DE102011100510B4 - Verbrennungsmotorüberwachungsverfahren und -vorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotorüberwachungsverfahren zum Überwachen der Funktion elektrischer Zündanlagen (2) oder elektrischer Einspritzanlagen (16) von Verbrennungsmotoren, bei dem die Leistung und/oder die Drehzahl und/oder die Laufruhe des Verbrennungsmotors gemessen wird/werden, nach dem Gegenstand der Hauptpatentanmeldung DE 10 2009 046 097.7, wobei zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Funktionskontrolle erfolgt, indem a) die Stromzufuhr zu einer einzelnen Zündspule (4), die jeweils eine Zündkerze (5) mit der Zündspannung versorgt, oder zu einem einzelnen elektrischen Einspritzventil (21) der elektrischen Einspritzanlage (16) unterbrochen oder ausgesetzt wird, b) anhand der Leistungsmessung (7) und/oder der Drehzahlmessung (8) und/oder der Laufruhemessung (9) des Verbrennungsmotors eine Prüfung erfolgt, ob es durch die Unterbrechung der Stromzufuhr eine Leistungsänderung gibt und/oder sich das Laufverhalten und/oder sich die Drehzahl ändert, c) nach der Prüfung die Stromzufuhr wiederhergestellt wird, d) die Schritte a) bis c) für jede weitere einzelne Zündspule (4) oder jedes weitere einzelne elektrische Einspritzventil (21) der elektrischen Einspritzanlage (16) des Verbrennungsmotors wiederholt werden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Unterbrechung der Stromzufuhr einer Zündspule (4) oder der Stromzufuhr zur Ansteuerung eines Einspritzventils (21) durch die gesteuerte Unterbrechung eines Signals, das den Zündstrom oder den Steuerstrom für das Einspritzventil (21) freigibt, erfolgt, wobei dieses Signal bereits vor dem Eingang in die Zündanlage (2) oder in die Einspritzanlage (16) abgegriffen wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine zum Überwachen der Funktion elektrischer Zündanlagen (2) oder Einspritzanlagen (16) geeignete Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung.
Description
- Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotorüberwachungsverfahren und eine Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung zum Überwachen der Funktion elektrischer Zünd- oder Einspritzanlagen von Verbrennungsmotoren. Die Erfindung ist insbesondere geeignet für die Überwachung der Funktion elektrischer Zündanlagen und Zündkerzen von Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung sowie für die Überwachung elektrischer Einspritzanlagen (oder -systeme) und Einspritzventile beziehungsweise Einspritzdüsen von Verbrennungsmotoren mit Selbstzündung eines Kraftstoffs oder Kraftstoffgemischs. Im Unterschied zu bisher bekannten Verfahren erfolgt die Funktionskontrolle gezielt, planbar und in beliebig programmierbaren Zeitabständen, jeweils für einen ausgewählten Zylinder oder wahlweise abgestuft für alle Zylinder. Dazu bedarf es, im Unterschied zum Stand der Technik, insbesondere nach der
DE 39 34 338 A1 , keinem speziellen Anlass, wie zum Beispiel eine bereits eingetretene und erkennbare Störung. - Die
DE 39 34 338 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei Ottomotoren mit elektrischer Zündeinrichtung und einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, mit denen die Zündparameter und Einspritzparameter für jeden Zylinder vorgebbar sind und mit einer Drehzahlmesseinrichtung, in Kombination mit bekannten anderen Aussetzererkennungsmethoden, die bereits einen Verdacht auf Verbrennungsaussetzer liefern. Nachteilig an diesem Verfahren ist unter anderem, dass sich Motordrehzahlschwankungen bei Netzparallelbetrieb nur sehr schwer nachweisen lassen, da die Drehzahl durch das Netz vorgegeben wird. Eine Leistungsmessung, die geeigneter erscheint, ist nach derDE 39 34 338 A1 nicht vorgesehen. Des Weiteren werden gemäß derDE 39 34 338 A1 Verbrennungsaussetzer über den Klopfsensor gefunden. Wenn die Software, die das gesamte Motormanagement bewerkstelligt, für den ohnehin schon durch ein anderes Erkennungsverfahren verdächtigten Zylinder den Zündwinkel für die folgende Verbrennung nach früh verstellt, soll hierbei ein einmaliges ungefährliches Klopfen zu einem Test provoziert werden. Wenn der Klopfsensor nichts registriert, dann ist das ein zusätzliches Indiz dafür, dass die Zündung keine Verbrennung ausgelöst hat. Nachteilig an dieser Verfahrensweise ist, dass das Erzeugen von „Klopfen” nur bei Brennstoffen funktioniert, die zum Klopfen neigen. Biogas neigt zum Beispiel in keiner Weise zum Klopfen. - Aus der
DE 93 11 065 U1 ist eine Schaltungsanordnung zur Flammerkennung für eine Transistorspulenzündung eines Brenners bekannt, die eine Ansteuerstufe aufweist, die einen im Stromkreis der Primärwicklung einer Zündspule liegenden Leistungstransistor ansteuert. Diese Schaltungsanordnung weist eine Schaltungseinrichtung auf, die in einer Flammerkennungsphase den über die Primärwicklung der Zündspule fließenden Ladestrom auf eine Stärke begrenzt, die unter der für die Erzeugung eines Zündfunkens in der Zündphase notwendigen Ladestromstärke liegt. Des Weiteren ist diese Schaltungsanordnung gekennzeichnet durch eine Auswerteschaltung, die das nach Unterbrechung des über die Primärwicklung der Zündspule fließenden Ladestromes auftretende Signal von der Primärwicklung der Zündspule in ein Anzeigesignal für das Vorliegen oder Fehlen einer Flamme im Brenner verarbeitet. - In der
DE 195 26 644 C1 ist ein Verfahren zur Erkennung von defekten Zünd- oder Einspritzvorrichtungen, die für Ottomotoren mit zwei Zündkerzen oder Dieselmotoren mit zwei Einspritzdüsen geeignet sind, beschrieben. Dabei wird vorgeschlagen, zeitweilig eine oder mehrere Zündkerzen oder Einspritzdüsen eines der beiden Steuerkreise abzuschalten, um bei den Zylindern, bei denen eine der Zündkerzen oder Einspritzdüsen ausgesetzt hat, eine vollständige Unterbindung des Verbrennungsvorganges zu erreichen und in bekannter Weise erkennen zu können. - In der
WO 94/27043 A1 - Aus der
US 2005/0017724 A1 - Die vorliegende Erfindung eignet sich für alle Verbrennungsmotoren, unabhängig vom eingesetzten Kraftstoff, das heißt flüssiger oder gasförmiger Art; unabhängig von der Art der Zündung, das heißt, ob mit Fremdzündung oder mit Selbstzündung; unabhängig vom Einbau der Motoren, das heißt stationär oder in Fahrzeugen, und unabhängig vom Hersteller der Motoren sowie unabhängig vom Einbau der Überwachung, ob fest eingebaut oder als tragbares System (zum Beispiel Messkofer). Besonders geeignet ist die Erfindung für Verbrennungsmotoren mit sehr hoher Laufleistung und wenig Stillstandszeiten, zum Beispiel Verbrennungsmotoren in Biogasanlagen, die eine Laufleistung von über 8000 Volllaststunden haben.
- Diese Zusatzpatentanmeldung stellt eine Weiterentwicklung der Hauptpatentanmeldung
DE 10 2009 046 097.7 dar. Dabei wird die Unterbrechung des Zündstroms zur Zündspule beziehungsweise des Schaltstroms für das Magnetventil der Einspritzdüse dadurch erreicht, indem eine Unterbrechung des Signals zum Auslösen des Zündstroms beziehungsweise des Steuerstroms für das jeweilige Einspritzventil realisiert wird. Zur Steuerung der Unterbrechung ist ein Schaltelement in der Signalleitung angeordnet, wobei dieses Schaltelement durch die Steuereinheit der Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung aktiviert werden kann. Hier wird also bereits vor der eigentlichen Zündanlage oder Einspritzanlage das Signal abgefasst und weiterverarbeitet. - Der Erfindung liegt die im Verhältnis zum Hauptpatent präzisierte Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, um die Kosten für die Schaltelemente zu verringern und den Aufwand für die Installation beziehungsweise Nachrüstung zu minimieren. Zugleich sollen mögliche Fehlerquellen, die sich aus dem Einbau der Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung ergeben könnten, verringert werden. Mit dem Verfahren soll – im Unterschied zu bisher bekannten Verfahren – eine gezielte, planbare und in beliebigen programmierbaren Zeitabständen vorgesehene Funktionskontrolle, jeweils für einen ausgewählten Zylinder oder wahlweise abgestuft für alle Zylinder, durchführbar sein.
- Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verbrennungsmotorüberwachungsverfahren zum Überwachen der Funktion elektrischer Zündanlagen von Verbrennungsmotoren, bei dem die Leistung und/oder die Drehzahl und/oder die Laufruhe des Verbrennungsmotors gemessen wird/werden, nach dem Gegenstand der Hauptpatentanmeldung
DE 10 2009 046 097.7 , wobei zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Funktionskontrolle erfolgt, indem - a) die Stromzufuhr zu einer einzelnen Zündspule, die jeweils eine Zündkerze mit der Zündspannung versorgt, unterbrochen oder ausgesetzt wird,
- b) anhand der Leistungsmessung und/oder der Drehzahlmessung und/oder der Laufruhemessung des Verbrennungsmotors eine Prüfung erfolgt, ob es durch die Unterbrechung der Stromzufuhr eine Leistungsänderung gibt und/oder sich das Laufverhalten und/oder sich die Drehzahl ändert,
- c) nach der Prüfung die Stromzufuhr wiederhergestellt wird,
- d) die Schritte a) bis c) für jede weitere einzelne Zündspule des Verbrennungsmotors wiederholt werden.
- Dabei erfolgt die jeweilige Unterbrechung der Stromzufuhr einer Zündspule durch die gesteuerte Unterbrechung eines Signals, das den Zündstrom freigibt, wobei dieses Signal bereits vor dem Eingang in die elektrische Zündanlage abgegriffen wird. Erfindungsgemäß wird somit bereits vor der eigentlichen Zündanlage das Signal abgefasst und weiterverarbeitet. Vorteilhafterweise kann diese Signalunterbrechung – im Unterschied zu bisher bekannten Verfahren – gezielt, planbar und in beliebigen programmierbaren Zeitabständen, jeweils für einen ausgewählten Zylinder oder wahlweise abgestuft für alle Zylinder, erfolgen.
- Ein weiterer Aspekt der Lösung der Aufgabe der Erfindung betrifft ein Verbrennungsmotorüberwachungsverfahren zum Überwachen der Funktion elektrischer Einspritzanlagen von Verbrennungsmotoren, bei dem die Leistung und/oder die Drehzahl und/oder die Laufruhe des Verbrennungsmotors gemessen wird/werden, nach dem Gegenstand der Hauptpatentanmeldung
DE 10 2009 046 097.7 , wobei zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Funktionskontrolle erfolgt, indem - a) die Stromzufuhr zu einem einzelnen elektrischen Einspritzventil der elektrischen Einspritzanlage unterbrochen oder ausgesetzt wird,
- b) anhand der Leistungsmessung und/oder der Drehzahlmessung und/oder der Laufruhemessung des Verbrennungsmotors eine Prüfung erfolgt, ob es durch die Unterbrechung der Stromzufuhr eine Leistungsänderung gibt und/oder sich das Laufverhalten und/oder sich die Drehzahl ändert,
- c) nach der Prüfung die Stromzufuhr für die Freigabe des einzelnen elektrischen Einspritzventils wiederhergestellt wird,
- d) die Schritte a) bis c) für jedes weitere einzelne Einspritzventil der elektrischen Einspritzanlage wiederholt werden.
- Dabei erfolgt die jeweilige Unterbrechung der Stromzufuhr zur Ansteuerung eines Einspritzventils durch die gesteuerte Unterbrechung eines Signals, das den Steuerstrom für das jeweilige Einspritzventil freigibt, wobei dieses Signal bereits vor dem Eingang in die elektrische Einspritzanlage abgegriffen wird. Erfindungsgemäß wird somit bereits vor der eigentlichen Einspritzanlage das Signal abgefasst und weiterverarbeitet. Vorteilhafterweise kann diese Signalunterbrechung – im Unterschied zu bisher bekannten Verfahren – gezielt, planbar und in beliebigen programmierbaren Zeitabständen, jeweils für einen ausgewählten Zylinder oder wahlweise abgestuft für alle Zylinder, erfolgen.
- Ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung der oben genannten Aufgabe besteht in einer Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung zum Überwachen der Funktion elektrischer Zündanlagen und/oder Einspritzanlagen von Verbrennungsmotoren, nach dem Gegenstand der Hauptpatentanmeldung
DE 10 2009 046 097.7 , die - – eine Leistungsmesseinheit für das Messen der Leistung eines Verbrennungsmotors und/oder eine Messeinheit für das Laufverhalten des Motors und/oder eine Drehzahlmesseinheit,
- – ein Schaltelement zum Unterbrechen und Wiederherstellen der Stromzufuhr zu den einzelnen Zündspulen der elektrischen Zündanlage oder den Einspritzventilen des Verbrennungsmotors, wobei das Schaltelement insgesamt geeignet ist, für eine natürliche Anzahl n an Zündspulen oder Einspritzventilen mindestens n + 1 Schaltzustände bereitzustellen, von denen ein Schaltzustand der Betriebszustand ist, in dem die Stromzufuhr zu jeder einzelnen Zündspule oder jedem einzelnen Einspritzventil intakt ist, und die übrigen n Schaltzustände Funktionskontrollzustände sind, in denen die Stromzufuhr zu jeweils nur einer Zündspule oder einem Einspritzventil, das heißt in jedem der n Funktionskontrollzustände zu einer anderen der n Zündspulen oder einem anderen der n Einspritzventile, unterbrochen ist,
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltelement als ein Signalunterbrecher ausgebildet, der zwischen einem Signalwandler, der zur Erzeugung eines Freigabesignals für den Zündstrom oder den Einspritzventil-Steuerstrom dient, und einer Stromversorgungssteuereinheit der Zündanlage oder der Einspritzanlage angeordnet werden kann und durch eine Steuereinheit ansteuerbar ist. Damit kann eine Verknüpfung der Signale aus dem Signalgeber und den Anforderungen der Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung erfolgen. Hier wird dann speziell das Signal für einen vorher definierten Zylinder ausgewählt und entfernt beziehungsweise gefiltert oder aufgehoben. Mit den anderen Zylindern wird dann ebenso verfahren.
- Nach einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung ist das Schaltelement als ein Impulsgeber ausgebildet, der zwischen einem Signalwandler und einer Steuereinheit angeordnet werden kann. Dabei ist durch die Steuereinheit die Stromversorgungssteuereinheit der elektrischen Zündanlage oder der elektrischen Einspritzanlage ansteuerbar, wodurch nach Übertragung eines Impulses zur Unterbrechung des Freigabesignals durch den Impulsgeber an die Steuereinheit mittels der Steuereinheit die Freigabe des Zündstroms oder des Einspritzventil-Steuerstroms für bestimmte Zylinder des Verbrennungsmotors unterbrochen werden kann.
- Der Signalwandler ist in der Regel ein Aufnehmer, der durch auf einer Steuerscheibe angeordnete Signalgeber Steuersignale generiert. Damit ist die Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung mit einer vorteilhaften Signalgenerierungsvorrichtung kombinierbar. Die Steuerscheibe ist zumeist eine Triggerscheibe, auf der als Signalgeber Kerben oder Magnete angeordnet sind. Als Signalgeber kann auch eine Nockenwelle mit einem angebauten Zahnrad als Antrieb dienen. Die Ausbildung der Steuerscheibe als Triggerscheibe mit Kerben beziehungsweise Magneten als Signalgeber stellt eine vorteilhafte Motorsteuerung dar, die mit der Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung ebenfalls sehr gut kombinierbar ist. Triggerscheiben und Nockenwellen finden sich an allen Verbrennungsmotoren.
- In der Signalleitung sind wesentlich kleinere Ströme zu schalten. Dadurch können die Schaltelemente zum einen kleiner ausgeführt werden. Zum anderen werden in der Regel die Steuersignale für alle Zylinder über eine Signalleitung übermittelt. Damit ist insgesamt nur ein Schaltelement, anstelle von einem Schaltelement je Zylinder, erforderlich. Dadurch lassen sich die Kosten weiter senken. Durch lediglich ein Schaltelement, das zudem nur kleine Ströme schaltet, wird die Störanfälligkeit des Steuersystems insgesamt reduziert.
- Zusammenfassend weist die Erfindung folgende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf:
- – Dieses erfindungsgemäße Verfahren funktioniert bei Verbrennungsmotoren mit einer oder mehreren Zündkerzen beziehungsweise einer oder mehreren Einspritzdüsen, unabhängig von deren Anzahl.
- – Dieses Verfahren bedarf keiner Verstellung eines Einspritzzeitpunktes oder Zündzeitpunktes.
- – Die Aussage über einen defekten Zylinder kann wahlweise über eine Leistungsmessung, eine Drehzahlmessung, eine Laufruhemessung und einen Klopfsensor getroffen werden, wobei der Schwerpunkt aber bei der Leistungs- beziehungsweise Drehzahlmessung liegt.
- – Eine Messung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle ist, im Unterschied zum Stand der Technik, insbesondere der
DE 195 26 644 A1 , nicht erforderlich. - – Es geht bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise, im Unterschied zur
DE 195 26 644 A1 , nicht um eine Korrektur der Einspritzmenge oder des Zündzeitpunktes, sondern um die Erkennung von defekten Zündkerzen oder Einspritzdüsen. - – Es geht bei dieser Verfahrensweise um eine grundsätzliche Überwachung, planmäßig in regelmäßigen Abständen und nicht auf Verdacht, wenn schon ein Zylinder offensichtlich Probleme verursacht, wie in der
DE 39 34 338 A1 beschrieben ist. - Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung mit Signalunterbrecher an einer elektrischen Zündanlage und -
2 : eine schematische Darstellung einer Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung mit Signalunterbrecher an einer elektrischen Einspritzanlage. - Die
1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung1 zum Überwachen der Funktion einer elektrischen Zündanlage2 eines Verbrennungsmotors. Die elektrische Zündanlage2 umfasst neben einer Stromversorgungseinheit3 mehrere Zündspulen4 , die durch Stromversorgungsleitungen15 mit der Stromversorgungseinheit3 verbunden sind. Jede Zündspule4 versorgt jeweils eine Zündkerze5 mit der Zündspannung. Die Zündkerzen5 sind gemäß1 den Zylindern6 zugeordnet, so dass jeweils eine Zündkerze5 in der Lage ist, in jeweils einem Zylinder6 den Zündvorgang auszulösen. In der Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung1 ist gemäß1 eine Leistungsmessung7 , eine Drehzahlmessung8 , eine Messeinheit für das Laufverhalten des Motors9 (Laufruhemessung9 ) sowie gegebenenfalls eine Klopfregelung10 vorgesehen. Maßgeblich ist bei Motoren im Netzparallelbetrieb die Leistungsmessung7 , bei anderen Motoren die Drehzahlmessung8 oder Leistungsmessung7 ; die Klopfregelung10 spielt hier eher eine untergeordnete Rolle und ist in der Regel verzichtbar. Alle Messgeräte beziehungsweise Sensoren7 ,8 ,9 ,10 und die elektrische Zündanlage2 sind mit einer gemeinsamen Steuereinheit11 verbunden. Soweit gleicht die Darstellung der1 der Hauptpatentanmeldung mit dem AktenzeichenDE 10 2009 046 097.7 . Die Steuereinheit11 weist einen Ausgang12 auf, von dem eine Verbindungsleitung13a zu einem Signalunterbrecher14 als einziges Schaltelement14 führt. Der Signalunterbrecher14 dient dazu, die Signalleitung25 zur Ansteuerung der Stromversorgungseinheit3 der elektrischen Zündanlage2 zielgerichtet zu unterbrechen und wieder zu schließen. Die Signalerzeugung für die Freigabe des Zündstromes kann durch Signalgeber26 , die in Form von Kerben26 oder Magnete (in1 nicht dargestellt) auf einer mit der Kurbelwelle27 beziehungsweise Nockenwelle27 rotierenden Triggerscheibe28 (als Steuerscheibe28 ) ausgebildet sind, erfolgen. Ein als Aufnehmer29 (Pickup) ausgeführter Signalwandler29 wandelt das Signal, das durch den sich verändernden Abstand zwischen Aufnehmer und Triggerscheibe28 im Bereich der Kerben26 oder Magnete entsteht, in ein optisches beziehungsweise elektrisches Signal um, das dann an die Stromversorgungssteuereinheit3 der Zündanlage2 mittels Signalleitung25 über den Signalunterbrecher14 weitergeleitet wird. Die Signalerzeugung für die Zündstromfreigabe mittels Triggerscheibe28 ist eine bekannte Vorrichtung zur Motorsteuerung. - Aus dem Aussetzen der Zündung durch den Signalunterbrecher
14 kann die Leistungsreduktion und/oder die Drehzahlreduktion und/oder die Laufruhe und/oder (gegebenenfalls) die Klopfregelung des Motors mittels der Sensoren7 ,8 ,9 ,10 ermittelt werden. Wenn durch die Steuereinheit11 gezielt Zündungen in einem Zylinder6 ausbleiben, ist es möglich, durch Vergleich der Werte für Leistung und/oder Drehzahl und/oder Laufruhe und/oder Klopfregelung bei ausgesetzter Zündung in einzelnen Zylindern6 Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit jedes dieser einzelnen Zylinder6 , insbesondere die Funktion der Fremdzündung des jeweiligen Zylinders6 , zu ziehen. - Gemäß der Anordnung in
1 kann der Erfindungsgedanke in der Weise umgesetzt werden, dass bei einer Funktionskontrolle über die Steuereinheit11 der Signalunterbrecher14 so angesteuert wird, dass nacheinander die Signale, die in der Stromversorgungseinheit3 zur Auslösung beziehungsweise Freigabe des Zündstroms an den einzelnen Zündspulen4 führen, unterbrochen werden, wobei pro Zündfolge jeweils immer die Auslösung/Freigabe für eine andere Zündspule4 unterbrochen wird. Somit wird in den einzelnen Zylindern6 für eine gewisse Zeit der Zündfunken und damit die Zündung ausgesetzt. Auf diese Weise wird das Kraftstoff-Luftgemisch für den in der Zündfolge vorgesehenen Zylinder6 nicht gezündet. Durch die so realisierte Aussetzung der Fremdzündung können die in1 der HauptpatentanmeldungDE 10 2009 046 097.7 dargestellen Schaltelemente in den Stromversorgungsleitungen15 entfallen, da der Signalunterbrecher14 selbst als Schaltelement14 fungiert, das in der Lage ist, die Zündung für jede einzelne Zündkerze5 zu unterbinden. - Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann das Schaltelement
14 aber auch in Form eines Impulsgebers14 vorgesehen sein, der eine Funktionskontrolle dadurch auslöst, indem er das Signal des Aufnehmers in einen Impuls umwandelt, der über die Verbindungsleitung13b an die Steuereinheit11 weitergeleitet wird. Die Steuereinheit11 erzeugt dann ein Signal, das dann über die Verbindungsleitung13c an die Stromversorgungseinheit3 weitergeleitet wird und die Freigabe des Zündstroms für eine bestimmte Zündspule4 blockiert. - Die
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung1 für Verbrennungsmotoren mit Einspritzventilen und Selbstzündung. Die Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung1 ist sowohl für Systeme der Direkteinspritzung von Kraftstoffen als auch für Systeme mit einer sogenannten Common-Rail-Einspritzung geeignet. Bei der Common-Rail-Einspritzung, die auch „Speichereinspritzung” genannt wird, handelt es sich um Einspritzsysteme für Verbrennungsmotoren, bei denen eine Hochdruckpumpe17 den Kraftstoff auf ein hohes Druckniveau bringt. Der unter Druck stehende Kraftstoff füllt ein Kraftstoffleitungssystem18 , das bei Motorbetrieb ständig unter Druck steht. - Die (Common-Rail-)Einspritzanlage
16 gemäß2 umfasst eine Kraftstoffpumpe17 , von der eine Kraftstoffleitung18 in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher19 (Rail) führt. Dieser Kraftstoff-Hochdruckspeicher19 verfügt über Kraftstoffleitungsabgänge20 zur Versorgung der einzelnen Zylinder6 mit Kraftstoff. Die Kraftstoffleitungen18 , die von den Kraftstoffleitungsabgängen20 ausgehen, führen über jeweils ein Einspritzventil21 zum entsprechenden Zylinder6 . Das Einspritzventil21 (Injektor) ist ein Magnetventil21 , das elektrisch betrieben wird. Dazu weist die Einspritzanlage16 ein Steuergerät22 mit Stromversorgungsabgängen23 auf, bei dem von den Stromversorgungsabgängen23 die Stromversorgungsleitungen15 für die Stromversorgung der einzelnen Einspritzventile21 beziehungsweise die Steuerleitungen15 , die die Einspritzventile21 jeweils öffnen, ausgehen. - Die Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung
1 weist gemäß2 eine Steuereinheit11 auf, die mit einer Leistungsmesseinheit7 , einer Drehzahlmesseinheit8 , einer Messeinheit für das Laufverhalten des Motors9 (Laufruhemessung9 ) und einem Klopfsensor10 verbunden ist. Soweit gleicht die Darstellung der2 der HauptpatentanmeldungDE 10 2009 046 097.7 . - Die Steuereinheit
11 weist einen Ausgang12 auf, von dem eine Verbindungsleitung13a zum als Signalunterbrecher14 ausgeführten Schaltelement14 führt. Mittels des Signalunterbrechers14 kann die zur Stromversorgungssteuereinheit22 führende Signalleitung25 für die Freigabe der Stromversorgung des Einspritzventils21 unterbrochen werden. Die Signalerzeugung erfolgt wiederum durch Kerben26 oder Magnete auf einer mit der Kurbelwelle27 beziehungsweise Nockenwelle27 rotierenden Triggerscheibe28 . Ein Aufnehmer29 (Pickup) wandelt das Signal in ein optisches beziehungsweise elektrisches Signal um, das dann an die Stromversorgungssteuereinheit22 mittels Signalleitung25 über Signalunterbrecher14 weitergeleitet wird. Die Signalerzeugung mittels Triggerscheibe28 ist eine bekannte Vorrichtung zur Motorsteuerung und kann mit der Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung1 vorteilhaft kombiniert werden. Als Signalgeber26 kann auch eine Nockenwelle27 mit einem angebauten Zahnrad als Antrieb dienen. - Mittels der Steuereinheit
11 und dem Signalunterbrecher14 kann gezielt das Signal zum Öffnen des jeweiligen Einspritzventils21 ausgesetzt werden. Durch die so realisierte Aussetzung der Kraftstoffeinspritzung können die in2 der HauptpatentanmeldungDE 10 2009 046 097.7 dargestellen einzelnen Schaltelemente in den Stromversorgungsleitungen entfallen. - Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann das Schaltelement
14 aber auch in Form eines Impulsgebers14 vorgesehen sein, der eine Funktionskontrolle dadurch auslöst, indem er einen Impuls aussendet, der über die Verbindungsleitung13b an die Steuereinheit11 weitergeleitet wird. Die Steuereinheit11 weist auch eine Datenverbindung24 zur Stromversorgungssteuereinheit22 der Einspritzanlage16 auf. Die Steuereinheit11 erzeugt dann ein Signal, das dann über die Datenverbindung24 an die Stromversorgungseinheit22 weitergeleitet wird und die Freigabe der Stromversorgung für ein bestimmtes Einspritzventil21 blockiert. - Mit der somit bewirkten zeitweiligen Aussetzung der Kraftstoffzufuhr für die einzelnen Zylinder kann die Steuereinheit
11 durch Vergleich der durch die Sensoren7 ,8 ,9 ,10 ermittelten Werte von ausgesetzter Kraftstoffzufuhr und Kraftstoffzufuhr im Normalbetrieb Fehler an der Einspritzanlage16 zylinderspezifisch ermitteln. - Für
1 als auch für2 kann der Signalunterbrecher14 jeweils in die Steuereinheit11 oder in die Stromversorgungssteuereinheit3 ,22 integriert sein. - Die Ergebnisse der einzelnen Messungen durch die Sensoren
7 ,8 ,9 ,10 werden an die Steuereinheit11 weitergeleitet, dort verglichen und ausgewertet. Die Ergebnisse der Auswertung können in einem Display (nicht dargestellt) zur Anzeige gebracht werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung
- 2
- elektrische Zündanlage
- 3
- Stromversorgungseinheit, Stromversorgungssteuereinheit der Zündanlage
2 - 4
- Zündspule
- 5
- Zündkerze
- 6
- Zylinder
- 7
- Leistungsmessung, Leistungsmesseinheit, Messgerät, Sensor
- 8
- Drehzahlmessung, Drehzahlmesseinheit, Messgerät, Sensor
- 9
- Messeinheit für das Laufverhalten des Motors, Laufruhemessung, Messgerät, Sensor
- 10
- Klopfregelung, Sensor, Klopfsensor
- 11
- Steuereinheit
- 12
- Ausgang der Steuereinheit
11 - 13a
- Verbindungsleitung
- 13b
- Verbindungsleitung (zwischen Impulsgeber und Steuereinheit
11 ) - 13c
- Verbindungsleitung (zwischen Steuereinheit
11 und Stromversorgungseinheit3 ) - 14
- Schaltelement, Signalunterbrecher, Impulsgeber
- 15
- Stromversorgungsleitung, Steuerleitung
- 16
- (Common-Rail-)Einspritzanlage
- 17
- Kraftstoffpumpe, Hochdruckpumpe
- 18
- Kraftstoffleitung, Kraftstoffleitungssystem
- 19
- Kraftstoff-Hochdruckspeicher (Rail)
- 20
- Kraftstoffleitungsabgänge
- 21
- Einspritzventil (Injektor), Magnetventil
- 22
- Steuergerät der Einspritzanlage
16 , Stromversorgungssteuereinheit - 23
- Stromversorgungsabgänge
- 24
- Datenverbindung
- 25
- Signalleitung
- 26
- Signalgeber, Kerbe
- 27
- Nockenwelle, Kurbelwelle
- 28
- Triggerscheibe, Steuerscheibe
- 29
- Signalwandler, Aufnehmer (Pickup)
Claims (5)
- Verbrennungsmotorüberwachungsverfahren zum Überwachen der Funktion elektrischer Zündanlagen (
2 ) von Verbrennungsmotoren, bei dem die Leistung und/oder die Drehzahl und/oder die Laufruhe des Verbrennungsmotors gemessen wird/werden, wobei zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Funktionskontrolle erfolgt, indem a) die Stromzufuhr zu einer einzelnen Zündspule (4 ), die jeweils eine Zündkerze (5 ) mit der Zündspannung versorgt, unterbrochen oder ausgesetzt wird, b) anhand der Leistungsmessung (7 ) und/oder der Drehzahlmessung (8 ) und/oder der Laufruhemessung (9 ) des Verbrennungsmotors eine Prüfung erfolgt, ob es durch die Unterbrechung der Stromzufuhr eine Leistungsänderung gibt und/oder sich das Laufverhalten und/oder sich die Drehzahl ändert, c) nach der Prüfung die Stromzufuhr wiederhergestellt wird, d) die Schritte a) bis c) für jede weitere einzelne Zündspule (4 ) des Verbrennungsmotors wiederholt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Unterbrechung der Stromzufuhr einer Zündspule (4 ) durch die gesteuerte Unterbrechung eines Signals, das den Zündstrom freigibt, erfolgt, wobei dieses Signal bereits vor dem Eingang in die elektrische Zündanlage (2 ) abgegriffen wird. - Verbrennungsmotorüberwachungsverfahren zum Überwachen der Funktion elektrischer Einspritzanlagen (
16 ) von Verbrennungsmotoren, bei dem die Leistung und/oder die Drehzahl und/oder die Laufruhe des Verbrennungsmotors gemessen wird/werden, wobei zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Funktionskontrolle erfolgt, indem a) die Stromzufuhr zu einem einzelnen elektrischen Einspritzventil (21 ) der elektrischen Einspritzanlage (16 ) unterbrochen oder ausgesetzt wird, b) anhand der Leistungsmessung (7 ) und/oder der Drehzahlmessung (8 ) und/oder der Laufruhemessung (9 ) des Verbrennungsmotors eine Prüfung erfolgt, ob es durch die Unterbrechung der Stromzufuhr eine Leistungsänderung gibt und/oder sich das Laufverhalten und/oder sich die Drehzahl ändert, c) nach der Prüfung die Stromzufuhr für die Freigabe des einzelnen elektrischen Einspritzventils (21 ) wiederhergestellt wird, d) die Schritte a) bis c) für jedes weitere einzelne Einspritzventil (21 ) der elektrischen Einspritzanlage (16 ) wiederholt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Unterbrechung der Stromzufuhr zur Ansteuerung eines Einspritzventils (21 ) durch die gesteuerte Unterbrechung eines Signals, das den Steuerstrom für das Einspritzventil (21 ) freigibt, erfolgt, wobei dieses Signal bereits vor dem Eingang in die elektrische Einspritzanlage (16 ) abgegriffen wird. - Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung (
1 ) zum Überwachen der Funktion elektrischer Zündanlagen (2 ) und/oder Einspritzanlagen (16 ) von Verbrennungsmotoren, umfassend – eine Leistungsmesseinheit (7 ) für das Messen der Leistung eines Verbrennungsmotors und/oder eine Messeinheit für das Laufverhalten des Motors (9 ) und/oder eine Drehzahlmesseinheit (8 ), – ein Schaltelement (14 ) zum Unterbrechen und Wiederherstellen der Stromzufuhr zu den einzelnen Zündspulen der elektrischen Zündanlage (2 ) oder den Einspritzventilen (21 ) des Verbrennungsmotors, wobei das Schaltelement (14 ) insgesamt geeignet ist, für eine natürliche Anzahl n an Zündspulen (4 ) oder Einspritzventilen (21 ) mindestens n + 1 Schaltzustände bereitzustellen, von denen ein Schaltzustand der Betriebszustand ist, in dem die Stromzufuhr zu jeder einzelnen Zündspule (4 ) oder jedem einzelnen Einspritzventil (21 ) intakt ist, und die übrigen n Schaltzustände Funktionskontrollzustände sind, in denen die Stromzufuhr zu jeweils nur einer Zündspule (4 ) oder einem Einspritzventil (21 ), das heißt in jedem der n Funktionskontrollzustände zu einer anderen der n Zündspulen (4 ) oder einem anderen der n Einspritzventile (21 ), unterbrochen oder ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass als einziges Schaltelement (14 ) zum Unterbrechen und Wiederherstellen der Stromzufuhr zu den einzelnen Zündspulen (4 ) oder den Einspritzventilen (21 ) ein Schaltelement (14 ) vorgesehen ist, das dazu geeignet ist, ein Signal zu unterbrechen oder die Unterbrechung des Signals auszulösen, welches den Zündstrom oder den Einspritzventil-Steuerstrom freigibt. - Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung (
1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (14 ) als ein Signalunterbrecher (14 ) ausgebildet ist, der zwischen einem Signalwandler (29 ), der zur Erzeugung eines Freigabesignals für den Zündstrom oder den Einspritzventil-Steuerstrom dient, und einer Stromversorgungssteuereinheit (3 ,22 ) der Zündanlage (2 ) oder der Einspritzanlage (16 ) angeordnet werden kann und durch eine Steuereinheit (11 ) ansteuerbar ist. - Verbrennungsmotorüberwachungsvorrichtung (
1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (14 ) ein Impulsgeber (14 ) ist, der zwischen einem Signalwandler (29 ) und einer Steuereinheit (11 ) angeordnet werden kann, wobei durch die Steuereinheit (11 ) die Stromversorgungssteuereinheit (3 ,22 ) der Zündanlage (2 ) oder der Einspritzanlage (16 ) ansteuerbar ist, wodurch nach Übertragung eines Impulses zur Unterbrechung des Freigabesignals durch den Impulsgeber (14 ) an die Steuereinheit (11 ) mittels der Steuereinheit (11 ) die Freigabe des Zündstrom oder des Einspritzventil-Steuerstroms für bestimmte Zylinder (6 ) des Verbrennungsmotors unterbrochen werden kann.
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-
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