Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DIAGNOSTIC METHOD FOR PARALLEL-CONNECTED ELECTROMAGNETIC INJECTORS OR VALVES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/072960
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method (100) for operating a fuel injection system (2) having a plurality of injectors or valves (21a, 21b, 21c) which can each be actuated by associated electromagnets (22a, 22b, 22c), wherein the electromagnets (22a, 22b, 22c) are combined in a parallel circuit (23), and wherein the parallel circuit (23) can be connected to a common voltage source (61), wherein a diagnostic variable D, which is a measure of the inductance LP of the parallel circuit (23), is determined (110), and wherein the number n of those electromagnets (22a, 22b, 22c) that participate in the parallel circuit (23) is determined (120) from the diagnostic variable D. The invention further relates to an associated control unit (6) and to computer program product.

Inventors:
WALTER, Michael (Unterer Klingelbrunnen 49, Kornwestheim, 70806, DE)
WIPPLINGER, Kai (Kronenstr. 70, Esslingen, 73734, DE)
REINOEHL, Markus (Im Fuchsbau 4, Stuttgart, 70499, DE)
HEIGL, Michael (Stammheimer Str. 9, Korntal-Muenchingen, 70825, DE)
Application Number:
EP2017/073849
Publication Date:
April 26, 2018
Filing Date:
September 21, 2017
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
F02D41/20; F02D41/22; F02M65/00; G01R29/027; G01R31/02
Foreign References:
DE4414227A11995-10-26
DE102010030013A12010-12-16
DE4010198A11991-10-02
DE19533452A11997-03-13
US7168413B22007-01-30
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Verfahren (100) zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems (2) mit einer Mehrzahl Injektoren oder Ventile (21a, 21b, 21c), welche jeweils durch zugehörige Elektromagnete (22a, 22b, 22c) betätigbar sind, wobei die

Elektromagnete (22a, 22b, 22c) in einer Parallelschaltung (23) zusammengefasst sind und wobei die Parallelschaltung (23) mit einer gemeinsamen

Spannungsquelle (61) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnosegröße D, die ein Maß für die Induktivität LP der Parallelschaltung (23) ist, ermittelt wird (110), und dass aus der Diagnosegröße D die Anzahl n derjenigen Elektromagnete (22a, 22b, 22c), die an der Parallelschaltung (23) teilnehmen, ermittelt wird (120).

2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Diagnosegröße D aus mindestens einem Messwert für den durch die

Parallelschaltung (23) fließenden Strom I gebildet wird, wobei der Messwert zu einem vorgegebenen Zeitpunkt tM nach dem Anlegen einer konstanten Spannung U an die Parallelschaltung (23) aufgenommen wird.

3. Verfahren (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorgegeben Zeitintervall T nacheinander mehrere Messwerte für den Strom I aufgenommen werden, während die Spannung U an der

Parallelschaltung (23) anliegt, wobei die Diagnosegröße D ein Maß für die Steigung ΔΙ des Stroms I während des Zeitintervalls T ist.

4. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass der durch die Parallelschaltung (23) fließende Strom I durch Speisung der Parallelschaltung (23) aus einer Spannungsquelle (61) mit konstanter Spannung U über einen Zweipunktregler (62) im zeitlichen Mittel auf einem konstanten Niveau IP, IH gehalten wird, wobei die Diagnosegröße D aus dem Zeitprogramm u(t), mit dem der Zweipunktregler (61) die Spannung U an die Parallelschaltung (23) anlegt, ausgewertet wird (110).

5. Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnosegröße D aus der Regelfrequenz f, aus dem Tastverhältnis R, und/oder aus der Dauer ΪΟΝ bzw. toFF der Ein- bzw. Ausschaltphase, des Zeitprogramms u(t) ausgewertet wird (110).

6. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, dass die Diagnosegröße D aus dem zeitlichen

Abklingverhalten des Stroms I durch die Parallelschaltung nach dem Trennen der Parallelschaltung von der Spannungsquelle ausgewertet wird (110).

7. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, dass die Diagnosegröße D aus der Geschwindigkeit, mit der die magnetische Energie in der Parallelschaltung als elektrische Energie aus der Parallelschaltung abführbar ist, ausgewertet wird (110).

8. Steuergerät für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Mehrzahl

Injektoren oder Ventile, welche jeweils durch zugehörige Elektromagnete betätigbar sind, wobei die Elektromagnete in einer Parallelschaltung

zusammengefasst sind und wobei die Parallelschaltung durch das Steuergerät mit einer gemeinsamen Spannungsquelle verbindbar ist, dadurch

gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine Messeinheit (63) zur Ermittlung einer Diagnosegröße D, die ein Maß für die Induktivität L der Parallelschaltung ist, sowie eine Auswerteeinheit (64) zur Auswertung der der Anzahl n derjenigen Elektromagnete, die an der Parallelschaltung teilnehmen, aus der

Diagnosegröße D umfasst. 9. Steuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein

Zweipunktregler vorgesehen ist, um den durch die Parallelschaltung fließenden Strom I im zeitlichen Mittel auf einem konstanten Niveau IP, IH ZU halten, wobei das Zeitprogramm u(t), mit dem der Zweipunktregler die Spannung U an die Parallelschaltung anlegt, in die Messeinheit, und/oder in die Auswerteeinheit, geführt ist.

10. Computerprogrammprodukt, enthaltend maschinenlesbare

Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einem

Steuergerät, ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, zu einem Steuergerät nach einem der Ansprüche 8 bis 9 aufwerten, und/oder dazu veranlassen, ein Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7

auszuführen.

Description:
Beschreibung Titel:

Diagnoseverfahren für parallelgeschaltete elektromagnetische Injektoren oder Ventile

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem eine Parallelschaltung mehrerer elektromagnetischer Injektoren oder Ventile für ein

Kraftstoffeinspritzsystem auf Defekte untersuchbar ist.

Stand der Technik

In Kraftstoffeinspritzsystemen für erdgasbetriebene PKW wird der Kraftstoff in der Regel über Injektoren oder Ventile eindosiert, die über zugehörige

Elektromagnete betätigbar sind. Entsprechende Injektoren oder Ventile sind technisch ausgereift und am Markt verfügbar.

Kraftstoffeinspritzsysteme für Nutzfahrzeuge benötigen einen deutlich höheren Massendurchfluss. Um auf die im PKW-Bereich bewährten Injektoren oder Ventile zurückzugreifen und zugleich den schaltungstechnischen Aufwand nicht über Gebühr in die Höhe zu treiben, werden mehrere derartige Injektoren oder Ventile je Motorzylinder vorgesehen und in Parallelschaltung über eine gemeinsame Spannungsquelle angesteuert.

In derartigen Schaltungen können im Wesentlichen zwei Arten von Fehlern auftreten. Einerseits kann es Kurzschlüsse geben, die über die Standard- Diagnosefunktionen von Steuergeräten in einfacher Weise erkannt werden können. Andererseits kann es Fehler geben, die einzelne Injektoren oder Ventile von der Parallelschaltung ausnehmen. So kann beispielsweise die elektrische Kontaktierung eines Elektromagneten unterbrochen sein, oder die Magnetspule eines Elektromagneten kann durchgebrannt sein. Fehler dieser Art sind deutlich schwieriger zu erkennen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die

Parallelschaltung im normalen Betrieb in Stromregelung betrieben wird. Der entsprechende Regler hält den durch die Parallelschaltung fließenden Strom I dann auf seinem üblichen Niveau. Dieser Strom I verteilt sich jedoch auf weniger Elektromagnete, die hierdurch möglicherweise überlastet werden und nach Art eines Dominoeffekts ebenfalls ausfallen können. Weiterhin fehlt für die

Verbrennung im Motor diejenige Menge an Kraftstoff, die der funktionsunfähige Injektor, bzw. das funktionsunfähige Ventil, hätte eindosieren sollen. Dadurch können Zündaussetzer und Fehler in der Lambda- Regelung auftreten.

Erste Ansätze für die Erkennung, welcher von mehreren gemeinsam

angesteuerten Injektoren auf Grund einer fehlerhaften elektrischen Verbindung nicht funktionsfähig ist, sind aus der US 7 168 413 B2 bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zum Betreiben eines

Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Mehrzahl Injektoren oder Ventile entwickelt. Die Elektromagnete sind in einer Parallelschaltung zusammengefasst, und die Parallelschaltung ist mit einer gemeinsamen Spannungsquelle verbindbar.

Erfindungsgemäß wird eine Diagnosegröße D ermittelt, die ein Maß für die Induktivität L der Parallelschaltung ist. Aus der Diagnosegröße D wird die Anzahl n derjenigen Elektromagnete ermittelt wird, die an der Parallelschaltung teilnehmen.

Es wurde erkannt, dass auf diese Weise ein besonders deutliches Signal dafür erhalten werden kann, wie viele der vorhandenen Elektromagnete tatsächlich an der Parallelschaltung teilnehmen, d.h. von Strom durchflössen werden und den zugehörigen Injektor, bzw. das zugehörige Ventil, betätigen.

Für die Gesamtinduktivität LP einer Parallelschaltung aus n Induktivitäten Li bis

L n gilt:

1 ^ 1 Haben alle n Induktivitäten Li bis L n den gleichen Wert I_E, wie dies beim Einsatz mehrerer gleichartiger Injektoren oder Ventile je Motorzylinder in der Regel der Fall ist, gilt also:

L p L vi

Typischerweise werden zwei oder drei Injektoren oder Ventile parallel geschaltet (n=3). Ein Ausfall eines Injektors oder Ventils ändert die Gesamtinduktivität LP der Parallelschaltung deutlich. Da es keinen anderen Anlass gibt, aus dem sich die Gesamtinduktivität LP vergleichbar stark ändern sollte, kann aus der

Änderung von LP umgekehrt geschlossen werden, dass mindestens ein Injektor oder Ventil nicht funktionsfähig ist.

Dabei wird ein besonders großer Signalhub erzielt, wenn LP unmittelbar als Diagnosegröße D gemessen wird. Entsprechende dedizierte Messmittel sind jedoch in Steuergeräten für Kraftstoffeinspritzsysteme in der Regel nicht standardmäßig vorgesehen und müssten nachgerüstet werden. Es gibt jedoch eine Reihe von Diagnosegrößen D, die von LP abhängen, also ein Maß für LP sind, und die zugleich mit den in typischen Steuergeräten bereits vorhandenen Messmitteln erfasst werden können.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die

Diagnosegröße D aus mindestens einem Messwert für den durch die

Parallelschaltung fließenden Strom I gebildet. Dabei wird der Messwert zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Anlegen einer konstanten Spannung U an die Parallelschaltung aufgenommen. Diese Messung kann beispielsweise in der Boost-Phase erfolgen, wenn ausgehend vom unbetätigten Zustand der Injektoren bzw. Ventile eine hohe konstante Spannung U angelegt wird, um den Strom I durch die Parallelschaltung der Elektromagnete möglichst schnell auf ein hohes Niveau zu treiben. Hauptvorteil einer Messung in der Boost-Phase ist, dass eine eventuelle Stromregelung noch nicht aktiv ist, so dass diesbezügliche Toleranzen nicht zum Tragen kommen.

Beispielsweise kann der Strom I durch die Parallelschaltung etwa 250 nach dem Anlegen der Spannung U gemessen werden. Um weiterhin die mit einer Messung zu nur einem Zeitpunkt verbundenen Toleranzen zu vermindern, werden in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in einem vorgegebenen Zeitintervall T nacheinander mehrere Messwerte für den Strom I aufgenommen, während die Spannung U an der Parallelschaltung anliegt. Es wird dann eine Diagnosegröße D gewählt, die ein Maß für die Steigung ΔΙ des Stroms I während des Zeitintervalls T ist. Ein Beispiel für eine Toleranz, mit der die Einzelschuss-Messung des Stroms I behaftet ist, ist der Offsetfehler des Analog-Digital-Wandlers, mit dem der Messwert für den Strom I digitalisiert und der weiteren Verarbeitung zugeführt wird.

Beispielsweise können ab einem Zeitpunkt von etwa 50 bis 250 nach dem Anlegen der Spannung U an in periodischen Abständen von beispielsweise 4 weitere Messwerte aufgenommen werden, und die Steigung ΔΙ kann

beispielsweise mit einer linearen Regression ermittelt werden.

In Kraftstoff einspritzsystemen für Fahrzeuge stehen in der Regel nur eine oder mehrere Festspannungen U zur Verfügung, die von der Bordnetzspannung abgeleitet sind und mit dieser schwanken können. Gleichwohl ist es

wünschenswert, den Strom I durch die Parallelschaltung in der Anzugsphase, also während des Betätigungsvorgangs des Injektors oder Ventils, zumindest im zeitlichen Mittel auf einem vorgegebenen Niveau IP halten zu können. Ebenso ist es wünschenswert, den Strom I nach erfolgtem Betätigungsvorgang zumindest im zeitlichen Mittel auf einem niedrigeren Niveau IH stabilisieren zu können, das den Injektor bzw. das Ventil gerade noch sicher in dem betätigten Zustand hält.

Zu diesem Zweck wird in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Parallelschaltung über einen Zweipunktregler aus einer Spannungsquelle mit konstanter Spannung U gespeist. Dem Zweipunktregler wird das im zeitlichen Mittel zu haltende Stromniveau als

Sollwert vorgegeben. Zugleich wird dem Zweipunktregler der Ist- Strom I als Rückkopplung zugeführt. Ist der Ist- Strom I geringer als der Sollwert, wird die Parallelschaltung über einen Schalter mit der Spannungsquelle verbunden; ist der Ist- Strom I höher als der Sollwert, wird die Parallelschaltung wieder von der Spannungsquelle getrennt, und der Strom I beginnt abzuklingen. Im eingeschwungenen Zustand stellt sich ein periodisches Zeitprogramm u(t) ein, mit dem der Zweipunktregler die Spannung U an die Parallelschaltung anlegt.

Aus diesem Zeitprogramm u(t) wird die Diagnosegröße D ausgewertet. Die Erfinder haben erkannt, dass das Zeitprogramm u(t) zum einen von bekannten bzw. leicht beschaffbaren Konstanten abhängt, nämlich von der Spannung U und vom Sollwert des im zeitlichen Mittel zu haltenden Stromniveaus. Zum anderen wird das Zeitprogramm u(t) maßgeblich dadurch bestimmt, wie schnell der Strom I in der Parallelschaltung auf eine Änderung der angelegten Spannung (jeweils zwischen den beiden Werten Null und U) antwortet. Da die Elektromagnete im

Wesentlichen induktive Lasten sind, ist auch die Parallelschaltung im

Wesentlichen eine induktive Last. Die Geschwindigkeit, mit der der Strom I einer Änderung der angelegten Spannung folgt, wird also maßgeblich durch die Induktivität LP der Parallelschaltung bestimmt.

Die Bestimmung der Diagnosegröße D aus dem Zeitprogramm u(t) eliminiert zum einen die Toleranzen, mit denen die Einzelschuss-Messung des Stroms I behaftet ist, da die Messung über mehrere Einzelmessungen und über einen längeren Zeitraum gemittelt wird. Zum anderen lässt sich auch selbstkonsistent prüfen, ob ein eingeschwungener Zustand vorliegt, indem ausgewertet wird, wie genau das Zeitprogramm u(t) eine feste Periodizität einhält.

Beispielsweise kann die Diagnosegröße D aus der Regelfrequenz f ausgewertet werden, welche äquivalent ist zur Periodendauer, mit der das Ein- und

Ausschalten der Spannung U wiederkehrt. Auch das Tastverhältnis R und die

Dauer ΪΟΝ bzw. toFF der Ein- bzw. Ausschaltphase werden maßgeblich dadurch bestimmt, wie schnell der Strom I auf das Ein- bzw. Ausschalten der Spannung U antwortet. Somit kann die Diagnosegröße D auch aus diesen Größen ausgewertet werden.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Diagnosegröße D aus dem zeitlichen Abklingverhalten des Stroms I durch die Parallelschaltung nach dem Trennen der Parallelschaltung von der

Spannungsquelle, d.h. nach dem Abschalten der Spannung U und dem

Übergang der Elektromagneten in eine sogenannte Freilaufphase, ausgewertet. Ein Beispiel für eine in dieser Weise nutzbare Freilaufphase ist der Übergang von der Boost-Phase, in der die Spannung U dauernd an die Parallelschaltung angelegt wird, in die Anzugsphase, in der der Strom I im zeitlichen Mittel auf dem Niveau IP ZU halten ist.

Das Ende der Boost-Phase wird dadurch eingeläutet, dass die Spannung U nicht mehr konstant an die Parallelschaltung angelegt wird, sondern die

Stromregelung aktiviert wird. Wenn hierfür beispielsweise der bereits erwähnte Zweipunktregler zum Einsatz kommt, so wird dieser am Ende der Boost-Phase zunächst registrieren, dass der Ist- Strom I höher ist als der Sollwert Ip.

Dementsprechend bleibt die Spannung U zunächst ausgeschaltet. Erst wenn der Strom I unter das Niveau IP sinkt, ggfs. zuzüglich einer Schalthysterese, wird die Spannung U wieder eingeschaltet. Die Geschwindigkeit, mit der der Strom I nach dem Abschalten der Spannung U abklingt, wird durch die Anzahl n der an der Parallelschaltung tatsächlich teilnehmenden Elektromagnete, und somit durch die Gesamtinduktivität LP der Parallelschaltung, bestimmt: Je mehr Elektromagnete in der Boost-Phase tatsächlich aufmagnetisiert wurden, desto mehr magnetische Energie ist in der Parallelschaltung gespeichert und desto länger dauert das Abklingen des Stroms in dem aus den Induktivitäten der Elektromagneten einerseits und den ohmschen Widerständen andererseits gebildeten RL- Kreis. Somit handelt es sich auch bei dem zeitlichen Abklingverhalten des Stroms I um eine Größe, die ein Maß für die Induktivität LP der Parallelschaltung ist.

Während der Boost-Phase kann optional an Stelle der Spannung U eine höhere Spannung UB angelegt werden, um den Aufbau des Stroms I in den

Elektromagneten zu beschleunigen. Dies ändert nichts an der beschriebenen grundsätzlichen Funktionsweise.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Diagnosegröße D aus der Geschwindigkeit, mit der die magnetische Energie in der Parallelschaltung als elektrische Energie aus der Parallelschaltung abführbar ist, ausgewertet. Dies kann beispielsweise in der Phase der sogenannten Schnelllöschung geschehen, wenn der Injektor bzw. das Ventil wieder vom betätigten in den unbetätigten Zustand zurückgeführt werden soll. Bei der Schnelllöschung wird die Parallelschaltung mit einem Kondensator

kurzgeschlossen, um die in den Elektromagneten gespeicherte magnetische Energie in elektrischer Form in die Kondensatoren zu überführen und somit zurückzugewinnen. Die Elektromagnete und der Kondensator bilden dann einen

LC- Kreis, und die Zeitkonstante, mit der der Energietransport in den Kondensator voranschreitet und der Strom I durch die Parallelschaltung abklingt, wird wieder maßgeblich durch die Induktivität LP der Parallelschaltung bestimmt.

Um das Verfahren durchführen zu können, wird lediglich ein ohnehin schon vorhandener elektrischer Zugang zu der Parallelschaltung der Elektromagnete benötigt, über den zum einen eine Spannung U an die Parallelschaltung angelegt und zum anderen der tatsächlich durch die Parallelschaltung fließende Strom I gemessen werden kann. Alle übrigen im Kontext des Verfahrens anfallenden Aufgaben können im Steuergerät für das Kraftstoffeinspritzsystem erledigt werden. Dieses Steuergerät kann ein dediziertes Steuergerät sein, das allein dem Kraftstoffeinspritzsystem zugeordnet ist, oder aber ein Motorsteuergerät, das zusätzlich noch weitere Aufgaben des Motormanagements übernimmt.

Die Erfindung bezieht sich daher auch auf ein Steuergerät für ein

Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Mehrzahl Injektoren oder Ventile, welche jeweils durch zugehörige Elektromagnete betätigbar sind, wobei die

Elektromagnete in einer Parallelschaltung zusammengefasst sind und wobei die Parallelschaltung durch das Steuergerät mit einer gemeinsamen

Spannungsquelle verbindbar ist.

Erfindungsgemäß umfasst das Steuergerät eine Messeinheit zur Ermittlung einer Diagnosegröße D, die ein Maß für die Induktivität L der Parallelschaltung ist, sowie eine Auswerteeinheit zur Auswertung der der Anzahl n derjenigen

Elektromagnete, die an der Parallelschaltung teilnehmen, aus der

Diagnosegröße D.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Steuergerät ein Zweipunktregler vorgesehen, um den durch die Parallelschaltung fließenden Strom I im zeitlichen Mittel auf einem konstanten Niveau IP, IH ZU halten. Das Zeitprogramm u(t), mit dem der Zweipunktregler die Spannung U an die Parallelschaltung anlegt, ist in die Messeinheit, und/oder in die

Auswerteeinheit, geführt.

Dabei können die Messeinheit, und/oder die Auswerteeinheit, und/oder der Zweipunktregler, in Hardware implementiert sein. Jede dieser Komponenten kann aber auch ganz oder teilweise in Software oder Firmware implementiert sein. Insbesondere kann die Funktionalität eines existierenden Steuergeräts durch Abänderung seiner Software oder Firmware dahingehend abgeändert oder erweitert werden, dass es in die Lage versetzt wird, das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Eine entsprechende Software oder Firmware ist insofern ein eigenständig nutzbares und verkaufbares Produkt.

Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Computerprogrammprodukt mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einem Steuergerät, ausgeführt werden, den Computer, und/oder das

Steuergerät, zu einem Steuergerät gemäß der Erfindung aufwerten, und/oder dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.

Ausführungsbeispiele Es zeigt:

Figur 1 Anwendung des Verfahrens 100 in einem beispielhaften

Kraftstoffeinspritzsystem 2 eines Kraftfahrzeuges 1;

Figur 2 zeitlicher Verlauf U(t) der Spannung an der Parallelschaltung 23 und l(t) des Stroms durch die Parallelschaltung 23 bei drei funktionsfähigen Injektoren 21a-21c (Figur 2a), bei zwei funktionsfähigen Injektoren 21a-21b (Figur 2b) und bei nur einem funktionsfähigen Injektor 21a (Figur 2c); Figur 3 Auswertung (120) des vom Zweipunktregler 62 generierten

Zeitprogramms u(t) über die Regelfrequenz f (Figur 3a), über das Tastverhältnis R (Figur 3b) und über die Einschaltzeit ΪΟΝ (Figur 3c) nach der Anzahl n der funktionsfähigen Injektoren 21a-21c;

Figur 4 Auswertung (120) der Dauer tF der Freilaufphase zwischen dem Ende der Boost-Phase und dem Einsetzen des Zweipunktreglers 62 nach der Anzahl n der funktionsfähigen Injektoren 21a-21c; Figur 5 Auswertung (120) des Gradienten dl/dt bei Schnelllöschung nach der

Anzahl n der funktionsfähigen Injektoren 21a-21c.

Nach Figur 1 umfasst der beispielhaft dargestellte Motor 3 in dem Kraftfahrzeug 1 einen einzigen Zylinder 31. Dieser Zylinder 31 wird über ein

Kraftstoffeinspritzsystem 2 mit gasförmigem Kraftstoff 5, hier komprimiertes

Erdgas, aus einem Vorratsbehälter 51 versorgt. Der Vorratsbehälter 51 ist über das Absperrventil 52 mit dem Kraftstoffeinspritzsystem 2 verbindbar.

Das Kraftstoffeinspritzsystem 2 umfasst ein Saugrohr 4, das dem Zylinder 31 gesteuert durch eine Drosselklappe 41 Verbrennungsluft 42 zuführt. An den drei

Einblasstutzen 43a, 43b und 43c, deren Abstände zueinander in Figur 1 stark übertrieben gezeichnet sind, wird der Verbrennungsluft 42 jeweils durch einen Injektor 21a, 21b bzw. 21c Kraftstoff 5 aus einer mit dem Absperrventil 52 gekoppelten Verteilerleitung 53 zugemischt. Die Injektoren 21a, 21b bzw. 21c sind durch jeweils zugehörige Elektromagnete 22a, 22b und 22c betätigbar. Es handelt sich jeweils um normal-geschlossene Ventile, d.h., die Federkraft der jeweiligen Ventilfeder 24a, 24b, 24c wirkt schließend, und die Magnetkraft des jeweiligen Elektromagneten 22a, 22b, 22c wirkt öffnend. Die Elektromagneten 22a, 22b und 22c sind in einer Parallelschaltung 23 zusammengefasst und daher nur gemeinsam durch das Steuergerät 6 ansteuerbar.

Das Steuergerät 6 umfasst eine Festspannungsquelle 61 mit der Spannung U, die wahlweise über einen Zweipunktregler 62 oder über eine Boost-Schaltung 65 an die Parallelschaltung 23 angelegt werden kann. Der jeweils durch die

Parallelschaltung 23 fließende Strom I wird mit dem Amperemeter 66 gemessen. Der jeweilige Mess wert für den Strom I wird dem Zweipunktregler 62 als

Rückkopplung zugeführt und zugleich der Messeinheit 63 zugeleitet. Die

Messeinheit 63 erhält zusätzlich das Zeitprogramm u(t), mit dem der

Zweipunktregler die Spannung U an die Parallelschaltung 23 anlegt bzw.

abschaltet, und liefert in Schritt 110 des Verfahrens 100 eine Diagnosegröße D, die ein Maß für die Induktivität LP der Parallelschaltung 23 ist. Aus der

Diagnosegröße D ermittelt die Auswerteeinheit 64 wiederum in Schritt 120 des Verfahrens 100 die Anzahl n der Elektromagnete 22a, 22b, 22, die an der Parallelschaltung 23 teilnehmen, und damit die Anzahl n der funktionierenden Injektoren 21a, 21b, 21c.

In den Figuren 2a bis 2c sind für eine an Figur 1 angelehnte prototypische Testanordnung jeweils die an der Parallelschaltung 23 anliegende Spannung U(t) und der durch die Parallelschaltung 23 fließende Strom l(t) als Funktionen der Zeit t aufgetragen, wobei der Maßstab der Figuren 2a bis 2c jeweils identisch ist.

Der Zeitverlauf U(t) ist nicht identisch mit dem Zeitprogramm u(t), das der Zweipunktregler 62 liefert, sondern eine mit einem Oszilloskop aufgenommene Messkurve. Der Zeitverlauf U(t) enthält daher auch Überschwinger und andere Abweichungen von der nominellen Rechteckform der angelegten

Spannungspulse.

Die Ansteuerung der Parallelschaltung 23 verläuft in den Figuren 2a bis 2c jeweils nach dem gleichen Schema. Zunächst wird eine Boost-Spannung UB angelegt, um ausgehend vom unbetätigten Zustand der Injektoren 21a bis 21c den Strom l(t) durch die Parallelschaltung schnellstmöglich zu erhöhen. Diese

Boost-Spannung U B ist höher als die Festspannung U der Spannungsquelle 61. Zu diesem Zweck enthält die Boost-Schaltung 65 einen (in Figur 1 nicht separat eingezeichneten) Spannungserhöhenden DC-DC-Wandler. Sobald der maximale Boost- Strom IB erreicht ist, wird die Boost-Schaltung 65 deaktiviert, und die Kontrolle über die an der Parallelschaltung 23 angelegte Spannung U wird an den Zweipunktregler 62 übergeben. Der Zweipunktregler 62 hat nun zunächst die Aufgabe, den Strom I durch die Parallelschaltung 23 in einer Pull-In-Phase auf einem ersten, hohen Sollwert IP ZU stabilisieren, damit die Anker der Injektoren 21a, 21b und 21c schnellstmöglich in ihre betätigte Endposition angezogen werden. Wenn dies geschehen ist, wird der Sollwert auf einen niedrigeren Wert IH abgesenkt, der nur noch zum Halten der Anker in der betätigten Endposition ausreicht. Zur Rückkehr in den unbetätigten Zustand wird der Sollwert für den Strom I wieder auf Null zurückgefahren. Hierdurch entsteht in der Spannung U(t) jeweils durch Gegeninduktion in den Elektromagneten 22a bis 22c ein Spike S.

In der Boost-Phase wird in dem Zeitintervall T der Strom l(t) jeweils mehrfach gemessen, und an Hand einer linearen Regression wird die Steigung ΔΙ des Stroms über das Zeitintervall T gemessen. Hier tritt der erste wesentliche Unterschied zwischen den Figuren 2a, 2b und 2c zu Tage. Je mehr Elektromagneten 22a, 22b, 22c an der Parallelschaltung 23 teilnehmen, desto geringer ist die Gesamtinduktivität LP der Parallelschaltung 23, und desto schneller antwortet der Strom l(t) auf die Boost-Spannung UB.

Dementsprechend ist die Steigung ΔΙ umso größer und die Dauer der Boost- Phase umso geringer, je mehr Elektromagneten 22a, 22b und 22c funktionieren.

Weiterhin ist aus dem Vergleich der Figuren 2a bis 2c ersichtlich, dass die Regelfrequenz f des Zweipunktreglers 62 umso größer ist, je mehr

Elektromagnete 22a, 22b, 22c funktionieren, je geringer also die

Gesamtinduktivität LP der Parallelschaltung 23 ist. Da die Elektromagnete 22a,

22b, 22c dann grundsätzlich schneller reagieren, ist auch ein geringeres

Tastverhältnis R und eine geringere Einschaltdauer ΪΟΝ nötig, um nach einem Abklingen des Stroms l(t) unter den jeweiligen Sollwert IP bzw. IH den Strom l(t) jeweils wieder zurück über diesen Sollwert IP bzw. IH ZU treiben.

Diese Zusammenhänge sind in den Figuren 3a bis 3c noch einmal verdeutlicht. In Figur 3a ist in der Haltephase mit dem Sollwert IH die Regelfrequenz über der Anzahl n der funktionierenden Elektromagnete 22a, 22b, 22c aufgetragen. In Figur 3b ist das Tastverhältnis R des Zweipunktreglers 62 über n aufgetragen, wobei zwischen der Pull-In-Phase mit dem Sollwert IP und der Haltephase mit dem Sollwert IH differenziert wird. In Figur 3c ist die Einschaltzeit ΪΟΝ pro Zyklus aufgetragen, wobei auch hier wieder zwischen der Pull-In-Phase mit dem

Sollwert IP und der Haltephase mit dem Sollwert IH differenziert wird. Der Signalhub variiert zwischen den verschiedenen Auswertungen gemäß den Figuren 3a bis 3c, und teilweise auch zwischen der Pull-In-Phase und der Haltephase, erheblich. Er ist aber in allen Beispielen groß genug, um eindeutig das Versagen eines oder mehrerer Elektromagneten 22a, 22b, 22c feststellen und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten zu können.

In Figur 4 ist die Dauer tF der Freilaufphase vom Ende der Boost-Phase bis zum Einsetzen des Zweipunktreglers 62 über n aufgetragen. Je größer n ist, desto mehr magnetische Energie muss in der Freilaufphase an ohmschen

Widerständen dissipiert werden, und desto länger ist die Dauer tF der

Freilaufphase.

In Figur 5 ist der Gradient dl/dt des Stroms l(t) über n aufgetragen. Je größer n, desto geringer ist die Gesamtinduktivität LP der Parallelschaltung 23 und desto schneller verläuft der Energietransport aus den Magnetspulen der

Elektromagneten 22a, 22b und 22c in den (in Figur 1 nicht eingezeichneten) Kondensator für die Energierückgewinnung.