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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Verkokung an Einspritzdüsen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 und 8 genannten Merkmalen.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei der Verbrennung mit konventionellen Kraftstoffen, Diesel und Benzin, im Ansaugbereich von Einspritzdüsen gebildete Ablagerungen messtechnisch zu ermitteln. Die Offenlegungsschrift
DE 37 25 547 A1 offenbart ein Verfahren zur Feststellung der Verkokungsneigung von Ölen und/oder Kraftstoffen in Verbrennungsmotoren, bei dem in einem Probelauf die in einer vorgegebenen Zeit auf einem Teil im Ansaugbereich gebildete Ablagerung beim Aufbringen von Öl und/oder Kraftstoff gemessen wird. Dabei ist vorgesehen, dass die auf einem beheizten, im Ansaugbereich angeordneten, Probekörper von dem Öl und/oder Kraftstoff gebildete Ablagerung bei einem Motorbetrieb gemessen wird, bei dem der Probekörper bei interner Abgasrückführung von aus dem Brennraum zurückströmendem Abgas beaufschlagt wird.
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Dies ist jedoch für den Serienbetrieb aufgrund der damit verbundenen hohen Kosten kaum realisierbar. Aus der
US 2003/02 26 399 A1 ist es bekannt, eine Injektorfehlfunktion über den Druck in der Leitung zwischen dem Injektor und der Kraftstofftank festzustellen.
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In der
EP 1 215 386 A2 wird beschrieben, wie zur Überwachung vom Kraftstoffversorgungssystem für jeden Zylinder einen Korrekturwert auf Basis eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine bestimmt werden kann. Mit diesem Korrekturwert wird die Einspritzmenge des Kraftstoffs korrigiert, um einen besseren Betrieb des Motors zu gewährleisten.
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Weiterhin ist eine Einrichtung zum Warnen vor einer Düsenverstopfung bekannt. Die Patentschrift
DE 41 06 418 C2 beschreibt diese Einrichtung und ein zugehöriges Verfahren. Als Einrichtung zum Warnen einer Düsenverstopfung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines Motors ist eine Detektoreinrichtung zum Feststellen der Motorbetriebsbedingungen, eine Detektoreinrichtung zum Feststellen der Motorgeschwindigkeit und zum Erzeugen eines Motorgeschwindigkeitssignals, eine Einrichtung zum Einstellen einer gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit und eine erste Recheneinrichtung, die unter Ansprechen auf die Motorbetriebsbedingungen die von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung einzuspritzende Kraftstoffmenge berechnet und anhand der berechneten Menge eine grundlegende Kraftstoffeinspritzimpulsbreite erzeugt, bekannt. Ferner ist eine erste Vergleichseinrichtung, welche die Leerlaufgeschwindigkeit des Motors mit der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit vergleicht und eine Korrekturimpulsbreite für den Leerlauf erzeugt, und eine zweite Recheneinrichtung, welche die grundlegende Kraftstoffeinspritzimpulsbreite mit der Korrekturimpulsbreite korrigiert, um eine Konvergenz zwischen der Leerlaufgeschwindigkeit und der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit zu erzielen, wobei vorgesehen ist eine zweite Vergleichseinrichtung zu installieren, welche die Korrekturimpulsbreite mit einer Bezugsimpulsbreite vergleicht und ein Warnsignal erzeugt, wenn die Korrekturimpulsbreite größer ist als die Bezugsimpulsbreite, und durch eine Meldeeinrichtung, die auf das Warnsignal anspricht und vor einer Düsenverstopfung warnt, vorgesehen. Die Motorgeschwindigkeitsdetektoreinrichtung kennt dabei neben einem Drosselklappenstellungs-Sensor und einem Kühlmitteltemperatur-Sensor einen Kurbelwinkel-Sensor und einen Motorgeschwindigkeitsrechner. Dieses Verfahren ist jedoch mit Ungenauigkeiten behaftet.
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Auch eine Diagnose von Verschmutzungen der Einspritzvorrichtungen mit Hilfe von thermodynamsichen Betriebswerten und Kennwerten einer Brennkraftmaschine ist aus der
DE 102 11 282 A1 bekannt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich folgendes Problem. Prinzipbedingt kommt es bei der Verbrennung, insbesondere der dieselmotorischen Verbrennung, mit konventionellen Kraftstoffen zu starken koksartigen Ablagerungen im Bereich der Einspritzdüsen. Aus der Literatur sind zur Darstellung für die Ablagerungsbildung eine Reihe von Parametern bekannt. Zum einen die Konstruktion der Einspritzdüsen als Haupteinflussgröße und zum anderen der Kraftstoff selbst. Der Kraftstoff enthält einen hohen Anteil an ungesättigten Kohlenwasserstoffverbindungen wie Aromaten und insbesondere Olefinen, welche die Ablagerungsbildung fördern. Ferner fördern hohe Temperaturen an den Einspritzdüsen vor allem nach Abstellen des Motors ebenfalls die Ablagerungsbildung. Schließlich gelten als weitere Gründe für die mögliche Ablagerungsbildung die Abgasrückführung und die Kurbelgehäuseentlüftung: Verschleißpartikel, Ruß, und Schmierölkomponenten, gelangen über Abgasrückführung und Kurbelgehäuseentlüftung in das Saugrohr und können sich an den Einspritzdüsen anlagern.
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Gerade moderne Dieselmotoren mit Direkteinspritzung, die sich durch hohe Einspritzdrücke und kleine Öffnungen der Einspritzdüsen auszeichnen, sind für diese Problematik besonders anfällig. Überschreiten die Ablagerungen nämlich einen gewissen Toleranzbereich wird der Verbrennungsablauf durch den wesentlich inhomogeneren Einspritzstrahl negativ beeinflusst. Einen solchen negativ beeinflussten inhomogeneren Einspritzstrahl zeigt 1A, wobei 1B im Vergleich einen sauberen Einspritzstrahl zeigt. Der mittlere Tropfen bei einem verschmutzten Einspritzstrahl beträgt beispielsweise 33,7 μm, wogegen eine feinere und genauere Einspritzung bei einem sauberen nicht verschmutzten Einspritzstrahl beispielsweise 29,0 μm beträgt.
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Durch die Ablagerungen kommt es zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs und der Kohlenwasserstoff- und Rußemissionen, da die Verbrennung nicht optimal ist.
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Weitere negative Folgen wie Startschwierigkeiten, Leistungsverlust und schlechte Beschleunigung können auftreten. In selteneren Fällen kommt es zu einem vollständigen Funktionsausfall der Düsen und sogar Schäden am Motor sind möglich.
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Der Erfindung liegt daher ausgehend von dem bekannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, in der Serienproduktion anwendbares, Verfahren und eine Vorrichtung anzubieten, bei dem beziehungsweise mit der bei auftretender Verkokung der Einspritzdüsen während des Fahrzeugbetriebes Ablagerungen feststellbar und signalisierbar sind.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das in einem vorgebbaren Betriebspunkt der Einspritzung von Öl/Kraftstoff in eine unverschmutzte Einspritzdüse mindestens ein Zylinderdruckverlauf-Kriterium und/oder mindestens ein thermodynamisches Kriterium in einem Ursprung zu einem vorgebbaren Zeitpunkt (Ursprungszeitpunkt) gemessen wird. Während des selben Betriebspunkts wird das mindestens eine gemessene Kriterium des Zylinderdruckverlaufs und/oder des thermodynamischen Verlaufs der selben Einspritzdüse zu einem vorgebbaren Zeitpunkt zu Diagnosezwecken (Diagnosezeitpunkt) gemessen. Zur Ermittlung der Werte der einzelnen heranziehbaren Kriterien im Ursprungszeitpunkt und im Diagnosezeitpunkt sind in dem vorgebbaren Betriebspunkt eine konstante Drehzahl, eine konstante Last und eine konstante Förderdauer zu einem vorgebbarer Einspritzzeitpunkt eingestellt. In dem Verfahren wird der zum Diagnosezeitpunkt gemessene Wert zur Erkennung von Verkokungen mit dem im Ursprungszeitpunkt gemessenen Wert verglichen.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind verschiedene Kriterien heranziehbar, die zum Ursprungszeitpunkt beziehungsweise zum Diagnosezeitpunkt messbar sind und aus denen in Auswertung der gemessenen Werte durch Vergleichen eine Erkennung von Verkokungen ableitbar ist.
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Als ein Kriterium in Auswertung des mindestens einen Zylinderdruckverlaufs im Betriebspunkt wird ein maximaler Zylinderdruckanstieg je Arbeitsspiel im Ursprungszeitpunkt und im Diagnosezeitpunkt gemessen, wobei der Wert des Ursprungszeitpunkts mit dem Wert im Diagnosezeitpunkt verglichen wird, wobei eine Verkokung dann vorliegt, wenn der Wert des maximalen Zylinderdruckanstiegs je Arbeitsspiel zum Diagnosezeitpunkt um einen applizierbaren Schwellwert höher liegt als der Wert des maximalen Zylinderdruckanstiegs je Arbeitsspiel zum Ursprungszeitpunkt.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ein weiteres Kriterium in Auswertung des mindestens einen Zylinderdruckverlaufs im Betriebspunkt heranziehbar, nämlich ein Mitteldruck, der je Arbeitsspiel aus dem Zylinderdruckverlauf berechenbar ist und bei dem ebenfalls Werte des Zylinderdruckverlaufs im Ursprungszeitpunkt und im Diagnosezeitpunkt gemessen und miteinander verglichen werden, wobei eine Verkokung dann vorliegt, wenn der Wert des Mitteldrucks je Arbeitsspiel zum Diagnosezeitpunkt um einen applizierbaren Schwellwert geringer ist als der Wert des Mitteldrucks je Arbeitsspiel zum Ursprungszeitpunkt.
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Ferner sind Kriterien des thermodynamischen Verlaufs im Betriebspunkt auswertbar. Als ein Kriterium des thermodynamischen Verlaufs ist ein Niveau eines Plateaus eines integralen Heizverlaufs je Arbeitsspiel zwischen der Verbrennung einer Vor- und Haupteinspritzung zum Ursprungszeitpunkt und im gleichen Betriebspunkt zum Diagnosezeitpunkt heranziehbar, wobei die gemessenen Werte im Ursprungszeitpunkt und im Diagnosezeitpunkt miteinander verglichen werden, wobei eine Verkokung dann vorliegt, wenn das Niveau des Plateaus je Arbeitsspiel zum Diagnosezeitpunkt um einen applizierbaren Schwellwert geringer ist als das Niveau des Plateaus je Arbeitsspiel zum Ursprungszeitpunkt.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ein weiteres Kriterium des thermodynamischen Verlaufs im Betriebspunkt, welches zur Erkennung einer Verkokung heranziehbar ist, eine Winkellage des 5% Energieumsatzpunktes je Arbeitsspiel oder alternativ die Winkellage des Minimums des Heizverlaufs je Arbeitsspiel jeweils zum Ursprungszeitpunkt und zum Diagnosezeitpunkt, wobei die zum Ursprungszeitpunkt und zum Diagnosezeitpunkt gemessenen Werte miteinander verglichen werden und eine Verkokung dann vorliegt, wenn die Winkellage des 5% Energieumsatzpunktes je Arbeitsspiel zum Diagnosezeitpunkt um einen applizierbaren Schwellwert später erreicht wird als die Winkellage des 5% Energieumsatzpunktes je Arbeitsspiel zum Ursprungszeitpunkt oder alternativ wenn die Winkellage des Minimums des Heizverlaufs je Arbeitsspiel in Diagnosezeitpunkt um einen applizierbaren Schwellwert später erreicht wird als die Winkellage des Minimums des Heizverlaufs je Arbeitsspiel zum Ursprungszeitpunkt.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung bietet das Verfahren nach vergleichender Auswertung der Werte zum Ursprungszeitpunkt gegenüber dem Diagnosezeitpunkt des festgelegten beziehungsweise eingestellten Betriebspunktes hinsichtlich der einzelnen Kriterien die Möglichkeit jedes Kriterium einzeln oder in Kombination zur Erkennung der Verkokung an Einspritzdüsen heranzuziehen.
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So sind vor allem Kombinationen des zur Erkennung geeigneten Mitteldrucks je Arbeitsspiel in Kombination mit einem weiteren Kriterium, dem maximalen Zylinderdruckanstieg je Arbeitsspiel oder dem Niveau des Plateaus des integralen Heizverlaufs je Arbeitsspiel oder der Winkellage des 5% Energieumsatzpunktes je Arbeitsspiel oder alternativ die Winkellage des Minimums des Heizverlaufs je Arbeitsspiel, denkbar.
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Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit eine Auswertung vorzunehmen, bei der alle Kriterien als erfüllt gelten müssen um eine Verkokung der Einspritzdüsen zu signalisieren. Schließlich sind selbstverständlich auch drei Kriterien miteinander kombinierbar um eine entsprechende Aussage treffen zu können.
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Die Aufgabe wird zudem durch eine Vorrichtung gelöst, die zur Erkennung, Auswertung und Signalisierung von durch Öle und/oder Kraftstoffe hervorgerufenen Verkokungen an Einspritzdüsen in Zylindern von Verbrennungskraftmaschinen zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
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Es ist vorgesehen, dass eingangsseitig eines Diagnosegerätes (OBD On-Board-Diagnosis) in einem vorgebbaren Betriebspunkt mindestens ein Ursprungswert der Einspritzung von Öl/Kraftstoff einer unverschmutzten Einspritzdüse mindestens eines Zylinderdruckverlauf-Kriteriums und/oder mindestens eines thermodynamischen Kriteriums in einem Ursprung zu einem vorgebbaren Zeitpunkt (Ursprungszeitpunkt) abspeicherbar ist und das Diagnosegerät (OBD) eingangsseitig mindestens einen Diagnosewert, der in dem selben Betriebspunkt des mindestens einen Kriteriums des Zylinderdruckverlaufs und/oder des thermodynamischen Verlaufs der selben Einspritzdüse zu einem vorgebbaren Zeitpunkt zu Diagnosezwecken (Diagnosezeitpunkt) erfasst, die gemeinsam mit dem mindestens einen gemessenen Ursprungswert zum Ursprungszeitpunkt einer im Diagnosegerät angeordneten Auswerteeinheit zuführbar sind und die Auswerteeinheit des Diagnosegerätes (OBD) nach Vergleich der Ursprungswerte mit den Diagnosewerten ausgangsseitig weiterverarbeitbare Signale zur Verfügung stellt. Diese weiterverarbeitbaren Signale sind ausgangsseitig des Diagnosegerätes (OBD) durch die Auswerteeinheit in Form eines Fehleranalyse-Ausgangs und/oder eines Ausgangs zum Anschluss einer Warneinrichtung nutzbar.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorrichtung, insbesondere das Diagnosegerät zu Ermittlung der eingangsseitigen Ursprungswerte und Diagnosewerte der Kriterien mit einem Zylinderdrucksensor und einem Winkelmarkengeber verbunden, mittels derer im Zylinder ein Druckverlauf mit einem korrespondierenden Winkel der Kurbelwelle ermittelbar ist. Die durch den Zylinderdrucksensor beziehungsweise den Winkelmarkengeber ermittelten vergleichbaren Ursprungs- und Diagnosewerte sind in der Auswerteeinheit des Diagnosegerätes über einen Rechenalgorithmus auswertbar und können nach Festlegung der in der Auswerteeinheit definierbaren Schwellwerte zur Erkennung und Signalisierung der Verkokung eingesetzt werden.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
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1A ein Sprayverhalten einer Einspritzdüse bei verschmutzter Düse;
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1B das Sprayverhalten der Einspritzdüse bei sauberer Düse;
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2 einen Zylinderdruckverlauf bei fehlender beziehungsweise schlecht ausgebildeter Voreinspritzung;
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3A einen differenziellen Heizverlauf in Abhängigkeit des Kurbelwinkels eines Zylinders bei einer Einspritzung;
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3B einen integralen Heizverlauf in Abhängigkeit des Kurbelwinkels eines Zylinders mit Vor- und Haupteinspritzung;
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4A eine schematische Darstellung der Motorsteuerung mit Steuergerät und Diagnosegerät und
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4B eine schematische Darstellung des Diagnosegerätes.
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Die 1A und 1B zeigen also, wie bereits beschrieben, das Sprayverhalten eines verschmutzten Injektors (Einspritzdüse) gegenüber einem sauberen Injektor, wobei im Nachfolgenden anhand der 2 bis 4B dargestellt wird wie das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung während des Betriebes des Fahrzeuges eine Erkennung eines verschmutzten Injektors gemäß 1A ermöglichen.
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Zunächst wird zu einem vorgebbaren Zeitpunkt, dem so genannten Ursprungszeitpunkt, für jedes Kriterium ein Ursprungswert in einem vorgebbaren Betriebspunkt B ermittelt. Der vorgebbare Betriebspunkt B wird durch Einstellung einer konstanten Drehzahl nB und einer konstanten Förderdauer ΔtB, also Dauer der Einspritzung, bei einem vorgebbaren Einspritzzeitpunkt tEinspritzB ermittelt und in einem Diagnosegerät 14 eines Steuergerätes 12 der Motorsteuerung 10 abgespeichert.
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Für diese Ursprungswerte im Ursprungszeitpunkt sind jeweils die Kriterien je Arbeitsspiel maximaler Druckanstieg (dp/dα)max, die Höhe H (Niveau) des Plateaus im integralen Heizverlauf zwischen der Verbrennung der Vor- und Haupteinspritzung, die Winkellage des 5% Energieumsatzes Ai5% beziehungsweise alternativ die Winkellage des Minimums des Heizverlaufs QHmin sowie der indizierte Mitteldruck pmi abspeicherbar. Die Ursprungswerte werden in der Regel bei geringer Motorgesamtlaufzeit mit sauberen Einspritzdüsen ermittelt und können insbesondere bereits bei der Auslieferung von Neufahrzeugen im Motorsteuergerät 10 beziehungsweise deren Untergruppen dem Steuergerät 12 beziehungsweise dem im Steuergerät 12 angeordneten Diagnosegerät 14 ermittelt und abgespeichert werden.
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Gemäß 2 verzögern Rückstände und Ablagerungen in den Einspritzdüsen vor allem den Einspritzbeginn der Voreinspritzung, wodurch sich auch die Voreinspritzmenge verringert.
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Teilweise kann die Voreinspritzung aufgrund der Ablagerungen in den Einspritzdüsen auch komplett ausfallen. Ein höherer maximaler Druckanstieg (dp/dα)max im Zylinder ist die Folge. Dieser äußert sich den Fahrzeuginsassen durch ein lautes Verbrennungsgeräusch. Dieser erhöhte maximale Druckanstieg (dp/dα)max kann durch einen Zylinderdrucksensor 18, der mit einer Motorsteuerung 10 verbunden ist, ermittelt werden.
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Aus dem gemessenen Zylinderdruckverlauf (2) wird die erste mathematische Ableitung nach dem Kurbelwinkel dp/dα, die einem Druckanstieg entspricht, gebildet und das Maximum (dp/dα)max gesucht und mit dem in Motorsteuergerät 10, insbesondere dem Diagnosegerät zum Ursprungszeitpunkt, also dem ursprünglichen Wert, gespeicherten Druck im selben Betriebspunkt B verglichen.
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Ist der aktuelle maximale Druckanstieg (dp/dα)max zum Diagnosezeitpunkt im selben Betriebspunkt B und sonstigen gleichen Umgebungsbedingungen um einen applizierbaren Schwellwert höher als im Ursprungszeitpunkt ist ein Indiz für ein Verkokung der Einspritzdüse gegeben.
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Die 3A und 3B zeigen ferner die thermodynamischen Kriterien, die zur Auswertung und Erkennung sowie Signalisierung der Verkokung in dem erfindungsgemäßen Verfahren heranziehbar sind.
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3A zeigt den differenziellen Heizverlauf in Joule/°Kurbelwelle, wobei 3B den integralen Heizverlauf in Joule/°Kurbelwelle bei einer Verbrennung im Zylinder mit Vor- und Haupteinspritzung darstellt.
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In beiden 3A und 3B ist ferner die Winkellage QHmin, das Ende der Verbrennung der Voreinspritzung und der Beginn der Verbrennung der Haupteinspritzung dargestellt. Ferner zeigt 3B ein Niveau des Plateaus im integralen Heizverlauf zwischen Vor- und Haupteinspritzung, sowie, durch den einzelnen Punkt dargestellt, den Energieumsatzpunkt Ai5% bei einer entsprechenden Winkellage des Kurbelwinkels.
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Die 3A und 3B verdeutlichen, dass innerhalb des Verfahrens und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit besteht eine geringere Voreinspritzmenge dadurch festzustellen, dass sich eine geringere Wärmezufuhr während der Verbrennung der Voreinspritzung im integralen Heizverlauf (3B) als Verringerung einer Höhe H (Niveau eines Plateaus) je Arbeitsspiel zwischen dem Ende der Verbrennung der Voreinspritzmenge und dem Beginn der Verbrennung der Haupteinspritzung bemerkbar macht. Das Niveau des Plateaus H ist in.
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3B zwischen der linken gestrichelten vertikalen Linie und der rechten daneben verlaufenden vertikalen durchgehenden Linie als waagerechter Balken gekennzeichnet.
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Die linke gestrichelte vertikale Linie, 3A, kennzeichnet das Ende der Verbrennung der Voreinspritzung, die durch den davor liegenden Peak im Heizverlauf erkennbar ist. Die rechts daneben liegende vertikale durchgehende Linie kennzeichnet den Beginn der Verbrennung der Haupteinspritzung, wobei ebenfalls der nachfolgende Peak der Verbrennung der Haupteinspritzung erkennbar ist.
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In 3A äußert sich die kurze Unterbrechung der Verbrennung zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung im Abfall der Kurve des Heizverlaufs und im integralen Heizverlauf der 3B äußert sich diese kurze Unterbrechung der Verbrennung in der Ausbildung des Plateaus H, das als Kriterium zur Auswertung heranziehbar ist.
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Dieses Niveau des Plateaus H ist zum Diagnosezeitpunkt um einen applizierbaren Schwellenwert geringer als das im Diagnosegerät 14 als Ursprungswert abgespeicherte Niveau des Plateaus H zum Ursprungszeitpunkt. Diese Feststellung erlaubt somit als weiteres Kriterium ebenfalls einen Rückschluss auf eine Verkokung an den Einspritzdüsen.
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Ferner zeigen die 3A und 3B, dass durch eine verkokte Einspritzdüse eine Verzögerung des Einspritzbeginns erfolgt beziehungsweise der Brennbeginn der Vor- oder Haupteinspritzung nach spät verschoben wird. Ein Kriterium zur Beschreibung des Brennbeginns ist die Winkellage des 5% Energieumsatzpunktes Ai5% oder alternativ die Winkellage des Minimums des Heizverlaufs QHmin. Die Winkellage des Minimums des Heizverlaufs QHmin ist jeweils in 3A und 3B dargestellt, wobei eine Verschiebung nach spät, also in Richtung eines größeren Kurbelwinkels, ausgehend von der links dargestellten vertikalen Linie, die der Winkellage QHmin entspricht zwischen Ursprungswert und Diagnosewert bei gleichem Betriebspunkt als Indiz für eine Verkokung heranziehbar ist, wobei wiederum für den Vergleich zwischen Ursprungswert und Diagnosewert ein applizierbarer Schwellenwert überschritten werden muss.
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Gleichermaßen ist als Kriterium für eine Verkokung der 5% Energieumsatzpunkt Ai5% heranziehbar, der in 3B als Punkt dargestellt ist, wobei es als Indiz für eine Verkokung gilt, wenn dieser Punkt (Diagnosewert) im Diagnosezeitpunkt gegenüber dem Punkt (Ursprungswert) im Ursprungszeitpunkt um einen applizierbaren Schwellwert später liegt, also erst bei einem höheren Kurbelwinkel, erreicht wird.
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Schließlich ist als weiteres druckabhängiges Kriterium der Mitteldruck pmi je Arbeitsspiel berechenbar. Über den Mitteldruck pmi je Arbeitsspiel ist auf dem Grad der Düsenverkokung schließbar.
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Die folgende Formel soll zur Verdeutlichung des Sachverhalts dienen, da der berechenbare Mitteldruck pmi je Arbeitsspiel in den Figuren nicht dargestellt ist.
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Bei gleichen Bedingungen, wie gleicher Kraftstoffdichte ρK, gleichem Raildruck pRail und gleichem Zylinderdruck pZyl, gegen zum Zeitpunkt der Einspritzung, wird in der gleichen Zeit dt/dα mit einer verkokten Einspritzdüse eine geringere Kraftstoffmenge mK eingebracht, da die effektive Austrittsfläche Aeff durch die Rückstände in der Einspritzdüse kleiner geworden ist.
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Aufgrund der geringeren Kraftstoffmenge mk sinkt der Zylinderdruck pZyl und damit der indizierte Mitteldruck pmi. pmi = 1/Vhub·∮pZyl·dV
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Die Berechnung des Druckanstiegs dp/dα des Heizverlaufs des maximalen Zylinderdruckanstiegs (dp/dα)max, des indizierten Mitteldrucks pmi je Arbeitsspiel und des 5% Energieumsatzpunktes Ai5% oder alternativ der Winkellage des Minimums des Heizverlaufs QHmin ist durch die im Diagnosegerät 14 angeordnete Auswerteeinheit des Motorsteuergerätes 12 der Motorsteuerung 10 ausführbar.
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Die entsprechende Berechnung erfolgt nach den oben stehenden Formeln, wobei ferner im Nachfolgenden in 4A schematisch die Vorrichtung dargestellt wird, mittels der die entsprechenden Ursprungswerte zum Ursprungszeitpunkt und Diagnosewerte zum Diagnosezeitpunkt der jeweiligen Kriterien auswertbar sind.
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Die in 4A dargestellten Pfeile zeigen, dass aus der Motorsteuerung 10 ein- und ausgehende Signale auf das Steuergerät 12 als ebenfalls ein- und ausgehende Signale übertragbar sind und in dem Steuergerät 12 ein Diagnosegerät 14 angeordnet ist, welchem die entsprechenden Werte gemäß 4B zuführbar sind und durch entsprechende Ausgänge ein Fehleranalyse-Ausgang 24 und eine Warneinrichtung 26 als Ausgangswerte erzeugbar sind, die über das Steuergerät 12 und die Motorsteuerung 10 zur Signalisierung des Fahrzeugführers dienen können.
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4B zeigt schematisch, dass im Diagnosegerät 14 eine Auswerteeinheit mit einer entsprechenden Software 22 (Rechenalgorithmus) angeordnet ist, die mit den entsprechenden Daten aus dem Zylinder 16 über den Zylinderdrucksensor 18 und den Winkelmarkengeber 20 zugeführt werden. Zudem erhält das Diagnosegerät 14 die notwendigen Informationen, wie die Daten des Betriebspunktes B der sowohl für die Ursprungswerte bei unverschmutzter Einspritzdüse als auch für die Diagnosewerte bei verschmutzter Einspritzdüse zu Vergleichszwecken herangezogen wird.
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4B verdeutlicht weiter, dass zum einen wie vorne im Detail bei der Verfahrenserläuterung beschrieben durch die Eingangsdaten des Zylinderdrucksensors 18 und des Winkelmarkengebers 20, die Kriterien des Zylinderdruckverlaufes pZyl, der maximale Zylinderdruckanstieg je Arbeitsspiel (dp/dα) oder der Mitteldruck pmi je Arbeitsspiel auswertbar ist. Schließlich zeigt 4B, dass Kriterien des thermodynamischen Verlaufs der Verbrennung durch die Höhe H (Niveau) des Plateaus je Arbeitsspiel beziehungsweise durch eine Winkellage des 5% Energieumsatzpunktes Ai5% je Arbeitsspiel oder alternativ die Winkellage des Minimums des Heizverlaufs QHmin je Arbeitsspiel zur Signalisierung der Verkokung von Einspritzdüsen geeignet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Motorsteuerung
- 12
- Steuergerät
- 14
- Diagnosegerät (OBD – On-Board-Diagnosis)
- 16
- Zylinder
- 18
- Zylinderdrucksensor
- 20
- Winkelmarkengeber
- 22
- Software
- 24
- Fehleranalyse-Ausgang
- 26
- Warneinrichtung
- B
- Betriebspunkt
- nB
- Drehzahl
- ΔtB
- Förderdauer
- tEinspritzB
- Einspritzzeitpunkt
- (dp/dα)max
- maximaler Zylinderdruckanstieg (erste Ableitung nach dem Kurbelwinkel dp/dα (entspricht dem Druckanstieg)
- H
- Höhe des Plateaus im integralen Heizverlauf zwischen Vor- und Haupteinspritzung
- Ai5%
- Winkellage des 5% Energieumsatzpunktes
- QHmin
- Winkellage des Minimums des Heizverlaufs
- pmi
- Mitteldruck
- ρK
- Kraftstoffdichte
- pRail
- Raildruck
- pZyl
- Zylinderdruck
- pZyl, gegen
- Zylindergegendruck
- dt/dα
- Zeit
- mK
- Kraftstoffmenge
- Aeff
- effektive Austrittsfläche
- °kW
- Kurbelwinkel
- Vhub
- Hubvolumen eines einzelnen Zylinders
- dV
- Volumen pro Zeiteinheit
