DE102015211198A1 - Verfahren zur Erkennung von Tuningmaßnahmen an einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Tuningmaßnahmen an einer Brennkraftmaschine mit Common-Rail-System, bei welcher ein Injektor-Nadelschließzeitpunkt durch eine Injektor-Nadelschließzeitpunkt-Regelung erfasst wird (10), wobei aus dem zeitabhängigen Auftreten des Nadelschließzeitpunktes oder des Fehlens des erwarteten Signals des Nadelschließzeitpunktes auf vorgenommene Tuningmaßnahmen geschlossen wird (16).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Tuningmaßnahmen an einer Brennkraftmaschine mit Common-Rail-System, wobei ein Injektor-Nadelschließzeitpunkt durch eine Injektor-Nadelschließzeitpunkt-Regelung erfasst wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
  • Stand der Technik
  • Einspritzventile für Brennkraftmaschinen, welche mittels einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung oder einem Piezo-Aktor betätigbar sind, werden seit längerem in großem Umfang bei Common-Rail-Systemen eingesetzt. Aus der DE 10 2012 209 965 A1 ist bereits ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Ventils bekannt. Bei diesem Verfahren kann ein Ventilelement des Ventils mittels einer Ansteuerung eines elektrisch betätigbaren Aktors von einer ersten Position (diese entspricht dem geschlossenen Ventil) in eine zweite Position (diese entspricht dem geöffneten Ventil) bewegt werden. Des Weiteren wird bei dem Verfahren ein Anschlagen des Ventilelements an der ersten Position charakterisierendes Signal an elektrischen Anschlüssen des Aktors ermittelt. Bei dem Verfahren wird außerdem ein Schwellenwert der Ansteuerenergie ermittelt, indem eine Ansteuerenergie des Aktors schrittweise verändert wird. Bei dem ermittelten Schwellenwert kann das Ventilelement von der ersten Position gerade noch bzw. gerade nicht mehr abheben. Der Schwellenwert beschreibt somit einen Grenzfall für die Ansteuerung des Aktors, bei dessen Überschreitung das Ventilelement bewegt wird und das Ventil ggf. öffnen bzw. schließen kann. Das Verfahren wird insbesondere bei Ventilen einsetzt, bei welchen das ein Anschlagen des Ventilelements an der ersten Position charakterisierende Signal eine sehr deutliche Form hat, so dass der Zeitpunkt des Anschlagens des Ventilelements eindeutig ermittelt werden kann. Handelt es sich bei dem Ventil um ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine, so kann, da mittels dieses Verfahrens der Energiebedarf zum Öffnen des Ventils bekannt ist und der Schließzeitpunkt des Ventils eindeutig bestimmt werden kann, die dabei eingespritzte Kraftstoffmenge besonders genau bemessen werden. Somit kann erkannt werden, wenn aufgrund eines veränderten/erhöhen Raildrucks eine größere/erhöhte Menge Kraftstoff eingespritzt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Tuningmaßnahmen an einer Brennkraftmaschine mit Common-Rail-System erkannt werden. Bei diesem Verfahren wird ein Injektor-Nadelschließzeitpunkt durch eine Injektor-Nadelschließzeitpunkt-Regelung erfasst, wobei aus dem zeitabhängigen Auftreten des Nadelschließzeitpunktes auf vorgenommene Tuningmaßnahmen geschlossen wird. Rein prinzipiell kann mittels eines (zusätzlichen) Sensors das Nadelschließsignal detektiert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es jedoch sehr vorteilhaft möglich, auf zusätzliche Sensoren und damit verbundene bauliche Erweiterungen und Veränderungen an bestehenden Systemen zu verzichten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf eine Tuningmaßnahme geschlossen, wenn der Nadelschließzeitpunkt einen vorgebbaren zeitlichen Schwellenwert überschreitet. Auf diese Weise kann eine Tuningmaßnahme sehr einfach und praktisch ohne zusätzlichen Aufwand erkannt werden, da der Nadelschließzeitpunkt ohnehin durch die schon vorhandene Nadelschließzeitpunkt-Regelung erfasst wird.
  • Ein erkannter, zeitlich versetzter Nadelschließzeitpunkt wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung von der Injektor-Nadelschließzeitpunkt-Regelung durch Einstellung des Nadelschließzeitpunktes auf einen vorgebbaren Sollwert korrigiert. So kann vorteilhafterweise die durch die Tuningmaßnahme verlängerte Ansteuerdauer des Injektors wieder zurückgesetzt und die Tuningmaßnahme so wieder rückgängig gemacht werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird aus einem Fehlen eines plausiblen Nadelschließ-Signals bei mindestens einem Injektor auf das Vorhandensein einer Tuningmaßnahme geschlossen. Das Fehlen des Nadelschließ-Signals wird dabei als ein Indiz gewertet, dass mit großer Wahrscheinlichkeit eine Tuningmaßnahme durchgeführt wurde. Auf diese Weise wird schon innerhalb kürzester Zeit eine möglicherweise durchgeführte Tuningmaßnahme erkannt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird aus dem Fehlen eines plausiblen Nadelschließ-Signals bei mehr als einem Injektor auf das Vorhandensein einer Tuningmaßnahme geschlossen. In diesem Fall muss davon ausgegangen werden, dass eine Tuningmaßnahme vorgenommen wurde. Da erfindungsgemäß Tuningmaßnahmen auf allen Zylindern gleich durchgeführt werden, kann der vorgebbare zeitliche Schwellenwert, welcher zur Detektion eines verzögerten Nadelschließzeitpunktes dient, verkleinert werden, um die Tuningmaßnahme schneller zu erkennen und damit gleichzeitig noch von anderen möglichen Signalstöreinflüssen, beispielsweise hervorgerufen durch Verkokung, zu unterscheiden. Dabei bedeutet ein Verkleinern des vorgebbaren zeitlichen Schwellenwertes, dass dieser Wert zeitlich näher an dem Zeitpunkt des Spritzendes liegt.
  • Als plausibles Nadelschließ-Signal wird ein Nadelschließ-Signal gewertet, welches die gleichen charakteristischen Eigenschaften aufweist wie ein vorgebbares charakteristisches Signal. Die gleichen charakteristischen Eigenschaften des Signals werden festgestellt, wenn der Signalverlauf über der Zeit innerhalb vorgebbarer Schranken dem Signalverlauf über der Zeit des vorgebbaren charakteristischen Signals entspricht. Dabei wird der Signalverlauf hinsichtlich einem oder mehrerer der folgenden Parameter: der Frequenz, der Krümmung, der Maxima, der Minima, der Ausprägung und dem Ausschluss von Störeinflüssen ausgewertet. Das bedeutet, dass ein detektiertes Nadelschließ-Signal mithilfe von Plausibilisierungsmaßnahmen mit einem vorgebbaren charakteristischen Signal verglichen wird. Zum Vergleich der beiden Signale werden ein oder mehrere der oben genannten Parameter verwendet. Durch diese Plausibilisierungsmaßnahmen ist es vorteilhafterweise möglich, ein tatsächliches Nadelschließ-Signal von Störeffekten zu unterscheiden.
  • Bevorzugter Weise wird aus dem wahlweise zylinderindividuellen oder zylinderübergreifenden Verhältnis der Anzahl der Injektor-Nadelschließsignale, die nicht auf Tuningmaßnahmen schließen lassen, und der Anzahl aller Injektor-Nadelschließsignale, das Vorhandensein einer Tuningmaßnahme festgestellt. Im Fehlerspeicher wird ein Hinweis abgespeichert, wenn das Verhältnis der Anzahl der Injektor-Nadelschließsignale, die nicht auf Tuningmaßnahmen schließen lassen, und der Anzahl aller Injektor-Nadelschließsignale auf wenigstens zwei Injektoren, insbesondere auf allen Injektoren, kleiner als ein vorgebbares Verhältnis ist. Dabei wird das vorgebbare Verhältnis motorspezifisch empirisch bestimmt. Dieses vorteilhafte Vorgehen ermöglicht es, das Auftreten von einzelnen, fehlerhaften Nadelschließsignalen von einer tatsächlich vorhandenen Tuningmaßnahme zu unterscheiden.
  • Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder elektronischen Steuergerät ausgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen.
  • Die Erfindung umfasst außerdem ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 schematisch den zeitlichen Verlauf von Piezoaktorsignalen, Düsennadelsignalen und Einspritzraten zur Erläuterung der Erkennung von Tuningmaßnahmen,
  • 2 schematisch den zeitlichen Verlauf von Piezoaktorsignalen, Düsennadelsignalen und Einspritzraten zur Erläuterung von anderen Tuningmaßnahmen und
  • 3 schematisch den Auflauf des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das als Computerprogramm in einem Steuergerät abläuft.
  • Ausführungsbeispiele
  • 1 stellt schematisch den zeitlichen Verlauf von Piezoaktorsignalen P, Düsennadelsignalen DN und Einspritzraten R dar. Wenn keine Tuningmaßnahme vorgenommen wurde, wird ein Piezoaktor für eine bestimmte Zeit AD, der Ansteuerdauer, angesteuert. Zeitlich versetzt dazu wird eine Düsennadel zum Zeitpunkt SB, dem Spritzbeginn, geöffnet und wieder geschlossen. Der zeitliche Versatz zwischen der Ansteuerdauer AD und dem Spritzbeginn SB ist der Zeitraum SBV, welcher dem Spritzbeginnverzug entspricht. Während die Düsennadel geöffnet ist, wird Kraftstoff eingespritzt. Dies ist in 1 durch einen Anstieg und anschließenden Abfall der Einspritzrate für den Zeitraum ED, der Einspritzdauer, dargestellt. Die Einspritzdauer ED endet mit dem Spritzende SE. Zu diesem Zeitpunkt SE ist die Düsennadel komplett geschlossen und im zeitlichen Verlauf der Piezoaktorsignale P tritt ein messbares Signal, ein Nadelschließsignal NES, beim Nadeleinschlag auf. Der zeitliche Versatz zwischen der vollständigen Öffnung der Düsennadel (d.h. wenn das Düsennadelsignal DN seinen maximalen Wert annimmt) und dem kompletten Schließen der Düsennadel zum Zeitpunkt SE ist die Schließdauer SD. Wird mittels einer Tuningmaßnahme die Ansteuerdauer AD verlängert (dargestellt durch die gestrichelte Linie in 1), so ist die Düsennadel länger geöffnet und die Einspritzdauer ED wird ebenfalls verlängert. Dadurch entsteht in dem zeitlichen Verlauf des Piezoaktorsignals ein entsprechend zeitlich versetztes Nadelschließsignal VNES.
  • In 2 ist ebenfalls schematisch der zeitliche Verlauf der Piezoaktorsignale P, der Düsennadelsignale DN und der Einspritzraten R dargestellt. In dem in 2 veranschaulichten Fall wird durch eine andere Tuningmaßnahme nicht nur die Ansteuerdauer AD des Piezoaktors verlängert, was zu einem zeitlich versetzten Nadelschließsignal VNES führen würde, sondern zusätzlich wird das Injektorsignal mittels dieser Tuningmaßnahme so stark verändert, dass im zeitlichen Verlauf des Piezoaktorsignals kein Nadelschließsignal NOS mehr erkannt wird. Eine solche Tuningmaßnahme wird sehr oft durch den Einbau einer sogenannten Tuningbox realisiert. Der Einbau einer solchen Tuningbox zwischen einem Injektor 31 und einem Steuergerät 30 (3) führt dazu, dass das Nadelschließsignal NES vom Steuergerät 30 nicht mehr korrekt erkannt wird, da dieses Signal von der Tuningbox stark verfälscht wird und insbesondere die Nadelschließ-Signale wegfallen oder nicht mehr als plausibel erkannt werden. Hierbei wird unter einem plausiblen Nadelschließsignal ein Nadelschließ-Signal verstanden, welches die gleichen charakteristischen Eigenschaften aufweist wie ein vorgebbares charakteristisches Signal. Die charakteristischen Eigenschaften des detektierten Nadelschließ-Signals werden festgestellt, wenn der detektierte zeitliche Signalverlauf innerhalb vorgebbarer Schranken dem zeitlichen Signalverlauf des vorgebbaren charakteristischen Signals entspricht. Hierbei wird der detektierte zeitliche Signalverlauf hinsichtlich einem oder mehrerer der folgenden Parameter: der Frequenz, der Krümmung, der Maxima, der Minima, der Ausprägung und dem Ausschluss von Störeinflüssen mit dem vorgebbaren Signalverlauf verglichen. Auf diese Weise wird ein tatsächliches Nadelschließ-Signal von Störeffekten unterschieden.
  • In 3 ist schematisch der Ablauf des Verfahrens zur Erkennung von Tuningmaßnahmen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Das Verfahren läuft in dem Steuergerät 30 ab, welches den/die Injektor(en) 31 ansteuert. Zunächst werden im Schritt 10 in dem zeitlichen Verlauf des Piezoaktorsignals P die Nadelschließzeitpunkte NES beobachtet und erfasst. Im Schritt 11 wird abgefragt, ob ein Nadelschließsignal NES vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 22 abgefragt, ob das Nadelschließsignal NES auf mehr als zwei Injektoren 31 gleichzeitig fehlt. Sollte dies der Fall sein, wird in Schritt 16 mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auf eine Tuningmaßnahme geschlossen. Fehlt das Nadelschließsignal NES nur auf einem Injektor 31, so wird in Schritt 21 ein Hinweis/Verdacht auf eine wahrscheinlich vorgenommene Tuningmaßnahme in dem Fehlerspeicher abgespeichert. Danach wird wieder Schritt 10 des Verfahrens ausgeführt und die Nadelschließzeitpunkte NES beobachtet und erfasst.
  • Ist in Schritt 11 ein Nadelschließsignal NES vorhanden, wird im nächsten Schritt 12 abgefragt, ob dieses Nadelschließsignal NES unterhalb des vorgebbaren zeitlichen Schwellenwertes vth liegt. Liegt das erkannte Nadelschließsignal NES zeitlich oberhalb des Schwellenwertes vth, so wird der Nadelschließzeitpunkt im Schritt 17 von der Injektor-Nadelschließzeitpunkt-Regelung auf einen vorgebbaren Sollwert vs korrigiert. Somit wird die Tuningmaßnahme wieder rückgängig gemacht und es wird in Schritt 16 mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auf eine Tuningmaßnahme geschlossen. Liegt in Schritt 12 das Nadelschließsignal NES unterhalb des vorgebbaren zeitlichen Schwellenwertes vth, so wird im folgenden Schritt 13 das Verhältnis zwischen der Anzahl der Injektor-Nadelschließsignale, die nicht auf Tuningmaßnahmen schließen lassen, und der Anzahl aller Injektor-Nadelschließsignale gebildet. Nachfolgend wird in Schritt 14 geprüft, ob dieses Verhältnis kleiner ist als ein vorgebbarer Wert rth, zum Beispiel 5:100. Ist dieses Verhältnis auf wenigstens zwei Injektoren 31 oder auf allen Injektoren 31 gleichzeitig kleiner als der Wert rth, so wird im Schritt 15 ein Hinweis in dem Fehlerspeicher abgespeichert und im folgenden Schritt 16 mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auf eine Tuningmaßnahme geschlossen.
  • Es ist von großer Wichtigkeit, an einem Kraftfahrzeug vorgenommene Tuningmaßnahmen zu erkennen und ggf. rückgängig zu machen, da auf Kraftfahrzeuge, an denen Tuningmaßnahmen vorgenommen wurden, keine Gewährleistung vom Hersteller gegeben werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012209965 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Erkennung von Tuningmaßnahmen an einer Brennkraftmaschine mit Common-Rail-System, bei welcher ein Injektor-Nadelschließzeitpunkt durch eine Injektor-Nadelschließzeitpunkt-Regelung erfasst wird (10), dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitabhängigen Auftreten des Nadelschließzeitpunktes auf vorgenommene Tuningmaßnahmen geschlossen wird (16).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Tuningmaßnahme geschlossen wird (16), wenn der Nadelschließzeitpunkt einen vorgebbaren zeitlichen Schwellenwert (vth) überschreitet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlich versetzter Nadelschließzeitpunkt von der Injektor-Nadelschließzeitpunkt-Regelung durch Einstellung des Nadelschließzeitpunktes auf einen vorgebbaren Sollwert (vs) korrigiert wird und somit die Tuningmaßnahme rückgängig gemacht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlen eines plausiblen Nadelschließ-Signals bei mindestens einem Injektor (31) als Hinweis auf das Vorhandensein einer Tuningmaßnahme gewertet wird (16).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Fehlen eines plausiblen Nadelschließ-Signals bei mehr als einem Injektor (31) auf das Vorhandensein einer Tuningmaßnahme geschlossen wird (16).
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein plausibles Nadelschließ-Signal ein Nadelschließ-Signal ist, welches die gleichen charakteristischen Eigenschaften aufweist wie ein vorgebbares charakteristisches Signal.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichen charakteristischen Eigenschaften festgestellt werden, wenn der Signalverlauf über der Zeit innerhalb vorgebbarer Schranken dem Signalverlauf über der Zeit des vorgebbaren charakteristischen Signals entspricht.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverlauf hinsichtlich einem oder mehrerer der folgenden Parameter: der Frequenz, der Krümmung, der Maxima, der Minima, der Ausprägung und dem Ausschluss von Störeinflüssen ausgewertet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Verhältnis der Anzahl der Injektor-Nadelschließsignale, die nicht auf Tuningmaßnahmen schließen lassen, und der Anzahl aller Injektor-Nadelschließsignale, das Vorhandensein einer Tuningmaßnahme festgestellt wird (16).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das Verhältnis der Anzahl der Injektor-Nadelschließsignale, die nicht auf Tuningmaßnahmen schließen lassen, und der Anzahl aller Injektor-Nadelschließsignale, auf allen Injektoren (31) gleichzeitig oder auf wenigstens zwei Injektoren (31) kleiner als ein vorgebbares Verhältnis (rth) ist, ein Hinweis im Fehlerspeicher abgespeichert wird (15).
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgebbare Verhältnis (rth) motorspezifisch empirisch bestimmt wird.
  12. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
  13. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.
  14. Elektronisches Steuergerät (30), welches eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
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