Priorität als bisher.

Bezugszeichenliste

1 Brennkraftmaschine

2 Niederdruckpumpe

3 Kraftstofftank

4 Saugdrossel

5 Hochdruckpumpe

6 Rail

7 Einzelspeicher

8 Injektor

9 zentrale Elektronik mit Steuergerät (Advanced Diesel Engine Control oder Electronic Control Ljnit

9.1 , 9.2 Eingang, Ausgang des elektronischen Steuergeräts der zentralen

Elektronik

10 Rail-Drucksensor

11 zentrale Logik der zentralen Elektronik

12 dezentral verteilte, lokale Elektronik

13 Datenbus

20 Einzelspeicherdrucksensor

30 Injektordrucksensor

100 Common-Railsystem zur Kraftstoffeinspritzung

AE lokale Logik- und Speichereinheit für Einzelspeicher

ACR lokale Logik- und Speichereinheit für Rail

AI lokale Logik- und Speichereinheit für Injektor

pE Einzelspeicherdruck

pl Injektordruck

pCR Raildruck E leistungsbestimmendes Signal, beispielsweise eine Einspritzmenge nMot Drehzahlsignal der Brennkraftmaschine

A(pE) ausgewerteter Einzelspeicherdruck

A(pl) ausgewerteter Injektordruck

A(pCR) ausgewerteter Raildruck

A1. A2 Speicher

I Informationen

D Diagnosedaten

L Datenlogger

Mi Messeinrichtung

Mj Aktuator

B1 , B2, Bi, Bj Komponenten des Systems

S, Si Speichereinheit

A, Ai Logikeinheit