DE102009045314A1

DE102009045314A1 - Verfahren zur Überwachung eines Betriebs eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102009045314A1
Application number: DE200910045314
Authority: DE
Inventors: Steffen Meyer-Salfeld
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2011-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Betriebs eines Verbrennungsmotors, der eine Anzahl Zylinder mit zugeordneten Einspritzdüsen aufweist, die in einem Normalbetrieb mit normalen Betriebsparametern betrieben werden, bei dem für eine ausgewählte Einspritzdüse mindestens ein Betriebsparameter manipuliert wird, und alle anderen Einspritzdüsen mit normalen Betriebsparametern betrieben werden, wobei aufgrund der vorgenommenen Manipulation mindestens eine Einspritzdüse mit mindestens einem veränderten Betriebsparameter in einem vom Normalbetrieb abweichenden Betrieb betrieben wird, wobei für die mindestens eine Einspritzdüse durch Regelung des wenigstens einen veränderten Betriebsparameters ein Normalbetrieb eingeregelt wird, wobei ein Korrekturwert für den wenigstens einen eingeregelten Betriebsparameter ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung eines Betriebs eines Verbrennungsmotors.
Stand der Technik
Die Funktion FBC (Fuel Balance Control) zur Kontrolle eines Kraftstoff-Gleichgewichts bzw. zur Mengenausgleichsregelung wird in Common-Rail-Einspritzsystemen für Dieselmotoren dazu verwendet, evtl. vorhandene unterschiedliche Anteile der einzelnen Motorzylinder am Gesamt-Drehmoment eines mehrzylindrigen Dieselmotors gleichzustellen und damit einen sog. runden und demnach gleichförmigen Motorlauf zu bewirken.
Ein unterschiedlicher Beitrag verschiedener Motorzylinder am Gesamt-Drehmoment kann u. a. durch eine unterschiedliche Einspritzmengencharakteristik der Common-Rail-Injektoren, eine unterschiedliche Befüllung der Zylinder mit Ansaugluft und/oder durch triebwerksseitige Schwingungseinflüsse verursacht werden.
Die zur Mengenausgleichsregelung vorgesehene Funktion FBC ist dazu geeignet, ungleiche Drehmomentenbeiträge anhand von Schwankungen der Motordrehzahl auszuwerten und innerhalb kurzer Zeit einen gleichförmigen Lauf des Motors durch gezielte Anpassung der Einspritzmenge der Common-Rail-Injektoren bereitzustellen.
Eine weitere Anforderung an Common-Rail-Einspritzsysteme (CRS) ist die zuverlässige und robuste Bereitstellung eines Musters für Einspritzvorgänge mit mehreren eng aufeinander folgenden Teileinspritzungen, wobei Brennstoff in den Brennraum eines Motorzylinders eingespritzt wird. Hierzu ist eine hohe Genauigkeit in bezug auf die Einspritzmenge erforderlich.
Zur Weiterentwicklung gegenwärtiger und zukünftiger Einspritzsysteme und im Hinblick auf geforderte Emissions- und Verbrauchsziele ist die weitere Verringerung des minimal möglichen zeitlichen Spritzabstands T_Diff als ein modifizierbarer Betriebsparameter zu sehen. Die durch eine Einspritzung verursachten Druckwellen im CRS-Hochdruckbereich beeinträchtigen die Zumessgenauigkeit nachfolgender Einspritzungen. Dieser Effekt kann im Regelfall durch Korrekturwerte der sogenannten Mengenwellenkompensation (QWC) abgeschwächt und in weiten Bereichen nahezu vollständig kompensiert werden.
Bei sehr kleinen Spritzabständen kann der Mengenwellen-Effekt jedoch ein Ausmaß annehmen, das durch den vorhandenen Funktionsumfang der Mengenwellenkompensation nicht mehr kompensiert werden kann. Hinzu kommt auch, dass der Mengenwelleneffekt bei sehr geringen Spritzabständen nicht nur von Druckwellen sondern auch von Bauteiltoleranzen, in der Regel Exemplarstreuungen, der Injektoren abhängt und darüber hinaus in bezug auf seine Auswirkung durch Lebensdauer-Effekte, wie z. B. Verschleiß oder Belagbildung, verändert wird.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine sind in der Druckschrift DE 10 2005 030 870 A1 beschrieben. Dabei ist jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ein Regler zugeordnet ist, der eine Größe, die die Verbrennung charakterisiert, auf einen gemeinsamen Sollwert für alle Zylinder einregelt. Ausgehend von den Ausgangsgrößen der Regler werden Lernwerte ermittelt und zur Vorsteuerung der Regler verwendet.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
Der vorgeschlagene Funktionsansatz bietet die Möglichkeit, das Mengenverhalten und/oder die Zumessgenauigkeit der Injektoren eines Speichereinspritzsystems bzw. Common-Rail-Systems (CRS), bspw. für Dieselmotoren, bei Einspritzmustern mit mehreren Teileinspritzungen und geringen Spritzabständen zu ermitteln. Im Fall von Veränderungen gegenüber dem Sollzustand kann das Mengenverhalten korrigiert werden. Dadurch kann bspw. ein Spezifikationswert für den minimalen Spritzabstand reduziert werden. Für Motorenhersteller ergibt sich so u. a. die Möglichkeit, Einspritzmuster mit sehr geringen Spritzabständen bereitzustellen, die zu geringeren Emissionen und/oder zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch führen. Außerdem ist eine Stabilisierung eines Verhaltens des Injektors über dessen Lebensdauer erreichbar.
Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Erweiterung der vorhandenen Funktion zur Mengenausgleichsregelung (FBC) bietet auch Möglichkeiten, den Verlauf einer Kennlinie einer Einspritzdüse bzw. eines Injektors gezielt zu überprüfen. Dabei erfolgt durch gezielte Manipulation der Ansteuerung des Injektors eine Überwachung eines Einspritzsystems, das typischerweise mindestens eine Einspritzdüse sowie mindestens einen zugeordneten Piezo-Aktor oder ein zugeordnetes Magnetventil umfasst. Somit steht ein Mechanismus zur Verfügung, der zur Überwachung des Injektor-Mengenabgleichs (IMA bzw. IQA für injector quantity adjustment) genutzt werden kann. Die Erfindung kann einen Modus zur gezielten, individuellen Überwachung der Eigenschaften eines Injektors bzw. einer Einspritzdüse sowie einen Modus zur gezielten Überwachung weiterer Systemeigenschaften, z. B. der Plausibilität des Raildrucksignals, umfassen.
Die Erfindung ermöglicht weiterhin eine Funktion zur Korrektur für Mengenabweichungen von Common-Rail-Injektoren bei sehr geringen Spritzabständen T_Diff zwischen Teileinspritzungen, was in Ausgestaltung durch eine Erweiterung des QWC-Funktionsumfangs zur Korrektur bzw. Kompensation von Mengenwellen-Effekten erreicht werden kann.
Die beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden.
Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen einzelner Komponenten der Anordnung oder der gesamten Anordnung realisiert werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung je ein Diagramm zu einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3, 4 und 5 zeigen in schematischer Darstellung je ein Diagramm zu einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
6 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
Das Diagramm aus 1 umfasst vier Teildiagramme 2, 4, 6, 8. Dabei ist dem ersten Teildiagramm 2 ein Verlauf einer Ansteuerdauer 10 für eine erste Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors entlang einer Zeitachse 12 aufgetragen. In dem zweiten Teildiagramm 4 ist ein Verlauf einer Ansteuerdauer 14 für eine zweite Einspritzdüse des Verbrennungsmotors über der Zeitachse 12 aufgetragen. Ebenso ist in dem dritten Teildiagramm 6 eine Ansteuerdauer 16 einer dritten Einspritzdüse und in dem Teildiagramm 8 eine Ansteuerdauer einer vierten Einspritzdüse des Verbrennungsmotors jeweils über der Zeitachse 12 aufgetragen.
Bei Durchführung des Verfahrens werden die erste, dritte und vierte Einspritzdüse mit normalen Einspritzdauern 10, 16, 18 und somit normalen Betriebsparametern, wie es bei einem Normalbetrieb des Verbrennungsmotors üblich ist, betrieben. Dies bedeutet, dass jeweils eine Ansteuerdauer 10, 16, 18 der ersten, dritten und vierten Einspritzdüse jeweils zu einem Anfangszeitpunkt 22 T_a beginnt und zu einem Endzeitpunkt 24 T_e endet. Für die zweite Einspritzdüse beginnt die Ansteuerdauer 14 ebenfalls zu dem Anfangszeitpunkt 22 T_a. Zur Manipulation der Ansteuerdauer 14 der zweiten Einspritzdüse wird in einem ersten Fall eine Verkürzung 26 und in einem zweiten Fall eine Verlängerung 28 der Ansteuerdauer 14 für die zweite Einspritzdüse vorgenommen. Im Fall der Verkürzung 26 der Ansteuerdauer 14 weist die Ansteuerdauer 14 einen Endzeitpunkt 30 T_e– = T_e – ΔT auf. Im Fall der Verlängerung 28 der Ansteuerdauer für die zweite Einspritzdüse weist diese Ansteuerdauer 14 einen Endzeitpunkt 32 T_e+ = T_e + ΔT auf. Demnach wird die Ansteuerdauer 14 der zweiten Einspritzdüse bei der Verkürzung 24 im Vergleich zu der normalen Ansteuerdauer um das Zeitinterall ΔT verkürzt und bei Verlängerung 28 um das Zeitintervall ΔT verlängert.
In 2 sind drei Teildiagramme 40, 42, 44 dargestellt. Dabei zeigt das erste Teildiagramm 40 die Situation bei einem Normalbetrieb mit unveränderten, normalen Betriebsparametern, wobei in Teildiagramm 40 ein Standardwert 46 eines ersten FBC-Korrekturwerts für eine Mengenausgleichsregelung der ersten Einspritzdüse, ein Standardwert 48 eines zweiten FBC-Korrekturwerts für eine Mengenausgleichsregelung der zweiten Einspritzdüse, ein Standardwert 50 eines dritten FBC-Korrekturwerts für eine Mengenausgleichsregelung der dritten Einspritzdüse sowie ein Standardwert 52 eines vierten FBC-Korrekturwerts für eine Mengenausgleichsregelung der vierten Einspritzdüse dargestellt ist.
Das zweite Teildiagramm 42 zeigt die Situation für den Fall, dass für die zweite Einspritzdüse die Verkürzung 26 der Ansteuerdauer 14 vorgenommen ist. In diesem Fall wird durch Vorsehen einer Mengenausgleichsregelung ein zweiter FBC-Korrekturwert 54 für die direkt manipulierte zweite Einspritzdüse in Richtung einer größeren Einspritzmenge bereitgestellt. Für die erste, dritte und vierte Einspritzdüse werden ein erster FBC-Korrekturwert 56, ein dritter FBC-Korrekturwert 58 für die dritte Einspritzdüse sowie ein vierter FBC-Korrekturwert 60 für die vierte Einspritzdüse bereitgestellt. Diese drei genannten FBC-Korrekturwerte 56, 58, 60 stellen für die erste, dritte und vierte Einspritzdüse jeweils eine verringerte Einspritzmenge bereit. Bei der alternativ vorgenommenen Verlängerung 28 der Ansteuerdauer 14 der zweiten Einspritzdüse ergibt sich, wie das dritte Teildiagramm 44 andeutet, für die zweite Einspritzdüse ein zweiter FBC-Korrekturwert 62 hin zu einer kleineren Einspritzmenge sowie für die erste Einspritzdüse ein erster FBC-Korrekturwert 64 in Richtung einer größeren Einspritzmenge. Entsprechend ergibt sich für die dritte Einspritzdüse ein dritter FBC-Korrekturwert 66 in Richtung einer größeren Einspritzmenge und für die vierte Einspritzdüse ein vierter FBC-Korrekturwert 68 hin zu einer größeren Einspritzmenge.
Obwohl in beiden Fällen lediglich für die zweite Einspritzdüse die Ansteuerdauer 14 und somit ein Betriebsparameter manipuliert wird, wirkt sich diese Manipulation auch auf die drei anderen Einspritzdüsen des Verbrennungsmotors aus. In beiden Fällen werden die sich durch Manipulation ergebenden FBC-Korrekturwerte 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 ausgewertet und mit den entsprechenden Standardwerten 46, 48, 50, 52 für die FBC-Korrekturwerte der jeweiligen Einspritzdüsen verglichen.
Bei der ersten Ausführungsform des Verfahrens wird die Ansteuerdauer 14 eines einzelnen Injektors bzw. einer Einspritzdüse durch Verkürzung 26 oder Verlängerung 28 gezielt vertrimmt und somit manipuliert. Aus den FBC-Korrekturwerten bzw. den Funktionsparametern der Mengenausgleichsregelung (FBC) werden Rückschlüsse aus der vorgenommenen Manipulation gezogen. Dies erfolgt typischerweise im normalen Fahrbetrieb als Onboard-Funktion. Alternativ kann die Auswertung auch in einem Testmodus stattfinden, bspw. mit einer offboard Diagnosefunktion in der Werkstatt.
In einem stationären oder quasistationären Betriebspunkt wird der Mengenwunsch und/oder die Bestromungsdauer und damit die aus der Ansteuerdauer resultierende Einspritzmenge eines einzelnen Injektors durch Einstellung von Betriebsparametern eines Piezo-Aktors oder Magnetventils, der bzw. das mit diesem Injektor zusammenwirkt, verändert. Der Mengenwunsch und/oder die Bestromungsdauer der weiteren Injektoren entspricht unverändert den im Steuergerät hinterlegten Werten. Die Veränderung kann die Einspritzmenge sowohl in Richtung größerer als auch kleinerer Mengen manipulieren.
Der Drehmomenten-Beitrag des Zylinders, dem die manipulierte Einspritzdüse zugeordnet ist, unterscheidet sich nun von dem Beitrag der anderen Zylinder. Damit ist der Rundlauf des Motors geringfügig beeinträchtigt. Die Funktion zur Mengenausgleichsregelung (FBC) regelt innerhalb sehr kurzer Zeit einen sog. runden bzw. gleichmäßigen Motorlauf ein. Dazu werden die sich ergebenden FBC-Korrekturwerte 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 an die veränderten Randbedingungen angepasst. Die FBC-Korrekturwerte 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 beinhalten implizit eine Information über die erforderliche Korrektur der Einspritzmengen für die einzelnen Zylinder und werden im Steuergerät abgespeichert.
Ggf. wird das Verfahren vor dem nächsten Schritt sukzessive mit allen Injektoren wiederholt. Die gespeicherten FBC-Korrekturwerte 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 werden durch Quervergleich der Injektoren ausgewertet und/oder durch Vergleich mit Standardwerten, die im Steuergerät hinterlegt sind und die Soll-Reaktion, z. B. im Neuzustand des Systems, beschreiben, ausgewertet. Somit kann eine schleichende Veränderung, beispielsweise durch den Drift über die Lebensdauer eines Zylinders und/oder einer dieses Zylinders zugeordneten Einspritzdüse, erkannt werden. Alternativ oder ergänzend werden die gespeicherten FBC-Korrekturwerte 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 durch Quervergleich der Injektoren und/oder durch Vergleich mit zuvor erzielten Lern- bzw. Adaptionswerten ausgewertet, so dass eine plötzliche Veränderung, beispielsweise durch Komponententausch, erkannt wird.
Weicht die Systemreaktion bzw. weichen die FBC-Korrekturwerte 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 von den hinterlegten und/oder erwarteten Standardwerten 46, 48, 50, 52 für die FBC-Korrekturwerte ab, so kann auf ein Fehlverhalten des manipulierten Injektors geschlossen werden. Nachdem alle Injektoren manipuliert wurden und die jeweilige Systemreaktion ausgewertet ist, kann potenziell auch ein Drift oder eine gezielte Veränderung, z. B. durch Tuning, des Raildrucksensorsignals erkannt werden. Dies ist möglich, falls alle Injektoren ein gleichartiges, signifikantes Ergebnis aufweisen. Es ist bei der Auswertung der Quervergleiche auch möglich zu berücksichtigen, in welchem Maß ein eingeregelter Betriebsparameter abhängig davon, für welche der Einspritzdüsen der mindestens eine Betriebsparameter, hier die Ansteuerdauer für die zweite Einspritzdüse, manipuliert wird, von dem Standardwert 46, 48, 50, 52 abweicht.
Die Diagramme aus den 3, 4 und 5 sind zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen. Hierbei umfasst das Diagramm aus 3 vier Teildiagramme 80, 82, 84, 86. In dem ersten Teildiagramm 80 ist für eine erste Einspritzdüse des Verbrennungsmotors über einer horizontal orientierten Zeitachse 88 eine Ansteuerdauer 90 für eine Haupteinspritzung sowie eine Ansteuerdauer 92 für eine Voreinspritzung dargestellt. Dabei endet die Ansteuerdauer der Voreinspritzung 92 zu einem ersten Endzeitpunkt 94 T_e. Die Ansteuerdauer 90 der Haupteinspritzung beginnt zu einem normalen Anfangszeitpunkt 96 T_a. Zum Betreiben der dritten Einspritzdüse und der vierten Einspritzdüse des Verbrennungsmotors sind ebenfalls normale Betriebsparameter vorgesehen, so dass für die dritte und vierte Einspritzdüse eine Ansteuerdauer 100, 104 für eine Voreinspritzung zu einem normalen Endzeitpunkt 94 T_e endet und die nachfolgende Haupteinspritzung 98, 102 zu einem normalen Anfangszeitpunkt 96 T_a beginnt.
Für die zweite Einspritzdüse, für die bei der vorliegenden Ausführungsform mindestens ein Betriebsparameter verändert wird, ist vorgesehen, dass eine Ansteuerdauer 106 für eine Haupteinspritzung, wie das Teildiagramm 82 zeigt, ebenfalls zu dem normalen Anfangszeitpunkt T_an 96 beginnt. Die Manipulation des mindestens einen Betriebsparameters für die zweite Einspritzdüse erfolgt durch Verschiebung der normalen Ansteuerung 108 für die Voreinspritzung. Folglich kann für die Voreinspritzung der zweiten Einspritzdüse eine erste Ansteuerung 110 oder eine zweite Ansteuerung 112 vorgesehen sein. Bei Normalbetrieb endet eine normale Ansteuerung 92, 100, 104, 108 für jede der Einspritzdüsen zu dem normalen Endzeitpunkt 94 T_e. Somit ergibt sich zwischen den normalen Ansteuerungen 92, 100, 104, 106 und den Ansteuerungen 90, 98, 102 für die Haupteinspritzungen ein normaler Spritzabstand T_Diff-n 114. Falls für die zweite Einspritzdüse die manipulierte erste Einspritzung 110 für die Voreinspritzung vorgesehen ist, endet diese erste Ansteuerung 110 zu einem ersten verzögerten Endzeitpunkt 116 T_v-1. Durch diese Manipulation ergibt sich für die zweite Einspritzdüse ein erster verkürzter bzw. kleiner Spritzabstand 118 T_Diff-1. Eine ebenfalls im zweiten Teildiagramm 82 dargestellte zweite Ansteuerung 112 für die Voreinspritzung endet zu dem zweiten verzögerten Endzeitpunkt 120, so dass sich zwischen dem Ende der zweiten Ansteuerung 112 der Voreinspritzung und dem Beginn der Haupteinspritzung 106 ein zweiter stärker verkürzter bzw. sehr kleiner Spritzabstand 122 T_Diff-2 ergibt.
Das Diagramm aus 4 zeigt eine vertikal orientierte Achse 130 für Einspritzmengen, die sich für die anhand der 3 dargestellten unterschiedlichen Spritzabstände 114, 118, 122, die entlang einer horizontal orientierten Zeitachse 138 aufgetragen sind, ergeben. Diese Veränderungen der spritzabstandabhängigen Einspritzmengen 132, 134, 136, 138 ergeben sich aufgrund von Mengenwelleneffekten im CRS-Hochdruckbereich.
In 5 sind ähnlich wie in 2 drei Teildiagramme 140, 142, 144 dargestellt. Dabei zeigt das erste Teildiagramm 140 die Situation bei einem Normalbetrieb mit unveränderten, normalen Betriebsparametern, wobei im ersten Teildiagramm 140 Standardwerte 146, 148, 150, 152 für FBC-Korrekturwerte von allen vier Einspritzdüsen dargestellt sind.
Das zweite Teildiagramm 142 zeigt die Situation für den Fall, dass für die zweite Einspritzdüse durch Manipulation der zweite, sehr kleine Spritzabstand 122 T_Diff-2 eingestellt wird. In diesem Fall wird durch Vorsehen einer Mengenausgleichsregelung ein zweiter FBC-Korrekturwert 154 für die direkt manipulierte zweite Einspritzdüse in Richtung einer Verringerung der Einspritzmenge bereitgestellt. Für die erste, dritte und vierte Einspritzdüse werden ein erster FBC-Korrekturwert 156, ein dritter FBC-Korrekturwert 158 für die dritte Einspritzdüse sowie ein vierter FBC-Korrekturwert 160 für die vierte Einspritzdüse bereitgestellt. Diese drei genannten FBC-Korrekturwerte 156, 158, 160 stellen für die erste, dritte und vierte Einspritzdüse jeweils eine Vergrößerung der Einspritzmenge bereit.
Wie das dritte Teildiagramm 144 zeigt, sind bei Einstellung des ersten weniger stark verkürzten Spritzabstands 118 T_Diff-1 für die zweite Einspritzdüse die sich ergebenden FBC-Korrekturwerte 162, 164, 166, 168 betragsmäßig geringer als es bei dem stärker verkürzten, zweiten Spritzabstand 122 T_Diff-2 der Fall ist.
Obwohl in beiden Fällen lediglich für die zweite Einspritzdüse der Spritzabstand 118, 122 und somit ein Betriebsparameter manipuliert wird, wirkt sich diese Manipulation auch auf die drei anderen Einspritzdüsen des Verbrennungsmotors aus. In beiden Fällen werden die sich durch Manipulation ergebenden FBC-Korrekturwerte 154, 156, 158, 160, 162, 164, 166, 168 ausgewertet und mit den entsprechenden Standardwerten 146, 148, 150, 152 der jeweiligen Einspritzdüsen verglichen.
Bei einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt für einen einzelnen Injektor bzw. eine einzelne Einspritzdüse, bspw. durch eine Veränderung der elektrischen Ansteuerung eines zugeordneten Piezo-Aktors bzw. Magnetventils, eine gezielte Vertrimmung und somit Manipulation. Diese Vertrimmung bewirkt eine Abweichung der Einspritzmenge, die mit Hilfe von Funktionsparametern der vorhandenen Funktion ”fuel balancing control” (FBC) zur Mengenausgleichsregelung zumindest näherungsweise quantifiziert werden kann.
In einem stationären oder quasistationären Betriebspunkt wird für einen begrenzten Zeitraum oder für eine bestimmte Anzahl von Arbeitsspielen an einem einzelnen Injektor der Spritzabstand 114, 118, 122 zwischen Vor- und Haupteinspritzung bzw. zwischen Haupt- und Nacheinspritzung verändert. Die Manipulation des Spritzabstands 114, 118, 122 kann wahlweise in Richtung größerer oder kleinerer Werte erfolgen. Die Ansteuerung der weiteren Injektoren entspricht unverändert den im Steuergerät hinterlegten Standardwerten für die Spritzabstände 114, 118, 122.
Der durch Druckwellen im Hochdrucksystem bedingte Mengenwellen-Effekt führt an dem Injektor mit veränderter Ansteuerung zu einer Abweichung der Einspritzmenge 132, 134, 136 gegenüber den restlichen Injektoren, der durch den gegenwärtigen Funktionsumfang der Mengenwellenkompensation (QWC) nicht kompensiert werden kann. Der Drehmomenten-Beitrag des Motorzylinders mit manipulierter Injektoransteuerung unterscheidet sich aufgrund der abweichenden Einspritzmenge 132, 134, 136 vom Drehmomenten-Beitrag der anderen Zylinder. Der Rundlauf des Motors wird folglich geringfügig beeinträchtigt.
Die Funktion FBC zur Mengenausgleichsregelung regelt innerhalb sehr kurzer Zeit einen runden Motorlauf ein, indem sie die Ansteuerung aller Injektoren dahingehend verändert, dass alle Zylinder den gleichen Drehmomenten-Beitrag liefern. Demnach erfolgt eine Gleichstellung der Einspritzmenge 132, 134, 136 aller Injektoren. Dazu werden die innerhalb der Mengenausgleichsregelung gebildeten FBC-Korrekturwerte 154, 156, 158, 160, 162, 164, 166, 168 an die veränderten Randbedingungen angepasst. Diese FBC-Korrekturwerte 146, 148, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162, 164, 166, 168 beinhalten implizit eine Information über die Korrektur der Einspritzmengen 132, 134, 136 für die einzelnen Zylinder.
Aus der Kenntnis des für die Manipulation gewählten Spritzabstands 114, 118, 120 und den FBC-Korrekturwerten kann ein Zusammenhang zwischen dem Spritzabstand und der Abweichung der Einspritzmenge 132, 134, 136 abgeleitet werden. Durch Wiederholung der genannten Schritte für alle Injektoren wird eine Injektor individuelle Informationen über deren Betriebsparameter bereitgestellt. Mit Hilfe der für jeden Injektor individuellen Zusammenhänge kann der Funktionsumfang der vorhandenen Kompensation der Mengenwellen erweitert werden. Eine Kompensation von Effekten der Mengenwellen ist auch in Bereichen möglich, die von der QWC typischerweise nicht zuverlässig abgedeckt werden können.
Einzelne Punkte bzw. Aspekte der beiden beispielhaft erwähnten Ausführungsformen des Verfahrens können im Rahmen weiterer Ausführungsformen des Verfahrens miteinander kombiniert werden. Die Manipulation mindestens eines Betriebsparameters der ausgewählten Einspritzdüse kann sich üblicherweise auch auf den Betrieb der anderen Einspritzdüsen auswirken, deren Betriebsparameter nicht direkt, jedoch indirekt durch Manipulation des mindestens einen Betriebsparameters der ausgewählten Einspritzdüse verändert wird. In Ausgestaltung der Erfindung werden alle veränderten Betriebsparameter aller von der Manipulation betroffenen Einspritzdüsen wieder eingeregelt. Die Korrekturwerte, die auf Grundlage eines beliebigen Regelungsverfahrens ermittelt werden, werden ausgewertet und mit zugeordneten Standardwerten verglichen.
Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 200 ist in 6 schematisch dargestellt. Außerdem zeigt 6 in schematischer Darstellung einen ersten Zylinder 202, einen zweiten Zylinder 204, einen dritten Zylinder 206 sowie einen vierten Zylinder 208 eines Verbrennungsmotors 210. Jedem dieser Zylinder 202, 204, 206, 208 ist eine Einspritzdüse 212, 214, 216, 218 zugeordnet. Jede der Einspritzdüsen 212, 214, 216, 218 umfasst einen hier nicht dargestellten Piezo-Aktor oder ein Magnetventil, der bzw. das über ein Steuergerät 220 der Anordnung 200 bestromt wird. Im geöffneten Zustand wird von einer jeweiligen Einspritzdüse 212, 214, 216, 218 in den zugeordneten Zylinder 202, 204, 206, 208 ein Luft-Kraftstoff-Gemisch eingeführt und verbrannt.
Bei Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 210 werden die Piezo-Aktoren und somit auch die Einspritzdüsen 212, 214, 216, 218 von dem Steuergerät 220 in ihrer Funktion unter Bereitstellung normaler Betriebsparameter betrieben. Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der hier vorgestellten Ausführungsform für die zweite Einspritzdüse 214 mindestens ein Betriebsparameter manipuliert. Die anderen drei Einspritzdüsen 212, 216, 218 werden dagegen mit normalen Betriebsparametern gemäß dem Normalbetrieb betrieben. Wie auch die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele belegen, wird durch die vorgenommene Manipulation des mindestens einen Betriebsparameters von lediglich einer Einspritzdüse 214 auch zusätzlich zumindest ein weiterer Betriebsparameter der zweiten Einspritzdüse 214 sowie der drei anderen Einspritzdüsen 212, 216, 218 verändert. Für die veränderten Betriebsparameter wird durch ein Regelungsverfahren, beispielsweise die voranstehend beschriebene Mengenausgleichsregelung, wieder ein Normalbetrieb eingeregelt. Die sich im Rahmen der Regelung ergebenden Korrekturwerte für den zumindest einen eingeregelten Betriebsparameter werden ausgewertet und können im Rahmen dieser Auswertung mit zugeordneten Standardwerten für diese Betriebsparameter verglichen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005030870 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Betriebs eines Verbrennungsmotors (210), der eine Anzahl Zylinder (202, 204, 206, 208) mit zugeordneten Einspritzdüsen (212, 214, 216, 218) aufweist, die in einem Normalbetrieb mit normalen Betriebsparametern betrieben werden, bei dem für eine ausgewählte Einspritzdüse (212, 214, 216, 218) mindestens ein Betriebsparameter manipuliert wird, und alle anderen Einspritzdüsen mit normalen Betriebsparametern betrieben werden, wobei aufgrund der vorgenommenen Manipulation mindestens eine Einspritzdüse (212, 214, 216, 218) mit mindestens einem veränderten Betriebsparameter in einem vom Normalbetrieb abweichenden Betrieb betrieben wird, wobei für die mindestens eine Einspritzdüse (212, 214, 216, 218) durch Regelung des wenigstens einen veränderten Betriebsparameters ein Normalbetrieb eingeregelt wird, wobei ein Korrekturwert für den wenigstens einen eingeregelten Betriebsparameter ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als der mindestens eine zu manipulierende Betriebsparameter eine Einspritzmenge der ausgewählten Einspritzdüse (212, 214, 216, 218) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als der mindestens eine zu ändernde Betriebsparameter ein Spritzabstand (114, 118, 122) zwischen zwei Einspritzungen der ausgewählten Einspritzdüse (212, 214, 216, 218) verändert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem als der mindestens eine zu ändernde Betriebsparameter eine elektrische Ansteuerung eines Piezo-Aktors bzw. Magnetventils, der bzw. das dazu ausgebildet ist, eine zugeordnete Einspritzdüse (212, 214, 216, 218) zu öffnen und zu schließen, verändert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem für den wenigstens einen aufgrund der vorgenommenen Manipulation veränderten Betriebsparameters eine Mengenausgleichregelung vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das nacheinander für alle Einspritzdüsen (212, 214, 216, 218) durchgeführt wird, wobei jeweils für eine Einspritzdüse (212, 214, 216, 218) der mindestens eine Betriebsparameter manipuliert wird, und sämtliche einzuregelnden Betriebsparameter mit zugeordneten Standardwerten verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem für die ermittelten Korrekturwerte für veränderte Betriebsparameter aller Einspritzdüsen (212, 214, 216, 218) Quervergleiche durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das in einem stationären Betriebspunkt durchgeführt wird.
Anordnung zum Überwachen eines Betriebs eines Verbrennungsmotors (210), der eine Anzahl Zylinder (202, 204, 206, 208) mit zugeordneten Einspritzdüsen (212, 214, 216, 218) aufweist, die in einem Normalbetrieb mit normalen Betriebsparametern betrieben werden, wobei die Anordnung (200) dazu ausgebildet ist, für eine ausgewählte Einspritzdüse (212, 214, 216, 218) mindestens ein Betriebsparameter zu manipulieren, und alle anderen Einspritzdüsen (212, 214, 216, 218) mit normalen Betriebsparametern zu betreiben, wobei aufgrund der vorgenommenen Manipulation mindestens eine Einspritzdüse (212, 214, 216, 218) mit mindestens einem veränderten Betriebsparameter in einem vom Normalbetrieb abweichenden Betrieb betrieben wird, wobei die Anordnung (200) dazu ausgebildet ist, für die mindestens eine Einspritzdüse (212, 214, 216, 218) durch Regelung des wenigstens einen aufgrund der vorgenommenen Manipulation veränderten Betriebsparameters einen Normalbetrieb einzuregeln und einen Korrekturwert für den wenigstens einen eingeregelten Betriebsparameter auszuwerten.