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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Tausches eines in einem Verbrennungsmotor angeordneten Injektors, ein Verfahren zum Betreiben eines Injektors, eine Vorrichtung zum Erkennen eines Tausches eines in einem Verbrennungsmotor angeordneten Injektors und eine Anordnung zum Betreiben eines Injektors.
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Stand der Technik
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Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen weisen üblicherweise sog. Injektoren auf, die zum Einspritzen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches ausgebildet sind. Allerdings ist es möglich, dass ein Injektor bei einem Werkstattaufenthalt ausgetauscht werden muss. Mit einer geeigneten Funktion, mit der eine Erkennung des Injektors durchgeführt wird, ist es möglich, einen Injektortausch automatisch zuverlässig zu identifizieren und daraufhin zu überprüfen, ob bspw. Korrekturwerte für den Injektor neu geschrieben wurden.
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Zusätzlich gibt es in den USA strenge Forderungen der Luftreinhaltungskommission Kaliforniens (California Air Resources Board; CARB) bzgl. fest bedateter Korrekturwerte. Für Originalgerätehersteller (Original Equipment Manufacturer, OEM) ist deshalb eine Zulassung von Anordnungen mit Injektoren, mit denen eine IMA- bzw. Injektor-Mengenabgleich-Funktion und/oder eine ISA- bzw. Injektor-Spannungsabgleich-Funktion der Injektoren umgesetzt wird, problematisch.
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Ein Verfahren zur Erkennung von falsch eingebauten Injektoren zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine ist aus der Druckschrift
DE 10 2007 060 637 A1 bekannt. Bei dem Verfahren erfolgt ein Abtasten eines den Raildruck charakterisierenden Signals, eine Transformation des zeitdiskreten Signals in den Frequenzraum, eine Durchführung einer Merkmalsextraktion aus dem Frequenz-Spektrum, eine Festlegung wenigstens eines Merkmalsvektors und ein Vergleich des wenigstens einen Merkmalsvektors mit wenigstens einem korrespondierenden Merkmalsvektor (P_RAIL(f)Neu), der zuvor ermittelt wurde und einen ordnungsgemäß funktionierenden Injektor charakterisiert. Falls eine Abweichung des wenigstens einen Merkmalsvektors von dem korrespondierenden Merkmalsvektor um eine vorgegebene Größe ermittelt wird, wird auf eine Abweichung der eingespritzten Menge aufgrund eines falsch eingebauten Injektors geschlossen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren zum Erkennen eines Tausches eines in einem Verbrennungsmotor angeordneten Injektors, ein Verfahren zum Betreiben eines Injektors, eine Vorrichtung zum Erkennen eines Tausches eines in einem Verbrennungsmotor angeordneten Injektors und eine Anordnung zum Betreiben eines Injektors vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
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Mit der Erfindung ist ein Erkennen des Tausches bzw. Austausches eines Injektors, der einen Piezoaktor aufweisen kann, z. B. für Common-Rail- bzw. Speichereinspritzinjektoren, wie CRI3.x oder CRI5.x der Robert Bosch GmbH, in einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs durch eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) des Spannungssignals im Steuergerät und somit u. a. ein Rücksetzen von Lernwerten und IMA-Codes möglich, um Schäden zu vermeiden. Durch die vorgesehene Funktionalität kann auch eine OBDx-Forderung für eine On-Board-Diagnose bzw. eine Diagnose im Fahrzeug der Luftreinhaltungskommission Kaliforniens erfüllt werden.
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Nach Erkennen eines Injektortausches kann alternativ oder ergänzend ein Zurücksetzen der Korrekturwerte erfolgen. Zusätzlich kann ein Hinweis für den Fahrer, die Werkstatt aufzusuchen, bereitgestellt werden. Die im Rahmen der Erfindung ausführbare Funktion kann auch zur verbesserten Diagnose von fehlerhaften Injektoren und somit zur Fehlersuche im Fahrzeug verwendet werden.
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Mit einer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Injektortausch automatisch zuverlässig erkannt und überprüft werden, ob Korrekturwerte des Injektors neu geschrieben wurden.
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Außerdem kann im Falle eines Injektortausches ohne Neubedatung und somit ohne Bereitstellung neuer Daten als Betriebsparameter des Injektors eine Warnung bereitgestellt und somit ein Schutz von Mensch und Maschine realisiert werden. Eine Erfüllung der OBD-Forderungen bzgl. fest bedateter Korrekturwerte sowie eine schnellere und bessere Fehlerdiagnose am Fahrzeug ist ebenfalls möglich.
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Zur Realisierung der Funktion in der Prüfung ist vorgesehen, dass während der Spülzeit eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) durchgeführt wird. Damit wird ein PEP-Spannungssignal und somit ein Spannungssignal der PEP (Prüfendstufe Piezo) aufgezeichnet und ein Amplitudenmaximum des Frequenzspektrums bestimmt. Eine Auswertedauer und ein zu betrachtender Frequenzbereich werden über Daten des Systems vorgegeben.
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Im Rahmen der Erfindung kann auch berücksichtigt werden, dass in der Werksprüfung der CRI3.x-Fertigung für in sog. Common-Rail-Injektoren bzw. Einspritzdüsen mit Speichereinspritzung eine Frequenzanalyse mittels einer Fast-Fourier Transformation (FFT) des Spannungssignals zur Beurteilung der Schaltkettensteifigkeit implementiert ist. Die Injektoren werden üblicherweise auf Basis eines Schwellwerts, der nicht unterschritten werden darf, auf gut oder schlecht verlesen.
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Die Funktion kann typischerweise in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen. Durch die permanente Auswertung der Frequenzspektren von Spannungssignalen der einzelnen Injektoren bspw. CRI3.x oder CRI5.x, kann eine sprunghafte Veränderung des Werts der schnellen Fourier-Transformation (FFT) einem Tausch eines Injektors gleichgesetzt werden. Die sprunghafte Änderung kann über einen Differenzwert quantifiziert werden. Falls sich der aktuell ermittelte Wert der maximalen Amplitude des transformierten Spannungssignals um den Differenzwert von dem ursprünglichen Lernwert unterscheidet, wird der Tausch des Injektors nachgewiesen.
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In diesem Fall können im Steuergerät alle fest bedateten Korrekturwerte, z. B. ein IMA-Code für einen Injektor Mengenabgleich oder ein ISA-Code für einen Injektor Spannungsabgleich, und ebenfalls alle Korrekturwerte aus Lernfunktionen, z. B. NVC für eine Spannungsregelung des Injektors und für eine Nullmengenkalibrierung (NMK), zurückgesetzt werden.
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In weiterer Ausgestaltung kann dem Fahrer ein optisches und/oder akustisches Signal bereitgestellt werden, was u. a. bedeuten kann, dass eine Motorlampe in einem Anzeigefeld des Armaturenbretts aktiviert wird, so dass der Fahrer darauf hingewiesen wird, eine Werkstatt aufzusuchen.
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Im Steuergerät kann der Fehlercode, der über einen erfolgten Tausch des Injektors informiert, ohne Neueingabe der Korrekturwerte abgelegt werden. Ebenfalls kann die Auswertung bei der Diagnose von fehlerhaften Einrichtungen bzw. Systemen im Fahrzeug verwendet werden. Hierbei darf, genau wie in der Werksprüfung, ein Schwellwert nicht unterschritten werden. Wird ein Injektor am Fahrzeug getauscht und werden neue IMA-Korrekturwerte eingelesen, so kann der letzte Wert der schnellen Fourier-Transformation (FFT) gelöscht und neu ermittelt werden.
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Die Funktion kann bei allen CRI3.x- und CRI5.x-Systemen bzw. Einrichtungen, wie sie von der Robert Bosch GmbH produziert werden, und zukünftigen Einspritzsystemen mit Piezoaktorik eingesetzt werden. Zudem kann die Erfindung in einem EDC-Steuergerät, z. B. EDC16 und EDC17, umgesetzt werden.
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Mit der Erfindung ist u. a. ein Erkennen eines Austausches bzw. einer Auswechselung eines Injektors im Verbrennungsmotor möglich, d. h. es wird ein im Verbrennungsmotor angeordneter Injektor untersucht, was bspw. nach einem Neustart des Verbrennungsmotors erfolgen kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens zum Erkennen eines Tausches eines Injektors durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Vorrichtung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Vorrichtung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Vorrichtung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen wenigstens einer Komponente der Vorrichtung oder der gesamten Vorrichtung realisiert werden. Die erfindungsgemäße Anordnung zum Betreiben eines Injektors weist mindestens eine Vorrichtung zum Erkennen des Tausches eines Injektors auf und ist demnach auch zur Durchführung des Verfahrens zum Erkennen des Tausches eines Injektors sowie des Verfahrens zum Betreiben des Injektors geeignet. Demnach können Komponenten der Anordnung zum Betreiben des Injektors zum Durchführen einzelner Schritte des Verfahrens zum Betreiben des Injektors geeignet sein, ebenfalls können Schritte zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben des Injektors als Funktionen einzelner Komponenten der beschriebenen Anordnung durchgeführt werden.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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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.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsform der Erfindung
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Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 zeigt in schematischer Darstellung einen Verbrennungsmotor 2 mit einem Injektor 4 sowie eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung 6 zum Betreiben des Injektors 4, die hier auch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 8 zum Erkennen eines Tausches des Injektors 4 umfasst.
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Die vorgestellte Anordnung 6 ist hier als eine Komponente eines Steuergeräts des Verbrennungsmotors 2 ausgebildet.
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Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird untersucht und erkannt, ob der Injektor 4 ausgetauscht wurde, hierzu wird mit einem Spannungsmessgerät 10 der Vorrichtung 8 ein Spannungssignal einer an dem Injektor 4 anliegenden Spannung gemessen. Zur Umsetzung einer Frequenzanalyse des Spannungssignals wird in einem Datenverarbeitungsmodul 12 der Vorrichtung 8 zunächst eine schnelle Fourier-Transformation 14 durchgeführt. Danach wird eine Amplitude des transformierten Spannungssignals bei einem Vergleich 16 mit einer Differenz zu einem vorherig gelernten Sollwert oder zu einem Schwellwert verglichen. Falls die üblicherweise maximale Amplitude nicht mehr von einem vorher eingelernten Wert abweicht, als eine eingegebene zulässige Differenz und größer als der Schwellwert ist, heißt das, dass der unveränderte Zustand 18 des Injektors 4 gegeben ist. Falls die Abweichung der Amplitude größer als die zulässige Differenz zu einem vorher eingelernten Wert ist, oder geringer als der Schwellwert ist, so wird ein Tausch 20 des Injektors 4 nachgewiesen. Infolge einer Erkennung des Tausches 20 kann ein Fahrer des Fahrzeugs ein bspw. optischer und/oder akustischer Hinweis 22 zu dem Tausch 20 bereitgestellt werden. Weiterhin erfolgt ein Zurücksetzen 24 eines IMA- oder ISA-Codes. Zusätzlich kann eine Neueingabe von Korrekturwerten des Injektors 4 erfolgen.
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In der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung kann eine Dauer einer Auswertung des Spannungssignals und ein zu betrachtender Frequenzbereich über Systemdaten vorgegeben werden. Das Verfahren kann während dem normalen Betrieb des zu untersuchenden Injektors 4 durchgeführt werden. Die nach der Fourier-Transformation 14 des Spannungssignals bereitgestellten Frequenzspektren können permanent ausgewertet werden. Üblicherweise erfolgt die Untersuchung der Frequenzspektren nach einem Start des Verbrennungsmotors. Eine sprunghafte Änderung eines Werts der schnellen Fourier-Transformation 14 des Spannungssignals kann als Tausch des Injektors 4 ausgelegt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007060637 A1 [0004]
