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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Funktion eines Verbrennungsmotors, ein elektronisches Steuergerät zum Steuern einer Diagnose einer Funktion eines Verbrennungsmotors, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.
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Stand der Technik
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Die California Air Resources Board(CARB)-Gesetzgebung ab 2016 verlangt eine Diagnose zur Funktion von Abgas beeinflussenden Systemen und Komponenten eines Verbrennungsmotors über verschiedene Betriebszustände des Verbrennungsmotors für Fahrzeuge in den Vereinigten Staaten. Solche Systeme und Komponenten können beispielsweise ein verwendetes Einspritzsystem sowie dessen Injektoren sein. Eine derartige Diagnose ist beispielsweise eine sogenannte Zylinder-Ungleichgewichts-Diagnose (Engl. Cylinder-Imbalance-Diagnosis), die Auswirkenden von zylinderindividuellen Abweichungen eines Brennstoff-Luft-Gemischs auf die Laufunruhe des Verbrennungsmotors während des Fahrbetriebs untersucht.
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Aus der Praxis sind Verbrennungsmotoren bekannt, die ein sogenanntes Dualsystem aufweisen, bei dem eine Saugrohreinspritzung und eine Direkteinspritzung für Zylinder des Verbrennungsmotors gekoppelt sind. Dabei kann ein Zylinder des Verbrennungsmotor mittels eines Injektors der Saugrohreinspritzung und/oder mittels eines Injektors der Direkteinspritzung mit Brennstoff beaufschlagt werden. Es ist wünschenswert, eine Diagnose einer Funktion eines solchen Verbrennungsmotors mit einem Dualsystem bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Diagnose einer Funktion eines Verbrennungsmotors vorgesehen, der einen Injektor einer Saugrohreinspritzung, einen Injektor einer Direkteinspritzung und einen Zylinder aufweist, wobei der Zylinder mittels des Injektors der Saugrohreinspritzung und/oder mittels des Injektors der Direkteinspritzung mit Brennstoff beaufschlagbar ist, mit den Schritten Bestimmen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors, der durch eine verwendete Einspritzung oder Einspritzungen zum Einspritzen von Brennstoff in den Zylinder charakterisiert wird, Auswählen einer Diagnosefunktion für den Zylinder in Abhängigkeit des bestimmten Betriebszustands und Durchführen der ausgewählten Diagnosefunktion für den Zylinder.
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Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren bereitgestellt, bei dem eine zylinderindividuelle Fehlerdiagnose für eine Funktion eines Verbrennungsmotors, der als Dualsystem mit einer Saugrohreinspritzung und einer Direkteinspritzung ausgebildet und in einem Einspritz-Reinbetrieb unter ausschließlicher Verwendung der Saugrohreinspritzung oder der Direkteinspritzung während eines Arbeitstakts des Verbrennungsmotors oder in einem Einspritz-Mischbetrieb, bei dem die Saugrohreinspritzung und die Direkteinspritzung während eines Arbeitstakts des Verbrennungsmotors parallel verwendet wird, betrieben werden kann, bereitgestellt. Dabei kann die Funktion die Funktionsweise der Einspritzungen betreffen und/oder der Betriebszustand kann durch eine ausschließliche Verwendung der Saugrohreinspritzung, durch eine ausschließliche Verwendung der Direkteinspritzung oder durch eine parallele Verwendung der Saugrohreinspritzung und der Direkteinspritzung zum Einspritzen von Brennstoff in den Zylinder charakterisiert sein. Das Auswählen und Durchführen der Diagnosefunktion in Abhängigkeit des bestimmen Betriebszustands kann eine einfache Implementierung des Verfahrens ermöglichen, da für einen Zylinder ein eigener Diagnosepfad pro bestimmtem Betriebszustand bereitgestellt werden kann.
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In einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner Einstellen eines Werts einer oder mehrerer Betriebsparameter des für den Zylinder im bestimmten Betriebszustand verwendeten Injektors oder des Injektoren basierend auf einem Ergebnis der durchgeführten Diagnosefunktion aufweisen. Diese Maßnahme ermöglicht vorteilhafterweise eine Fehlerkorrektur während des Betriebs der Saugrohreinspritzung bzw. Direkteinspritzung, indem eine direkte Rückkopplung zwischen der Fehlerdiagnose und der entsprechenden Komponenten des Verbrennungsmotors bewerkstelligt sein kann. Betriebsparameter des Injektors oder der Injektoren können beispielsweise ein Öffnungs- oder Schließzeitpunkt, ein Druck des einzuspritzenden Brennstoffs oder eine Hubstellung des Injektors sein.
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In einer Ausführungsform kann die Diagnosefunktion zylinderindividuell ausgewählt und durchgeführt werden. Dadurch können beispielsweise für verschiedene Zylinder unterschiedliche verwendete Vergleichswerte der Diagnosefunktion verwendet werden, so dass eine besonders genaue Fehlerermittlung für den Zylinder ermöglicht wird.
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Der Betriebszustand kann zylinderindividuell, also für den individuellen Zylinder, bestimmt werden, so dass einer unterschiedlichen Einspritzart unterschiedlicher Zylinder eines Verbrennungsmotors Rechnung getragen werden kann.
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In einer Ausführungsform kann der Betriebszustand des Verbrennungsmotors während eines Prüfzyklus der Diagnose wiederholt bestimmt werden, und ein oder mehrere von der Diagnosefunktion verwendete Vergleichswerte können bei Änderung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors entsprechend einem zuletzt bestimmten Betriebszustand des Verbrennungsmotors angepasst werden. Aufgrund dieser Maßnahme kann die Diagnosefunktion bei einem Umschalten des Betriebszustands weiterhin zu einem korrekten Ergebnis führen, da die entsprechenden Vergleichswerte, die von der Diagnosefunktion verwendet werden, gemäß dem neuen Betriebszustand angepasst werden.
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In einer Ausführungsform kann die Diagnosefunktion bei einem bestimmten Betriebszustand, der durch die parallele Verwendung der Saugrohreinspritzung und der Direkteinspritzung charakterisiert wird, ein Verhältnis zwischen einer Einspritzmenge des Brennstoffs in den Zylinder mittels des Injektors der Saugrohreinspritzung und einer Einspritzmenge des Brennstoffs in den Zylinder mittels des Injektors der Direkteinspritzung, das typischerweise als Splitfaktor bezeichnet werden kann, für einen oder mehrere Vergleichswerte der Diagnosefunktion berücksichtigt werden. In anderen Worten kann bei einem Mischbetrieb des Verbrennungsmotors die von der Diagnosefunktion implementierten Vergleichswerte in Abhängigkeit des Splitverhältnisses ausgewählt werden. Dadurch wird eine Granularität der Diagnose bewerkstelligt, die der Tatsache der Rechnung tragen kann, dass eine Änderung des Splitfaktors, die sich momentneutral auf den Verbrennungsmotor auswirken kann, dennoch eine Änderung der Laufunruhe des Verbrennungsmotors bewirken kann.
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Die Diagnosefunktion kann eine Laufunruhe des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit einer Abweichung eines in den Zylinder eingespritzten Brennstoff-Luft-Gemisches feststellen, und die Diagnose kann beispielsweise eine Zylinder-Ungleichgewichts-Diagnose sein. Die Vergleichswerte können in diesem Fall zumindest einen der folgenden Parameter betreffen: Abweichung des Brennstoff-Luft-Gemisches vom erwarteten Brennstoff-Luft-Gemisch bei aktuellem Fahrverhalten, Drehzahl des Verbrennungsmotors, Lastbereich des Verbrennungsmotors etc.
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In einer Ausführungsform kann der bestimmte Betriebszustand durch die parallele Verwendung der Saugrohreinspritzung und der Direkteinspritzung charakterisiert werden, und das Verfahren kann ferner Auswählen und Durchführen einer weiteren Diagnosefunktion für den Zylinder für zumindest einen der Betriebszustände, der durch eine ausschließliche Verwendung der Saugrohreinspritzung und durch eine ausschließliche Verwendung der Direkteinspritzung charakterisiert werden kann, aufweisen. Beispielsweise kann ein Fehlerzustand während eines Mischbetriebs festgestellt und nach Durchlauf der Diagnosefunktion in zumindest einem der beiden Reinbetriebe erneut durchgeführt werden, so dass entsprechend der festgestellten Fehler das Diagnoseergebnis ein Fehlverhalten in einem der beiden Einspritzungen angeben kann. Dabei können individuelle Fehlercharakteristika für den Mischbetrieb definiert werden, die sich von Fehlercharakteristika der Einspritzsysteme im Reinbetrieb unterscheiden können. Die Diagnosefunktion in einem Reinbetrieb kann sofort im Anschluss an die Diagnosefunktion im Mischbetrieb oder zu jener zeitlich versetzt durchgeführt werden. Hierbei kann ein geeignetes Umschalten zwischen den Betriebszuständen gesteuert werden. Hierfür wird insbesondere ein entsprechender Koordinator erstellt. Das geeignete Umschalten zwischen den Betriebszuständen ist dabei variabel, so dass verschiedene Gestaltungen des Koordinators möglich sind.
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Im Anschluss an die durchgeführte Diagnose für den Mischbetrieb und optional für einen oder beide Reinbetriebe können die Werte der Betriebsparameter der jeweiligen Injektoren basierend auf allen Diagnoseergebnissen erneut eingestellt werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein elektronisches Steuergerät zum Steuern einer Diagnose einer Funktion eines Verbrennungsmotors vorgesehen, der einen Injektor einer Saugrohreinspritzung, einen Injektor einer Direkteinspritzung und einen Zylinder aufweiset, wobei der Zylinder mittels des Injektors des Saugrohreinspritzung und/oder mittels des Injektors der Direkteinspritzung mit Brennstoff beaufschlagbar ist, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu bestimmen, der durch eine verwendete Einspritzung oder Einspritzungen zum Einspritzen von Brennstoff in den Zylinder charakterisiert wird, eine Diagnosefunktion für den Zylinder in Abhängigkeit des bestimmten Betriebszustands auszuwählen und die ausgewählte Diagnosefunktion für den Zylinder durchzuführen.
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Das Steuergerät kann dazu eingerichtet sein, die Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt auszuführen. Dazu kann das Steuergerät pro Zylinder des Verbrennungsmotors jeweils einen Diagnosepfad für jeden der festzustellenden Betriebszustände des Verbrennungsmotors aufweisen. In jedem der Diagnosepfade kann ein Array vorgesehen sein, das einen gemessenen Wert mit einem Vergleichswert der Diagnosefunktion vergleicht, um entsprechend eine Korrektur von Werten von Betriebsparametern für den Injektor oder die Injektoren des entsprechenden Zylinders durchzuführen.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogramm vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, Schritte eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen, auf dem ein Computerprogramm gemäß dem vierten Aspekt gespeichert ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Motorsystems, dessen Funktion mittels eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung diagnostiziert werden kann.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines Steuergeräts des Motorsystems in 1.
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3 zeigt schematisch ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ein in 1 gezeigtes Motorsystem 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 und ein Steuergerät 14 auf, die elektronisch gekoppelt sind. Der Verbrennungsmotor 12 weist eine Motorbank 16 mit vier Zylindern 18a–18d, eine Saugrohreinspritzung 20 und einer Direkteinspritzung 22 auf. Die Saugrohreinspritzung 20 weist ein Saugrohr 24 auf, das mit Injektoren 26a–26d der Saugrohreinspritzung 20 in fluidischer Verbindung steht. Jeder Injektor 26a–26d steht mit jeweils einem anderen der Zylinder 18a–18d in fluidischer Verbindung. Die Direkteinspritzung 22 weist einen Hochdruckspeicher 28 auf, der mit Injektoren 30a–30d der Direkteinspritzung 22 in fluidischer Verbindung steht. Jeder der Injektoren 30a–30d steht mit einem anderen der Zylinder 18a–18d in fluidischer Verbindung. Das Steuergerät 14 ist mit der Saugrohreinspritzung 20 und der Direkteinspritzung 22 elektronisch gekoppelt, so dass das Steuergerät 14 dazu eingerichtet ist, die Injektoren 26a–26d, 30a–30d anzusteuern.
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Eine Laufunruhe des Verbrennungsmotors 12 wird auf Basis eines Signals eines Sensors 32 berechnet, der an einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 angebracht ist. Ein weiterer Sensor 34 misst eine Abweichung eines Brennstoff-Luft-Gemischs des Verbrennungsmotors 12. Der Sensor 34 ist beispielsweise in einem Abgassystem des Motorsystems 10 angeordnet.
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Wie in 2 gezeigt, weist das Steuergerät 14 für jeden der Zylinder 18a–18d eine Einheit 36 zum Bestimmen eines Betriebszustands, der durch eine verwendete Einspritzung 20, 22 oder Einspritzungen 20, 22 charakterisiert ist, eine Einheit 38 zum Auswählen einer Diagnosefunktion in Abhängigkeit des bestimmten Betriebszustands und drei Diagnosepfade 40–44 auf. Der Übersicht halber sind in 2 lediglich die Einheiten 36a, 36d, 38a, 38d und die Diagnosepfade 40a–44a, 40d–44d für die Zylinder 18a, 18d dargestellt. In jedem der Diagnosepfade 40a–44a, 40d–44d ist eine als Speicherarray ausgebildete Vergleichseinheit 46a–50a, 46d–50d vorgesehen, die mit einer aus dem Messergebnis des Sensors 32 berechneten Laufunruhe und/oder einem Messergebnis des Sensors 34 und/oder einem Eingabewert, der basierend auf den beiden Messergebnissen ermittelte wurde, beaufschlagt wird und je nach Diagnosepfad 40a–44a, 40d, 44d eine unterschiedliche Diagnosefunktion implementiert. Vergleichswerte der jeweiligen Diagnosefunktion, die in der Vergleichseinheit 46–50 gespeichert sind oder dieser zugeführt werden, ermöglichen einen Vergleich des oder der Messwerte mit den Vergleichswerten, so dass beispielsweise bei Überschreiten der Vergleichswerte eine entsprechende Information an eine Korrekturbestimmungseinheit 52a–56a, 52d–56d der Steuervorrichtung 14 ausgegeben werden kann. Ausgabewerte der Korrekturbestimmungseinheit 52a–56a, 52d–56d dienen zum Einstellen von Werten von Betriebsparametern der Saugrohreinspritzung 20 bzw. der Direkteinspritzung 22 des Verbrennungsmotors 12 für den jeweiligen Zylinder 18a–18d.
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Wie in 3 gezeigt, wird in einem Betrieb des Verbrennungsmotors 12 mittels des Steuergeräts 14 in einem Verfahrensschritt S0 ein Betriebszustand des Zylinders 18a–18d mittels der Einheit 36a–36d bestimmt. In einem daran sich anschließenden Verfahrensschritt S2 wird eine Diagnosefunktion für den Zylinder 18a–18d und somit einer der Diagnosepfade 40a–444a, entsprechend des bestimmten Betriebszustands mittels der Einheit 38a–38d ausgewählt. In einem weiteren Verfahrensschritt S4 wird die Diagnosefunktion für den Zylinder 18a–18d mittels der Vergleichseinheiten 46a–50a, 46d–50d durchgeführt, so dass in einem daran sich anschließenden Verfahrensschritt S6 Werte von Betriebsparametern des oder der Injektoren 26a–26d, 30a–30d der Saugrohreinspritzung 20 bzw. der Direkteinspritzung 22 basierend auf dem Diagnoseergebnis mittels der Korrekturbestimmungseinheiten 52a–56a, 52d–56d eingestellt werden können. Es versteht sich, dass das Verfahren für mehrere oder alle Zylinder 18a–18d gleichzeitig durchgeführt werden kann.
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In optionalen Verfahrensschritten S8, S10, die zwischen den Schritten S2 und S4 bzw. S4 und S6 durchgeführt werden können, wird der Betriebszustand des Zylinders 18a–18d mittels der Einheit 36a, 36d erneut bestimmt. Ist der Betriebszustand unverändert gegenüber dem im Verfahrensschritt S0 festgestellten Betriebszustand, wird die Diagnosefunktion in jedem der Diagnosepfade 40a–44a, 40d–44d unverändert durchgeführt. Insbesondere werden die von der Vergleichseinheit 46a–50a, 46d–50d verwendeten Vergleichswerte der jeweiligen Diagnosefunktion weiterhin verwendet. Wird allerdings festgestellt, dass sich der Betriebszustand verändert hat, so wird erneut der Verfahrensschritt S2 durchgeführt, so dass erneut eine Diagnosefunktion für den Zylinder 18a–18d ausgewählt wird. Dies entspricht einer Anpassung der verwendeten Vergleichswerte der Vergleichseinheit 46a–50a, 46d–46d der Diagnosepfade 40a–44a, 40d–44d an den geänderten Betriebszustand.
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Im Falle, dass der im Schritt S0 festgestellte Betriebszustand einem Mischbetrieb des Verbrennungsmotors 12 entspricht, können im Anschluss an den Verfahrensschritt S4 bzw. S10 (sofern vorhanden) für jeden der Zylinder 18a–18d nach einem Umschalten in einen anderen Betriebszustand der Betriebszustand des Zylinders 18a–18d im Schritt S12 festgestellt werden. Dieser Betriebszustand entspricht einem Reinbetrieb des Verbrennungsmotors 12, bei dem entweder die Saugrohreinspritzung 20 oder die Direkteinspritzung 22 für den Zylinder 18a–18d verwendet wird. Im Anschluss daran kann ein Verfahrensschritt S14 durchgeführt werden, indem entsprechend eine Diagnosefunktion in Abhängigkeit des bestimmten Betriebszustands mittels der Einheit 36a, 36d ausgewählt wird. Im Anschluss daran wird in einem Schritt S16 die ausgewählte Diagnosefunktion mittels der Vergleichseinheiten 42a–46a, 42d–46d durchgeführt, so dass in dem Schritt S16 das Einstellen von Werten von Betriebsparametern der Saugrohreinspritzung 20 bzw. der Direkteinspritzung 22 für den Zylinder 18a–18d basierend auf der durchgeführten Diagnosefunktion mittels der Korrekturbestimmungseinheit 52a–56a, 52d–56d in den Schritten S4 und S16 eingestellt wird.
