DE102006025927B3

DE102006025927B3 - Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102006025927B3
Application number: DE102006025927A
Authority: DE
Inventors: Uwe Jung; Janos Radeczky; Michael Workowski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2026-06-03
Also published as: CN101460728A; US20100037873A1; CN101460728B; US8065071B2; WO2007141083A1; EP2029874A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Brennräumen, wobei jeder Brennraum einen Drehmomentbeitrag zu einem Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine leistet und wobei die Brennkraftmaschine so ausgebildet ist, dass eine Menge an Abgas in Brennräume rückführbar ist, mit den Schritten: (a) Erfassen der Drehmomentbeiträge von mindestens zwei Brennräumen, anschließend (b) Ändern der Menge rückgeführten Abgases in die Brennräume, deren Drehmomentbeitrag in Schritt (a) erfasst wurde, anschließend (c) Erfassen der Drehmomentbeiträge von mindestens zwei Brennräumen, deren Drehmomentbeitrag in Schritt (a) erfasst wurde, anschließend (d) Ermitteln der Änderung der Drehmomentbeiträge infolge der Änderung der Menge rückgeführten Abgases und anschließend (e) Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von der Änderung der Drehmomentbeiträge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Brennräumen, wobei jeder Brennraum einen Drehmomentbeitrag zu einem Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine leistet und wobei die Brennkraftmaschine so ausgebildet ist, dass eine Menge an Abgas in Brennräume rückführbar ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Kolbenmotor, mit mindestens zwei Brennräumen, wobei jeder Brennraum einen Drehmomentbeitrag zu einem Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine leistet, mindestens einem Sensor zum Erfassen des Drehmomentbeitrags von mindestens zwei Brennräumen, einer Abgasrückführungsvorrichtung zum Rückführen einer Abgasmenge von Abgas aus den Brennräumen in Brennräume zurück und einer mit dem mindestens einen Sensor und der Abgasrückführungsvorrichtung elektrisch verbundenen Steuerung.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.
Es ist bekannt, bei Dieselmotoren im Leerlauf die Einspritzmenge an Dieselkraftstoff brennraumindividuell, bei einem Dieselmotor also zylinderindividuell, so zu steuern, dass alle Brennräume einen im Wesentlichen gleichen Drehmomentbeitrag zu einem Gesamtdrehmoment des Dieselmotors leisten.
Zur Schadstoffreduzierung wird bei derartigen Dieselmotoren regelmäßig ein Teil des Abgases in die Brennräume zurückgeführt. Es hat sich dabei gezeigt, dass mit zunehmender Le bensdauer des Dieselmotors die Schadstoffemission, insbesondere die Stickoxidemission, ansteigt. Wird eine derartige Erhöhung der Schadstoffemission festgestellt, ist eine umfangreiche technische Diagnose notwendig, um die Ursache herauszufinden, um so gesetzliche Schadstoffemissionsgrenzwerte einhalten zu können. Eine erhöhte Schadstoffemission von Dieselmotoren führt zudem zu einer erhöhten Umweltbelastung.
Auch hat sich gezeigt, dass sich die Schadstoffemissionen bei verschiedenen Dieselmotoren aus der gleichen Fertigung unterscheiden. Das Einhalten von Schadstoffemissionsgrenzwerten ist ein wichtiges Qualitätskriterium. Um für alle Dieselmotoren aus einer Fertigungsanlage die Einhaltung der Schadstoffemissionsgrenzwerte sicherstellen zu können, sind strenge Fertigungstoleranzen einzuhalten, was zu einer technisch aufwendigen Qualitätssicherung führt.
Aus der DE 199 61 292 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei mit einem Sensor ein λ-Wert, der einem Zylinder zugeordnet ist, ermittelt wird. Ausgehend von diesem Wert im Vergleich zu einem Sollwert wird ein Anteil an rückgeführtem Abgas, das über eine Abgasleitung in die Zylinder der Brennkraftmaschine zurückgeführt wird, beeinflusst. Das Ziel ist eine Minderung von Schadstoffemissionen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschine und ein Computerprogrammprodukt vorzuschlagen, mit denen Nachteile im Stand der Technik verringert werden. Insbesondere soll eine einfache Möglichkeit geschaffen werden, um die Schadstoffemission zu senken.
Die Erfindung löst das Problem gemäß einem ersten Aspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 10.
Gemäß einem dritten Aspekt löst die Erfindung die Aufgabe durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen von Anspruch 12.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass ohne Änderung der Bestandteile der Brennkraftmaschine eine ungleiche Verteilung der Menge rückgeführten Abgases zwischen den Brennräumen detektierbar ist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass diese ungleiche Verteilung des rückgeführten Abgases auf die Brennräume zu einer Erhöhung der Schadstoffemission beiträgt.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine entstehen Ablagerungen in den Leitungen, durch die das Abgas den einzelnen Brennräumen zugeleitet wird. Hieraus resultiert eine ungleichmäßige Verteilung des rückgeführten Abgases auf die einzelnen Brennräume.
Wird ein von Brennraum zu Brennraum unterschiedlicher Anteil an Abgas dem zu verbrennenden Kraftstoff-Luft-Gemisch zugemengt, so unterscheiden sich die Verbrennungsbedingungen ebenfalls von Brennraum zu Brennraum. Eine Steuerung, die die Brennkraftmaschine anhand von Größen regelt, die sich nur auf alle Brennräume gemeinsam bezieht, kann damit die Verbrennung in den einzelnen Brennräumen nur unzureichend steuern. Die in einem Brennraum herrschenden Verbrennungsbedingungen müssen dann anhand einer Größe geregelt werden, die nur in etwa der Größe entspricht, die für den einzelnen Brennraum maßgeblich ist. Es kommt zu einer nichtoptimalen Regelung, was zu erhöhter Schadstoffemission, insbesondere von Stickoxiden, führt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden solche Unterschiede erkannt, so dass Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Ein Vorteil der Erfindung ist daher, dass geringere Schadstoffemissionen erreichbar sind.
Auch Fertigungsunterschiede bei Brennkraftmaschinen aus derselben Fertigung führen zu unterschiedlichen Bedingungen in den einzelnen Brennräumen. Dadurch können die Fertigungstoleranzen weniger streng sein, ohne dass Brennkraftmaschinen gefertigt werden, die die vorgegebenen Schadstoffemissionsgrenzwerte verletzen.
Eine nichtoptimale Verbrennung aufgrund einer von Brennraum zu Brennraum unterschiedlichen Menge rückgeführten Abgases senkt zudem die Lebensdauer der Brennkraftmaschine, was durch die Erfindung vermieden wird.
Die vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dabei meist allein durch Ändern der Steuerungs-Software möglich, was vorteilhafterweise zu geringen Kosten bei der Implementierung des Verfahrens führt.
Wenn es sich bei der Brennkraftmaschine um einen Kolbenmotor handelt, wird das Gesamtdrehmoment als zeitlicher Mittelwert über eine Vielzahl von Kurbelwellendrehungen verstanden. Der Drehmomentbeitrag eines Brennraums wird als Mittelwert über mehrere Kurbelwellendrehwinkelintervalle verstanden, in denen der Brennraum einen Beitrag zum Gesamtdrehmoment leistet.
Das Erfassen der Drehmomentbeiträge von mindestens zwei Brennräumen ist dahingehend zu verstehen, dass insbesondere das implizite Erfassen umfasst ist. So ist es nicht notwendig, die Drehmomente direkt als Drehmomente zu messen. Möglich ist auch ein implizites bzw. indirektes Erfassen, beispielsweise durch das zeitabhängige Messen des Kurbelwellendrehwinkels und das Bestimmen der Drehmomentbeiträge anhand von Schwankungen der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle: Trägt ein erster Brennraum mehr zum Gesamtdrehmoment bei als ein zweiter Brennraum, so führt das dazu, dass dann, wenn der erste Brennraum einen Arbeitstakt hat, die Kurbelwelle eine größere Beschleunigung erfährt als dann, wenn der zweite Brennraum einen Arbeitstakt hat. Die mittlere Kurbelwellengeschwindigkeit, die über den Kurbelwellendrehwinkelbereich gemittelt ist, in dem ein bestimmter Brennraum seinen Drehmomentbeitrag leistet, bzw. die Kurbelwellenbeschleunigung sind daher geeignet, die Drehmomentbeiträge der einzelnen Brennräume zu erfassen.
Sofern der Kolbenmotor eine Lichtmaschine zum Erzeugen eines elektrischen Stromes umfasst, ist es möglich, den Drehmomentbeitrag eines Brennraums aus dem Scheitelwert des von der Lichtmaschine abgegebenen Stroms bzw. der abgegebenen Spannung zu bestimmen. Je größer der Drehmomentbeitrag eines Brennraums ist, desto größer ist der Scheitelwert des von der Lichtmaschine erzeugten Stroms, wenn dieser Brennraum seinen Arbeitstakt hat. Wenn ein Brennraum seinen Arbeitstakt hat, der einen geringeren Beitrag zum Gesamtdrehmoment liefert, ist der Scheitelwert kleiner. Der Scheitelwert ist daher geeignet, die Drehmomentbeiträge der einzelnen Brennräume zu erfassen.
Das Gleiche gilt für den zeitlichen Abstand der Scheitelwerte voneinander: Je größer der Drehmomentbeitrag eines Brennraums zum Gesamtdrehmoment ist, desto schneller wird der Scheitelwert erreicht. Alle Brennräume leisten den gleichen Drehmomentbeitrag, wenn der Abstand zweier Scheitelwerte stets gleich ist.
Unter dem Erfassen der Drehmomentbeiträge ist daher insbesondere jeder Vorgang zu verstehen, durch den eine Aussage über den Drehmomentbeitrag einzelner Brennräume erhalten und der zum Erlangen dieser Aussage durchgeführt wird.
Unter dem Ermitteln der Änderung der Drehmomentbeiträge ist insbesondere jeder Vorgang zu verstehen, durch den eine Aussage über Veränderungen der Drehmomentbeiträge einzelner Brennräume erhalten und der zum Erlangen dieser Aussage durchgeführt wird.
Unter das Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von Änderungen der Drehmomentbeiträge fällt auch, dass nur dann ein Signal ausgegeben wird, wenn die Änderung der Drehmomentbeiträge einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet. Umfasst ist insbesondere jedes Signal, das eine Aussage über die Unterschiede in den Mengen rückgeführten Abgases enthält und zu diesem Zweck ausgegeben wird.
Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt ein Kolbenmotor, insbesondere ein Dieselmotor.
Bevorzugt umfasst Schritt (a) das Ändern von mindestens einem Betriebsparameter für jeden Brennraum, so dass sich die Drehmomentbeiträge der Brennräume einander angleichen. Ein solches Vorgehen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei der Brennkraftmaschine um einen im Leerlauf befindlichen Kolbenmotor, insbesondere einen Dieselmotor, handelt. In diesem Fall wird die Einspritzmenge für alle Injektoren, die Kraftstoff in die Brennräume einspritzen, bei einem bestimmten Kraftstoffdruck mittels Kleinstmengenadaption angepasst. Durch diese Anpassung liefern alle Brennräume einen im Wesentlichen gleichen Drehmomentbeitrag zum Gesamtdrehmoment.
Die Drehmomentbeiträge der einzelnen Brennräume unterscheiden sich dann vorzugsweise um weniger als 6%, insbesondere weniger als 3 Zur Berechnung wird der Drehmomentbeitrag eines Brennraums von dem des anderen Brennraums abgezogen, die Differenz durch den größeren der beiden Werte geteilt, der Absolutbetrag errechnet und mit 100 multipliziert.
Die Anpassung der Einspritzmenge wird beispielsweise durch eine Variation der Voreinspritzmenge oder der Einspritzzeit (time of injection, TOI) durchgeführt. Alternativ oder auch kumulativ geschieht letzteres durch die Anpassung des Einspritzstartzeitpunkts (start of injection, SOI) und/oder des Einspritzendzeitpunkts (end of injection, EOI).
Wird im Rahmen des Änderns von Betriebsparametern für jeden Brennraum der Drehmomentbeitrag mehrfach erfasst, so wird für das Erfassen in Schritt (c) bevorzugt der letzte erfasste Wert für den Drehmomentbeitrag verwendet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens das Bilden der Differenz zweier in Schritt (c) erhaltener Drehmomentbeiträge und das Vergleichen der Differenz mit einem voreingestellten Schwellenwert.
Dieser Schwellenwert ist vorzugsweise ein relativer Schwellenwert und liegt bei 6%, bevorzugt bei 3%, insbesondere bevorzugt bei 1,5%. Das bedeutet, dass nach Ändern der Menge rückgeführten Abgases für einen Brennraum zwei Werte für den Drehmomentbeitrag ermittelt sind. Es wird die Differenz aus dem größeren Drehmomentwert und dem kleineren Drehmomentwert gebildet und die Differenz durch den größeren Drehmomentwert geteilt. Der Schwellenwert ist überschritten, wenn ein Wert von über 0,06 bzw. 0,03 bzw. 0,015 erhalten wird. Die Drehmomentbeiträge werden wie oben ausgeführt, vorzugsweise implizit bzw. indirekt ermittelt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst, wie oben beschrieben, die Einspritzmenge an Kraftstoff in jedem Brennraum so eingeregelt, dass die Unterschiede in den Drehmomentbeiträgen der einzelnen Brennräume unter dem voreingestellten Schwellenwert liegen. Anschließend wird die Menge rückgeführten Abgases geändert und die Einspritzmenge an Kraftstoff brennraumspezifisch so nachgeregelt, dass wiederum alle Brennräume einen im Wesentlichen gleichen Drehmomentbeitrag liefern, das heißt, dass die Unterschiede in den Drehmomentbeiträgen unterhalb des voreingestellten Schwellenwerts liegen.
Die Änderung der Einspritzmenge für jeden Brennraum ist dann ein Maß für die Änderung des Drehmomentbeitrags infolge der Änderung der Menge rückgeführten Abgases.
Muss für einen Brennraum die Einspritzmenge um mehr als einen voreingestellten Schwellenwert erhöht werden, vorzugsweise 3%, insbesondere 5%, insbesondere vorzugsweise 10%, wird vorzugsweise eine Warnmeldung ausgegeben.
Bevorzugt werden in den Schritten (a) und (c) die Drehmomentbeiträge aller Brennräume erfasst. Dadurch sind Unterschiede zwischen den Brennräumen bezüglich der Menge rückgeführten Abgases besonders gut ermittelbar.
Bevorzugt umfasst Schritt (d) das Bilden der Differenz aus den in Schritt (a) erfassten Drehmomentbeiträgen zweier Brennräume und den in Schritt (c) erfassten Drehmomentbeiträgen für jeden Brennraum, das Bilden des Absolutbetrags der Differenz bzw. der Absolutbeträge der Differenzen, das Berechnen des Maximums der so erhaltenen Absolutbeträge und das Vergleichen des Maximums mit einem voreingestellten Schwellenwert.
So wird die maximale durch das Ändern der Menge rückgeführten Abgases bewirkte Änderung der Drehmomentbeiträge erfasst. Alternativ wird für jeden Brennraum die Änderung dieser Differenz aufgrund des Änderns der Menge rückgeführten Abgases erfasst. Ändert sich diese Differenz um mehr als einen voreingestellten Wert, so ist das ein Zeichen für einen signifikanten Einfluss der Änderung der Menge rückgeführten Abgases, so dass bevorzugt ein Warnsignal ausgegeben wird.
Zum Ermitteln der Änderung der Drehmomentbeiträge umfasst Schritt (d) bevorzugt das Bilden der Differenz aus den in Schritt (a) erfassten Drehmomentbeiträgen zweier Brennräume und den in Schritt (c) erfassten Drehmomentbeiträgen derselben Brennräume.
Ein bevorzugtes Verfahren weist den zusätzlichen Schritt vor Schritt (a) auf: im Wesentlichen vollständiges Verringern der Menge rückgeführten Abgases in die Brennräume, wobei das Ändern der Menge rückgeführten Abgases in die Brennräume in Schritt (b) ein Erhöhen, vorzugsweise auf über 40% bezogen auf die Gesamtbrennraumfüllung, ist.
Wenn die Brennkraftmaschine ein Kolbenmotor ist, so ist die gesamte Brennraumfüllung die Menge an Gas, die verdichtet wird. Ein Anteil von 40% an der Gesamtbrennraumfüllung bedeutet, dass der Brennraum im Moment unmittelbar vor der Zündung zu 40% Volumenanteil mit Abgas gefüllt ist. Durch das im Wesentlichen vollständige Verringern der Menge rückgeführten Abgases und ein anschließendes Erhöhen auf 40% wird ein besonders großer Unterschied im Einfluss der Menge rückgeführten Abgases erreicht, so dass Unterschiede im Anteil rückgeführten Gases von Brennraum zu Brennraum besonders gut detektierbar sind.
Alternativ wird in Schritt (b) die Menge rückgeführten Abgases in die Brennräume, deren Drehmomentbeitrag in Schritt (a) erfasst wurde, im Wesentlichen vollständig verringert, d.h. vollständig unterbunden. Vorzugsweise ist dann die Menge rückgeführten Abgases in Schritt (a) so hoch, dass der Anteil bei über 40%, insbesondere über 60%, an der Gesamtbrennraumfüllung liegt.
In bekannten Verfahren zum Betreiben von Dieselmotoren wird nach einer bestimmten Zeit des Betriebs im Leerlauf die Menge rückgeführten Abgases im Wesentlichen vollständig verringert, um ein Verrußen des Motors zu verhindern. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren daher nach einer voreingestellten Zeit des Betriebs im Leerlauf durchgeführt.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren bei konstanter Kraftstoffzuführungsrate, insbesondere bei Leerlauf der Brennkraftmaschine, durchgeführt. Vorteilhaft daran ist, dass weitere Einflüsse, wie beispielsweise Lastwechsel, dann keinen Einfluss auf das Erfassen der Drehmomentbeiträge aufgrund der Änderung der Menge rückgeführten Abgases haben. Es wird so eine hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der Änderung der Drehmomentbeiträge infolge der Änderung der Menge rückgeführten Abgases erreicht.
Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem das Signal in Schritt (e) ein Stellsignal ist zum Ändern der Menge in einen oder mehrere Brennräume rückgeführten Abgases. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine detektierte Ungleichverteilung des rückgeführten Abgases in die einzelnen Brennräume sofort änderbar ist, so dass nach der Anpassung der brennraumindividuellen Menge rückgeführten Abgases in allen Brennräumen im Wesentlichen gleiche Verbrennungsbedingungen herrschen.
Bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist die Abgasrückführungsvorrichtung vorzugsweise so ausgebildet, dass die rückgeführte Abgasmenge brennraumabhängig regelbar oder steuerbar ist. Hieran ist vorteilhaft, dass eine in Bezug auf die Verbrennungsräume untereinander ungleichmäßige Abgasrückführung ausgleichbar ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden 1 und 2 näher erläutert.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in Form eines Dieselmotors.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt einen Dieselmotor 1, der vier Brennräume 2 in Form von Zylindern umfasst, in denen Kolben 3 laufen. Die Brennräume 3 sind über Pleuel 4 mit einer Kurbelwelle 5 verbunden.
Während des Betriebs des Dieselmotors 1 erzeugen die Brennräume 2 ein Gesamtdrehmoment an der Kurbelwelle 5.
Leisten die einzelnen Brennräume 2 einen unterschiedlichen Drehmomentbeitrag, so führt das dazu, dass dann, wenn ein Brennraum, der einen geringeren Beitrag zum Gesamtdrehmoment leistet, seinen Arbeitstakt hat, die Kurbelwelle 5 geringer beschleunigt wird, als wenn ein Brennraum 2, der einen größeren Drehmomentbeitrag zum Gesamtdrehmoment der Kurbelwelle 5 leistet, seinen Arbeitstakt hat.
Die Kurbelwelle 5 ist mit einem Kurbelwellensensor 6 verbunden, der den Kurbelwellendrehwinkel ω der Kurbelwelle 5 in Abhängigkeit von der Zeit t erfasst. Der zeitabhängige Kurbelwellendrehwinkel ω(t) enthält alle Informationen, die zur Berechnung des Drehmomentbeitrags der Brennräume 2 notwendig sind, und wird durch eine elektrische Leitung 7 zu einer Steuerung 8 übertragen.
Zum Betrieb des Dieselmotors 1 strömt durch eine Luftzuleitung 9 Luft ein und wird zu den Brennräumen 2 geleitet. Die Abgase der Brennräume 2 werden durch eine Abgasleitung 10 zu einem hier nicht eingezeichneten Auspuff abgeführt. Zwischen den Brennräumen 2 und dem Auspuff befindet sich ein Ventil 11 (in der Figur vereinfacht als Klappe dargestellt), das eine Fluid-Verbindung 12 zwischen der Abgasleitung 10 und der Luftzuleitung 9 öffnen oder schließen kann. Das Ventil 11 kann die Verbindung 12 auch teilweise öffnen oder schließen.
Das Ventil 11 ist elektrisch ansteuerbar und mittels einer Ansteuerleitung 13 mit der Steuerung 8 verbunden (Unter einem Fluid ist ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium zu verstehen).
In einer bevorzugten, hier nicht eingezeichneten Variante, ist jedem einzelnen Brennraum 2 jeweils mindestens ein_Ventil 11 zugeordnet, so dass die Menge an Abgas, die in den jeweiligen Brennraum umgeleitet wird, brennraumindividuell steuerbar bzw. regelbar ist.
Jeder Brennraum 2 weist einen Injektor 14 auf, der Kraftstoff aus einer hier nicht eingezeichneten Kraftstoffleitung in die Brennräume 2 einspritzt. Alle Injektoren 14 sind über eine Steuerleitung 15 mit der Steuerung 8 verbunden. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist lediglich ein Injektor 14 als mit der Steuerleitung 15 verbunden eingezeichnet. Die Injektoren 14 und die Steuerung 8 sind dabei so ausgebildet, dass für jeden Brennraum 2 eine individuelle Kraftstoffmenge einspritzbar ist.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch ausgeführt, dass im Leerlaufbetrieb zunächst das Ventil 11 geschlossen wird. Dadurch wird verhindert, dass Abgas in die Luftzuleitung 9 gelangen kann. Über den Kurbelwellensensor 6 werden danach die Drehmomentbeiträge der einzelnen Brennräume 2 aufgenommen und an die Steuerung 8 übermittelt. Die Steuerung 8 passt die Menge des pro Arbeitstakt eingespritzten Kraftstoffs in die Brennräume 2 so an, dass die Unterschiede der Drehmomentbeiträge der einzelnen Brennräume 2 untereinander kleiner sind als 2%. Das heißt, dass das Drehmoment des Brennraums, der den größten Drehmomentbeitrag zum Gesamtdrehmoment liefert, abzüglich des Drehmoments des Brennraums, der den kleinsten Drehmomentbeitrag zum Gesamtdrehmoment des Motors liefert, bezogen auf (d.h. geteilt durch) den Drehmomentbeitrag des Brennraums, der den größten Beitrag liefert, kleiner ist als 2%.
Anschließend wird das Ventil 11 so weit durch die Steuerung 8 geöffnet, dass ein Abgasstrom in die Luftzuleitung 9 einströmt, der 40% am Gesamtstrom in die Brennräume ausmacht, so dass der Anteil an rückgeführtem Abgas 40% der Gesamtbrennraumfüllung beträgt.
Daran anschließend werden die Drehmomentbeiträge der einzelnen Brennräume nach dem oben beschriebenen Verfahren erneut erfasst. Durch die Steuerung 8 wird erneut die Einspritzmenge in die einzelnen Brennräume so angepasst, dass der oben genannte Schwellenwert unterschritten wird.
Ergibt sich dabei, dass ein Brennraum existiert, für den die Einspritzmenge um mehr als 4%, insbesondere mehr als 6% wiederum insbesondere mehr als 8% gegenüber dem Wert vor Einschalten der Abgasrückführung geändert ist, so wird durch die Steuerung 8 ein Signal über eine Signalleitung 16 ausgegeben.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Ventil 11 zunächst so weit geöffnet, dass der Anteil an rückgeführtem Abgas 40% der Gesamtbrennraumfüllung beträgt. Über den Kurbelwellensensor 6 werden danach die Drehmomentbeiträge der einzelnen Brennräume 2 aufgenommen und an die Steuerung 8 übermittelt. Die Steuerung 8 passt die Menge des pro Arbeitstakt eingespritzten Kraftstoffs in die Brennräume 2 so an, dass die Unterschiede der Drehmomentbeiträge der einzelnen Brennräume 2 untereinander kleiner sind als 2%.
Anschließend wird das Ventil 11 geschlossen und es werden erneut die Drehmomentbeiträge der einzelnen Brennräume 2 aufgenommen und an die Steuerung 8 übermittelt, welche die Menge des pro Arbeitstakt eingespritzten Kraftstoffs in die Brennräume 2 wiederum so anpasst, dass die Unterschiede der Drehmomentbeiträge der einzelnen Brennräume 2 untereinander kleiner sind als 2%.
Ergibt sich dabei, dass ein Brennraum existiert, für den die Einspritzmenge um mehr als 4% gegenüber dem Wert vor Ausschalten der Abgasrückführung geändert ist, so wird wiederum durch die Steuerung 8 ein Signal über die Signalleitung 16 ausgegeben.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Darin ist j eine Zählvariable und n die Zahl der Brennräume, von denen der Drehmomentbeitrag erfasst wird.
In einem ersten Schritt S1 werden die Drehmomentbeiträge M_j der Brennräume 2 des Dieselmotors 1 erfasst. Für einen Vierzylinder-Dieselmotor ist n größer als 1 und kleiner oder gleich 4, so dass die Drehmomentbeiträge M_j von 2, 3 oder 4 Brennräumen erfasst werden. Es ist günstig, die Drehmomentbeitrage M_j aller Brennräume zu erfassen, im vorliegenden Beispiel also die Drehmomentbeiträge M₁, M₂, M₃ und M₄.
In einem anschließenden zweiten Schritt S2 wird die Menge rückgeführten Abgases geändert, also erhöht oder vermindert. Die Menge rückgeführten Abgases wird in diesem Schritt zumindest für diejenigen Brennräume erhöht oder vermindert, deren Drehmomentbeiträge im ersten Schritt ermittelt wurden. Es ist günstig, die Menge rückgeführten Abgases für alle Brennräume und auf die gleiche Weise zu ändern, beispielsweise durch Öffnen des Ventils 11 (vgl. 1).
Daran anschließend werden in einem dritten Schritt S3 erneut Drehmomentbeiträge M erfasst, nämlich von zumindest zwei Brennräumen, deren Drehmomentbeiträge im ersten Schritt erfasst wurden. Wurden also beispielsweise im ersten Schritt die Drehmomentbeiträge M₁ M₂ und M₃ des ersten, des zweiten und des dritten Brennraums erfasst, so ist es ausreichend, wenn im dritten Schritt die Drehmomentbeiträge M₁ und M₂ des ersten und des zweiten Brennraums erfasst werden. Bevorzugt werden aber die Drehmomentbeiträge aller Brennräume erfasst, deren Drehmomentbeiträge bereits im ersten Schritt erfasst wurden.
In einem vierten Schritt S4 wird die Änderung der jeweiligen Drehmomentbeiträge infolge der Änderung der Menge rückgeführten Abgases ermittelt. Ergeben sich hierbei Unterschiede zwischen den jeweiligen Änderungen der einzelnen Brennräume untereinander, ist dies ein Hinweis darauf, dass sich die Mengen rückgeführten Abgases von Brennraum zu Brennraum unterscheiden.
Haben beispielsweise in dem als Beispiel gewählten Vierzylinder-Dieselmotor alle vier Brennräume ohne Abgasrückführung einen Anteil von 25% am Gesamtdrehmoment und hat nach einer Erhöhung der Menge rückgeführten Abgases bei ansonsten gleichen Betriebsparametern des Dieselmotors der erste Brennraum einen Anteil von nur noch 20%, der zweite Brennraum jedoch einen Anteil von 30% am Gesamtdrehmoment, so ist dies ein Hinweis darauf, dass sich die in den ersten Brennraum rückgeführte Menge an Abgas von der in den zweiten Brennraum rückgeführte Menge an Abgas unterscheidet.
In Abhängigkeit von der Änderung der Drehmomentbeiträge M_j wird anschließend in einem fünften Schritt S5 ein Signal ausgegeben. Im oben beispielhaft geschilderten Fall beträgt die Änderung des Drehmomentbeitrags für den ersten Brennraum 5%. Dieser Wert wird mit einem voreingestellten Wert, beispielsweise 4%, verglichen. Beim Überschreiten dieses voreingestellten Werts, wie hier gegeben, wird dann beispielsweise ein Warnsignal ausgegeben, das darauf hinweist, dass eine Wartung des Dieselmotors vorgenommen werden sollte.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei Brennräumen (2), wobei jeder Brennraum (2) einen Drehmomentbeitrag zu einem Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine (1) leistet und wobei die Brennkraftmaschine (1) so ausgebildet ist, dass eine Menge an Abgas in Brennräume (2) rückführbar ist, mit den Schritten: (a) Erfassen der Drehmomentbeiträge von mindestens zwei Brennräumen (2), anschließend (b) Ändern der Menge rückgeführten Abgases zumindest in die Brennräume (2), deren Drehmomentbeitrag in Schritt (a) erfasst wurde, anschließend (c) Erfassen der Drehmomentbeiträge von mindestens zwei Brennräumen (2), deren Drehmomentbeitrag in Schritt (a) erfasst wurde, anschließend (d) Ermitteln der Änderung der Drehmomentbeiträge infolge der Änderung der Menge rückgeführten Abgases und anschließend (e) Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von der Änderung der Drehmomentbeiträge.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (a) zusätzlich umfasst: Ändern von Betriebsparametern für jeden Brennraum (2) so, dass sich die Drehmomentbeiträge der Brennräume (2) einander angleichen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln gemäß Schritt (d) umfasst: – Bilden der Differenz zweier in Schritt (c) erhaltener Drehmomentbeiträge und Vergleichen der Differenz mit einem voreingestellten Schwellenwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten (a) und (c) die Drehmomentbeiträge aller Brennräume (2) erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln gemäß Schritt (d) umfasst: – für jeden Brennraum (2) Bilden der Differenz aus dem in Schritt (a) erfassten Drehmomentbeitrag und dem in Schritt (c) erfassten Drehmomentbeitrag, – Bilden der Absolutbeträge der Differenzen, – Berechnen des Maximums der Absolutbeträge und – Vergleichen des Maximums mit einem voreingestellten Schwellenwert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche mit dem zusätzlichen Schritt vor Schritt (a): – vollständiges Verringern der Menge rückgeführten Abgases im Schritt (b) in die Brennräume (2), wobei das Ändern der Menge rückgeführten Abgases in die Brennräume (2) ein Erhöhen des Anteils an Abgas an einer Gesamtbrennraumfüllung, vorzugsweise auf über 40%, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ändern in Schritt (b) ein vollständiges Verringern der Menge rückgeführten Abgases in die Brennräume (2) ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) ein Kolbenmotor ist und das Verfahren bei konstanter Kraftstoffzuführungsrate durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal in Schritt (e) ein Stellsignal ist zum Ändern der Menge des in einen Brennraum (2) oder mehrere Brennräume (2) rückgeführten Abgases.
Brennkraftmaschine mit: – mindestens zwei Brennräumen (2), wobei jeder Brennraum (2) geeignet ist, einen Drehmomentbeitrag zu einem Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine (1) zu leisten, – mindestens einem Sensor (6) zum Erfassen des Drehmomentbeitrags von mindestens zwei Brennräumen (2), – einer Abgasrückführungsvorrichtung (10, 11, 12, 13) zum Rückführen einer Menge von Abgas aus den Brennräumen (2) in Brennräume (2) zurück und – einer mit dem mindestens einen Sensor (6) und der Abgasrückführungsvorrichtung (10, 11, 12, 13) elektrisch verbundenen Steuerung (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführungsvorrichtung (10, 11, 12, 13) so ausgebildet ist, dass die rückgeführte Menge rückgeführten Abgases brennraumabhängig regelbar oder steuerbar ist.
Computerprogrammprodukt, das direkt in den Speicher einer digitalen Steuerung (8) ladbar ist und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt wird, wenn das Produkt auf der digitalen Steuerung (8) läuft.