DE102020110396A1 - Method for the detection of defective injection nozzles of an internal combustion engine - Google Patents

Method for the detection of defective injection nozzles of an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von defekten Einspritzdüsen (INi) zur Zuführung von Kraftstoff in die Brennkammern (BKi) eines Fahrzeug-Verbrennungsmotors mit einer oder mehreren Zylinderbänken (ZB), wobei eine jeweilige Zylinderbank (ZB) mehrere Zylinder mit jeweils einer darin ausgebildeten Brennkammer (BKi) und zumindest einer Einspritzdüse (INi) umfasst und wobei den Brennkammern (BKi) einer jeweiligen Zylinderbank (ZB) ein gemeinsamer Luftmassenstrom zugeführt wird und von den Brennkammern (BKi) einer jeweiligen Zylinderbank (ZB) ein gemeinsamer Abgasstrom zu einer Lambdasonde abgeführt wird. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden ein Normabweichungswert (oi) für jede Einspritzdüse (INi) sowie ein Gesamtleckagestrom (L0,sum) ermittelt. Für eine jeweilige Zylinderbank (ZB) wird im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors eine Anzahl von aufeinander folgenden Testschritten (TSj) durchgeführt, wobei in einem jeweiligen Testschritt (TSj) für die einzelnen Einspritzdüsen der Kehrwert des für die jeweilige Einspritzdüse (INi) ermittelten Normabweichungswerts (oi) eingestellt ist, mit Ausnahme für eine der Einspritzdüsen (INi), für die ein vorab bestimmter Klassifikationsparameter (a) gewählt wird. Während der Testschritte (TSj) werden Messungen des Lambdawerts des Abgasstroms und Messungen des zugeführten Luftmassenstroms durchgeführt. Nach Durchführung der Anzahl von Testschritten (TSj) wird ein Verteilungsschlüssel (oi) für jede Einspritzdüse (INi) sowie ein Restleckagewert (ERL0,sum) ermittelt. Die Ermittlung von Verteilungsfaktoren (vi) für die jeweiligen Einspritzdüsen (INi) und des Restleckagewert (ERL0,sum) erfolgt durch rechnergestützte Lösung einer Matrizenrechnung, welche für einen jeweiligen Testschritt (TSj) eine Gleichung umfasst, welche die Verteilungsschlüssel (oi) und den Restleckagewert (ERL0,sum) in Abhängigkeit von den im jeweiligen Testschritt (TSj) eingestellten reziproken Normabweichungswerten (oi) und dem Klassifikationsparameter (a), und einem für den jeweiligen Testschritt (TSj) gültigen und aus den Messungen des Lambdawerts abgeleiteten Lambdawert (λreal,k) beschreibt. Hieraus können dann die Verteilungsfaktoren (vi) für die jeweiligen Einspritzdüsen (INi) ermittelt werden.The invention relates to a method for detecting defective injection nozzles (INi) for supplying fuel to the combustion chambers (BKi) of a vehicle internal combustion engine with one or more cylinder banks (ZB), a respective cylinder bank (ZB) having several cylinders each with one formed therein Combustion chamber (BKi) and at least one injection nozzle (INi) and wherein the combustion chambers (BKi) of a respective cylinder bank (ZB) are supplied with a common air mass flow and a common exhaust gas flow is discharged from the combustion chambers (BKi) of a respective cylinder bank (ZB) to a lambda probe will. In the method according to the invention, a standard deviation value (oi) for each injection nozzle (INi) and a total leakage flow (L0, sum) are determined. A number of successive test steps (TSj) are carried out for a respective cylinder bank (ZB) when the internal combustion engine is idling, with the reciprocal of the standard deviation value (oi) determined for the respective injection nozzle (INi) for the individual injection nozzles in a respective test step (TSj) is set, with the exception of one of the injection nozzles (INi), for which a predetermined classification parameter (a) is selected. During the test steps (TSj), measurements of the lambda value of the exhaust gas flow and measurements of the supplied air mass flow are carried out. After the number of test steps (TSj) has been carried out, a distribution key (oi) for each injection nozzle (INi) and a residual leakage value (ERL0, sum) are determined. The determination of distribution factors (vi) for the respective injection nozzles (INi) and the residual leakage value (ERL0, sum) is carried out by means of a computer-aided solution of a matrix calculation, which includes an equation for a respective test step (TSj), which contains the distribution key (oi) and the residual leakage value (ERL0, sum) as a function of the reciprocal norm deviation values (oi) set in the respective test step (TSj) and the classification parameter (a), and a lambda value (λreal, k) that is valid for the respective test step (TSj) and derived from the measurements of the lambda value ) describes. The distribution factors (vi) for the respective injection nozzles (INi) can then be determined from this.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von defekten Einspritzdüsen zur Zuführung von Kraftstoff in die Brennkammern eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, sowie eine entsprechende Motortesteinrichtung zur Erkennung von defekten Einspritzdüsen.The invention relates to a method for detecting defective injection nozzles for supplying fuel to the combustion chambers of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, and a corresponding engine test device for detecting defective injection nozzles.

Verbrennungsmotoren umfassen Einspritzdüsen für die Kraftstoffversorgung der einzelnen Brennkammern in den Zylindern. Die Einspritzdüsen sorgen dafür, dass die gewünschte Gemischgüte (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) entsprechend den Anforderungen aus dem Motorbetrieb geeignet eingestellt wird.Internal combustion engines include injection nozzles for supplying fuel to the individual combustion chambers in the cylinders. The injection nozzles ensure that the desired mixture quality (air-fuel ratio) is suitably set according to the requirements of engine operation.

Einspritzdüsendefekte in Verbrennungsmotoren sind im eingebauten Zustand der Einspritzdüsen häufig schlecht zu identifizieren. Demzufolge werden bei Fehlfunktionen eines Verbrennungsmotors, welche ihre Ursache in defekten Einspritzdüsen haben könnten, diese Düsen oftmals auf Verdacht getauscht. Dies führt in vielen Fällen dazu, dass ein Fehltausch von Einspritzdüsen ohne Defekt vorgenommen wird. Als Konsequenz sind Wiederholreparaturen erforderlich. Ferner steigen die Gewährleistungskosten des Motorherstellers aufgrund unnötiger Reparaturen.Injector nozzle defects in internal combustion engines are often difficult to identify when the injectors are installed. As a result, in the event of malfunctions in an internal combustion engine, which could be caused by defective injection nozzles, these nozzles are often replaced on suspicion. In many cases, this means that injection nozzles are incorrectly exchanged without a defect. As a consequence, repeated repairs are necessary. Furthermore, the motor manufacturer's warranty costs increase due to unnecessary repairs.

Aus der EP 3 194 750 B1 ist ein Verfahren zur Erkennung von defekten Eispritzdüsen eines Verbrennungsmotors bekannt, mit dem ein Normabweichungswert für jede Einspritzdüse sowie eine Gesamtleckagestrom ermittelt werden können, wobei der Normabweichungswert für eine jeweilige Einspritzdüse eine Abweichung des durch die jeweilige Einpritzdüse erzeugten Kraftstoffmassenstroms von einem Normbetriebswert der jeweiligen Einspritzdüse beschreibt und der Gesamtleckagestrom den Kraftstoffmassenstrom beschreibt, der durch Leckagen aller Einspritzdüsen der jeweiligen Zylinderbank verursacht ist. Im Falle, dass zumindest ein Normabweichungswert für eine jeweilige Einspritzdüse außerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt, wird ein erster Einspritzdüsendefekt in der jeweiligen Zylinderbank in der Form einer Einspritzmengenabweichung zumindest einer Einspritzdüse detektiert. Im Falle, dass der Gesamtleckagestrom größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, wird ein zweiter Einspritzdüseneffekt in der jeweiligen Zylinderbank in der Form einer Leckage zumindest einer Einspritzdüse detektiert. From the EP 3 194 750 B1 a method for detecting defective ice injection nozzles of an internal combustion engine is known, with which a standard deviation value for each injection nozzle and a total leakage flow can be determined, the standard deviation value for a respective injection nozzle describing a deviation of the fuel mass flow generated by the respective injection nozzle from a standard operating value of the respective injection nozzle and the total leakage flow describes the fuel mass flow caused by leakage of all injection nozzles of the respective cylinder bank. In the event that at least one standard deviation value for a respective injection nozzle lies outside a predetermined value range, a first injection nozzle defect is detected in the respective cylinder bank in the form of an injection quantity deviation of at least one injection nozzle. In the event that the total leakage flow is greater than a predetermined threshold value, a second injector effect is detected in the respective cylinder bank in the form of a leak from at least one injector.

Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es somit möglich, Einspritzdüseneffekte mit einer Aussage über die Art des Defekts zu erkennen, ohne dass die Einspritzdüsen aus dem Verbrennungsmotor ausgebaut werden müssen. Für den Fall einer Detektion einer Leckage bietet das in der EP 3 194 750 B1 beschriebene Verfahren zudem die Möglichkeit zu ermitteln, welche der Einspritzdüsen ein Leck aufweisen. Hierzu macht sich das Verfahren die Erkenntnis zunutze, dass über einen Zusammenhang der Laufunruhe mit der Gemischeinspritzung zu fette Einspritzgemische und damit Leckagen detektiert werden können. Ein Nachteil dieses Vorgehens besteht in einer beschränkten Auswertegenauigkeit, da das zugrunde gelegte mathematische Modell die Realität nur unzureichend wiedergibt. Darüber hinaus bietet die Erkennung einer Leckage anhand der Laufunruhe nur eine indirekte Korrelation zwischen Defekt und Symptom.With the help of this method, it is thus possible to identify injection nozzle effects with a statement about the type of defect without the injection nozzles having to be removed from the internal combustion engine. In the event that a leak is detected, this is offered in EP 3 194 750 B1 The method described also provides the possibility of determining which of the injection nozzles have a leak. For this purpose, the method makes use of the knowledge that overly rich injection mixtures and thus leaks can be detected via a connection between the uneven running and the mixture injection. A disadvantage of this procedure is a limited evaluation accuracy, since the underlying mathematical model only inadequately reflects reality. In addition, the detection of a leak based on the uneven running only offers an indirect correlation between defect and symptom.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine entsprechende Motortesteinrichtung zu schaffen, mit denen eine verbesserte selektive Möglichkeit geschaffen wird zu ermitteln, welche der Einspritzdüsen ein Leck aufweisen und die Leckage zu quantifizieren.The object of the invention is to create a method and a corresponding engine test device with which an improved selective possibility is created to determine which of the injection nozzles have a leak and to quantify the leakage.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Motortesteinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method according to claim 1 and an engine test device according to the features of claim 12. Developments of the invention are given in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Erkennung von defekten Einspritzdüsen zur Zuführung von Kraftstoff in die Brennkammern eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Der Verbrennungsmotor weist eine oder mehrere Zylinderbänke auf, wobei eine jeweilige Zylinderbank mehrere Zylinder mit jeweils einer darin ausgebildeten Brennkammer und zumindest einer Einspritzdüse umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform ist in jeder Brennkammer genau eine Einspritzdüse vorgesehen. Den Brennkammern einer jeweiligen Zylinderbank wird ein gemeinsamer Luftmassenstrom zugeführt. Ebenso wird von den Brennkammern einer jeweiligen Zylinderbank ein gemeinsamer Abgasstrom abgeführt. Eine jeweilige Zylinderbank ist ferner mit jeweils mindestens einer Erfassungssensorik für die Gemischgüte der zusammengeführten Abgasströme versehen, wie z.B. einer Lambdasonde.The method according to the invention serves to identify defective injection nozzles for feeding fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle. The internal combustion engine has one or more cylinder banks, each cylinder bank comprising several cylinders, each with a combustion chamber formed therein and at least one injection nozzle. In a preferred embodiment, exactly one injection nozzle is provided in each combustion chamber. A common air mass flow is fed to the combustion chambers of a respective cylinder bank. A common exhaust gas flow is also discharged from the combustion chambers of a respective cylinder bank. Each cylinder bank is also provided with at least one detection sensor system for the mixture quality of the combined exhaust gas flows, such as a lambda probe.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein Normabweichungswert für jede Einspritzdüse sowie ein Gesamtleckagestrom ermittelt, wobei der Normabweichungswert für eine jeweilige Einspritzdüse eine Abweichung des durch die jeweilige Einspritzdüse erzeugten Kraftstoffmassenstroms von einem Normbetriebswert der jeweiligen Einspritzdüse beschreibt und der Gesamtleckagestrom den Kraftstoffmassenstrom beschreibt, der durch Leckagen aller Einspritzdüsen der jeweiligen Zylinderbank verursacht ist. Der Normabweichungswert für jede Einspritzdüse sowie der Gesamtleckagestrom werden beispielsweise mit dem in der EP 3 194 750 B1 beschriebenen Verfahren ermittelt und zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt.In the context of the method according to the invention, a standard deviation value for each injection nozzle and a total leakage flow are determined, the standard deviation value for a respective injection nozzle describing a deviation of the fuel mass flow generated by the respective injection nozzle from a standard operating value of the respective injection nozzle and the total leakage flow describing the fuel mass flow caused by leakages of all Injectors of the respective cylinder bank is caused. The standard deviation value for each injection nozzle and the total leakage flow are, for example, compared with the one in the EP 3 194 750 B1 described method determined and made available for further processing.

Im Rahmen des weiteren Verfahrens wird für eine jeweilige Zylinderbank im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors eine Anzahl von aufeinander folgenden Testschritten durchgeführt. Die Anzahl der Testschritte ist größer als die Anzahl der Zylinder der jeweiligen Zylinderbank. Dies ist erforderlich, da ansonsten das weiter unten beschriebene Gleichungssystem nicht eindeutig gelöst werden kann. In einem jeweiligen Testschritt ist für die einzelnen Einspritzdüsen der Kehrwert des für die jeweilige Einspritzdüse ermittelten Normabweichungswerts eingestellt, mit Ausnahme für eine der Einspritzdüsen, für die ein vorab bestimmter Klassifikationsparameter, der ein Gütemaß für den Verbrennungsmotor in Bezug auf den Gesamtleckagestrom repräsentiert, eingestellt ist. Während der Testschritte werden Messungen des Lambdawerts des von der Zylinderbank abgeführten Abgasstroms (z.B. mittels einer Lambdasonde) und Messungen oder Schätzungen des mit der Zylinderbank zugeführten Luftmassenstroms durchgeführt. Unter dem Einstellen des Kehrwerts des für die jeweilige Einspritzdüse ermittelten Normabweichungswerts ist eine willentliche Vertrimmung der Injektoreinspritzzeit (und damit der eingespritzten Kraftstoffmenge) zu verstehen. Wird ein Faktorwert eingestellt von 1, dann ist der Injektorbetrieb gegenüber der Vorgabe der Motorsteuerung unbeeinträchtigt. Wird ein Faktorwert von <1 eingestellt, dann läuft der Injektor magerer und lässt weniger Kraftstoffdurchfluss hindurch. Wird ein Faktorwert >1 eingestellt, dann läuft der Injektor fetter und lässt mehr Kraftstoffdurchfluss hindurch. Mit Hilfe der Messung von Luftmasse (einwärts) und Abgaslambda (auswärts) kann eine Bilanzierung der Massen erfolgen. Die Klassifikationsparameter werden insbesondere derart gewählt, dass das später beschriebene Gleichungssystem eine eindeutige Lösung besitzt. Der Begriff des Lambdawerts (auch als Verbrennungsluftverhältnis bezeichnet) ist an sich bekannt und beschreibt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Bezug auf das kraftstoffspezifische stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.As part of the further method, a number of successive test steps are carried out for a respective cylinder bank when the internal combustion engine is idling. The number of test steps is greater than the number of cylinders in the respective cylinder bank. This is necessary because otherwise the system of equations described below cannot be solved unambiguously. In a respective test step, the reciprocal of the standard deviation value determined for the respective injection nozzle is set for the individual injection nozzles, with the exception of one of the injection nozzles for which a previously determined classification parameter, which represents a quality measure for the internal combustion engine in relation to the total leakage flow, is set. During the test steps, measurements of the lambda value of the exhaust gas flow removed from the cylinder bank (e.g. by means of a lambda probe) and measurements or estimates of the air mass flow supplied with the cylinder bank are carried out. Setting the reciprocal of the standard deviation value determined for the respective injection nozzle is understood to mean a deliberate trimming of the injector injection time (and thus the amount of fuel injected). If a factor value of 1 is set, the injector operation is unaffected compared to the specification of the engine control. If a factor value of <1 is set, the injector runs leaner and allows less fuel to flow through. If a factor value> 1 is set, the injector runs richer and allows more fuel to flow through. With the help of the measurement of air mass (inward) and exhaust gas lambda (outward), the masses can be balanced. The classification parameters are selected in particular in such a way that the equation system described later has a unique solution. The term lambda value (also referred to as the combustion air ratio) is known per se and describes the air-fuel ratio in relation to the fuel-specific stoichiometric air-fuel ratio.

Nach Durchführung der Anzahl von Testschritten werden ein Verteilungsschlüssel für jede Einspritzdüse sowie ein Restleckagewert ermittelt. Der Verteilungsschlüssel für eine jeweilige Einspritzdüse beschreibt einen Anteil des durch die jeweilige Einspritzdüse verursachten Leckageanteils am Gesamtleckagestrom. Der Restleckagewert beschreibt eine Differenz zwischen dem Gesamtleckagestrom und der Summe der Leckageanteile der Einspritzdüsen.After the number of test steps has been carried out, a distribution key for each injector and a residual leakage value are determined. The distribution key for a respective injection nozzle describes a proportion of the leakage proportion of the total leakage flow caused by the respective injection nozzle. The residual leakage value describes the difference between the total leakage flow and the sum of the leakages from the injection nozzles.

Die Ermittlung von Verteilungsfaktoren für die jeweiligen Einspritzdüsen und des Restleckagewerts erfolgt derart, dass eine Matrizenrechnung rechnergestützt gelöst wird, welche für einen jeweiligen Testschritt eine Gleichung umfasst, welche die Verteilungsschlüssel und den Restleckagewert in Abhängigkeit von den im jeweiligen Testschritt eingestellten reziproken Normabweichungswerten und dem Klassifikationsparameter, und einem für den jeweiligen Testschritt gültigen und aus den Messungen des Lambdawerts abgeleiteten Lambdawert beschreibt.The determination of distribution factors for the respective injection nozzles and the residual leakage value takes place in such a way that a matrix calculation is solved with the aid of a computer, which includes an equation for a respective test step, which the distribution key and the residual leakage value depending on the reciprocal norm deviation values set in the respective test step and the classification parameter, and describes a lambda value that is valid for the respective test step and derived from the measurements of the lambda value.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass auf einfache Weise aus den bekannten Normabweichungswerten für jede Einspritzdüse sowie dem Gesamtleckagestrom detektiert werden kann, welche Einspritzdüse welchen Anteil am Gesamtleckagestrom aufweist. Die Bestimmung des Leckagestroms pro Einspritzdüse mittels der Durchführung einer Anzahl von aufeinander folgenden Testschritten und der Lösung eines Gleichungssystems mit großer Präzision kann mit einer Motortesteinrichtung durchgeführt werden.The method according to the invention has the advantage that it can be detected in a simple manner from the known standard deviation values for each injection nozzle and the total leakage flow which injection nozzle has which proportion of the total leakage flow. The determination of the leakage flow per injection nozzle by means of the implementation of a number of successive test steps and the solution of a system of equations can be carried out with great precision using an engine test device.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung stellen die Verteilungsschlüssel jeweils einen prozentualen Faktor dar, der durch Multiplikation mit dem Gesamtleckagestrom den Leckage-Kraftstoffmassenstrom durch die jeweilige Einspritzdüse liefert.According to an expedient embodiment, the distribution keys each represent a percentage factor which, when multiplied by the total leakage flow, delivers the leakage fuel mass flow through the respective injection nozzle.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung werden die Verteilungsfaktoren für die jeweiligen Einspritzdüsen oder die aus den Verteilungsfaktoren ermittelten absoluten Verteilungsleckagen über eine Schnittstelle ausgegeben. An der Schnittstelle kann dann, z.B. durch einen Servicetechniker, festgestellt werden, welche der Einspritzdüse oder -düsen tatsächlich einen Defekt aufweist bzw. aufweisen, der einen Austausch erfordert. Die Ausgabe von Verteilungsfaktoren oder die aus den Verteilungsfaktoren ermittelten absoluten Verteilungsleckagen für die jeweiligen Einspritzdüsen kann z.B. über eine Benutzerschnittstelle erfolgen. Unter einer Ausgabe kann jedoch auch eine Speicherung der entsprechenden Information in einem digitalen Speicher verstanden werden, der zu einem späteren Zeitpunkt ausgewertet werden kann.According to an expedient embodiment, the distribution factors for the respective injection nozzles or the absolute distribution leaks determined from the distribution factors are output via an interface. At the interface it can then be determined, e.g. by a service technician, which of the injection nozzle or nozzles actually has or have a defect that requires replacement. Distribution factors or the absolute distribution leaks determined from the distribution factors for the respective injection nozzles can be output, for example, via a user interface. However, an output can also be understood to mean storage of the corresponding information in a digital memory that can be evaluated at a later point in time.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst eine jeweilige Gleichung des Gleichungssystems den um einen vorab bestimmten reziproken Korrekturfaktor bereinigten Restleckagewert, wobei der Korrekturfaktor abhängig von dem Gütemaß für den Verbrennungsmotor in Bezug auf den Gesamtleckagestrom ist. Der Korrekturfaktor, ebenso wie der Klassifikationsparameter, kann durch ein dem Verfahren, vorzugsweise vorgeschaltetes, Klassifikationsprozedere aus dem Restleckagewert bestimmt werden.In a further refinement, a respective equation of the system of equations comprises the residual leakage value adjusted for a reciprocal correction factor determined in advance, the correction factor being dependent on the quality measure for the internal combustion engine in relation to the total leakage flow. The correction factor, as well as the classification parameter, can be determined from the residual leakage value by a classification procedure, preferably upstream of the method.

Insbesondere werden der Klassifikationsparameter und der Korrekturfaktor durch einen Vergleich mit dem Leckagestrom bestimmt, wobei, wenn der Gesamtleckagestrom kleiner als ein erster Grenzwert ist, der Klassifikationsparameter auf einen ersten Klassifikationsparameterwert und der Korrekturfaktor auf einen ersten Korrekturfaktor gesetzt werden, und wobei, wenn der Gesamtleckagestrom größer als ein zweiter Grenzwert ist, der Klassifikationsparameter auf einen zweiten Klassifikationsparameterwert und der Korrekturfaktor auf einem zweiten Korrekturfaktorwert gesetzt werden. Insbesondere ergibt sich der erste Grenzwert aus der Differenz eines Grenzwerts für eine zulässige Leckage eines Injektors und einer vorgegebenen Standardabweichung, die mit der Anzahl der Zylinder multipliziert wird. Der zweite Grenzwert ergibt sich insbesondere aus der Summe eines Grenzwerts für eine zulässige Leckage eines Injektors und einer vorgegebenen Standardabweichung, die mit der Anzahl der Zylinder multipliziert wird. Die für die jeweilige Klasse vorgegebenen Klassifikationsparameter und Korrekturfaktor können durch vorausgegangene Versuche (Best Practice Verfahren) bestimmt werden.In particular, the classification parameter and the correction factor are determined by a comparison with the leakage flow, with, if the total leakage current is less than a first limit value, the classification parameter is set to a first classification parameter value and the correction factor is set to a first correction factor, and if the total leakage current is greater than a second limit value, the classification parameter to a second classification parameter value and the correction factor to a second Correction factor value can be set. In particular, the first limit value results from the difference between a limit value for a permissible leakage of an injector and a predefined standard deviation, which is multiplied by the number of cylinders. The second limit value results in particular from the sum of a limit value for a permissible leakage of an injector and a predefined standard deviation, which is multiplied by the number of cylinders. The classification parameters and correction factors specified for the respective class can be determined through previous tests (best practice procedure).

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird der Klassifikationsparameter auf einen dritten Klassifikationsparameterwert, der durch Interpolation zwischen dem ersten und dem zweiten Klassifikationsparameterwert ermittelt wird, gesetzt. Vorzugsweise wird der Korrekturfaktor auf einen dritten Korrekturfaktorwert gesetzt, der durch Interpolation zwischen dem ersten und dem zweiten Korrekturfaktorwert ermittelt wird, wenn der Gesamtleckagestrom größer als der erste Grenzwert und kleiner als der zweite Grenzwert ist. Mit anderen Worten wird für den Fall, dass der Gesamtleckagestrom zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzwert liegt, keine Vorgabe des Klassifikationsparameters und des Korrekturfaktors auf einen festen Wert vorgenommen, sondern eine Interpolation durchgeführt, wobei die dann verwendeten Werte für den Klassifikationsparameter und den Korrekturfaktor sich durch Interpolation zwischen dem ersten und dem zweiten Klassifikationsparameterwert bzw. Korrekturfaktorwert ermittelt. Um diese Interpolation vornehmen zu können, werden für einen Verbrennungsmotor, dessen „Gütemaß“ in Bezug auf den Gesamtleckagestrom weder in die erste Klasse (der Gesamtleckagestrom ist kleiner als der erste Grenzwert) noch in die zweite Klasse (d.h. der Gesamtleckagestrom ist größer als der zweite Grenzwert) fällt, messtechnisch der Klassifikationsparameter und der Korrekturfaktorwert für die erste Klasse und dann der Klassifikationsparameter und der Korrekturfaktorwert für die zweite Klasse bestimmt und dann die beschriebene Interpolation vorgenommen.According to a further expedient refinement, the classification parameter is set to a third classification parameter value which is determined by interpolation between the first and the second classification parameter value. The correction factor is preferably set to a third correction factor value which is determined by interpolation between the first and the second correction factor value when the total leakage current is greater than the first limit value and less than the second limit value. In other words, if the total leakage current is between the first and the second limit value, the classification parameter and the correction factor are not specified to a fixed value, but rather an interpolation is carried out, the values then used for the classification parameter and the correction factor being mutually exclusive determined by interpolation between the first and the second classification parameter value or correction factor value. In order to be able to carry out this interpolation, for an internal combustion engine whose "quality measure" in relation to the total leakage current is neither in the first class (the total leakage current is less than the first limit value) nor in the second class (i.e. the total leakage current is greater than the second Limit value) falls, metrologically the classification parameter and the correction factor value for the first class and then the classification parameter and the correction factor value for the second class are determined and the interpolation described is then carried out.

Anhand des Gesamtleckagestroms erfolgt somit eine Klassifizierung des Verbrennungsmotors hinsichtlich seiner Güte. Die Klassifizierung ermöglicht die Bestimmung des Klassifikationsparameters und des Korrekturfaktors anhand des Grenzwerts für eine zulässige Leckage eines Injektors und einer vorgegebenen Standardabweichung. Der Grenzwert für die zulässige Leckage und die zugehörige zulässige Standardabweichung können im Entwicklungsprozess für die Einspritzdüsen spezifiziert und gewonnen werden. Es ist hierbei zweckmäßig von der Prämisse einer Gaussverteilung der vorliegenden Leckageströme bei unterschiedlichen Einspritzdüsen auszugehen. Zweckmäßigerweise erfolgt eine Begrenzung der Verteilung auf den Grenzwert ± 5 * σ (Standardabweichung), woraus sich eine Abdeckungsbreite ergibt, die die Grundlage für die Bestimmung des Korrekturfaktors und des Klassifikationsparameters bildet.The internal combustion engine is therefore classified with regard to its quality on the basis of the total leakage current. The classification enables the classification parameter and the correction factor to be determined on the basis of the limit value for a permissible leakage of an injector and a predetermined standard deviation. The limit value for the permissible leakage and the associated permissible standard deviation can be specified and obtained in the development process for the injection nozzles. It is useful to start from the premise of a Gaussian distribution of the leakage flows present with different injection nozzles. The distribution is expediently limited to the limit value ± 5 * σ (standard deviation), which results in a coverage width that forms the basis for determining the correction factor and the classification parameter.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung sind die reziproken Normabweichungswerte für die jeweiligen Testschritte derart eingestellt, dass auf einem Testschritt, in dem zumindest eine Einspritzdüse einen Kraftstoffmassenstrom mit reziprokem Normabweichungswert erzeugt, ein Testschritt folgt, indem diese Einspritzdüse einen Kraftstoffmassenstrom gemäß dem vorab bestimmten Klassifikationsparameter erzeugt.According to a further useful embodiment, the reciprocal standard deviation values for the respective test steps are set in such a way that a test step in which at least one injection nozzle generates a fuel mass flow with a reciprocal standard deviation value is followed by a test step in which this injection nozzle generates a fuel mass flow according to the previously determined classification parameter.

In einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens lautet eine jeweilige Bestimmungsgleichung des Gleichungssystems wie folgt: i ( g v i c b i o i ) + L s t λ s o l l M M S H F M L 0, s u m = M λ r e a l , k

Figure DE102020110396A1_0001
wobei i = 1, ..., M die Einspritzdüsen aus der Anzahl von M Einspritzdüsen der jeweiligen Zylinderbank indiziert;
wobei gvi die im entsprechenden Testschritt eingestellten Gemischfaktoren in der Form einer Gemischvertrimmung repräsentieren, welche ein prozentualer Faktor ist, der durch Multiplikation mit dem von der jeweiligen Einspritzdüse im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors erzeugten Kraftstoffmassenstrom den tatsächlichen Kraftstoffmassenstrom der jeweiligen Einspritzdüse liefert;
wobei alle cbi auf den Wert 1 gesetzt sind oder wobei ein jeweiliges cbi ein Gemischanpassungsparameter für eine jeweilige Einspritzdüse ist, der den durch die jeweilige Einspritzdüse bei deren Ansteuerung generierten Kraftstoffmassenstrom zur Erreichung von Laufruhe des Verbrennungsmotors anpasst und von einer Motorsteuerung eingestellt wird;
wobei 0i der Normabweichungswert für eine jeweilige Einspritzdüse ist, der einen prozentualen Faktor darstellt, der durch Multiplikation mit dem Normbetriebswert der jeweiligen Einspritzdüse den durch die jeweilige Einspritzdüse erzeugten Kraftstoffmassenstrom liefert;
wobei Lst · λsoll ein gewünschtes und für alle Brennkammern identisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einer Kraftstoffverbrennung in der Brennkammer ist und dabei Lst das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis und λsoll einen gewünschten Lambdawert der Kraftstoffverbrennung in der Brennkammer repräsentiert;
wobei MSHFM der für den jeweiligen Testschritt gültige Luftmassenstrom der gesamten Zylinderbank ist;
wobei L0,sum der Gesamtleckagestrom aller Einspritzdüsen dieser Zylinderbank ist;
wobei λreal,k der für den jeweiligen Testschritt gültige Lambdawert ist.In a particularly preferred variant of the method according to the invention, a respective determining equation of the system of equations reads as follows: i ( G v i c b i O i ) + L. s t λ s O l l M. M. S. H F. M. L. 0, s u m = M. λ r e a l , k
Figure DE102020110396A1_0001
where i = 1, ..., M indicates the injection nozzles from the number of M injection nozzles of the respective cylinder bank;
whereby gv i represent the mixture factors set in the corresponding test step in the form of a mixture trimming, which is a percentage factor which, by multiplication with the fuel mass flow generated by the respective injection nozzle during normal operation of the internal combustion engine, delivers the actual fuel mass flow of the respective injection nozzle;
where all cb i are set to the value 1 or where a respective cb i is a mixture adjustment parameter for a respective injection nozzle, which adapts the fuel mass flow generated by the respective injection nozzle when it is activated to achieve smoothness of the internal combustion engine and is set by an engine controller;
where 0 i is the standard deviation value for a respective injection nozzle, which represents a percentage factor which, by multiplication with the standard operating value of the respective injection nozzle, delivers the fuel mass flow generated by the respective injection nozzle;
where L st · λ should have a desired air-fuel ratio that is identical for all combustion chambers a fuel combustion is in the combustion chamber and L st is the stoichiometric air-fuel ratio and λ should represent a desired lambda value of the fuel combustion in the combustion chamber;
whereby MSHFM is the air mass flow of the entire cylinder bank valid for the respective test step;
whereby L 0, sum is the total leakage flow of all injectors in this cylinder bank;
whereby λ real, k is the lambda value valid for the respective test step.

In einer weiteren bevorzugten Variante wird das im Verfahren verarbeitete Gleichungssystem über eine Matrizenrechnung gelöst. Hierdurch wird eine robuste Lösung der Gleichungen sichergestellt. Um eine genaue und eindeutige Lösung des Gleichungssystems zu erhalten, sind die Gemischfaktoren für die jeweiligen Testschritte vorzugsweise derart eingestellt, dass nach Durchlaufen der Testschritte jede Einspritzdüse zumindest einmal keinen Kraftstoffmassenstrom erzeugt (d.h. ausgeschaltet ist), zumindest einmal einen Kraftstoffmassenstrom erzeugt, der größer als ein von der jeweiligen Einspritzdüse im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors erzeugter Kraftstoffstrom ist (d.h. die Düse spritzt zu fett ein), und zumindest einmal einen Kraftstoffmassenstrom erzeugt, der kleiner als ein von der jeweiligen Einspritzdüse im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors erzeugter Kraftstoffmassenstrom ist (d.h. die Düse spritzt zu mager ein). Zusätzlich oder alternativ sind die Gemischfaktoren für die jeweiligen Testschritte vorzugsweise derart eingestellt, dass zumindest ein Testschritt existiert, in dem alle Einspritzdüsen einen Kraftstoffmassenstrom erzeugen, der einem von der jeweiligen Einspritzdüse im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors erzeugten Kraftstoffmassenstrom entspricht (d.h. die Düsen spritzen unvertrimmt ein, gvi = 1) und/oder dass auf einen Testschritt, in dem zumindest eine Einspritzdüse keinen Kraftstoffmassenstrom erzeugt, ein Testschritt folgt, indem jede Einspritzdüse einen Kraftstoffmassenstrom erzeugt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die einzelnen Einspritzdüsen alle Abschnitte ihrer Einspritzmengenkennlinie durchlaufen, so dass eine zuverlässige Detektion von Einspritzdüsendefekten gewährleistet ist.In a further preferred variant, the system of equations processed in the method is solved using a matrix calculation. This ensures a robust solution to the equations. In order to obtain an exact and unambiguous solution of the system of equations, the mixture factors for the respective test steps are preferably set in such a way that after running through the test steps each injector does not generate a fuel mass flow at least once (ie is switched off), at least once generates a fuel mass flow that is greater than one is the fuel flow generated by the respective injection nozzle in normal operation of the internal combustion engine (i.e. the nozzle injects too rich), and at least once generates a fuel mass flow which is smaller than a fuel mass flow generated by the respective injection nozzle in normal operation of the internal combustion engine (i.e. the nozzle injects too lean a). Additionally or alternatively, the mixture factors for the respective test steps are preferably set in such a way that at least one test step exists in which all injection nozzles generate a fuel mass flow that corresponds to a fuel mass flow generated by the respective injection nozzle during normal operation of the internal combustion engine (i.e. the nozzles inject untrimmed, gv i = 1) and / or that a test step in which at least one injection nozzle does not generate a fuel mass flow is followed by a test step in which each injection nozzle generates a fuel mass flow. In this way it is ensured that the individual injection nozzles run through all sections of their injection quantity characteristic curve, so that a reliable detection of injection nozzle defects is guaranteed.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in einem Fall, in dem durch die nummerische Lösung negative Verteilungsfaktoren für die jeweiligen Einspritzdüsen resultieren, für die richtige Bilanzierung der Leckageströme der betreffende Verteilungsfaktor zu 0 („Null“) gesetzt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, das hierin beschriebene Verfahren für geänderte Werte des Klassifikationsparameters und des Korrekturfaktors durchzuführen, um negative Verteilungsfaktoren zu vermeiden.According to a further expedient embodiment it is provided that in a case in which the numerical solution results in negative distribution factors for the respective injection nozzles, the relevant distribution factor is set to 0 (“zero”) for the correct balancing of the leakage flows. Alternatively, it can be provided that the method described herein is carried out for changed values of the classification parameter and the correction factor in order to avoid negative distribution factors.

Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Motortesteinrichtung zur Erkennung von defekten Einspritzdüsen zur Zuführung von Kraftstoff in die Brennkammern eines Verbrennungsmotors. Die Motortesteinrichtung ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer oder mehrerer bevorzugter Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Die Motortesteinrichtung kann z.B. ein externes Motortestgerät sein bzw. ggf. auch im Kraftfahrzeug integriert sein.In addition to the method described above, the invention also relates to an engine test device for detecting defective injection nozzles for feeding fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine. The engine test device is set up to carry out the method according to the invention or one or more preferred variants of the method according to the invention. The engine test device can, for example, be an external engine test device or, if necessary, also be integrated in the motor vehicle.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und Einspritzdüsen zur Zuführung von Kraftstoff in die Brennkammern des Verbrennungsmotors, wobei das Kraftfahrzeug die oben beschriebene Motortesteinrichtung umfasst.The invention also relates to a motor vehicle with an internal combustion engine and injection nozzles for feeding fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine, the motor vehicle comprising the engine test device described above.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung detailliert beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described in detail below with reference to the accompanying drawing.

Es zeigen:

  • 1 ein Ablaufdiagramm, welches eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht.
Show it:
  • 1 a flowchart which illustrates an embodiment of the method according to the invention.

Das nachfolgend beschriebene Verfahren beruht auf einer einfachen physikalischen Modellierung einzelner Einspritzdüsen (im Folgenden auch als Injektoren bezeichnet) in einer Zylinderbank eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren beruht auf dem in der EP 3 194 750 B1 beschriebenen Vorgehen. Mit dieser Modellierung werden mathematische Gleichungen aufgestellt, bei denen die Fehlerbilder der Injektoren als unbekannte Variablen agieren. Die Gleichungen werden basierend auf einer Anzahl von Testschritten mit Messdaten befüllt, mit denen dann nach den unbekannten Variablen aufgelöst werden kann. Ergebnis dieses Vorgehens sind das Vorliegen eines Normabweichungswerts für jeden einzelnen Injektor sowie ein gemeinsamer Gesamtleckagestrom für alle Zylinder der Zylinderbank des Verbrennungsmotors, die die Voraussetzung für die rechnergestützte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Leckagen einer jeweiligen Brennkammer des Verbrennungsmotors bilden.The method described below is based on a simple physical modeling of individual injection nozzles (hereinafter also referred to as injectors) in a cylinder bank of an internal combustion engine of a motor vehicle. The procedure is based on that in the EP 3 194 750 B1 described procedure. With this modeling, mathematical equations are set up in which the error patterns of the injectors act as unknown variables. The equations are filled with measurement data based on a number of test steps, which can then be used to solve for the unknown variables. The result of this procedure is the existence of a standard deviation value for each individual injector as well as a common total leakage flow for all cylinders of the cylinder bank of the internal combustion engine, which form the prerequisite for the computer-aided implementation of the method according to the invention for determining the leakages of a respective combustion chamber of the internal combustion engine.

Bevor Einzelheiten des erfindungsgemäßen Messablaufs erläutert werden, wird zunächst die der Erfindung zugrunde liegende physikalische Modellierung gemäß der EP 3 194 750 B1 beschrieben.Before details of the measurement sequence according to the invention are explained, the physical modeling on which the invention is based is first described in accordance with FIG EP 3 194 750 B1 described.

Im Rahmen der Modellierung wird ein Verbrennungsmotor betrachtet, der zumindest eine Zylinderbank mit M Zylindern und darin ausgebildeten Brennkammern aufweist. Eine Zylinderbank zeichnet sich durch einen gemeinsamen, allen Zylindern der Bank zugeführten Luftmassenstrom aus, der über einen Luftmassenmesser (z.B. einen Heißfilmluftmassenmesser) erfasst wird, sowie durch einen gemeinsamen Abgasstrom aller Zylinder der Bank, dessen Lambdawert über eine gemeinsame Lambdasonde für alle Zylinder bestimmt wird. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Folgenden ein Verbrennungsmotor mit einem einzelnen Injektor pro Zylinder der Zylinderbank betrachtet.In the context of the modeling, an internal combustion engine is considered which has at least one cylinder bank with M cylinders and combustion chambers formed therein. A cylinder bank is characterized by a common air mass flow that is supplied to all the cylinders of the bank and that flows over an air mass meter (eg a hot film air mass meter) is recorded, as well as by a common exhaust gas flow of all cylinders of the bank, the lambda value of which is determined by a common lambda probe for all cylinders. Without loss of generality, an internal combustion engine with a single injector per cylinder of the cylinder bank is considered below.

Der theoretische Kraftstoffmassenstrom ṁK,th in kg/h, der von einem jeweiligen Injektor der Zylinderbank bei seiner Ansteuerung erzeugt wird, lässt sich wie folgt beschreiben:

Figure DE102020110396A1_0002
The theoretical fuel mass flow ṁ K, th in kg / h, which is generated by a respective injector of the cylinder bank when it is activated, can be described as follows:
Figure DE102020110396A1_0002

Dabei bezeichnet MSHFM den der Zylinderbank zugeführten Luftmassenstrom, M entspricht der Anzahl an Zylindern bzw. Injektoren (z.B. M = 4), Lst ist das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Verbrennung in der entsprechenden Brennkammer und λsoll ist der gewünschte Soll-Lambdawert (auch als Verbrennungsluftverhältnis bezeichnet) der Verbrennung.Here designated MSHFM the air mass flow supplied to the cylinder bank, M corresponds to the number of cylinders or injectors (e.g. M = 4), L st is the stoichiometric air-fuel ratio during combustion in the corresponding combustion chamber and λ soll is the desired target lambda value (also referred to as the combustion air ratio) of the combustion.

Im Folgenden wird äquivalent zum Begriff des Kraftstoffmassenstroms auch der Begriff Kraftstoffstrom verwendet. Der reale Kraftstoffstrom eines Injektors ergibt sich aus dem theoretischen Kraftstoffstrom wie folgt:

Figure DE102020110396A1_0003
In the following, the term fuel flow is used equivalent to the term fuel mass flow. The real fuel flow of an injector results from the theoretical fuel flow as follows:
Figure DE102020110396A1_0003

Dabei bezeichnet o die Kennlinienabweichung des Injektors bei einem entsprechenden Defekt. o ist ein prozentualer Faktor, der die Abweichung des realen Kraftstoffstroms gegenüber dem theoretischen Kraftstoffstrom repräsentiert. Für o = 1 entspricht der reale Kraftstoffstrom dem theoretischen Kraftstoffstrom, so dass der entsprechende Injektor keinen Kennlinien-Defekt aufweist. Bei o < 1 erzeugt der entsprechende Injektor ein zu mageres Gemisch mit zu geringem Kraftstoffanteil gegenüber der Vorsteuerung. Entsprechend erzeugt der Injektor bei o > 1 ein zu fettes Gemisch mit zu großem Kraftstoffanteil.Here, o denotes the deviation from the characteristic curve of the injector in the event of a corresponding defect. o is a percentage factor that represents the deviation of the real fuel flow compared to the theoretical fuel flow. For o = 1, the real fuel flow corresponds to the theoretical fuel flow, so that the corresponding injector does not have a characteristic curve defect. If o <1, the corresponding injector generates a mixture that is too lean with too little fuel compared to the pilot control. Correspondingly, if o> 1, the injector generates a mixture that is too rich with too much fuel.

Der soeben beschriebene reale Kraftstoffstrom tritt im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors auf, d.h. in einem Betrieb, in dem kein Testeingriff an dem Motor erfolgt. Im Rahmen des weiter unten näher beschriebenen Testablaufs kann dieser reale Kraftstoffstrom vertrimmt werden, was durch eine geeignete Einstellung eines prozentualen Faktors gv erreicht wird, der im Folgenden auch als Gemischvertrimmung bezeichnet wird. Dabei lautet der vertrimmte, reale Kraftstoffstrom des Injektors wie folgt:

Figure DE102020110396A1_0004
gv = 1 bedeutet, dass der Injektor unvertrimmt einspritzt, gv < 1 bedeutet, dass der Injektor mager einspritzt, und gv > 1 bedeutet, dass der Injektor fett einspritzt. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird ein Verbrennungsmotor betrachtet, bei dem der Kraftstoffstrom ferner über einen prozentualen Anpassungsfaktor in der Form eines sog. Cylinder-Balancing-Faktors adaptiert wird. Dieser Faktor wird durch die Motorsteuerung bestimmt und dient mittels Zylindergleichstellung dazu, eine hohe Laufruhe des Verbrennungsmotors zu erreichen.The real fuel flow just described occurs during normal operation of the internal combustion engine, that is to say in an operation in which no test intervention is carried out on the engine. As part of the test sequence described in more detail below, this real fuel flow can be trimmed, which is achieved by a suitable setting of a percentage factor gv, which is also referred to below as mixture trimming. The trimmed, real fuel flow of the injector is as follows:
Figure DE102020110396A1_0004
gv = 1 means that the injector injects untrusted, gv <1 means that the injector injects lean, and gv> 1 means that the injector injects richly. In the embodiment described here, an internal combustion engine is considered in which the fuel flow is also adapted via a percentage adaptation factor in the form of a so-called cylinder balancing factor. This factor is determined by the engine control and, by means of cylinder synchronization, is used to achieve extremely smooth running of the internal combustion engine.

Unter Berücksichtigung des Cylinder-Balancing-Faktors, der im Folgenden als cb bezeichnet wird, ergibt sich der reale vertrimmte Kraftstoffstrom eines Injektors wie folgt:

Figure DE102020110396A1_0005
cb = 1 bedeutet, dass keine Adaption des Kraftstoffstroms des Injektors stattfindet, cb < 1 bedeutet, dass der Kraftstoffstrom abgemagert wird, und cb > 1 bedeutet, dass der Kraftstoffstrom angefettet wird. Im Rahmen der Modellierung des Injektors wird ferner eine reale Injektorleckage betrachtet, welche einen Leckagestrom L0 von über eine Leckage austretendem Kraftstoffstrom darstellt. Der Leckagestrom ist in kg/h angegeben.Taking into account the cylinder balancing factor, which is referred to as cb in the following, the real trimmed fuel flow of an injector results as follows:
Figure DE102020110396A1_0005
cb = 1 means that there is no adaptation of the fuel flow of the injector, cb <1 means that the fuel flow is leaned, and cb> 1 means that the fuel flow is enriched. In the context of the modeling of the injector, a real injector leakage is also considered, which represents a leakage flow L 0 of a fuel flow exiting via a leakage. The leakage flow is given in kg / h.

Insgesamt kann somit der reale Kraftstoffstrom eines Injektors wie folgt modelliert werden:

Figure DE102020110396A1_0006
Overall, the real fuel flow of an injector can be modeled as follows:
Figure DE102020110396A1_0006

Dabei wurde der Kraftstoffstrom ṁK,th durch den Ausdruck der obigen Gleichung (1) ersetzt.The fuel flow ṁ K, th has been replaced by the expression of the above equation (1).

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird angenommen, dass der Verbrennungsmotor stöchiometrisch verbrennen soll, d.h. es gilt λsoll = 1. Hieraus ergibt sich insgesamt der reale Kraftstoffstrom unter Berücksichtigung der Vertrimmung und des Cylinder-Balancing-Faktors wie folgt:

Figure DE102020110396A1_0007
Without loss of generality, it is assumed that the internal combustion engine should burn stoichiometrically, that is, λ should = 1. This results in the real fuel flow taking into account the trimming and the cylinder balancing factor as follows:
Figure DE102020110396A1_0007

Im Folgenden werden nun die Massenströme der einzelnen Injektoren der entsprechenden Zylinderbank betrachtet, so dass der Index i eingeführt wird, der einen entsprechenden Injektor bzw. den zugeordneten Zylinder bzw. die zugeordnete Brennkammer in der Zylinderbank bezeichnet.In the following, the mass flows of the individual injectors of the corresponding cylinder bank are now considered, so that the index i is introduced, which designates a corresponding injector or the assigned cylinder or the assigned combustion chamber in the cylinder bank.

Für eine Zylinderbank wird für alle Massenströme der Zylinder, die in einem Abgasstrang zusammengeführt werden, ein Lambda-Istwert λreal über eine Lambdasonde ermittelt. Aufgrund der Massenerhaltung ergeben sich die an der Lambdasonde vorhandenen realen Massenströme wie folgt:

Figure DE102020110396A1_0008
For a cylinder bank, an actual lambda value λ real is determined via a lambda probe for all mass flows of the cylinders that are brought together in an exhaust gas line. Due to the conservation of mass, the real mass flows present at the lambda probe result as follows:
Figure DE102020110396A1_0008

Dabei bezeichnet ṁK,real,i den Kraftstoffstrom eines jeweiligen Injektors und ṁL,i den einem jeweiligen Zylinder zugeführten Luftmassenstrom. Hier und im Folgenden bezeichnen die Summen über den Index i eine Summation über die Zylinder der Zylinderbank.Here, ṁ K, real, i denotes the fuel flow of a respective injector and ṁ L, i denotes the air mass flow supplied to a respective cylinder. Here and in the following, the sums over the index i denote a summation over the cylinders of the cylinder bank.

Aus den obigen, an der Lambdasonde vorhandenen Massenströmen ergibt sich der Lambdawert λreal wie folgt:

Figure DE102020110396A1_0009
The lambda value λ real results from the above mass flows at the lambda probe as follows:
Figure DE102020110396A1_0009

Indem der Kraftstoffstrom aus obiger Gleichung (2) in die Gleichung (3) eingesetzt wird, ergibt sich folgender Lambdawert an der Lambdasonde: λ r e a l = M S H F M L s t ( M S H F M M L s t i ( g v i c b i o i ) + i L 0, i )

Figure DE102020110396A1_0010
By inserting the fuel flow from equation (2) above into equation (3), the following lambda value results at the lambda probe: λ r e a l = M. S. H F. M. L. s t ( M. S. H F. M. M. L. s t i ( G v i c b i O i ) + i L. 0, i )
Figure DE102020110396A1_0010

In dieser Gleichung wurde ferner berücksichtigt, dass

Figure DE102020110396A1_0011
gilt.This equation also takes into account that
Figure DE102020110396A1_0011
is applicable.

Über eine Umformung sowie die Verwendung des Ausdrucks L0,sum = ∑L0,i kann λreal i wie folgt geschrieben werden: λ r e a l = M ( i ( g v i c b i o i ) + L s t M M S H F M L 0, s u m )

Figure DE102020110396A1_0012
Via a transformation and the use of the expression L 0, sum = ∑L 0, i , λ real i can be written as follows: λ r e a l = M. ( i ( G v i c b i O i ) + L. s t M. M. S. H F. M. L. 0, s u m )
Figure DE102020110396A1_0012

Durch eine Umstellung der Gleichung (4) ergibt sich die nachfolgende Basisgleichung, welche im Rahmen der hier beschriebenen Ausführungsform zur Detektion von defekten Einspritzdüsen verwendet wird: i ( g v i c b i o i ) + L s t M M S H F M L 0, s u m = M λ r e a l

Figure DE102020110396A1_0013
Changing equation (4) results in the following basic equation, which is used in the context of the embodiment described here for the detection of defective injection nozzles: i ( G v i c b i O i ) + L. s t M. M. S. H F. M. L. 0, s u m = M. λ r e a l
Figure DE102020110396A1_0013

Wie nachfolgend näher beschrieben, wird die obige Gleichung (5) für mehrere Testschritte mit unterschiedlich eingestellten Gemischvertrimmungen gvi aufgestellt, aus denen unterschiedliche Lambdawerte folgen. Dabei werden N Testschritte betrachtet, wobei N größer als die Anzahl M der Zylinder ist. Auf diese Weise enthält man ein Gleichungssystem mit N Gleichungen der Art (5), aus dem die Unbekannten in der Form der M Kennlinienabweichungen oi sowie des Gesamtleckagestroms L0,sum bestimmbar sind. Der Luftmassenstrom MSHFM ist in diesem Gleichungssystem der über den gesamten Testverlauf der einzelnen Testschritte gemessene und gemittelte Luftmassenstrom, der näherungsweise als konstant angenommen wird. Der nachfolgend verwendete Lambdawert λreal,k ist der für den jeweiligen Testschritt k (k = 1, ..., N) bestimmte Lambdawert Areal und stellt den Mittelwert der im Zeitraum des jeweiligen Testschritts gemessenen einzelnen Lambdawerte dar. Die einzelnen Cylinder-Balancing-Faktoren cbi können aus dem Motorsteuergerät ausgelesen werden.As described in more detail below, the above equation (5) is used for several test steps with differently set mixture trims gv i from which different lambda values follow. N test steps are considered, where N is greater than the number M. the cylinder is. In this way a system of equations with N equations of the type (5) is obtained, from which the unknowns in the form of the M deviations from the characteristic curve o i as well as the total leakage current L 0, sum are determinable. The air mass flow MSHFM in this system of equations is the air mass flow measured and averaged over the entire test sequence of the individual test steps, which is assumed to be approximately constant. The lambda value used below λ real, k is the one for the respective test step k (k = 1, ..., N) certain lambda value area and represents the mean value of the individual lambda values measured in the period of the respective test step. The individual cylinder balancing factors cb i can be read out from the engine control unit.

Entsprechend den obigen Ausführungen ergibt sich somit aus den obigen Gleichungen ein lineares Gleichungssystem aus N Gleichungen, das in Matrixschreibweise wie folgt lautet: M g v V o = V λ

Figure DE102020110396A1_0014
According to the above, a linear system of N equations results from the above equations, which in matrix notation reads as follows: M. G v V O = V λ
Figure DE102020110396A1_0014

Dabei bezeichnet Mgv die vorgegebene Testmatrix, welche den Aufbau des Tests definiert und die Dimension N x (M+1) hat.M gv denotes the specified test matrix, which defines the structure of the test and has the dimension N x (M + 1).

Nachfolgend wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit eine Zylinderbank mit M=4 Zylindern betrachtet. Die Testmatrix ist dann eine N x 5 Matrix, die wie folgt lautet: M g v = ( g v 1,1 g v 1,2 g v 1,3 g v 1,4 1 g v 2,1 g v 2,2 g v 2,3 g v 2,4 1 g v 3,1 g v 3,2 g v 3,3 g v 3,4 1 1 g v N ,1 g v N ,2 g v N ,3 g v N ,4 1 )

Figure DE102020110396A1_0015
Without loss of generality, a cylinder bank with M = 4 cylinders is shown below considered. The test matrix is then an N x 5 matrix, which is as follows: M. G v = ( G v 1.1 G v 1.2 G v 1.3 G v 1.4 1 G v 2.1 G v 2.2 G v 2.3 G v 2.4 1 G v 3.1 G v 3.2 G v 3.3 G v 3.4 1 1 G v N ,1 G v N , 2 G v N , 3 G v N , 4 1 )
Figure DE102020110396A1_0015

Eine entsprechende Zeile k bezieht sich dabei auf den k-ten Testschritt und eine entsprechende Spalte i auf den Zylinder i. Somit werden durch die Werte gvk,i die entsprechend eingestellten Vertrimmungen der einzelnen Zylinder i in den jeweiligen Testschritten k bezeichnet. Die Vertrimmung wird dabei durch entsprechende Anpassung der Einspritzzeit der jeweiligen Einspritzdüse erreicht. gvk,i = 0 bedeutet, dass der entsprechende Injektor keinen Kraftstoff einspritzt und somit ausgeschaltet ist. Demgegenüber bedeutet gvk,i < 1, dass der entsprechende Injektor magerer einspritzt, während gvk,i > 1 bedeutet, dass der entsprechende Injektor fetter einspritzt, gvk,i = 1 stellt den unvertrimmten Zustand des Injektors ohne äußeren Vertrimmeingriff dar. Die Begriffe magerer, fetter und unvertrimmt beziehen sich jeweils auf den Zustand der Einspritzung wie er ohne Testeingriff aus der Vorsteuerung des Motorsteuergeräts bereitgestellt würde.A line to match k relates to the kth test step and a corresponding column i to cylinder i. The values gv k, i thus provide the correspondingly set trimmings of the individual cylinders i in the respective test steps k designated. The trimming is achieved by adapting the injection time of the respective injection nozzle accordingly. gv k, i = 0 means that the corresponding injector does not inject any fuel and is therefore switched off. In contrast, gv k, i <1 means that the corresponding injector injects leaner, while gv k, i > 1 means that the corresponding injector injects more richly, gv k, i = 1 represents the untrimmed state of the injector without external trim intervention The terms leaner, richer and undershot each refer to the state of the injection as it would be provided by the pilot control of the engine control unit without test intervention.

Wie sich aus den Ausführungen weiter unten ergibt, wird durch die letzte Spalte der obigen Matrix Mgv der Gesamtleckagestrom in das lineare Gleichungssystem einbezogen. In einem konkreten Beispiel bedeutet in der obigen Matrix Mgv eine zweite Matrixzeile (1,3 0 1,3 1,3 1), dass im zweiten Testschritt die Zylinder 1, 3 und 4 30% fetter eingestellt sind und der Zylinder 2 ausgeschaltet ist.As can be seen from the explanations below, the last column of the above matrix M gv includes the total leakage current in the linear system of equations. In a specific example, a second matrix line (1.3 0 1.3 1.3 1) in the above matrix M gv means that in the second test step cylinders 1, 3 and 4 are set 30% richer and cylinder 2 is switched off .

In der obigen Matrixgleichung (6) stellt der Vektor V0 den Defektvektor der Injektoren der betrachteten Zylinderbank dar, nach welchem aufgelöst werden soll. Dieser Vektor lautet wie folgt: V o = ( E o 1 E o 2 E o 3 E o 4 E L o , s u m ) = ( c b 1 o 1 c b 2 o 2 c b 3 o 3 c b 4 o 4 L s t 4 M S H F M L 0, s u m )

Figure DE102020110396A1_0016
In the above matrix equation (6), the vector V 0 represents the defect vector of the injectors of the cylinder bank under consideration, according to which the solution is to be performed. This vector is as follows: V O = ( E. O 1 E. O 2 E. O 3 E. O 4th E. L. O , s u m ) = ( c b 1 O 1 c b 2 O 2 c b 3 O 3 c b 4th O 4th L. s t 4th M. S. H F. M. L. 0, s u m )
Figure DE102020110396A1_0016

Hierin bezeichnen Eoi Fehlerwerte der jeweiligen Injektoren i und ELo,sum die Summe des Fehlerwerts des Gesamtleckagestroms. Wie bereits oben erwähnt, bezeichnen o1 bis o4 die entsprechenden Kennlinienabweichungen des jeweiligen Injektors, wobei ein Wert der Kennlinienabweichung von größer 1 bedeutet, dass der Injektor zu fett einspritzt, ein Wert von 1 bedeutet, dass der Injektor ordnungsgemäß einspritzt, und ein Wert von kleiner 1 bedeutet, dass der Injektor zu mager einspritzt. Wie ebenfalls oben erwähnt, bezeichnet L0,sum die Summe der Leckagen aller Injektoren auf einer Bank in kg/h. Ferner sind die Faktoren cb1 bis cb4 die entsprechenden Cylinder-Balancing-Faktoren, die aus dem Motorsteuergerät ausgelesen werden können. Lst ist das bereits oben definierte stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das je nach chemischer Kraftstoffzusammensetzung z.B. zwischen 14 und 16 kg/kg liegt. MSHFM ist der über den gesamten Testverlauf gemessene und ermittelte Luftmassenstrom über den Heißfilmluftmassenmesser.Here, E oi denotes error values of the respective injectors i and E Lo, sum the sum of the error value of the total leakage current. As already mentioned above, o 1 to o 4 denote the corresponding deviations from the characteristic curve of the respective injector, a value of the characteristic curve deviation greater than 1 means that the injector is injecting too rich, a value of 1 means that the injector is injecting properly, and one value less than 1 means that the injector is injecting too lean. As also mentioned above, designated L 0, sum the sum of the leakages of all injectors on a bank in kg / h. Furthermore, the factors cb 1 to cb 4 are the corresponding cylinder balancing factors that can be read from the engine control unit. L st is the stoichiometric air-fuel ratio already defined above, which, depending on the chemical fuel composition, is between 14 and 16 kg / kg, for example. MSHFM is the air mass flow measured and determined over the entire test process via the hot film air mass meter.

In der obigen Matrixgleichung (6) bezeichnet Vλ den Vektor aus den zu den Testschritten gehörigen Lambdawerten λreal,k . Dieser Vektor lautet wie folgt: V λ = ( 4 / λ r e a l ,1 4 / λ r e a l ,2 4 / λ r e a l ,3 4 / λ r e a l , N )

Figure DE102020110396A1_0017
In the above matrix equation (6), V λ denotes the vector from the lambda values associated with the test steps λ real, k . This vector is as follows: V λ = ( 4th / λ r e a l ,1 4th / λ r e a l , 2 4th / λ r e a l , 3 4th / λ r e a l , N )
Figure DE102020110396A1_0017

Im Rahmen der hier beschriebenen Ausführungsform wird über eine Matrixoperation mit Hilfe der transponierten Matrix M g v T

Figure DE102020110396A1_0018
die obige Gleichung (6) wie folgt umgeformt: M g v T M g v V o = M g v T V λ
Figure DE102020110396A1_0019
In the context of the embodiment described here, a matrix operation is carried out with the aid of the transposed matrix M. G v T
Figure DE102020110396A1_0018
the above equation (6) transformed as follows: M. G v T M. G v V O = M. G v T V λ
Figure DE102020110396A1_0019

Hieraus wird über eine Matrixoperation mit einer inversen Matrix der Vektor V0 wie folgt bestimmt: V o = ( M g v T M g v ) 1 ( M g v T V λ )

Figure DE102020110396A1_0020
From this, the vector V 0 is determined using a matrix operation with an inverse matrix: V O = ( M. G v T M. G v ) - 1 ( M. G v T V λ )
Figure DE102020110396A1_0020

Aus diesem Vektor können nun die einzelnen Kennlinienabweichungen sowie der Gesamtleckagestrom unter Berücksichtigung der obigen Gleichung (7) wie folgt bestimmt werden: o 1 = E o 1 c b 1 o i = E o i c b i L 0, s u m = E L 0, s u m ( L s t 4 / M S H F M )

Figure DE102020110396A1_0021
Die einzelnen Kennlinien der Injektoren und der Gesamtleckagestrom bilden die Ausgangsinformationen zur Bestimmung eines Verteilungsschlüssels θi für jeden Injektor INi sowie eines Restleckagewerts ERL0,sum. Mit Hilfe der einzelnen Kennlinienabweichungen oi wird eine Konzentrationsmatrix ML gebildet, wobei diese analog der Testmatrix Mgv aufgebaut wird. Die Konzentrationsmatrix ML für Leckagen ist eine Matrix der Dimension N x (M+1), wobei nachfolgend ohne Beschränkung der Allgemeinheit eine Zylinderbank mit M = 4 Zylindern betrachtet wird. Die Konzentrationsmatrix ML ist dann eine N x 5 Matrix, die wie folgt lautet: M L = ( a 1 / o 2 1 / o 3 1 / o 4 1 1 / o 1 a 1 / o 3 1 / o 4 1 1 / o 1 1 / o 2 a 1 / o 4 1 1 / o 1 1 / o 2 1 / o 3 a 1 1 / o 1 1 / o 2 1 / o 3 1 / o 4 1 )
Figure DE102020110396A1_0022
From this vector, the individual deviations from the characteristic curve and the total leakage current can be determined as follows, taking into account the above equation (7): O 1 = E. O 1 c b 1 O i = E. O i c b i L. 0, s u m = E. L. 0, s u m ( L. s t 4th / M. S. H F. M. )
Figure DE102020110396A1_0021
The individual characteristics of the injectors and the total leakage flow form the initial information for determining a distribution key θ i for each injector IN i as well as a residual leakage value ERL 0, sum . With the help of the individual deviations from the characteristic o i a concentration matrix M L is formed, this being built up analogously to the test matrix M gv . The concentration matrix M L for leaks is a matrix of dimensions N x (M + 1), with a cylinder bank with M = 4 cylinders being considered below without loss of generality. The concentration matrix M L is then an N x 5 matrix, which reads as follows: M. L. = ( a 1 / O 2 1 / O 3 1 / O 4th 1 1 / O 1 a 1 / O 3 1 / O 4th 1 1 / O 1 1 / O 2 a 1 / O 4th 1 1 / O 1 1 / O 2 1 / O 3 a 1 1 / O 1 1 / O 2 1 / O 3 1 / O 4th 1 )
Figure DE102020110396A1_0022

Eine entsprechende Zeile k bezieht sich auf den k-ten Testschritt und eine entsprechende Spalte i auf den Zylinder i. Somit werden durch die Werte 1/oi und einen Klassifikationsparameter a die entsprechend reziproken Kennlinienabweichungen der einzelnen Zylinder i in den jeweiligen Testschritten k bezeichnet. Der Klassifikationsparameter a stellt ein Gütemaß des Verbrennungsmotors in Bezug auf den Gesamtleckagestrom L0,sum dar und wird durch eine Klassifikation ermittelt.A line to match k relates to the kth test step and a corresponding column i to cylinder i. Thus, the values 1 / o i and a classification parameter a, the corresponding reciprocal deviations from the characteristic curve of the individual cylinders i in the respective test steps k designated. The classification parameter a represents a quality measure of the internal combustion engine in relation to the total leakage flow L 0, sum and is determined by a classification.

Die Klassifikation erfolgt durch einen Vergleich des Gesamtleckagestroms L0,sum mit einem ersten Grenzwert GW1' und einem zweiten Grenzwert GW2'. Der erste Grenzwert GW1' ergibt sich aus der Differenz eines Grenzwerts GW für eine zulässige Leckage eines Injektors INi und einer vorgegebenen Standardabweichung σ, die mit der Anzahl der Zylinder multipliziert wird, d.h. GW1' = Anzahl der Zylinder * (GW - 5*σ). Der Multiplikator 5 wurde als bevorzugt ermittelt, er kann jedoch auch anders gewählt werden. Liegt der Gesamtleckagestrom L0,sum unterhalb des ersten Grenzwerts GW1', so liegt ein Verbrennungsmotor einer ersten Klasse A1 vor. Liegt der Gesamtleckagestrom L0,sum oberhalb des zweiten Grenzwerts GW2', der sich aus der Summe des Grenzwerts GW für die zulässige Leckage eines Injektors INi und der vorgegebenen Standardabweichung σ die mit der Anzahl der Zylinder multipliziert wird (d.h. GW2' = Anzahl der Zylinder * (GW + 5*σ)), so liegt der Verbrennungsmotor in einer zweiten Klasse A3. Für die Klassen A1 und A3 ist der Klassifikationsparameter a mit Hilfe eines Best Practice-Verfahrens festgelegt worden. Für die erste Klasse A1 ist z.B. a = 1, für die zweite Klasse A3 ist z.B. a = pL0. Hierbei ist pL0 eine sog. Abdeckungsbandbreite, die sich durch eine Begrenzung der Verteilung auf den Grenzwert GW +- 5*σ ergibt und zwar zu pL0 = 10-6.The classification is made by comparing the total leakage flow L 0, sum with a first limit value GW1 'and a second limit value GW2'. The first limit value GW1 'results from the difference between a limit value GW for a permissible leakage of an injector IN i and a predetermined standard deviation σ, which is multiplied by the number of cylinders, ie GW1 '= number of cylinders * (GW - 5 * σ). The multiplier 5 was determined to be preferred, but it can also be chosen differently. Is the total leakage current L 0, sum below the first limit value GW1 ', an internal combustion engine of a first class A1 is present. Is the total leakage current L 0, sum above the second limit value GW2 ', which is the sum of the limit value GW for the permissible leakage of an injector IN i and the predefined standard deviation σ, which is multiplied by the number of cylinders (ie GW2 '= number of cylinders * (GW + 5 * σ)), the internal combustion engine is in a second class A3. For classes A1 and A3, the classification parameter a has been determined with the help of a best practice procedure. For the first class A1, for example, a = 1, for the second class A3, for example, a = p L0 . Here, p L0 is a so-called coverage range, which results from limiting the distribution to the limit value GW + - 5 * σ, namely to p L0 = 10 -6 .

Durch dieses Klassifikationsverfahren wird darüber hinaus ein im weiteren erforderlicher Korrekturfaktor f bestimmt, wobei der Korrekturfaktor f ebenfalls durch ein Best Practice-Verfahren festgelegt wird. Fällt der Verbrennungsmotor in die erste Klasse A1, so wird f festgelegt zu f = PL0 2. Fällt der Verbrennungsmotor in die zweite Klasse A3, so wird der Korrekturfaktor f festgesetzt auf f = pL0.This classification method also determines a further required correction factor f, the correction factor f also being determined by a best practice method. If the internal combustion engine falls into the first class A1, then f is defined as f = P L0 2 . If the internal combustion engine falls into the second class A3, the correction factor f is set to f = p L0 .

Für den Fall, dass der Gesamtleckagestrom L0,sum zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzwert GW1' bzw. GW2' liegt (dritte Klasse A2), so folgt eine Interpolation des Klassifikationsparameters a und des Korrekturfaktors f anhand der für die Klassen A1 und A3 festgelegten Werte für a und f. Die Führungsvariable für die Interpolation ist in diesem Fall der Gesamtleckagestrom L0,sum .In the event that the total leakage flow L 0, sum lies between the first and the second limit value GW1 'or GW2' (third class A2), the classification parameter a and the correction factor f are interpolated using the values for a and f specified for classes A1 and A3 In this case, interpolation is the total leakage current L 0, sum .

Ist der Klassifikationsparameter a bekannt, kann die Konzentrationsmatrix ML gemäß der obigen Form vollständig belegt werden. Durch die Konzentrationsmatrix ML erfolgt in den k Testschritten die Ansteuerung der Injektoren INi entsprechend dem oben beschriebenen Vorgehen. In jedem Testschritt k werden die Kennlinienabweichungen, d.h. die Bauteildefekte der Injektoren INi durch die reziproke Kennlinienabweichung oi kompensiert.If the classification parameter a is known, the concentration matrix M L can be completely covered in accordance with the above form. The concentration matrix M L controls the injectors in the k test steps IN i according to the procedure described above. In every test step k are the deviations from the characteristic, ie the component defects of the injectors IN i due to the reciprocal deviation from the characteristic o i compensated.

Wie sich aus den Ausführungen ergibt, wird durch die letzte Spalte der Konzentrationsmatrix ML ein Fehlerterm in das Gleichungssystem einbezogen. Ferner ist durch die diagonale Anordnung der Klassifikationsfaktoren a in den Zeilen k der Konzentrationsmatrix ML sichergestellt, dass die Zeilen linear unabhängig voneinander sind, wodurch die Lösbarkeit des Gleichungssystems verbessert ist.As can be seen from the explanations, the last column of the concentration matrix M L includes an error term in the system of equations. Furthermore, due to the diagonal arrangement of the classification factors a in the rows k the concentration matrix M L ensures that the rows are linearly independent of one another, which improves the solvability of the system of equations.

In der folgenden Gleichung V L = ( θ 1 θ 2 θ 3 θ 4 ƒ 1 E R L 0, s u m )

Figure DE102020110396A1_0023
ist ein Leckverteilungsvektor VL dargestellt, wobei θi die Verteilungsschlüssel für den Gesamtleckagestrom L0,sum und damit der gesuchte Lösungsraum sind. ERL0,sum stellt einen Fehlerterm dar, damit die Gleichung numerisch stabil ist. Der Korrekturfaktor f wird als Reziprokwert mit dem Fehlerterm ERL0,sum multipliziert. ERL0,sum stellt einen numerischen Fehlereinfluss der Restleckage dar. Er dient dazu, zusammen mit dem Korrekturfaktor f die Modellgenauigkeit zu skalieren. Der Korrekturfaktor f bestimmt sich aus der oben beschriebenen Klassifikation.In the following equation V L. = ( θ 1 θ 2 θ 3 θ 4th ƒ - 1 E. R. L. 0, s u m )
Figure DE102020110396A1_0023
a leakage distribution vector V L is shown, where θ i is the distribution key for the total leakage flow L 0, sum and are therefore the solution space we are looking for. ERL 0, sum represents an error term in order for the equation to be numerically stable. The correction factor f is multiplied as a reciprocal value with the error term ERL 0, sum. ERL 0, sum represents a numerical error influence of the residual leakage. It is used to scale the model accuracy together with the correction factor f. The correction factor f is determined from the classification described above.

Die Lambdawerte λreal,k für den Messwertvektor werden innerhalb jedes Messschritts k mit der zugehörigen Lambdasonde gemessen, wie dies vorstehend beschrieben wurde. V λ = ( 4 / λ r e a l ,1 4 / λ r e a l ,4 4 / λ r e a l ,5 )

Figure DE102020110396A1_0024
The lambda values λ real, k for the measured value vector are within each measurement step k measured with the associated lambda probe, as described above. V λ = ( 4th / λ r e a l ,1 4th / λ r e a l , 4 4th / λ r e a l , 5 )
Figure DE102020110396A1_0024

Entsprechend den obigen Ausführungen ergibt sich somit ein lineares Gleichungssystem mit N Gleichungen, das der Matrixschreibweise wie folgt lautet: M L * V L = V λ

Figure DE102020110396A1_0025
According to the above, a linear system of equations with N equations results, which in matrix notation is as follows: M. L. * V L. = V λ
Figure DE102020110396A1_0025

Darin sind ML die Konzentrationsmatrix, VL der Verteilungsvektor und Vλ der aus den zu den Testschritten ermittelte Vektor mit den Lambdawerten λreal,k . Gleichung (11) kann nach dem Leckverteilungsvektor VL aufgelöst werden zu V L = ( M L T M L ) 1 ( M L T V λ )

Figure DE102020110396A1_0026
M L is the concentration matrix, V L is the distribution vector and V λ is the vector with the lambda values determined from the test steps λ real, k . Equation (11) can be solved for the leakage distribution vector V L to V L. = ( M. L. T M. L. ) - 1 ( M. L. T V λ )
Figure DE102020110396A1_0026

Die Verteilungsfaktoren vi ergeben sich durch die Bestimmung der Verteilungsschlüssel θi aus dem aufgelösten Leckverteilungsvektor VL zu: v i = Θ i i | Θ i |

Figure DE102020110396A1_0027
The distribution factors v i by determining the distribution key θ i from the resolved leakage distribution vector V L : v i = Θ i i | Θ i |
Figure DE102020110396A1_0027

In dieser Gleichung (13) gibt der Verteilungsfaktor vi die anteilige Leckage pro Injektor bzw. Zylinder wieder.In this equation (13) gives the distribution factor v i the proportional leakage per injector or cylinder again.

Sollten sich durch die oben beschriebene numerische Lösung negative Verteilungsfaktoren vi ergeben, so wird für die richtige Bilanzierung der Leckageströme ein jeweiliger Verteilungsfaktor vi zu „0“ gesetzt. Alternativ könnte das oben beschriebene Vorgehen mit leicht veränderten Werten für den Klassifikationsfaktor a und den Korrekturfaktor f durchgeführt werden, bis keine negativen Verteilungsfaktoren vi resultieren.Should the numerical solution described above result in negative distribution factors v i result, a respective distribution factor is required for the correct balancing of the leakage flows v i set to "0". Alternatively, the procedure described above could be carried out with slightly changed values for the classification factor a and the correction factor f, until there are no negative distribution factors v i result.

Durch die nachfolgende Gleichung L o , i = v i L o , s u m

Figure DE102020110396A1_0028
kann dann der zylinderindividuelle Leckagestrom L0,i ermittelt werden, wobei sich dieser aus dem Produkt des jeweiligen Verteilungsfaktors vi und dem Gesamtleckagestrom L0,sum ergibt.By the equation below L. O , i = v i L. O , s u m
Figure DE102020110396A1_0028
the cylinder-specific leakage flow L 0, i can then be determined, this being derived from the product of the respective distribution factor v i and the total leakage flow L 0, sum results.

1 fasst in einem Ablaufdiagramm nochmals die wesentlichen Schritte des beschriebenen Verfahrens zusammen. Ausgangspunkt ist eine Zylinderbank ZB mit M Betriebskammern BK, wobei jeweils eine Einspritzdüse INi pro Brennkammer BKi vorgesehen ist. Dieser Ausgangspunkt ist in 1 mit ST bezeichnet. In einem ersten Schritt erfolgt die Ermittlung der Kennlinienabweichung oi jeder Einspritzdüse INi und des Gesamtleckagestroms L0,sum der Zylinderbank (Schritt S1). Die Ermittlung der einzelnen Kennlinienabweichungen sowie des Gesamtleckagestroms kann mit dem in der EP 3 194 750 B1 beschriebenen Verfahren erfolgen. 1 summarizes the essential steps of the described method in a flowchart. The starting point is a cylinder bank E.g. with M operating chambers BK, each with an injection nozzle IN i per combustion chamber BK i is provided. This starting point is in 1 labeled ST. The first step is to determine the deviation from the characteristic o i of each injector INi and the total leakage flow L 0, sum of the cylinder bank (step S1). The determination of the individual deviations from the characteristic curve as well as the total leakage current can be carried out with the in the EP 3 194 750 B1 procedures described.

In einem zweiten Schritt S2 erfolgt die Ermittlung des Klassifikationsparameters a und des Korrekturfaktors f anhand eines Vergleichs des Gesamtleckagestroms L0,sum mit zwei verschieden gewählten Grenzwerten GW1' und GW2'. Abhängig davon, ob der Gesamtleckagestrom L0,sum kleiner als der erste Grenzwert, größer als der zweite Grenzwert oder zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzwert liegt, werden durch Best Practice-Verfahren vorgegebene Werte für die Klassifikationsparameter a und den Korrekturfaktor f gewählt.In a second step S2, the classification parameter a and the correction factor f are determined on the basis of a comparison of the total leakage current L 0, sum with two differently selected limit values LV1 'and LV2'. Depending on whether the total leakage flow L 0, sum is less than the first limit value, greater than the second limit value or between the first and the second limit value, values for the classification parameters a and the correction factor f predetermined by best practice methods are selected.

Im Rahmen des Testablaufs werden in einem Schritt S3 in jeweiligen Testschritten TSj (j = 1, ..., N, wobei N > M) die reziproken Kennlinienabweichungen oi der Einspritzdüsen INi eingestellt und der Lambdawert der Zylinderbank ZB ermittelt. Gleichzeitig wird der Klassifikationsparameter a in der hierzu verwendeten Konzentrationsmatrix verwendet.As part of the test sequence, the reciprocal deviations from the characteristic curve are determined in a step S3 in respective test steps TSj (j = 1,..., N, where N> M) o i the injectors IN i set and the lambda value of the cylinder bank E.g. determined. At the same time, the classification parameter a is used in the concentration matrix used for this purpose.

Gemäß Schritt S4 erfolgt die Bestimmung eines Verteilungsfaktors vi für jede Einspritzdüse INi sowie eines Restleckagewerts ERL0,sum durch rechnergestützte Lösung einer Matrizenrechnung. Durch Multiplikation mit dem Gesamtleckagestrom L0,sum ergibt sich der zylinderindividuelle Leckagestrom L0,i.According to step S4, a distribution factor is determined v i for each injector IN i as well as a residual leakage value ERL 0, sum through the computer-aided solution of a matrix calculation. By multiplying by the total leakage flow L 0, sum the cylinder-specific leakage flow L 0, i results.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

ZBE.g.
ZylinderbankCylinder bank
BKiBKi
BrennkammerCombustion chamber
MM.
Anzahl der EinspritzdüsenNumber of injectors
INiINi
EinspritzdüseInjector
gvigvi
GemischvertrimmungenMixture trimmings
kk
Index des TestschrittsTest step index
NN
Anzahl der TestschritteNumber of test steps
oioi
KennlinienabweichungDeviation from characteristic
L0,sumL0, sum
GesamtleckagestromTotal leakage flow
MSHFMMSHFM
LuftmassenstromAir mass flow
λreal,kλreal, k
im jeweiligen Testschritt gültiger LambdawertLambda value valid in the respective test step
WBWB
WertebereichRange of values
THTH
SchwellwertThreshold
FF.
Funktionfunction
LURLUR
LaufunruheUneven running
ÄÄ
Zylinder-VerbrennungsluftverhältnisCylinder combustion air ratio
vivi
VerteilungsfaktorDistribution factor
ΘiΘi
VerteilungsschlüsselDistribution key

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 3194750 B1 [0004, 0005, 0009, 0028, 0029, 0074]EP 3194750 B1 [0004, 0005, 0009, 0028, 0029, 0074]

Claims (14)

Verfahren zur Erkennung von defekten Einspritzdüsen (INi) zur Zuführung von Kraftstoff in die Brennkammern (BKi) eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei der Verbrennungsmotor eine oder mehrere Zylinderbänke (ZB) aufweist, wobei eine jeweilige Zylinderbank (ZB) mehrere Zylinder mit jeweils einer darin ausgebildeten Brennkammer (BKi) und zumindest einer Einspritzdüse (INi) umfasst und wobei den Brennkammern (BKi) einer jeweiligen Zylinderbank (ZB) ein gemeinsamer Luftmassenstrom zugeführt wird und von den Brennkammern (BKi) einer jeweiligen Zylinderbank (ZB) ein gemeinsamer Abgasstrom abgeführt wird, wobei - ein Normabweichungswert (oi) für jede Einspritzdüse (INi) sowie ein Gesamtleckagestrom (L0,sum) ermittelt werden, wobei der Normabweichungswert (oi) für eine jeweilige Einspritzdüse (INi) eine Abweichung des durch die jeweilige Einspritzdüse (INi) erzeugten Kraftstoffmassenstroms von einem Normbetriebswert der jeweiligen Einspritzdüse (INi) beschreibt und der Gesamtleckagestrom (L0,sum) den Kraftstoffmassenstrom beschreibt, der durch Leckagen aller Einspritzdüsen (INi) der jeweiligen Zylinderbank (ZB) verursacht ist; - für eine jeweilige Zylinderbank (ZB) im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors eine Anzahl von aufeinander folgenden Testschritten (TSj) durchgeführt wird, welche größer als die Anzahl der Zylinder der jeweiligen Zylinderbank (ZB) ist, wobei in einem jeweiligen Testschritt (TSj) für die einzelnen Einspritzdüsen der Kehrwert des für die jeweilige Einspritzdüse (INi) ermittelten Normabweichungswerts (oi) eingestellt ist, mit Ausnahme für eine der Einspritzdüsen (INi), für die ein vorab bestimmter Klassifikationsparameter (a), der ein Gütemaß für den Verbrennungsmotor in Bezug auf den Gesamtleckagestrom (L0,sum) repräsentiert, eingestellt ist, und wobei während der Testschritte (TSj) Messungen des Lambdawerts des von der Zylinderbank (ZB) abgeführten Abgasstroms und Messungen des der Zylinderbank (ZB) zugeführten Luftmassenstroms durchgeführt werden; - nach Durchführung der Anzahl von Testschritten (TSj) ein Verteilungsschlüssel (oi) für jede Einspritzdüse (INi) sowie ein Restleckagewert (ERL0,sum) ermittelt werden, wobei der Verteilungsschlüssel (oi) für eine jeweilige Einspritzdüse (INi) einen Anteil des durch die jeweilige Einspritzdüse (INi) verursachten Leckageanteils am Gesamtleckagestrom (L0,sum) beschreibt und der Restleckagewert (ERL0,sum) eine Differenz zwischen dem Gesamtleckagestrom (L0,sum) und der Summe der Leckageanteile der Einspritzdüsen (INi) beschreibt; - die Ermittlung von Verteilungsfaktoren (vi) für die jeweiligen Einspritzdüsen (INi) und des Restleckagewert (ERL0,sum) derart erfolgt, dass eine Matrizenrechnung rechnergestützt gelöst wird, welche für einen jeweiligen Testschritt (TSj) eine Gleichung umfasst, welche die Verteilungsschlüssel (oi) und den Restleckagewert (ERL0,sum) in Abhängigkeit von den im jeweiligen Testschritt (TSj) eingestellten reziproken Normabweichungswerten (oi) und dem Klassifikationsparameter (a), und einem für den jeweiligen Testschritt (TSj) gültigen und aus den Messungen des Lambdawerts abgeleiteten Lambdawert (λreal,k) beschreibt.Method for detecting defective injection nozzles (IN i ) for feeding fuel into the combustion chambers (BK i ) of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, the internal combustion engine having one or more cylinder banks (ZB), with a respective cylinder bank (ZB) having several cylinders each with a combustion chamber (BK i ) formed therein and at least one injection nozzle (INi) and wherein the combustion chambers (BK i ) of a respective cylinder bank (ZB) are supplied with a common air mass flow and from the combustion chambers (BK i ) of a respective cylinder bank (ZB ) a common exhaust gas flow is discharged, whereby - a standard deviation value (o i ) for each injection nozzle (IN i ) and a total leakage flow (L 0, sum ) are determined, the standard deviation value (o i ) for a respective injection nozzle (IN i ) being a Deviation of the fuel mass flow generated by the respective injection nozzle (IN i ) from a standard operating value of the respective injection nozzle e (IN i ) describes and the total leakage flow (L 0, sum ) describes the fuel mass flow that is caused by leakages of all injection nozzles (IN i ) of the respective cylinder bank (ZB); - For a respective cylinder bank (ZB) in idle mode of the internal combustion engine, a number of successive test steps (TSj) is carried out, which is greater than the number of cylinders of the respective cylinder bank (ZB), in a respective test step (TSj) for the individual Injection nozzles the reciprocal of the standard deviation value (o i ) determined for the respective injection nozzle (INi) is set, with the exception of one of the injection nozzles (IN i ), for which a previously determined classification parameter (a), which is a quality measure for the internal combustion engine in relation to represents the total leakage flow (L 0, sum ), is set, and measurements of the lambda value of the exhaust gas flow discharged from the cylinder bank (ZB) and measurements of the air mass flow supplied to the cylinder bank (ZB) are carried out during the test steps (TSj); - After the number of test steps (TSj) has been carried out, a distribution key (o i ) for each injection nozzle (IN i ) and a residual leakage value (ERL 0, sum ) are determined, the distribution key (o i ) for a respective injection nozzle (INi) being one The proportion of the leakage proportion caused by the respective injection nozzle (IN i ) in the total leakage flow (L 0, sum ) describes and the residual leakage value (ERL 0, sum ) describes a difference between the total leakage flow (L 0, sum ) and the sum of the leakage proportions of the injection nozzles (IN i ) describes; - the determination of distribution factors (v i ) for the respective injection nozzles (IN i ) and the residual leakage value (ERL 0, sum ) takes place in such a way that a matrix calculation is solved with the aid of a computer, which includes an equation for a respective test step (TSj) which contains the Distribution key (o i ) and the residual leakage value (ERL 0, sum ) depending on the reciprocal norm deviation values (o i ) set in the respective test step (TSj) and the classification parameter (a), and a valid and off for the respective test step (TSj) describes the lambda value (λ real, k ) derived from the measurements of the lambda value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsschlüssel (oi) jeweils einen prozentualen Faktor darstellen, der durch Multiplikation mit dem Gesamtleckagestrom (L0,sum) den Leckage-Kraftstoffmassenstrom durch die jeweilige Einspritzdüse (INi) liefert.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the distribution keys (o i ) each represent a percentage factor which, when multiplied by the total leakage flow (L 0, sum ), delivers the leakage fuel mass flow through the respective injection nozzle (IN i). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsfaktoren (vi) für die jeweiligen Einspritzdüsen (INi) oder die aus den Verteilungsfaktoren (vi) ermittelten absoluten Verteilungsleckagen über eine Schnittstelle ausgegeben werden.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the distribution factors (v i ) for the respective injection nozzles (INi) or the absolute distribution leaks determined from the distribution factors (v i ) are output via an interface. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Gleichung des Gleichungssystems den um einen vorab bestimmten reziproken Korrekturfaktor (f) bereinigten Restleckagewert (ERL0,sum) umfasst, wobei der Korrekturfaktor (f) abhängig von dem Gütemaß für den Verbrennungsmotor in Bezug auf den Gesamtleckagestrom (L0,sum) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a respective equation of the system of equations comprises the residual leakage value (ERL 0, sum ) adjusted by a previously determined reciprocal correction factor (f), the correction factor (f) depending on the quality measure for the internal combustion engine in Relation to the total leakage current (L 0, sum ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klassifikationsparameter (a) und der Korrekturfaktor (f) durch einen Vergleich mit dem Gesamtleckagestrom (L0,sum) bestimmt werden, wobei - wenn der Gesamtleckagestrom (L0,sum) kleiner als ein erster Grenzwert (GW1') ist, der Klassifikationsparameter (a) auf einen ersten Klassifikationsparameterwert und der Korrekturfaktor (f) auf einen ersten Korrekturfaktorwert gesetzt werden; - wenn der Gesamtleckagestrom (L0,sum) größer als ein zweiter Grenzwert (GW2') ist, der Klassifikationsparameter (a) auf einen zweiten Klassifikationsparameterwert und der Korrekturfaktor (f) auf einen zweiten Korrekturfaktorwert gesetzt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the classification parameter (a) and the correction factor (f) are determined by a comparison with the total leakage flow (L 0, sum ), wherein - if the total leakage flow (L 0, sum ) is less than a first limit value (GW1 '), the classification parameter (a) is set to a first classification parameter value and the correction factor (f) is set to a first correction factor value; - if the total leakage current (L 0, sum ) is greater than a second limit value (GW2 '), the classification parameter (a) is set to a second classification parameter value and the correction factor (f) is set to a second correction factor value. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert (GW1') sich aus der Differenz eines Grenzwerts (GW) für eine zulässige Leckage eines Injektors (INi) und einer vorgegebenen Standardabweichung (σ), die mit der Anzahl der Zylinder multipliziert wird, ergibt.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the first limit value (GW1 ') is derived from the difference between a limit value (GW) for a permissible leakage of an injector (INi) and a given standard deviation (σ), which is multiplied by the number of cylinders. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Grenzwert (GW2') sich aus der Summe eines Grenzwerts (GW) für eine zulässige Leckage eines Injektors (INi) und einer vorgegebenen Standardabweichung (σ), die mit der Anzahl der Zylinder multipliziert wird, ergibt.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the second limit value (GW2 ') results from the sum of a limit value (GW) for a permissible leakage of an injector (INi) and a predetermined standard deviation (σ) which is multiplied by the number of cylinders. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Klassifikationsparameter (a) auf einen dritten Klassifikationsparameterwert, der durch Interpolation zwischen dem ersten und dem zweiten Klassifikationsparameterwert ermittelt wird, gesetzt wird, und der Korrekturfaktor (f) auf einen dritten Korrekturfaktorwert gesetzt wird, der durch Interpolation zwischen dem ersten und dem zweiten Korrekturfaktorwert ermittelt wird, wenn der Gesamtleckagestrom (L0,sum ) größer als der erste Grenzwert (GW1') und kleiner als der zweite Grenzwert (GW2') ist.Method according to one of the Claims 5 until 7th , characterized in that the classification parameter (a) is set to a third classification parameter value which is determined by interpolation between the first and the second classification parameter value, and the correction factor (f) is set to a third correction factor value which is determined by interpolation between the first and the second correction factor value is determined if the total leakage current (L 0, sum ) is greater than the first limit value (GW1 ') and less than the second limit value (GW2'). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reziproken Normabweichungswerte (oi) für die jeweiligen Testschritte (TSj) derart eingestellt sind, dass auf einen Testschritt (TSj), in dem zumindest eine Einspritzdüse (INi) einen Kraftstoffmassenstrom mit reziprokem Normabweichungswert (oi) erzeugt, ein Testschritt (TSj) folgt, in dem jede Einspritzdüse (INi) einen Kraftstoffmassenstrom gemäß dem vorab bestimmten Klassifikationsparameter (a) erzeugt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reciprocal standard deviation values (o i ) for the respective test steps (TSj) are set in such a way that a test step (TSj) in which at least one injection nozzle (IN i ) generates a fuel mass flow with reciprocal Standard deviation value (o i ) is generated, a test step (TSj) follows, in which each injection nozzle (IN i ) generates a fuel mass flow according to the previously determined classification parameter (a). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Gleichung zur Ermittlung der Normabweichungswerte (oi) des Gesamtleckagestroms (L0,sum) und des Gleichungssystems wie folgt lautet: i ( g v i c b i o i ) + L s t λ s o l l M M S H F M L 0, s u m = M λ r e a l , k
Figure DE102020110396A1_0029
wobei i = 1, ..., M die Einspritzdüsen (INi) aus der Anzahl von M Einspritzdüsen (INi) der jeweiligen Zylinderbank (ZB) indiziert; wobei gvi die im entsprechenden Testschritt (TSj) eingestellten Gemischfaktoren (gvi) in der Form einer Gemischvertrimmung repräsentieren, welche ein prozentualer Faktor ist, der durch Multiplikation mit dem von der jeweiligen Einspritzdüse (INi) im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors erzeugten Kraftstoffmassenstrom den tatsächlichen Kraftstoffmassenstrom der jeweiligen Einspritzdüse (INi) liefert; wobei alle cbi auf den Wert 1 gesetzt sind oder wobei ein jeweiliges cbi ein Gemischanpassungsparameter für eine jeweilige Einspritzdüse (INi) ist, der den durch die jeweilige Einspritzdüse (INi) bei deren Ansteuerung generierten Kraftstoffmassenstrom zur Erreichung von Laufruhe des Verbrennungsmotors anpasst; wobei 0i der Normabweichungswert (oi) für eine jeweilige Einspritzdüse (INi) ist, der einen prozentualen Faktor darstellt, der durch Multiplikation mit dem Normbetriebswert der jeweiligen Einspritzdüse (INi) den durch die jeweilige Einspritzdüse (INi) erzeugten Kraftstoffmassenstrom liefert; wobei Lst · λsoll ein gewünschtes und für alle Brennkammern (BKi) identisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einer Kraftstoffverbrennung in der Brennkammer (BKi) ist und dabei Lst das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis und λsoll einen gewünschten Lambdawert der Kraftstoffverbrennung in der Brennkammer repräsentiert; wobei MSHFM der für den jeweiligen Testschritt (TSj) gültige Luftmassenstrom (MSHFM) ist; wobei L0,sum der Gesamtleckagestrom (L0,sum) ist; wobei λreal,k der für den jeweiligen Testschritt (TSj) gültige Lambdawert (λreal,k) ist.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that a respective equation for determining the standard deviation values (o i ) of the total leakage flow (L 0, sum ) and the system of equations is as follows: i ( G v i c b i O i ) + L. s t λ s O l l M. M. S. H F. M. L. 0, s u m = M. λ r e a l , k
Figure DE102020110396A1_0029
where i = 1, ..., M indicates the injection nozzles (IN i ) from the number of M injection nozzles (IN i ) of the respective cylinder bank (ZB); where gv i represent the mixture factors (gv i ) set in the corresponding test step (TSj) in the form of a mixture trimming, which is a percentage factor which, by multiplying with the fuel mass flow generated by the respective injection nozzle (IN i ) in normal operation of the internal combustion engine, the actual fuel mass flow Supplies fuel mass flow to the respective injection nozzle (IN i ); where all cb i are set to the value 1 or where a respective cb i is a mixture adjustment parameter for a respective injection nozzle (IN i ), which adjusts the fuel mass flow generated by the respective injection nozzle (INi) when it is activated in order to achieve smooth running of the internal combustion engine; where 0 i is the standard deviation value (o i) for a respective injection nozzle (IN i), representing a percentage factor, which provides by multiplication with the standard operating value of the respective injection nozzle (IN i) the fuel mass flow generated by the respective injection nozzle (IN i) ; where L st · λ soll is a desired air-fuel ratio that is identical for all combustion chambers (BK i ) during fuel combustion in the combustion chamber (BK i ) and L st is the stoichiometric air-fuel ratio and λ soll is a desired lambda value represents fuel combustion in the combustion chamber; where MSHFM is the air mass flow (MSHFM) valid for the respective test step (TSj); where L 0, sum is the total leakage flow (L 0, sum ); where λ real, k is the lambda value (λ real, k ) valid for the respective test step (TSj).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichungssystem über eine Matrizenrechnung gelöst wird.Procedure according to Claim 10 , characterized in that the system of equations is solved using a matrix calculation. Motortesteinrichtung zur Erkennung von defekten Einspritzdüsen (INi) zur Zuführung von Kraftstoff in die Brennkammern (BKi) eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei der Verbrennungsmotor eine oder mehrere Zylinderbänke (ZB) aufweist, wobei eine jeweilige Zylinderbank (ZB) mehrere Zylinder mit jeweils einer darin ausgebildeten Brennkammer (BKi) und zumindest einer Einspritzdüse (INi) umfasst und wobei den Brennkammern (BKi) einer jeweiligen Zylinderbank (ZB) ein gemeinsamer Luftmassenstrom zugeführt wird und von den Brennkammern (BKi) einer jeweiligen Zylinderbank (ZB) ein gemeinsamer Abgasstrom abgeführt wird, wobei die Motortesteinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet ist, bei dem: - ein Normabweichungswert (oi) für jede Einspritzdüse (INi) sowie ein Gesamtleckagestrom (L0,sum) ermittelt werden, wobei der Normabweichungswert (oi) für eine jeweilige Einspritzdüse (INi) eine Abweichung des durch die jeweilige Einspritzdüse (INi) erzeugten Kraftstoffmassenstroms von einem Normbetriebswert der jeweiligen Einspritzdüse (INi) beschreibt und der Gesamtleckagestrom (L0,sum) den Kraftstoffmassenstrom beschreibt, der durch Leckagen aller Einspritzdüsen (INi) der jeweiligen Zylinderbank (ZB) verursacht ist; - für eine jeweilige Zylinderbank (ZB) im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors eine Anzahl von aufeinander folgenden Testschritten (TSj) durchgeführt wird, welche größer als die Anzahl der Zylinder der jeweiligen Zylinderbank (ZB) ist, wobei in einem jeweiligen Testschritt (TSj) für die einzelnen Einspritzdüsen der Kehrwert des für die jeweilige Einspritzdüse (INi) ermittelten Normabweichungswerts (oi) eingestellt ist, mit Ausnahme für eine der Einspritzdüsen (INi), für die ein vorab bestimmter Klassifikationsparameter (a), der ein Gütemaß für den Verbrennungsmotor in Bezug auf den Gesamtleckagestrom (L0,sum) repräsentiert, eingestellt ist, und wobei während der Testschritte (TSj) Messungen des Lambdawerts des von der Zylinderbank (ZB) abgeführten Abgasstroms und Messungen des der Zylinderbank (ZB) zugeführten Luftmassenstroms durchgeführt werden; - nach Durchführung der Anzahl von Testschritten (TSj) ein Verteilungsschlüssel (oi) für jede Einspritzdüse (INi) sowie ein Restleckagewert (ERL0,sum) ermittelt werden, wobei der Verteilungsschlüssel (oi) für eine jeweilige Einspritzdüse (INi) einen Anteil des durch die jeweilige Einspritzdüse (INi) verursachten Leckageanteils am Gesamtleckagestrom (L0,sum) beschreibt und der Restleckagewert (ERL0,sum) eine Differenz zwischen dem Gesamtleckagestrom (L0,sum) und der Summe der Leckageanteile der Einspritzdüsen (INi) beschreibt; - die Ermittlung der Verteilungsfaktoren (vi) für die jeweiligen Einspritzdüsen (INi) und des Restleckagewert (ERL0,sum) derart erfolgt, dass eine Matrizenrechnung rechnergestützt gelöst wird, welche für einen jeweiligen Testschritt (TSj) eine Gleichung umfasst, welche die Verteilungsschlüssel (oi) und den Restleckagewert (ERL0,sum) in Abhängigkeit von den im jeweiligen Testschritt (TSj) eingestellten reziproken Normabweichungswerten (oi) und dem Klassifikationsparameter (a), und einem für den jeweiligen Testschritt (TSj) gültigen und aus den Messungen des Lambdawerts abgeleiteten Lambdawert (λreal,k) beschreibt.Engine test device for detecting defective injection nozzles (IN i ) for feeding fuel into the combustion chambers (BK i ) of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, the internal combustion engine having one or more cylinder banks (ZB), with a respective cylinder bank (ZB) having several cylinders each with a combustion chamber (BK i ) formed therein and at least one injection nozzle (IN i ) and the combustion chambers (BK i ) of a respective cylinder bank (ZB) being supplied with a common air mass flow and from the combustion chambers (BK i ) of a respective cylinder bank ( For example, a common exhaust gas flow is discharged, the engine test device being set up to carry out a method in which: a standard deviation value (o i ) for each injection nozzle (IN i ) and a total leakage flow (L 0, sum ) are determined, the standard deviation value (o i ) for a respective injection nozzle (IN i ) a deviation of the by the respective injection nozzle üse (IN i) describes fuel mass flow generated by a standard operating value of the respective injection nozzle (IN i) and the total leakage flow (L 0, sum) describes the fuel mass flow of the respective cylinder bank (ZB) is caused by leaks of all injectors (IN i); - For a respective cylinder bank (ZB) in idle mode of the internal combustion engine, a number of successive test steps (TSj) is carried out, which is greater than the number of cylinders of the respective cylinder bank (ZB), in a respective test step (TSj) for the individual injectors of the reciprocal value of the set for the respective injection nozzle (iN i) calculated standard deviation value (o i), except for one of the injection nozzles (iN i) for which a pre certain classification parameters (a), of a quality measure for the internal combustion engine in reference is represented on the total leakage flow (L 0, sum ), and wherein during the test steps (TSj) measurements of the lambda value of the exhaust gas flow discharged from the cylinder bank (ZB) and measurements of the air mass flow supplied to the cylinder bank (ZB) are carried out; - after the number of test steps (TSj) has been carried out, a distribution key (o i ) for each injection nozzle (IN i ) and a residual leakage value (ERL 0, sum ) are determined, with the distribution key (o i ) for a respective injection nozzle (IN i ) describes a proportion of the leakage proportion of the total leakage flow (L 0, sum ) caused by the respective injection nozzle (IN i ) and the residual leakage value (ERL 0, sum ) describes a difference between the total leakage flow (L 0, sum ) and the sum of the leakage proportions of the injection nozzles ( IN i ) describes; - The determination of the distribution factors (v i ) for the respective injection nozzles (IN i ) and the residual leakage value (ERL 0, sum ) is carried out in such a way that a matrix calculation is solved with the aid of a computer, which includes an equation for a respective test step (TSj) that contains the Distribution key (o i ) and the residual leakage value (ERL 0, sum ) depending on the reciprocal norm deviation values (o i ) set in the respective test step (TSj) and the classification parameter (a), and a valid and off for the respective test step (TSj) describes the lambda value (λ real, k ) derived from the measurements of the lambda value. Motortesteinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Motortesteinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 11 eingerichtet ist.Motor test facility according to Claim 12 , characterized in that the engine test device for performing a method according to one of the Claims 2 until 11 is set up. Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und Einspritzdüsen (INi) zur Zuführung von Kraftstoff in die Brennkammern (BKi) des Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug eine Motortesteinrichtung nach Anspruch 12 oder 13 umfasst.Motor vehicle with internal combustion engine and injection nozzles (IN i ) for feeding fuel into the combustion chambers (BK i ) of the internal combustion engine, characterized in that the motor vehicle has an engine test device according to Claim 12 or 13th includes.
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