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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion und Unterdrückung von Rückzündungen in einem mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor sowie ein zur Durchführung des Verfahrens eingerichtetes Steuergerät und einen ebensolchen Verbrennungsmotor.
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Rückzündungen sind verfrühte Entzündungen des Luftkraftstoffgemisches, die im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors entstehen oder sich bei geöffneten Einlassventilen in diesen ausbreiten können. Rückzündungen sind gerade bei Motoren, welche mit besonders leicht entzündlichen Kraftstoffen wie z.B. Wasserstoff oder anderen gasförmigen Kraftstoffen betrieben werden, ein bekanntes Problem.
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Aus der
JP 2011-208609 A ist ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit gasförmigem Kraftstoff bekannt, wobei im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors Mittel zur Detektion von Rückzündungen angeordnet sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion und Unterdrückung von Rückzündungen in einem mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor, umfassend einen Ansaugtrakt, zumindest eine Kraftstoffzuführvorrichtung, zumindest eine Zündkerze, zumindest einen Zylinder samt Kolben, einen Abgastrakt und Sensoren zur Messung von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors, umfasst die folgenden Schritte: - Ermitteln von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors mithilfe erster Sensoren oder erster und zweiter Sensoren, wobei die Betriebsparameter Druck, Temperatur, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Luftmassenstrom, Motorvibrationen, Drehzahl oder Drehmoment umfassen können; Verwenden der Daten zumindest eines der ersten Sensoren zur Primärdetektion einer einzelnen oder wiederholt auftretenden Rückzündung; - Verwenden der Daten zumindest eines weiteren der ersten Sensoren zur einer weiteren Primärdetektion oder zumindest eines der zweiten Sensoren zur Sekundärdetektion einer einzelnen oder wiederholt auftretenden Rückzündung; - Feststellen anhand einer Auswertung der Daten der ersten oder ersten und zweiten Sensoren, ob eine Rückzündung aufgetreten ist.
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Unter Primärdetektion ist eine Analyse der Daten bestimmter Sensoren zu verstehen, wobei die Analyse durch ein Steuergerät durchgeführt werden und das Durchsuchen der Daten nach Anzeichen auf Anomalien oder Indizien umfassen kann, welche auf eine Rückzündung deuten. Das Präfix „Primär-“ bedeutet dabei, dass die Daten der bestimmten Sensoren dazu geeignet und erforderlich sind, um in Kombination mit der Sekundärdetektion eine robuste Detektion von Rückzündungen zu ermöglichen und insbesondere eine Unterscheidung von Rückzündungen von anderen Phänomenen wie Fehlzündungen zu ermöglichen. Um eine robuste Detektion im Sinne der Erfindung zu erreichen ist eine, auf der Auswertung eines einzelnen Sensors beruhende, Primärdetektion im Allgemeinen allein nicht ausreichend. Der Fokus liegt dabei nicht auf der Qualität (z.B. Rauschverhältnis etc.) der Daten, sondern auf der Art und Anordnung der Sensoren deren Daten zur Analyse herangezogen werden. Analog hierzu ist unter Sekundärdetektion ebenfalls eine Analyse der Daten bestimmter Sensoren zu verstehen, die auf eine Rückzündung deuten. Das Präfix „Sekundär-“ bedeutet hier, dass die Daten der zur Sekundärdetektion verwendeten Sensoren in Kombination mit der Primärdetektion zwar dazu geeignet sind eine robuste Detektion von Rückzündungen zu ermöglichen, aber für sich betrachtet in der Regel keine zuverlässige Unterscheidung von Phänomenen wie Fehlzündungen ermöglichen. Darüber hinaus können Daten von einzelnen zur Sekundärdetektion herangezogenen Sensoren je nach Anordnung der Sensoren oder der Stärke der Rückzündung einen Mangel an signifikanten Indizien für eine Rückzündung aufweisen. In anderen Worten dient die Sekundärdetektion dazu, die durch die Primärdetektion erfasste Rückzündung zu bestätigen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine robuste Detektion von Rückzündungen, sprich eine Detektion mit hoher Wahrscheinlichkeit und damit vorteilhafterweise auch eine Unterscheidung von z.B. Fehlzündungen, welche in manchen Fällen ähnliche Indizien in den (zur Sekundärdetektion) aufgezeichneten Sensordaten hervorrufen können. Die robuste Detektion wiederum ermöglicht eine zuverlässige Unterdrückung der Rückzündungen durch geeignete Schutzmaßnahmen, was eine Schädigung des Motors vorbeugt.
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Zur Feststellung einer Rückzündung im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens ist mindestens ein Indiz aus einer Primärdetektion sowie mindestens ein Indiz aus einer Sekundärdetektion notwendig. Weitere Indizien aus Primärdetektionen und Sekundärdetektionen können vorteilhafterweise zusätzlich herangezogen werden, sofern entsprechende Sensoren vorhanden sind, um dem Verfahren eine höhere Robustheit zu verleihen.
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Bei der Kraftstoffzuführvorrichtung kann es handelt sich um einen Kraftstoffinjektor, der im Ansaugtrakt in einer Zuleitung zu einem Zylinder angeordnet sein kann (PFI-Injektor), oder um einen im Zylinder angeordneten Injektor (DI-Injektor).
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Die Betriebsparameter Druck, Temperatur, Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Luftmassenstrom können dabei bevorzugt innerhalb des Ansaug- oder Abgastrakts des Motors erfasst werden. Das Erfassen findet mithilfe geeigneter Sensoren statt, welche die aufgezeichneten Messdaten an ein Steuergerät übermitteln können.
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Vorzugsweise umfasst die Primärdetektion die Analyse der Daten eines Luftmassensensors im Ansaugtrakt oder die Analyse der Daten eines Lambdasensors im Abgastrakt umfassen kann, wobei der Lambdasensor stromabwärts eines Oxidationskatalysators angeordnet ist, und wobei jeweils ein Absinken des Luftmassenstroms im Ansaugtrakt oder Absinken des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses als ein Indiz für Rückzündungen gewertet werden. Weiterhin können die Daten des Luftmassensensors vorteilhafterweise mit druck- und temperaturabhängigen Berechnungen eines druck- und temperaturabhängigen Zylinderfüllungsmodells verglichen werden, um die Identifikation von Rückzündungen zu erleichtern.
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Diese Art der Primärdetektion erlaubt eine robuste Identifikation von Rückzündungen in Kombination mit den Sekundärdetektionen aus den folgenden Gründen: Eine Fehlzündung führt nicht zu einem reduzierten Massenstrom von Luft vom Ansaugtrakt in die Zylinder. Analog gilt auch für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ) im Abgastrakt, dass bei einer Fehlzündung durch nicht erfolgte Einspritzung die Abweichung von λ in die entgegengesetzte Richtung stattfindet, also zu höheren Werten als bei einer ordnungsgemäß stattfindenden Verbrennung. Eine Verwechslung einer Fehlzündung durch fehlendes Auslösen der Zündkerze mit einer Rückzündung wird durch die Anordnung des Lambdasensors hinter einem Oxidationskatalysator verhindert, welcher einen Großteil des unverbrannten Kraftstoffes verarbeitet.
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Bevorzugt kann die Sekundärdetektion die Analyse der Daten eines Temperatursensors im Ansaugtrakt, eines Drucksensors im Ansaugtrakt, der Druckspitzen oder charakteristische Druckschwankungen erfasst oder das Erfassen eines Drehmomentverlusts an der Kurbelwelle oder einer Fehlzündung eines Zylinders umfassen, wobei das Erfassen des Drehmomentverlusts oder der Fehlzündung mithilfe eines Kurbelwellensensors, eines im Abgastrakt angeordneten Drucksensors oder eines Klopfsensors bewerkstelligt wird. Dabei wird das Signal des Klopfsensors auf das Fehlen von Ausschlägen untersucht, welche durch einen ordnungsgemäßen Verbrennungsvorgang bedingt werden. Die charakteristischen Druckschwankungen wiederum sind typischerweise durch eine Fehlzündung des rückzündenden Zylinders verursacht, die einen verringerten Druck im Abgastrakt zur Folge hat, was wiederum Störungen bzw. Oszillationen im Betrieb einer im Abgastrakt angeordneten Turbine bedingen kann.
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Vorzugsweise kann die Primärdetektion alternativ oder zusätzlich das Erfassen eines Drehmomentverlusts oder einer Fehlzündung eines Zylinders für einen einzelnen Arbeitszyklus des Motors umfassen, wobei das Erfassen des Drehmomentverlusts oder der Fehlzündung mithilfe eines Kurbelwellensensors, eines im Abgastrakt angeordneten Drucksensors oder eines Klopfsensors bewerkstelligt wird und die Primärdetektion zusätzlich das Erfassen eines Motorklopfens mithilfe eines Klopfsensors in einem anschließenden Arbeitszyklus umfasst. Diese Art der Detektion hat den Vorteil eine besonders zuverlässige Erkennung von Rückzündungen zu ermöglichen, da eine durch fehlende Kraftstoffeinspritzung oder Nichtauslösung der Zündkerze auftretende Fehlzündung keine klopfende Verbrennung zur Folge hat. Denn auf eine Rückzündung folgt typischerweise eine Fehlzündung, da das Luftkraftstoffgemisch frühzeitig verbrennt und so kein ordnungsgemäßer Verbrennungsvorgang stattfinden kann.
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Alternativ oder zusätzlich bevorzugt, kann die Primärdetektion die Analyse der Daten eines im Ansaugtrakt angeordneten Drucksensors oder aber eines Temperatursensors umfassen, falls die Daten eine Druckamplitude bzw. eine Temperaturamplitude umfassen, welche eine Druckschwellamplitude bzw. eine Temperaturschwellamplitude übersteigt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens umfasst dieses die Durchführung eines Schrittes zur Identifizierung des oder der rückzündenden Zylinder, wobei die Identifizierung anhand der Erfassung eines Drehmomentverlusts des Motors oder einer Fehlzündung in Kombination mit einer der übrigen vorgenannten Primär- oder Sekundärdetektionen bewerkstelligt wird. Vorteilhafterweise ist über eine mit dem Drehmomentverlust oder der Fehlzündung zusammenhängende Zeit- oder Winkelinformation eine eindeutige Zuordnung von Rückzündungen zu bestimmten Zylindern möglich. Diese Zeit- oder Winkelinformation kann beispielsweise von einem Kurbelwellensensor, wie z.B. einem an der Kurbelwelle befestigten Encoderrad und einem die Drehung des Encoderrades erfassenden Sensor, geliefert werden. Die weitere Primär- oder Sekundärdetektion dient dazu der Identifizierung eine größere Robustheit im Sinne einer zuverlässigeren Bestimmung zu verleihen.
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Alternativ oder zusätzlich zur im obigen Abschnitt beschriebenen Identifizierung kann der Schritt zur Identifizierung des oder der rückzündenden Zylinder anhand einer kurbelwellenwinkelabhängigen Auswertung des Druckes im Ansaug- oder Abgastrakt oder des Luftmassenstromes oder des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bewerkstelligt werden. Hierfür wird eine hinreichend hohe Abfragerate der entsprechenden Sensoren benötigt.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner einen Schritt zur Einleitung oder Anpassung von Schutzmaßnahmen, falls zumindest eine Rückzündung festgestellt wurde, wobei die Schutzmaßnahmen eine stufenweise Lastreduktion durch eine stufenweise Erhöhung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für alle Zylinder des Motors umfassen können, sofern kein spezifischer für die Rückzündung verantwortlicher Zylinder identifiziert werden konnte. Die Erhöhung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann beispielsweise durch Reduktion der pro Verbrennungsvorgang eingespritzten Kraftstoffmenge bewirkt werden. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Schädigung des Motors verringert oder vermieden.
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Weiterhin bevorzugt können die Schutzmaßnahmen bei erfolgreicher Identifizierung der rückzündenden Zylinder die folgenden Schritte umfassen: Zeitweise oder dauerhafte Deaktivierung der betroffenen Zylinder; Stufenweise Lastreduktion der betroffenen Zylinder durch Erhöhen des zylinderspezifischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses; Stufenweise Verringerung der Betriebslast durch Erhöhen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für alle Zylinder. Zylinderspezifische Schutzmaßnahmen haben den Vorteil, dass die übrigen, nicht rückzündenden, Zylinder zur Kompensation des Drehmomentverlusts bei fetterem Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden können.
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Die Schritte zum Erfassen der Rückzündungen können fortwährend durchgeführt werden, selbst nach bereits erfassten Rückzündungen und eingeleiteten Schutzmaßnahmen. Dies erlaubt z.B. die Schutzmaßnahmen nach erfolgter Unterdrückung der Rückzündungen aufzuheben oder im umgekehrten Fall zu eskalieren.
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Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor ist ausgebildet und eingerichtet, gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben zu werden.
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Ein erfindungsgemäßes Steuergerät ist ausgebildet und eingerichtet das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
- 1a ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors,
- 1 b ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors,
- 2a ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 2b ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors 1, wobei der Motor 1 ein Hubkolbenmotor mit sechs Zylindern 10 in Reihenkonfiguration ist. Der Motor 1 umfasst einen Ansaugtrakt 2, einen Abgastrakt 3 sowie im Ansaugtrakt 2, Abgastrakt 3 und am Motor 1 angeordnete Sensoren 11,11`,12,13 und ein nicht dargestelltes Motorsteuergerät 100. Darüber hinaus verfügt der Motor 1 über eine Verteilerrohr 32, welches aus einer ersten Kraftstoffleitung 31 mit Kraftstoff gespeist wird und zweiten Kraftstoffleitungen 33, welche den Kraftstoff vom Verteilerrohr in die jeweiligen Zylinder 10 führen. Jedem Zylinder 10 sind jeweils eine Zündkerze 4 (nicht dargestellt), zwei Einlassventile 6 (nicht dargestellt), zwei Auslassventile 7 (nicht dargestellt) und ein Injektor 5 (nicht dargestellt) zugeordnet, wobei es sich bei den Injektoren 5 um PF-Injektoren handelt (engl.: port fuel injector). Die Injektoren 5 sind am Ende der zweiten Kraftstoffleitungen 33 und in zweiten Luftzuleitungen 20a angeordnet, welche den entsprechenden Zylindern 10 Ladeluft zur Verfügung stellen.
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Weiterhin befinden sich im Ansaugtrakt 2 ein Verdichter 22a, ein Ladeluftkühler 23 sowie eine Drosselklappe 24. Der Abgastrakt umfasst eine Abgashauptleitung 21, welche die Abgase des Motors 1 in eine Turbine 22b leitet, wobei die Turbine 22b durch einen Turbinenbypass 21b samt Absperrventil umgangen werden kann. Eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 25 des Abgastrakts 3 umfasst einen Oxidationskatalysator 26.
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Im ersten Ausführungsbeispiel des Verbrennungsmotors 1 ist der Sensor 11 ein Luftmassenstromsensor und Sensor 11' ein Drucksensor, welche im Ansaugtrakt 2 vor der Aufteilung einer ersten Luftzuleitung 20 in die zweiten Luftzuleitungen 20a angeordnet sind. Dabei dient die Darstellung der Sensoren 11 und 11' an derselben Position lediglich einer besseren Übersichtlichkeit der Figur und ist keine zwingende Vorgabe. Ein Klopfsensor 13, der hier als Piezoelement ausgeführt ist, erfasst Motorvibrationen und ist am Zylinderblock oder -kopf des Motors 1 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich zum Klopfsensor 13, kann auch ein Drucksensor 12 in der Abgashauptleitung 21 platziert sein. Ein nicht dargestelltes Steuergerät 100 kommuniziert mit sämtlichen aufgelisteten Komponenten des Motors 1 und steuert deren Funktion.
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Im Folgenden wird anhand 2a ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, wobei das erste Ausführungsbeispiel des Verbrennungsmotors gemäß des ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens betrieben wird. In einem ersten Schritt 101 werden durch die Sensoren 11, 11', 12, 13 erfasste Messdaten, welche den Betriebsparametern Druck, Luftmassenstrom und Motorvibrationen des Motors 1 zugeordnet sind, an das Steuergerät 100 übermittelt.
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In den folgenden Schritten 102a und 102b werden jeweils die Messdaten des Luftmassensensors 11 im Rahmen einer Primärdetektion (Schritt 102a) und die Messdaten der Drucksensoren 11', 12 oder des Klopfsensors 13 im Rahmen einer Sekundärdetektion (Schritt 102b) auf Indizien nach einer Rückzündung analysiert. Dabei wird eine Rückzündung durch ein schlagartiges Absinken, z.B. unter einen bestimmten Schwellwert, des Luftmassenstroms im Ansaugtrakt 2 identifiziert. Weiterhin zeigen durch den Drucksensor 11' aufgezeichnete Druckspitzen oder Druckschwingungen im Ansaugtrakt 2 eine Rückzündung an. Diese Druckspitzen oder Druckschwingungen sind jedoch nicht immer stark genug ausgeprägt, weshalb diese Betriebsparameter im Allgemeinen zur Sekundärdetektion 102b zugeordnet werden. Alternativ, falls die durch den Drucksensor 11' aufgezeichneten Druckspitzen eine Druckschwellamplitude überschreiten, können die Daten des Drucksensors 11' durch das Steuergerät 100 einer weiteren Primärdetektion 102c zugeordnet werden. Zusätzlich werden durch den Klopfsensor 13 Motorvibrationen aufgezeichnet. Da auf eine Rückzündung wegen der frühzeitigen Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes eine Fehlzündung folgt, wird eine charakteristische Abschwächung der Motorvibrationen durch das Steuergerät als ein Indiz für eine Rückzündung gedeutet. Alternativ oder zusätzlich wird ein durch den Drucksensor 12 detektierter Druckabfall in der Abgashauptleitung als Indiz für eine Rückzündung gedeutet. Die zeitliche Abfolge der Schritte 102a und 102b oder 102c ist beliebig, so können sie simultan oder nacheinander durchgeführt werden.
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Im nachfolgenden Schritt 103a wird von dem Steuergerät 100 basierend auf den vorhandenen oder nicht vorhandenen Indizien die Entscheidung getroffen, ob eine Rückzündung eingetreten ist oder nicht. Dabei ist ein Absinken des Luftmassenstroms im Ansaugtrakt 2 eine zwingende Voraussetzung für das Feststellen einer Rückzündung. Die Sekundärdetektion 102b bzw. weitere Primärdetektion 102c dient dazu, dem Verfahren eine höhere Robustheit bzw. Zuverlässigkeit zu verleihen.
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Werden Rückzündungen festgestellt, so werden von dem Steuergerät 100 in Schritt 104 Schutzmaßnahmen zur Verringerung oder Vermeidung von Motorschäden eingeleitet. Dabei können die Schutzmaßnahmen bereits nach Erkennen eines Arbeitszyklus mit Rückzündung eingeleitet werden oder erst nach wiederholt auftretenden Rückzündungen.
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Da im ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors ein Kurbelwellensensor fehlt, der die Drehposition und Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle erfasst, wird in diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens keine Identifikation der rückzündenden Zylinder durchgeführt.
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Demnach umfassen die Schutzmaßnahmen in Schritt 104 die Lastreduktion sämtlicher Zylinder des Motors durch Erhöhung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Die Lastreduktion wird bei fortbestehenden Rückzündungen schrittweise eskaliert hin bis zu einer Notabschaltung des Motors 1. Im gegenteiligen Fall kann die Lastreduktion schrittweise zurückgenommen oder gänzlich aufgehoben werden.
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1b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors 1. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem ersten lediglich in der Art und Anordnung der Sensoren 11',11",12',13. Dabei ist Sensor 11' ein Drucksensor, der Sensor 11" allerdings ein Temperatursensor, wobei die Sensoren 11', 11'' wieder im Ansaugtrakt des Motors 1 angeordnet sind. Weiterhin ist statt eines Drucksensors 12 in der Abgashauptleitung 21, ein Lambdasensor 12` hinter der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 25 angeordnet. Schließlich umfasst das Ausführungsbeispiel auch einen nicht dargestellten Kurbelwellensensor, welcher die Drehposition und Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle erfassen kann.
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2b stellt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens dar, wobei das zweite Ausführungsbeispiel des Verbrennungsmotors gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens betrieben wird. Das zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird vom grundlegenden Ablauf her analog zum ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt, weshalb sich im Folgenden auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen fokussiert wird.
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Im ersten Schritt 101 werden durch die Sensoren 11', 11", 12', 13 Messdaten, welche den Betriebsparametern Druck und Temperatur im Ansaugtrakt 2, Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgastrakt 3, den Motorvibrationen des Motors 1 und der Drehzahl bzw. dem Drehmoment der Kurbelwelle zugeordnet sind, erfasst und die Messdaten an das Steuergerät 100 übermittelt.
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In den nachfolgenden Schritten 102a und 102b oder 102c werden die Messdaten von dem Steuergerät 100 auf Indizien auf Rückzündungen analysiert. Im Rahmen der Primärdetektion des Schrittes 102a wird ein durch den Lambdasensor 12' erfasstes Abfallen des Luft-Kraftstoffverhältnisses, z.B. unterhalb eines bestimmten Schwellwertes, als ein Indiz für eine Rückzündung gewertet. Alternativ oder zusätzlich zur Primärdetektion mithilfe des Lambdasensors, werden die Messdaten des Kurbelwellensensors in Verbindung mit denen des Klopfsensors 13 zur Primärdetektion genutzt. Dabei wird ein Drehmomentverlust an der Kurbelwelle in einem Arbeitszyklus n in Verbindung mit einer klopfenden Verbrennung im Arbeitszyklus n+1 als ein Indiz für eine Rückzündung im Arbeitszyklus n gewertet.
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Im Rahmen der Sekundärdetektion des Schrittes 102b werden von dem Drucksensor 11' erfasste Druckspitzen oder Druckschwingungen sowie vom Temperatursensor 11" erfasste sprungartige Temperaturanstiege im Ansaugtrakt 2 als Indizien für eine Rückzündung gewertet. Fehlzündungen, welche eine Veränderung der charakteristischen Motorvibrationen zur Folge haben und auf Rückzündungen folgen, werden vom Klopfsensor 13 aufgezeichnet und vom Steuergerät 100 erfasst. Alternativ, falls die durch den Drucksensor 11' aufgezeichneten Druckspitzen eine Druckschwellamplitude überschreiten oder die durch den Temperatursensor 11" aufgezeichneten Temperaturanstiege eine Temperaturschwellamplitude überschreiten, können die Daten des Drucksensors 11' oder des Temperatursensors 11" durch das Steuergerät 100 einer weiteren Primärdetektion 102c zugeordnet werden.
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Analog zum ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird auch hier in Schritt 103a von dem Steuergerät 100 basierend auf den vorhandenen oder nicht vorhandenen Indizien die Entscheidung getroffen, ob eine Rückzündung eingetreten ist oder nicht. Dabei sind zur Feststellung einer Rückzündung vom Steuergerät 100 die aus den Primärdetektion stammenden Indizien wiederum eine zwingende Voraussetzung.
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Da im zweiten Ausführungsbeispiel des Motors 1 ein Kurbelwellensensor vorhanden ist, kann in einem Schritt 103b des zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens durch das Steuergerät 100 eine Identifikation der rückzündenden Zylinder 10 vorgenommen werden. Dazu wird der Drehmomentverlust an der Kurbelwelle in Abhängigkeit des Kurbelwellenwinkels, an dem dieser eintritt untersucht. Eine Kurbelwellenwinkelabhängigkeit Daten der Sensoren 11', 11", 12 und 13 wird ebenfalls von dem Steuergerät 100 zur Identifikation der betroffenen Zylinder 10 herangezogen.
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In Schritt 104 werden Schutzmaßnahmen zur Vermeidung oder Verringerung von Motorschäden eingeleitet. Diese sind aufgrund der Identifikation der rückzündenden Zylinder 10 in Schritt 103b zylinderspezifisch. Die Schutzmaßnahmen werden in Abhängigkeit davon angepasst, ob die Rückzündungen nach Einleitung der Maßnahmen fortbestehen oder nicht.
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Zunächst werden die rückzündenden Zylinder 10 für eine definierte Anzahl x an Arbeitszyklen abgeschaltet, dadurch dass die Einspritzung von Kraftstoff und die Arbeit der Zündkerzen 4 unterbrochen wird. Nach Ablauf der definierten Anzahl x an Arbeitszyklen werden die betroffenen Zylinder 10 wieder in Betrieb genommen, wobei eine Lastreduktion (erhöhtes Luft-Kraftstoffverhältnis λ) für die betroffenen Zylinder 10 vorgenommen wird. Ist die Schutzmaßnahme erfolgreich, so wird die Lastreduktion schrittweise wieder zurückgefahren. Während der Abschaltung und Lastreduktion der betroffenen Zylinder 10 werden die übrigen Zylinder 10 zur Kompensation des Drehmomentverlustes bei einem niedrigeren λ betrieben. Dabei wird die Stärke der Kompensation in Abhängigkeit des Betriebspunkts des Motors 1 durchgeführt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird keine Kompensation durchgeführt.
Sind die Schutzmaßnahmen nicht erfolgreich und bestehen die Rückzündungen fort, so wird eine Lastreduktion aller Zylinder 10 durchgeführt, wobei die Lastreduktion schrittweise eskaliert oder zurückgefahren wird, je nachdem ob die Maßnahme erfolgreich ist oder nicht.
Sollten selbst bei stark reduzierter Last die Rückzündungen fortbestehen wird durch das Steuergerät 100 eine dauerhafte Abschaltung der rückzündenden Zylinder 10 bewirkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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