DE102014208941A1 - Method for detecting manipulations made on an injection system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem insbesondere vorgesehen ist, dass ein aktueller Wert wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine erfasst wird (600), dass der erfasste Wert der Betriebsgröße mit einem Nominalwert (605) verglichen wird (610), und dass das Vorliegen einer Manipulation des Einspritzsystems erkannt wird (615), wenn der Vergleich (610) eine Abweichung zwischen dem wenigstens einen erfassten Wert der Betriebsgröße und dem Nominalwert ergibt. Bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, bei dem Kraftstoff über einen Hochdruckspeicher und wenigstens ein Einspritzventil in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und bei dem an dem Hochdruckspeicher ein Drucksensor zur Erfassung des Kraftstoffdrucks in dem Hochdruckspeicher angeordnet ist, kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Vorliegen einer Manipulation des Drucksensors erkannt wird (615), wenn der Vergleich (610) eine Abweichung zwischen dem wenigstens einen erfassten Wert der Betriebsgröße und dem Nominalwert ergibt.The present invention relates to a method for operating an injection system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, in which it is provided in particular that a current value of at least one operating variable of the internal combustion engine is detected (600) that the detected value of the operating variable is compared with a nominal value (605) becomes (610), and that the presence of manipulation of the injection system is detected (615) if the comparison (610) results in a deviation between the at least one detected value of the operating quantity and the nominal value. In a common rail injection system, in which fuel is injected via a high-pressure accumulator and at least one injection valve into combustion chambers of the internal combustion engine and in which a pressure sensor for detecting the fuel pressure in the high-pressure accumulator is arranged on the high pressure accumulator, it may be provided in particular that the presence of a manipulation of the pressure sensor is detected (615) if the comparison (610) results in a deviation between the at least one detected value of the operating quantity and the nominal value.

Figure DE102014208941A1_0001
Figure DE102014208941A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, einen maschinenlesbaren Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.The invention relates to a method for operating an injection system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a computer program, a machine-readable data carrier for storing the computer program and an electronic control unit, by means of which the inventive method is feasible.

Stand der TechnikState of the art

In heutigen Brennkraftmaschinen, z.B. Dieselmotoren, bei denen Kraftstoff mittels eines Kraftstoff-Hochdruckspeichers (sog. „Common-Rail“) in jeweilige Brennkammern eingespritzt wird, kommt der Steuerung bzw. Regelung eines präzisen Kraftstoffdrucks im Hochdruckspeicher besondere Bedeutung zu. Dabei kommt ein an dem bzw. in dem Hochdruckspeicher angeordneter Drucksensor (sog. „Raildrucksensor“) zum Einsatz. Dieser Sensor liefert ein zum Raildruck proportionales Spannungssignal (sog. RDS-Spannungssignal“) an ein Steuergerät der Brennkraftmaschine.In today's internal combustion engines, e.g. Diesel engines, in which fuel is injected into respective combustion chambers by means of a high-pressure fuel accumulator (so-called "common rail"), is of particular importance for controlling or regulating a precise fuel pressure in the high-pressure accumulator. In this case, a pressure sensor arranged on or in the high-pressure accumulator (so-called "rail pressure sensor") is used. This sensor supplies a voltage signal proportional to the rail pressure (so-called RDS voltage signal ") to a control unit of the internal combustion engine.

Die Leistung der Brennkraftmaschine kann in an sich bekannter Weise durch Veränderung bzw. Manipulation (bzw. „Sensortuning“) des RDS-Spannungssignals erhöht werden. Dazu wird meist das Grund-Spannungsniveau des Sensors verringert, wodurch das Steuergerät ein geliefertes Spannungssignal als entsprechend verringerten Kraftstoffdruck interpretiert und damit das Steuergerät dazu veranlasst, den Raildruck auf einen höheren Solldruck nachzuregulieren. Die Verringerung des Spannungsniveaus erfolgt meist mittels eines zwischen dem Drucksensor und dem Steuergerät angeordneten elektronischen Schaltkreises. Der genannte Solldruck hängt wiederum vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs (z.B. Motorlast, Motordrehzahl oder Kraftfahrzeuggeschwindigkeit) ab und ist in entsprechenden Kennfeldern im Steuergerät abgelegt. Im Ergebnis ist daher der aktuelle Raildruck höher als der gewünschte, wobei das Steuergerät über diese Diskrepanz nicht informiert ist.The performance of the internal combustion engine can be increased in a manner known per se by changing or manipulating (or "sensor tuning") the RDS voltage signal. For this purpose, usually the basic voltage level of the sensor is reduced, whereby the controller interprets a supplied voltage signal as correspondingly reduced fuel pressure and thus causes the control unit to readjust the rail pressure to a higher setpoint pressure. The reduction of the voltage level usually takes place by means of an electronic circuit arranged between the pressure sensor and the control unit. The said desired pressure in turn depends on the operating state of the internal combustion engine or of the motor vehicle (for example engine load, engine speed or motor vehicle speed) and is stored in corresponding characteristic fields in the control device. As a result, therefore, the current rail pressure is higher than the desired, and the controller is not informed about this discrepancy.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, an einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine vorgenommene Manipulationen anhand der tatsächlich in eine Brennkammer bzw. einen Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge zu erkennen bzw. zu ermitteln, wobei die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge indirekt, und zwar anhand von wenigstens einem Betriebs- bzw. Verbrennungsparameter bzw. -größe der Brennkraftmaschine, bestimmt wird. Eine erfolgte Manipulation wird dann angenommen bzw. erkannt, wenn ein Vergleich wenigstens eine dieser Betriebsgrößen mit einem entsprechenden Nominalwert eine bestimmte Abweichung ergibt. Das Erkennen einer solchen bestimmten Abweichung kann mittels eines entsprechenden Schwellenwertes erfolgen.The invention is based on the idea to detect or to determine manipulations carried out on an injection system of an internal combustion engine on the basis of actually injected into a combustion chamber or a cylinder fuel quantity, the actually injected amount of fuel indirectly, namely on the basis of at least one operating or Combustion parameter or size of the internal combustion engine, is determined. A manipulation that has taken place is then accepted or recognized if a comparison results in a specific deviation for at least one of these operating variables with a corresponding nominal value. The recognition of such a specific deviation can take place by means of a corresponding threshold value.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem zu ermitteln bzw. festzustellen, ob ein Spannungssignal eines dort angeordneten Raildrucksensors manipuliert bzw. „getunt“ wurde. Denn ein in dieser Weise manipulierter Raildrucksensor zeigt nicht den tatsächlichen Raildruck an. Vielmehr führt die Manipulation in ihrer Wirkung meist dazu, dass der Raildruck, mit dem Kraftstoff eingespritzt wird, höher ist als im nicht manipulierten Zustand, wodurch das Rail und seine Komponenten einer höheren Druckbelastung unterliegen und daher früher altern bzw. ausfallen können.The method according to the invention makes it possible, in particular in the case of a common rail injection system, to determine or determine whether a voltage signal of a rail pressure sensor arranged there has been manipulated or "tuned". Because a rail pressure sensor manipulated in this way does not indicate the actual rail pressure. Rather, the effect of the manipulation in most cases is that the rail pressure with which fuel is injected is higher than in the non-manipulated state, as a result of which the rail and its components are subject to a higher pressure load and therefore can age or fail earlier.

Eine zweite Wirkung eines manipulierten Zustandes bei einer gegebenen Einspritzzeit besteht darin, dass die in einen Brennraum der Brennkraftmaschine tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge gegenüber dem nicht manipulierten Zustand meist erhöht ist, was durch die veränderten Bedingungen bei der Verbrennung wiederum zu schnellerer Alterung oder früherem Ausfall der Brennkraftmaschine bzw. des Einspritzsystems oder einer ihrer mechanischen Komponenten führen kann. Solche Komponenten können z.B. ein genannter Hochdruckspeicher bzw. Rail oder eine zum Aufbau des Kraftstoffdrucks im Rail vorgesehene Hochdruckpumpe sein. Darüber hinaus werden durch die Manipulation des Einspritzsystems die bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffemissionen in unzulässiger Weise erhöht.A second effect of a manipulated state at a given injection time is that the amount of fuel actually injected into a combustion chamber of the internal combustion engine is usually increased compared to the non-manipulated state, which in turn leads to faster aging or earlier failure of the internal combustion engine or engine due to the changed conditions during combustion ., of the injection system or one of its mechanical components. Such components may e.g. be a named high-pressure accumulator or rail or designed to build up the fuel pressure in the rail high-pressure pump. In addition, the manipulation of the injection system increases the pollutant emissions arising during combustion in an inadmissible manner.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in an sich bekannter Weise ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis („Lambda“-Wert) mittels einer Lambdasonde gemessen. Aus dem gemessenen Lambdawert wird die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge berechnet. Ein ähnliches Verfahren geht beispielsweise aus DE 198 09 173 A1 hervor, bei dem die einzuspritzende Kraftstoffmenge indirekt anhand der gemessenen Konzentration unverbrauchter Kohlenwasserstoffe im Abgas, einer gemessenen Luftmasse in einem Zylinder und der Anzahl der Zylinder bestimmt wird. Jedoch wird die bestimmte Kraftstoffmenge dort zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine eingesetzt, und nicht wie vorliegend zur Erkennung bzw. Ermittlung genannter Manipulationen.According to a first embodiment of the method according to the invention, an air-fuel ratio ("lambda" value) is measured in a manner known per se by means of a lambda probe. The actually injected fuel quantity is calculated from the measured lambda value. A similar procedure is for example DE 198 09 173 A1 in which the amount of fuel to be injected is determined indirectly on the basis of the measured concentration of unused hydrocarbons in the exhaust gas, a measured air mass in a cylinder and the number of cylinders. However, the particular amount of fuel is used there to control the fuel injection of an internal combustion engine, and not as in the present case for the detection or determination of said manipulations.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines in einem Brennraum bzw. Zylinder der Brennkraftmaschine angeordneten Drucksensors der effektive Druck, insbesondere der effektive Mitteldruck im Zylinder erfasst und auf der Grundlage des so erfassten Druckwertes, des an sich bekannten Kompressionsvolumens des Zylinders sowie der ebenfalls bekannten momentanen Drehzahl der Brennkraftmaschine ein tatsächliches Drehmoment der Brennkraftmaschine berechnet. Aus dem so ermittelten Drehmoment lässt sich die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge berechnen, da das Drehmoment in an sich bekannter Weise mit der Kraftstoffmenge korreliert ist bzw. korreliert werden kann.According to a second embodiment of the method according to the invention by means of a in a combustion chamber or cylinder of the Internal combustion engine arranged pressure sensor, the effective pressure detected, in particular the effective mean pressure in the cylinder and calculated on the basis of the pressure thus detected, the known compression volume of the cylinder and the also known instantaneous speed of the internal combustion engine, an actual torque of the internal combustion engine. The actually injected fuel quantity can be calculated from the torque thus determined, since the torque is correlated or correlated in a manner known per se with the fuel quantity.

Eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht auf einem Verlauf der Wärmefreisetzung bei einer Verbrennung in einem Zylinder. Denn die Wärmefreisetzung hängt bekanntermaßen ab von einem Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine, dem genannten Mitteldruck im Zylinder sowie dem Kompressionsvolumen des Zylinders. Mittels des so ermittelten Wärmeverlaufs kann sowohl die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge als auch der tatsächliche Druck in einem Kraftstoffspeicher, z.B. im Falle eines Common-Rail-Einspritzsystems der Raildruck, bestimmt werden. Daher kann bei der dritten Ausgestaltung sogar zwischen den beiden genannten Wirkungen einer Manipulation des Einspritzsystems unterschieden werden.A third embodiment of the method according to the invention is based on a course of heat release during combustion in a cylinder. Because the heat release is known to depend on a crankshaft angle of the engine, the said mean pressure in the cylinder and the compression volume of the cylinder. By means of the thus determined heat history, both the actually injected fuel quantity and the actual pressure in a fuel reservoir, e.g. in the case of a common-rail injection system, the rail pressure can be determined. Therefore, in the third embodiment, even between the two mentioned effects of a manipulation of the injection system can be distinguished.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht zudem die Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge in einer hier betroffenen Brennkraftmaschine mit gegenüber dem Stand der Technik erhöhter Genauigkeit. Darüber hinaus ist das Verfahren robust gegenüber toleranz- und/oder alterungsbedingten Effekten von Komponenten der Brennkraftmaschine bzw. des Einspritzsystems, z.B. von Aktuatoren wie Einspritzventilen oder der Sensorik wie z.B. ein genannter Raildrucksensor.The inventive method also allows the determination of the fuel injection amount in an affected here internal combustion engine with respect to the prior art increased accuracy. Moreover, the method is robust against tolerance and / or aging effects of components of the internal combustion engine or of the injection system, e.g. of actuators such as injectors or sensors such. a named rail pressure sensor.

Die Erfindung kann bevorzugt in einem Common-Rail-Einspritzsystem insbesondere eines Dieselmotors mit den hierin beschriebenen Vorteilen zur Anwendung kommen. Jedoch ist auch ein Einsatz in einem solchen Hochdruck-Einspritzsystem eines Ottomotors möglich.The invention may preferably be used in a common rail injection system, in particular a diesel engine with the advantages described herein. However, a use in such a high-pressure injection system of a gasoline engine is possible.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein hier betroffenes Einspritzsystem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.The computer program according to the invention is set up to carry out each step of the method, in particular if it runs on a computing device or a control device. It allows the implementation of the method according to the invention on an electronic control unit, without having to make structural changes to this. For this purpose, the machine-readable data carrier is provided on which the computer program according to the invention is stored. By applying the computer program according to the invention to an electronic control unit, the electronic control unit according to the invention is obtained, which is set up to control an injection system affected here by means of the method according to the invention.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 illustriert den der Erfindung zugrunde liegenden Effekt der Raildruckerhöhung aufgrund einer Manipulation des Spannungssignals eines Raildrucksensors. 1 illustrates the invention underlying effect of Raildruckerhöhung due to a manipulation of the voltage signal of a rail pressure sensor.

2 dient zur Erläuterung der Bedeutung der Größe HRCAx. 2 serves to explain the meaning of the size HR CAx .

3 zeigt die Wirkung eines erhöhten Raildrucks auf einen HR-Verlauf, bei angenommen konstanter Einspritzmenge. 3 shows the effect of an increased rail pressure on an HR curve, assuming a constant injection quantity.

4 zeigt die Wirkung einer erhöhten Einspritzmenge auf einen HR-Verlauf, bei angenommen konstantem Raildruck. 4 shows the effect of an increased injection quantity on an HR curve, assuming a constant rail pressure.

5 zeigt den Einfluss einer hier betroffenen Manipulation eines Raildrucksensors auf den Verlauf einer HR-Kurve und einer HRCAx-Kurve. 5 shows the influence of manipulation of a rail pressure sensor on the course of an HR curve and an HR CAx curve.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens. 6 shows a flowchart for illustrating the method according to the invention.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

1 zeigt als durchgezogen gezeichnete Kennlinie 100 einen nominalen Raildruckverlauf in der Einheit ‚bar‘ als Funktion eines von einem Raildrucksensor gelieferten RDS-Spannungssignals in der Einheit ‚mV‘. Anhand dieser Kennlinie 100 wird in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine aus einem jeweils vorliegenden RDS-Spannungssignal 103 gemäß den orthogonalen Linien 105, 110 ein zugehöriger Sollwert 115 für den Raildruck berechnet. Eine Absenkung („Manipulation“) des Grundspannungsniveaus des Drucksensors (vorliegend ein Raildrucksensor „RDS“) führt dazu, dass das vorliegende RDS-Spannungssignal 103, entsprechend dem gestrichelten horizontalen Pfeil 120, zu einer höheren RDS-Spannung hin verschoben wird. Diese Verschiebung entspricht einer veränderten, hier gestrichelt dargestellten Kennlinie 125. Die so erhöhte RDS-Spannung wiederum entspricht gemäß der Linie 130 einem gegenüber dem Nominalwert 115 tatsächlich erhöhten Raildruck 135, welcher die genannten Folgen für die Einspritzung bzw. den Verbrennungsvorgang hat. 1 shows as a solid line drawn characteristic 100 a nominal rail pressure curve in the unit, bar 'as a function of an RDS voltage signal supplied by a rail pressure sensor in the unit, mV'. Based on this characteristic 100 is in a control unit of the internal combustion engine from a respective present RDS voltage signal 103 according to the orthogonal lines 105 . 110 an associated setpoint 115 calculated for the rail pressure. A reduction ("manipulation") of the basic voltage level of the pressure sensor (in the present case a rail pressure sensor "RDS") causes the present RDS voltage signal 103 , according to the dashed horizontal arrow 120 , is shifted to a higher RDS voltage. This shift corresponds to an altered, dashed line shown characteristic 125 , The increased RDS voltage corresponds in turn to the line 130 one against the face value 115 actually increased rail pressure 135 , which has the said consequences for the injection or the combustion process.

Das im Folgenden beschriebene erste Ausführungsbeispiel entspricht der genannten ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Lambdawert ist bekanntermaßen definiert als Lambda = (ma/mf)/(ma/mf)st. Danach besteht ein Zusammenhang zwischen der tatsächlich eingespritzten Menge entsprechend dem bei der Verbrennung stöchiometrischen Verhältnis von Luft zu Kraftstoff. Die Größe ma entspricht der vom jeweiligen Zylinder aufgenommenen Frischluftmenge und mf der in den betreffenden Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge. Das Verhältnis (ma/mf)st stellt das genannte stöchiometrische Verhältnis dar, welches die theoretisch erforderliche Luftmasse angibt, bei der eine vollständige Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs, jeweils bezogen auf die Kraftstoffmasseneinheit, erfolgt.The first embodiment described below corresponds to the mentioned first embodiment of the method according to the invention. As is known, the lambda value is defined as lambda = (m a / m f ) / (m a / m f ) st . Thereafter, there is a relationship between the actual injected amount corresponding to the stoichiometric ratio of air to fuel during combustion. The quantity m a corresponds to the amount of fresh air received by the respective cylinder and m f to the amount of fuel injected into the respective cylinder. The ratio (m a / m f ) st represents the said stoichiometric ratio, which indicates the theoretically required air mass, at which a complete combustion of the injected fuel, in each case based on the fuel mass unit, takes place.

Der Lambdawert wird in an sich bekannter Weise von einem Steuergerät der Brennkraftmaschine berechnet, und zwar auf der Grundlage eines von einem im Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordneten Lambdasensor gelieferten elektrischen Spannungssignals bzw. -wertes.The lambda value is calculated in a manner known per se by a control unit of the internal combustion engine, specifically on the basis of an electrical voltage signal or value supplied by a lambda sensor arranged in the exhaust gas system of the internal combustion engine.

Aus der genannten Beziehung für Lambda folgt insbesondere, dass der Wert von Lambda sinkt, wenn der tatsächliche Massenwert mf infolge einer genannten Manipulation des Raildrucksensors ansteigt.In particular, it follows from said relationship for lambda that the value of lambda decreases as the actual mass value m f increases as a result of a mentioned manipulation of the rail pressure sensor.

Das folgende zweite Ausführungsbeispiel entspricht der genannten zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der mittlere effektive Druck pZyl.,mitt,eff im Brennraum bzw. Zylinder lässt sich aus einem von einem Drucksensor gelieferten Signal für den momentanen Zylinderinnendruck berechnen. Dabei gilt für die bei einem bestimmten Kraftstoff/Luft-Verhältnis durch die Verbrennung auf einen Kolben des betrachteten Zylinders übertragene Arbeit W, und zwar auf den Kolbenhub bzw. das Kompressionsvolumen V bezogen, die folgende Beziehung: pZyl.,mitt,eff = W/V. Die Arbeit W ergibt sich durch Aufintegration des Zylinderinnendrucks p über das Kompressionsvolumen V des Kolbens gemäß der Beziehung W = ∫ pdV.The following second embodiment corresponds to the mentioned second embodiment of the method according to the invention. The mean effective pressure p cyl, mitt, eff in the combustion chamber or cylinder can be calculated from a signal supplied by a pressure sensor for the instantaneous in-cylinder pressure. In this case, for the work W transmitted at a certain fuel / air ratio by the combustion to a piston of the cylinder in question, based on the piston stroke or the compression volume V, the following relationship applies: p cyl., Mitt, eff = W / V. The work W results from integrating the cylinder internal pressure p over the compression volume V of the piston according to the relationship W = ∫ pdV.

Der mittlere effektive Druck pZyl.,mitt,eff ist zudem streng korreliert mit dem von der Brennkraftmaschine erzeugten inneren Drehmoment TrqInr, wobei gilt: TrqInr = (pZyl.,mitt,eff i·V)/(2·π·m), wobei m die Anzahl der Umdrehungen der Brennkraftmaschine per Arbeitstakt bedeutet.The average effective pressure p cyl, mitt, eff is also strictly correlated with the internal torque Trq Inr generated by the internal combustion engine, where: Trq Inr = (p cyl., Center, eff i * V) / (2 * π · m), where m is the number of revolutions of the internal combustion engine per stroke.

Im Falle einer beschriebenen Manipulation des genannten Drucksensors, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Raildrucksensor (RDS) eines Common-Rail-Einspritzsystems, wird das genannte Drehmoment TrqInr und dadurch auch der genannte effektive Druck pZyl.,mitt,eff im Zylinder dadurch erhöht, dass bei einer fest angenommenen, durch die Stellung eines Gaspedals des Kraftfahrzeugs bestimmten Motorlastanforderung eine bezüglich dieser Lastanforderung zu hohe Kraftstoffmenge in den bzw. die betreffenden Zylinder eingespritzt wird. Durch Erfassen des erhöhten Drehmomentes lässt sich somit eine genannte Manipulation des Einspritzsystems indirekt erkennen bzw. ermitteln.In the case of a described manipulation of said pressure sensor, in the present embodiment, a rail pressure sensor (RDS) of a common rail injection system, said torque Trq Inr and thereby also the said effective pressure p Cyl., Mitt, eff increased in the cylinder in that at a firmly assumed, determined by the position of an accelerator pedal of the motor vehicle engine load request with respect to this load request too high amount of fuel is injected into the cylinder or cylinders concerned. By detecting the increased torque, a said manipulation of the injection system can thus be detected or determined indirectly.

Das folgende dritte Ausführungsbeispiel entspricht der genannten dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei beruht die Berechnung auf einem in dem genannten Steuergerät implementierten physikalischen Modell, welches die Berechnung der bei einem Verbrennungszyklus gebildeten Wärmeenergie ermöglicht. Grundlage dafür ist die folgende Beziehung:

Figure DE102014208941A1_0002
The following third embodiment corresponds to the mentioned third embodiment of the method according to the invention. In this case, the calculation is based on a physical model implemented in said control unit, which enables the calculation of the heat energy generated during a combustion cycle. The basis for this is the following relationship:
Figure DE102014208941A1_0002

In dieser Gleichung stellt HRR die differenzielle Wärmeabgaberate dar, welche eine Funktion des Kurbelwellenwinkels ϑ ist. Die Wärmeabgabe HR ergibt sich durch mathematische Integration von HRR über ein Intervall des Kurbelwellenwinkels zwischen einem Anfangswert ϑStart und einem Endwert ϑEnd, welches einen vollständigen Verbrennungszyklus abdeckt, und zwar gemäß der folgenden Beziehung:

Figure DE102014208941A1_0003
In this equation, HRR represents the differential heat release rate, which is a function of the crankshaft angle θ. The heat output HR is obtained by mathematically integrating HRR over an interval of the crankshaft angle between an initial value θ start and a final value θ end covering a complete combustion cycle according to the following relationship:
Figure DE102014208941A1_0003

In der folgenden Gleichung bedeutet die Größe HRCAx die zwischen dem Anfangswert ϑStart und einem bestimmten Kurbelwellenwinkel CAx abgegebene Wärmemenge.

Figure DE102014208941A1_0004
In the following equation, the quantity HR CAx means the amount of heat emitted between the initial value θ start and a certain crank angle CAx.
Figure DE102014208941A1_0004

Typische Verläufe der drei physikalischen Größen HRR, HR und HRCAx in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel °CA sind in 2 dargestellt. Zusätzlich eingezeichnet sind der entsprechende Verlauf (bzw. Änderung) des genannten Kompressionsvolumens V sowie der entsprechende Verlauf des Zylinderinnendrucks Cyl_pres.Typical curves of the three physical quantities HRR, HR and HR CAx as a function of the crankshaft angle ° CA are in 2 shown. In addition, the corresponding course (or change) of the said compression volume V and the corresponding profile of the cylinder internal pressure Cyl_pres are plotted.

Eine genannte Manipulation eines Raildrucksensors führt zu den genannten zwei verschiedenen Effekten bzw. Wirkungen, nämlich ein für die jeweilige Einspritzung zur Verfügung stehender erhöhter Kraftstoffdruck sowie eine erhöhte Menge an eingespritztem Kraftstoff. Beide Effekte beeinflussen für sich genommen sowie in Kombination den Verbrennungsprozess erheblich und damit auch die bei der Verbrennung entstehende Wärme. Diese beiden Effekte sind in den 3 und 4 separat veranschaulicht.Said manipulation of a rail pressure sensor leads to the said two different effects or effects, namely an increased available for the respective injection Fuel pressure and an increased amount of injected fuel. Both effects, taken in combination and in combination, significantly affect the combustion process and thus also the heat produced during combustion. These two effects are in the 3 and 4 illustrated separately.

Gemäß 3 verursacht ein bei konstant gehaltener Einspritzmenge erhöhter Kraftstoffdruck eine zeitliche Verschiebung der die Hauptverbrennungsphase kennzeichnenden Anstiegsflanke der nominalen HR-Kurve 300, und damit im Ergebnis einen steileren Anstieg 305. Die entsprechende Differenzkurve (HRdiff) 310 der beiden Kurven 300, 305 ist im oberen Teil des Diagramms dargestellt.According to 3 causes increased fuel pressure at a constant held fuel pressure a time shift of the main combustion phase characteristic rising edge of the nominal HR curve 300 , and consequently a steeper rise 305 , The corresponding difference curve (HR diff ) 310 the two curves 300 . 305 is shown in the upper part of the diagram.

Gemäß 4 verursacht eine erhöhte Einspritzmenge bei fest angenommenem Raildruck eine gegenüber dem nominalen Verlauf 400 erhöhte Wärmeabgabe während der Verbrennung, welche eine modifizierte HR-Kurve 405 mit einem erhöhten Endwert ergibt. Auch hier ist im oberen Teil des Diagramms die entsprechende Differenzkurve 410 (HRdiff) der beiden Kurven 400, 405 dargestellt.According to 4 causes an increased injection quantity with firmly assumed rail pressure compared to the nominal course 400 increased heat output during combustion, which is a modified HR curve 405 with an increased final value. Again, in the upper part of the diagram is the corresponding difference curve 410 (HR diff ) of the two curves 400 . 405 shown.

In beiden 3 und 4 ist die Differenz der jeweiligen HR-Kurven bei nominaler und aufgrund einer Manipulation veränderter Verbrennung als Differenzkurve 310, 410 (HRdiff) dargestellt. Im Falle, dass nur die Einspritzmenge erhöht ist, stellt die HRdiff-Kurve 410 eine monotone Kurve dar, welche ihr Maximum am Kurvenende erreicht. Wird nur der Raildruck bzw. Einspritzdruck erhöht, weist die HRdiff-Kurve 310 einen Peak im Bereich (vorliegend bei einem Kurbelwellenwinkel von CAx) des genannten steileren Anstiegs der HR-Kurve auf, wobei das Kurvenende im Wesentlichen auf den Wert Null abfällt, da die beiden zu vergleichenden HR-Kurven im Wesentlichen übereinstimmende Endwerte aufweisen.In both 3 and 4 is the difference of the respective HR curves for nominal and due to a manipulation of changed combustion as a difference curve 310 . 410 (HR diff ). In the case that only the injection quantity is increased, the HR diff curve represents 410 a monotone curve, which reaches its maximum at the end of the curve. If only the rail pressure or injection pressure is increased, the HR diff curve is shown 310 a peak in the range (present at a crankshaft angle of CAx) of said steeper slope of the HR curve, wherein the curve end drops to substantially zero, since the two HR curves to be compared have substantially coincident end values.

Eine Überlagerung der beschriebenen beiden Effekte einer hier betroffenen Manipulation ist in 5 dargestellt. Wie dort zu ersehen, weist die aus der Differenz der HR-Kurve 500 für den nicht-manipulierten Fall und der HR-Kurve 505 für den manipulierten Fall gebildete HRdiff-Kurve 510 während der Anfangsphase der Verbrennung ebenfalls einen deutlichen und damit messbaren Peak auf. Da ein Anstieg der Einspritzmenge, wie beschrieben, über den Zylinderinnendruck und den Lambdawert direkt ermittelt werden kann, ermöglicht die bei einem Kurbelwellenwinkel CAx sich ergebende Größe HRCAx, die wie durch den Pfeil 515 angedeutet, aufgrund der durch den Raildruckanstieg ebenfalls erhöhten Wärmeabgabe, die Auswirkung eines durch die Drucksensormanipulation erhöhten Raildrucks auf die HR-Kurve zu erfassen. Entsprechend ergibt sich am Ende des Kurvenverlaufs ein Wärmeanstieg gemäß dem Pfeil 520.A superimposition of the described two effects of a manipulation involved here is in 5 shown. As you can see there, the difference from the HR curve 500 for the non-manipulated case and the HR curve 505 for the manipulated case formed HR diff curve 510 During the initial phase of combustion also a significant and therefore measurable peak on. Since an increase in the injection quantity, as described, can be determined directly via the cylinder internal pressure and the lambda value, the quantity HR CAx resulting at a crankshaft angle CA x , which is indicated by the arrow 515 indicated due to the increase in heat also increased by the Raildruckanstieg to detect the effect of increased by the pressure sensor manipulation rail pressure on the HR curve. Accordingly, at the end of the curve, a heat increase according to the arrow results 520 ,

Der gezeigte, spezifische Kurbelwellenwinkelwert CAx ist abhängig von den aktuellen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine. Bei Versuchen ergab sich, dass der Kurbelwellenwinkelwert CAx als Funktion bestimmter Betriebspunkte der Brennkraftmaschine, insbesondere der Drehzahl und der seitens des Kraftfahrzeugführers angeforderten Motorlast, sowie als Funktion des Beginns der Ansteuerung einer Haupteinspritzung dargestellt werden kann Wie in 6 zu ersehen, lässt sich durch regelmäßige Erfassung 600 der genannten Betriebsgrößen (Lambda, Druck pZyl.,mitt,eff, Wärmeabgabe HR) über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine und Auswertung anhand eines beschriebenen Vergleichs 610 mit einem Schwellenwert zwischen den erfassten 600 (tatsächlichen) Werten mit entsprechenden z.B. von einem Steuergerät bereitgestellten Nominalwerten 605 eine genannte Manipulation eines hier betroffenen Einspritzsystems, insbesondere eine beschriebene Manipulation bzw. „Tuning“ eines Raildrucksensors, erkennen bzw. ermitteln 615. Es ist anzumerken, dass die in 6 gezeigten Schritte 600–610 bzw. – 615 in diesem Ausführungsbeispiel für jede der genannten drei Betriebsgrößen getrennt durchgeführt wird und bei einem positiven Ergebnis des Vergleichs 610 nur einer der drei Betriebsgrößen bereits eine Manipulation angenommen bzw. erkannt wird.The shown, specific crankshaft angle value CA x is dependent on the current operating conditions of the internal combustion engine. In tests, it has been found that the crankshaft angle value CA x can be represented as a function of certain operating points of the internal combustion engine, in particular the speed and the engine load requested by the motor vehicle driver, and as a function of the start of the activation of a main injection 6 can be seen, by regular capture 600 said operating variables (lambda, pressure p cyl., mitt, eff , heat output HR) over the life of the internal combustion engine and evaluation based on a comparison described 610 with a threshold between the detected 600 (actual) values with corresponding nominal values provided, for example, by a control unit 605 identify or determine a said manipulation of an injection system affected here, in particular a described manipulation or "tuning" of a rail pressure sensor 615 , It should be noted that in 6 shown steps 600 - 610 respectively. - 615 in this embodiment is carried out separately for each of the three operating variables and with a positive result of the comparison 610 only one of the three operating variables is already accepted or detected a manipulation.

Die genannten Nominalwerte werden an einem nicht-manipulierten Einspritzsystem bzw. Brennkraftmaschine ermittelt, wobei ggf. noch eine Anpassung der ermittelten Werte auf der Grundlage von Alterungseffekten des Einspritzsystems bzw. der Brennkraftmaschine und/oder den jeweiligen die Einspritzung und/oder die Verbrennung beeinflussenden Umgebungsbedingungen (Außentemperatur, Luftdruck, etc.) erfolgt. Die genannten Alterungseffekte können auf der Grundlage der Laufzeit der Brennkraftmaschine, z.B. unter der Annahme von stetig zunehmenden Alterungseffekten, angegeben werden.The stated nominal values are determined on a non-manipulated injection system or internal combustion engine, wherein possibly an adaptation of the determined values on the basis of aging effects of the injection system or the internal combustion engine and / or the respective environmental conditions influencing the injection and / or combustion ( Outside temperature, air pressure, etc.). The said aging effects can be determined on the basis of the running time of the internal combustion engine, e.g. assuming steadily increasing aging effects.

Die Erkennungsgüte bei der Erkennung einer Manipulation kann dadurch erhöht werden, dass eine Manipulation nur dann angenommen bzw. erkannt wird, wenn nicht nur eine der genannten Betriebsgrößen, sondern zwei oder sämtliche der Betriebsgrößen bei einem genannten Vergleich außerhalb eines durch einen jeweiligen maximalen Schwellenwert begrenzten Bereichs liegen, wobei die entsprechenden Schwellenwerte in entsprechenden, von der Drehzahl- und der Motorlast abhängigen Kennfeldern in einem Steuergerätespeicher abgelegt sind.The recognition quality in the detection of a manipulation can be increased by the fact that a manipulation is only accepted or recognized, if not only one of said operating variables, but two or all of the operating variables in a comparison mentioned outside of a limited by a respective maximum threshold range lie, wherein the corresponding threshold values are stored in corresponding, dependent on the speed and the engine load maps in a control device memory.

Auch kann die Erkennungsgüte alternativ oder zusätzlich dadurch erhöht werden, dass bei den genannten Schwellenwerten Toleranzen der genannten Nominalwerte berücksichtigt werden sowie Alterungseffekte, welche die Messung der Größen pZyl.,mitt,eff, Lambda und HRCAx beeinflussen.Also, the recognition quality can be increased alternatively or additionally by taking into account tolerances of the mentioned nominal values at the mentioned threshold values as well as Aging effects that affect the measurement of the quantities p cyl, mitt, eff , lambda and HR CAx .

Mögliche Vorgehensweisen bei erkannter Manipulation können eine Meldung an den Fahrzeugführer sein, dass ein Werkstatt-Service erforderlich ist, oder ein möglichst zeitnahes, vollständiges Abschalten der Brennkraftmaschine bzw. automatisches Stilllegen des Kraftfahrzeugs. Letztere Maßnahmen werden bevorzugt erst dann durchgeführt, wenn eine sichere Parkposition des Kraftfahrzeugs festgestellt wurde.Possible procedures when detected manipulation may be a message to the driver that a workshop service is required, or a timely, complete shutdown of the engine or automatic shutdown of the motor vehicle. The latter measures are preferably carried out only when a safe parking position of the motor vehicle has been determined.

Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden.The method described can be implemented in the form of a control program for an electronic control unit for controlling an internal combustion engine or in the form of one or more corresponding electronic control units (ECUs).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19809173 A1 [0007] DE 19809173 A1 [0007]

Claims (11)

Verfahren zum Betrieb eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein aktueller Wert wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine erfasst wird (600), dass der erfasste Wert der Betriebsgröße mit einem Nominalwert (605) verglichen wird (610), und dass das Vorliegen einer Manipulation des Einspritzsystems erkannt wird (615), wenn der Vergleich (610) eine Abweichung zwischen dem wenigstens einen erfassten Wert der Betriebsgröße und dem Nominalwert ergibt.Method for operating an injection system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, characterized in that at least one current value of at least one operating variable of the internal combustion engine is detected ( 600 ) that the recorded value of the holding size has a nominal value ( 605 ) is compared ( 610 ), and that the presence of a manipulation of the injection system is detected ( 615 ), if the comparison ( 610 ) gives a deviation between the at least one detected value of the operating quantity and the nominal value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen einer Manipulation des Einspritzsystems dann erkannt wird (615), wenn eine einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigende Abweichung zwischen dem wenigstens einen erfassten Wert der Betriebsgröße und dem Nominalwert ermittelt wird (610).A method according to claim 1, characterized in that the presence of a manipulation of the injection system is then detected ( 615 ), when a deviation exceeding a predetermined threshold value between the at least one detected value of the operating variable and the nominal value is determined ( 610 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen einer Manipulation des Einspritzsystems erkannt wird (615), wenn der Vergleich (610) eine Abweichung zwischen erfassten Werten wenigstens zweier Betriebsgrößen und den jeweiligen Nominalwerten ergibt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the presence of a manipulation of the injection system is detected ( 615 ), if the comparison ( 610 ) yields a deviation between detected values of at least two operating variables and the respective nominal values. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff über einen Hochdruckspeicher und wenigstens ein Einspritzventil in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und bei dem an dem Hochdruckspeicher ein Drucksensor zur Erfassung des Kraftstoffdrucks in dem Hochdruckspeicher angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen einer Manipulation des Drucksensors erkannt wird (615), wenn der Vergleich (610) eine Abweichung zwischen dem wenigstens einen erfassten Wert der Betriebsgröße und dem Nominalwert ergibt. Method according to one of the preceding claims in an injection system of an internal combustion engine, in which fuel is injected via a high-pressure accumulator and at least one injection valve into combustion chambers of the internal combustion engine and in which a pressure sensor for detecting the fuel pressure in the high-pressure accumulator is arranged on the high-pressure accumulator, characterized in that the presence of a manipulation of the pressure sensor is detected ( 615 ), if the comparison ( 610 ) gives a deviation between the at least one detected value of the operating quantity and the nominal value. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Manipulation eines vom Drucksensor erzeugten Spannungssignals und/oder eines Grund-Spannungsniveaus des Drucksensors erkannt wird.A method according to claim 4, characterized in that a manipulation of a voltage signal generated by the pressure sensor and / or a basic voltage level of the pressure sensor is detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine einem Lambdawert und/oder einem Zylinderinnendruck und/oder einer Wärmeabgabe bei der Verbrennung entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one operating variable of the internal combustion engine corresponds to a lambda value and / or a cylinder internal pressure and / or a heat output during the combustion. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Nominalwert (605) auf der Grundlage von Alterungseffekten und/oder die Verbrennung beeinflussenden Umgebungsbedingungen angepasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one nominal value ( 605 ) is adjusted based on aging effects and / or ambient conditions affecting combustion. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem wenigstens einen Schwellenwert Toleranzen der Nominalwerte berücksichtigt werden und/oder Alterungseffekte, welche die Erfassung der wenigstens einen Betriebsgröße beeinträchtigen.Method according to one of claims 2 to 7, characterized in that the at least one threshold tolerances of the nominal values are taken into account and / or aging effects that affect the detection of at least one operating variable. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.A computer program configured to perform each step of a method according to any one of claims 1 to 8. Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 9 gespeichert ist.Machine-readable data carrier on which a computer program according to claim 9 is stored. Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, den Betrieb eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zu steuern.Electronic control unit which is set up to control the operation of an injection system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, by means of a method according to one of claims 1 to 8.
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