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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von unerwünschter Kraftstoffzufuhr oder einem Risiko einer unerwünschten Kraftstoffzufuhr an mindestens einen Zylinder in einem Verbrennungsmotor und eine Vorrichtung zum Erfassen von unerwünschter Kraftstoffzufuhr. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, umfassend Computerprogrammcode für die Implementierung eines Verfahrens gemäß der Erfindung und eine elektronische Steuereinrichtung und ein Kraftfahrzeug.
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Unerwünschte Kraftstoffzufuhr kann in Form von Kraftstoff aus einem normalen Kraftstoffzufuhrsystem in dem Verbrennungsmotor auftreten, wobei der Kraftstoff zur falschen Zeit zugeführt wird, oder in Form von zum Beispiel Verbrennungsgasen, die aus einem Kurbelgehäuse-Entlüftungsmechanismus in dem Motor stammen. Unerwünschte Kraftstoffzufuhr kann dem Zylinder auch als Folge von zu viel in die Brennkammer angesaugtem Motoröl zugeführt werden, über die Spalte zwischen dem Kolben und der Zylinderwand, was einen sogenannten Ölmantel erzeugt. Ein Ölmantel kann neben dem Verursachen von Ruß und Koks in der Brennkammer auch zum Selbstantrieb des Motors führen, wobei das Öl derart verbrennt, dass sich der Motor dreht und somit noch mehr Öl einzieht. Es besteht ein Risiko des Ölmantels, wenn der Gasdruck in der Brennkammer des Zylinders gering ist, z. B. in Verbindung mit einem reduzierten Fluss durch den Verbrennungsmotor. Dies kann auftreten, wenn ein Einlasskanal für die Zufuhr eines Luft- oder Luft-Kraftstoff-Gemischs in den Zylinder verstopft ist, oder wenn das Drosselventil, das den Eintritt von Luft in den Einlasskanal steuert, für eine lange Zeit geschlossen gehalten wird, zum Beispiel um zu vermeiden, dass ein Abgassystem nach dem Verfahren beim Bremsen von durchströmender Luft heruntergekühlt wird. Das Risiko des Ölmantels steigt noch mehr bei einem erhöhten Druck in der Ölwanne, die das Motoröl enthält.
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US 2011/0238283 beschreibt ein Verfahren, um die ungesteuerte Verbrennung in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors infolge von zum Beispiel Öltropfen in der Brennkammer zu erfassen. Gemäß dem Verfahren wird ein in den Zylinder eingesetzter Drucksensor dazu benutzt, einen Druck in dem Zylinder zu erfassen, der mit einem Referenzdruck verglichen wird. Durch Vergleichen des Drucks mit einem Referenzdruck können Schlussfolgerungen dazu gezogen werden, ob eine ungesteuerte Verbrennung erfolgt.
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Ein Nachteil des oben erwähnten Verfahrens liegt darin, dass es den Einsatz eines Drucksensors in die Zylinder des Verbrennungsmotors erforderlich macht. Dies ist teuer und erfordert das Bohren von Löchern in die Zylinderwand. Im Innern der Brennkammer eingesetzte Drucksensoren können auch Störungen im Betrieb des Verbrennungsmotors verursachen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine, in mindestens einigen Aspekten verbesserte, Art der Erfassung von unerwünschter Kraftstoffzufuhr oder einem Risiko einer unerwünschten Kraftstoffzufuhr an einen oder mehrere Zylinder in einem Verbrennungsmotor bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der beigefügten Ansprüche erreicht. In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Erfassung von unerwünschter Kraftstoffzufuhr oder einem Risiko einer unerwünschten Kraftstoffzufuhr an mindestens einen Zylinder in einem Verbrennungsmotor erreicht. Das Verfahren umfasst:
- – während mindestens eines Teils des Arbeitszyklusses des Zylinders Erfassen des Gasdrucks in einer Brennkammer des Zylinders;
- – Vergleichen des erfassten Gasdrucks mit erwarteten Werten für die relevante Betriebsbedingung des Motors; und
- – basierend auf dem Vergleich Bestimmen, ob eine unerwünschte Kraftstoffzufuhr erfolgt oder ein Risiko einer unerwünschten Kraftstoffzufuhr besteht.
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In dem Verfahren wird die Erfassung des Gasdrucks durch Erfassen von Bewegungen ausgeführt, die durch die Gasdruckänderung in einem Zylinderkopf, der zu dem Zylinder gehört, oder in Teilen, die in dem Motor daneben liegen, erzeugt werden.
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Durch das innovative Verfahren ist es somit möglich, frühzeitig zu erkennen, ob der Gasdruck in dem Zylinder derart ist, dass entweder unerwünschte Kraftstoffzufuhr oder ein Risiko einer unerwünschten Kraftstoffzufuhr vorliegt. Dementsprechend ist es möglich, die Betriebsbedingungen des Motors frühzeitig zu steuern, sodass das Risiko von Koks und Ruß in der Brennkammer und das ernstzunehmendere Risiko des Selbstantriebs reduziert werden. Das innovative Verfahren hat auch den Vorteil, dass es ausgeführt werden kann, ohne dass Löcher für Drucksensoren in die Brennkammer gebohrt werden müssen. Neben einer somit erzielten Kosteneinsparung werden dank der Erfindung auch Störungen, die durch die in die Zylinderkammer eingesetzten Drucksensoren verursacht werden können, vermieden. Vorzugsweise wird das innovative Verfahren benutzt, um unerwünschte Kraftstoffzufuhr oder ein Risiko einer unerwünschten Kraftstoffzufuhr in Form von Motoröl an den Zylinder zu erfassen, doch das Verfahren kann auch benutzt werden, um weitere unerwünschte Kraftstoffzufuhr in Form von zum Beispiel Verbrennungsgasen aus dem Kurbelgehäuse oder Kraftstoff aus einem normalen Kraftstoffzufuhrsystem zu erfassen, der zur falschen Zeit oder in der falschen Menge zugeführt wird.
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Die Bewegungen, die durch das innovative Verfahren erfasst werden können, und die durch Druckänderungen in einer Brennkammer erzeugt werden, können zum Beispiel Vibrationen, Rauschen, also Gasbewegungen sein, und verschiedene Arten von Formänderungen wie Vorsprünge in dem Zylinderkopf oder in Teilen, die im Motor daneben liegen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Bewegungen in Form von Vibrationen erfasst. Es hat sich gezeigt, dass die Druckänderungen, die während des Betriebs des Zylinders in der Brennkammer entstehen, wiederum Vibrationen in dem Zylinderkopf und in Teilen, die im Motor daneben liegen, zur Folge haben. Durch Messen dieser Vibrationen wird auf verlässliche Art ein gemessener Wert der Druckänderungen in der Brennkammer erhalten.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Bewegungen in Form von Spannungen in Schrauben des Motors erfasst, zum Beispiel Schrauben in Hauptlagern oder in Pleuellagern und in Zylinderkopfschrauben. Das Auftreten solcher Bewegungen hängt von den Druckänderungen in der Brennkammer ab und kann zum Beispiel durch Anbringen von Spannungssensoren an solchen Schrauben erfasst werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Bewegungen in Form von Spannungen in einem Motorblockteil oder in einem Zylinderkopf des Motors erfasst, und gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden Bewegungen in Form von Spannungen in den Fixierungen der Einspritzdüse oder der Glühkerzen erfasst. Diese Ausführungsformen stellen zusätzliche Möglichkeiten zum Bestimmen von Druckänderungen in der Brennkammer bereit.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Erfassung des Gasdrucks durch das Erfassen von Bewegungen mit einer Frequenz von ≤ 250 Hz, 0,5 Hz–250 Hz oder 0,5 Hz–200 Hz. Die erfassten Bewegungen sind somit Bewegungen mit einer relativ kleinen Frequenz und die Basisfrequenz der Veränderung des Gasdrucks in der Brennkammer, der derselbe ist wie die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors, liegt innerhalb dieser Intervalle. Typischerweise können dies 60 Umdrehungen pro Minute (1 Hz) für einen Schiffsdieselmotor und sogar 12000 Umdrehungen pro Minute (etwa 200 Hz) für einen Ottomotor in einem Motorrad sein. Durch das Erfassen von Bewegungen innerhalb dieser Frequenzbereiche können Informationen zu der Hauptveränderung des Gasdrucks während des Arbeitszyklusses des Zylinders extrahiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Schritt des Erfassens des Gasdrucks derart ausgeführt, dass der erfasste Gasdruck der Gasdruck während eines Arbeitszyklusses des Zylinders ist, wenn dem Letzteren kein Kraftstoff über ein normales Kraftstoffzufuhrsystem in dem Verbrennungsmotor zugeführt wird. In dieser Ausführungsform kann basierend auf dem Gasdruck mit großer Sicherheit bestimmt werden, ob in dem Zylinder zu einem Zeitpunkt, an dem kein Kraftstoff vorhanden sein sollte, Verbrennung erfolgt, was das Auftreten von Selbstantrieb und somit auch eine unerwünschte Kraftstoffzufuhr aus einer Kraftstoffquelle anzeigt. Die Ausführungsform ist auch in dem Fall vorteilhaft, wenn es keine unerwünschte Verbrennung gibt, da auf einfache Weise bestimmt werden kann, ob der Gasdruck während eines Arbeitszyklusses ohne Kraftstoffzufuhr normal ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Schritt des Erfassens des Gasdrucks derart ausgeführt, dass der erfasste Gasdruck der Gasdruck während mindestens eines Verdichtungs- und/oder Ausdehnungstakts des Zylinders ist. Durch Erfassen des Gasdrucks während des Verdichtungs- und/oder Ausdehnungstakts kann bestimmt werden, ob in dem Zylinder eine Verbrennung erfolgt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren folgende Schritte:
- – Vergleichen des erfassten Gasdrucks mit mindestens einem Alarmkriterium für die relevante Betriebsbedingung des Motors; und
- – vorausgesetzt, dass das Alarmkriterium erfüllt ist, Auslösen eines Alarms.
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Basierend auf dem Alarm kann ein Fehlersignal in Form von zum Beispiel einer elektronischen Nachricht, einem Audio- und/oder Lichtsignal erzeugt werden, oder alternativ können andere Maßnahmen ausgeführt werden, z. B. die Steuerung der Betriebsbedingungen des Motors.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein erstes Alarmkriterium derart festgelegt, dass es erfüllt ist, wenn der Gasdruck in der Brennkammer einen Wert unterschreitet, der für die relevante Betriebsbedingung des Motors bestimmt wurde. Ein geringer Gasdruck zeigt an, dass es ein Risiko einer unerwünschten Kraftstoffzufuhr in Form von Motoröl aus der Ölwanne gibt, das auftreten kann, wenn es einen niedrigen Gasdruck in der Brennkammer gibt, und insbesondere wenn es zeitgleich undichte Dichtungen gibt oder der Druck in der Ölwanne erhöht ist. Ein geringer Gasdruck in dem Zylinder bedeutet dann, dass mehr Motoröl den Zylinderkolben in die Brennkammer folgt, wo das Risiko besteht, dass sich Ruß oder Koks bilden, was im schlimmsten Fall zu Selbstantrieb führen kann. Durch das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform wird ein Risiko des Motorölmantels somit frühzeitig erkannt, und es können frühzeitig Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Steuerns des Gasdrucks in dem Zylinder auf ein höheres Niveau basierend auf dem Alarm. Zum Beispiel kann ein Drosselventil, das den Eintritt von Luft in einen Einlasskanal zum Zylinder steuert, geöffnet werden, was den Luftstrom durch den Zylinder und somit auch den Gasdruck in der Brennkammer erhöht. Durch diesen Schritt kann das Risiko einer unerwünschten Kraftstoffzufuhr in Form von Motoröl frühzeitig reduziert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein zweites Alarmkriterium derart festgelegt, dass es erfüllt ist, wenn in der Brennkammer während eines Arbeitszyklusses des Zylinders eine Verbrennung erfolgt, wobei dem Zylinder kein Kraftstoff über ein normales Kraftstoffzufuhrsystem zugeführt wird. Dies deutet darauf hin, dass eine unerwünschte Kraftstoffzufuhr an das System erfolgt, und es kann eine Untersuchung der Ursache davon ausgelöst und der Fehler korrigiert werden, wenn ein Alarm erzeugt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein zweites Alarmkriterium derart festgelegt, dass es erfüllt ist, wenn der Gasdruck in der Brennkammer während eines Verdichtungs- und/oder Ausdehnungstakts des Zylinders einen Wert übersteigt, der für die relevante Betriebsbedingung des Motors bestimmt wurde. Dies ist eine einfache Möglichkeit, zu erfassen, ob während eines Verdichtungs- und oder Ausdehnungstakts eine Verbrennung erfolgt, wenn es keine Verbrennung geben sollte.
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Alternative Möglichkeiten zum Erfassen, ob eine Verbrennung erfolgt, umfassen das Vergleichen eines Gasdruckgradienten während eines Verdichtungs- und/oder Ausdehnungstakts mit einem Gradienten, der für die relevante Betriebsbedingung bestimmt wurde, da eine Verbrennung in dem Zylinder verglichen mit einem Ausdehnungstakt, wenn der Motor gebremst, d. h. von äußeren Kräften umgedreht wird, ohne das Auftreten von Verbrennung größere Gradienten zur Folge hat. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Aktivierens einer Auspuffbremse in dem Verbrennungsmotor basierend auf dem Alarm. Dies reduziert das Risiko des Selbstantriebs. Vorzugsweise wird gleichzeitig die normale Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor eingeschränkt. Andere Maßnahmen, wie das Schließen von Ventilen, erhöhte Abgasrezirkulation (EGR) usw. können auch ergriffen werden, um einen Selbstantrieb zu verhindern.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die oben erwähnte Aufgabe mittels einer Vorrichtung erreicht, die dazu angepasst ist, unerwünschte Kraftstoffzufuhr oder ein Risiko einer unerwünschten Kraftstoffzufuhr an mindestens einen Zylinder in einem Verbrennungsmotor zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Sensorelement umfasst, das dazu angepasst ist, separat zu der Brennkammer des Zylinders auf einem Teil eines zu dem Zylinder gehörenden Zylinderkopfes oder auf Teilen, die im Motor daneben liegen, angeordnet zu sein, und dazu angepasst, Bewegungen des Zylinderkopfes oder der Teile, die im Motor daneben liegen, zu erfassen, die von Änderungen in dem Gasdruck erzeugt wurden, und dadurch, dass sie auch eine Einrichtung umfasst, die angepasst ist, basierend auf den erfassten Bewegungen den Gasdruck zu bestimmen und diesen mit erwarteten Werten für die relevante Betriebsbedingung des Motors zu vergleichen, und basierend auf dem Vergleich zu bestimmen, ob unerwünschte Kraftstoffzufuhr vorliegt. Die Funktion solch einer Vorrichtung und die Möglichkeiten, die sie bietet, sind in der obigen Erläuterung des innovativen Verfahrens beschrieben. Die Platzierung der Sensorelemente an einem zu dem Zylinder gehörenden Zylinderkopf oder an Teilen, die im Motor daneben liegen, erzielt auch den Vorteil, dass das Signal von dem Sensorelement einfacher zu verarbeiten wird, als wenn das Sensorelement stattdessen zum Beispiel auf dem Motorblock des Verbrennungsmotors platziert wäre.
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Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt, eine elektronische Steuereinrichtung und ein Kraftfahrzeug, das Obiges benutzt.
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Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art Verbrennungsmotor begrenzt, umfasst aber Ottomotoren und Dieselmotoren, noch auf einen bestimmten Kraftstoff, wobei Kraftstoff in Form von Benzin, Ethanol, Diesel und Gas Beispiele ohne Anspruch auf Vollständigkeit sind. Ein normales Kraftstoffzufuhrsystem in dem Fahrzeug kann somit zum Beispiel ein System sein, in dem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch über einen Einlasskanal dem Zylinder zugeführt wird, oder eines, in dem der Kraftstoff separat eingespritzt wird. Gleichermaßen umfasst die Erfindung Verbrennungsmotoren, die für alle Nutzungsarten gedacht sind, z. B. in Industrieanwendungen, in Zerkleinerungsmaschinen und verschiedenen Arten von Kraftfahrzeugen, Kraftfahrzeuge mit Rädern wie LKWs und Busse sowie Boote und Raupenfahrzeuge oder ähnliche Fahrzeuge.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Unten sind Beschreibungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen zu finden, in denen:
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1a eine schematische Ansicht ist, die einen Teil eines Verbrennungsmotors darstellt, in dem eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist,
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1b eine mögliche Position eines Sensorelements zeigt,
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2 ein Diagramm ist, das schematisch den Gasdruck in der Brennkammer eines Zylinders in einem Verbrennungsmotor als eine Funktion der Zeit während eines Arbeitszyklusses des Zylinders mit bzw. ohne Verbrennung zeigt,
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3 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, und
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4 ein Fundamentaldiagramm einer elektronischen Steuereinrichtung für die Implementierung eines Verfahrens gemäß der Erfindung ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN GEMÄSS DER ERFINDUNG
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1a stellt sehr schematisch einen Verbrennungsmotor 1 dar, in dem eine Vorrichtung zum Erfassen von unerwünschter Kraftstoffzufuhr oder einem Risiko einer unerwünschten Kraftstoffzufuhr gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor ist in einem angedeuteten Kraftfahrzeug 2, zum Beispiel einem LKW, angeordnet. Der Motor 1 ist mit einer Einrichtung 3 ausgestattet, die mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist und dazu angepasst ist, die Betriebsbedingungen in dem Motor zu erfassen, und diese Einrichtung weist eine schematisch dargestellte Einrichtung 4 auf, die dazu angepasst ist, den Druck in den Brennkammern 5 der Zylinder 6 des Verbrennungsmotors zu erfassen, von denen es in diesem Fall sechs gibt, die jedoch in beliebiger Anzahl vorhanden sein können. Jeder Zylinder 6 umfasst einen Kolben 14, der dazu angeordnet ist, eine Kurbelwelle 12 zu betreiben, ein Einlassventil 10, das den Gaseintritt von einem Einlasskanal 15 in die Brennkammer 5 des Zylinders steuert, und ein Abgasventil 11, das das Ausströmen von Abgasen über einen Abgaskanal 16 steuert. In dem Einlasskanal 15 ist ein Drucksensor 17 angeordnet. Ein Drosselventil (nicht angezeigt) kann dem Drucksensor 17 vorgelagert angeordnet sein, um den Lufteintritt in den Einlasskanal 15 zu steuern.
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Die Einrichtung 4 weist, um die Drücke in den Brennkammern 5 erfassen zu können, ein Sensorelement 7 pro Zylinder 6 auf, und dieses ist separat von der dazugehörenden Brennkammer 5 auf dem Zylinderkopf 8 des jeweiligen Zylinders angeordnet. Die Sensorelemente 7 sind in diesem Fall piezoresistive Sensoren, die dazu angepasst sind, Bewegungen zu erfassen, die durch Druckveränderungen in den relevanten Brennkammern 5 erzeugt wurden, wobei sich die Bewegungen in den Zylinderkopf 8 ausbreiten. Die Bewegungen können zum Beispiel in Form von Vibrationen vorliegen.
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Die Einrichtung 3 umfasst auch eine Einheit 9, die aus der elektronischen Steuereinrichtung des Fahrzeugs bestehen kann und dazu angepasst ist, Informationen zu den von den Sensorelementen 7 erfassten Bewegungen zu empfangen und diese Informationen oder Informationen, die basierend auf solchen Sensorinformationen berechnet wurden, mit Werten zu vergleichen, die bezogen auf die erwünschten Betriebsbedingungen in dem Motor gespeichert wurden.
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1b zeigt eine andere Platzierung des Sensorelements 7. Das Sensorelement ist hier an einem Bereich neben dem Zylinderkopf platziert. In diesem Beispiel ist das Sensorelement an dem Motor, speziell an dem Motorblock, platziert. Die Sensorelemente/Sensoren 7 können von einem geeigneten Typ sein, z. B. piezoresistive oder piezoelektrische Elemente oder optische Sensoren. Das Sensorelement kann hier an dem Motor platziert sein, in einem Bereich neben dem Auslass des Abgaskanals eines Zylinders. Zum Beispiel auf einer Oberfläche auf dem Motorblock neben dem Auslass, auf dem Motor, auf dem Abgaskanal von einem Zylinder. Die Oberfläche, auf der der Sensor 7 platziert ist, kann im Wesentlichen vertikal sein. Der Sensor kann dazu angeordnet sein, Bewegungen zu erfassen, die senkrecht zu den Bewegungen des Kolbens sind. Der Sensor kann auch dazu angeordnet sein, Bewegungen zu erfassen, die sowohl bezogen auf die Bewegungsrichtung des Kolbens als auch bezogen auf die Längsrichtung des Motors senkrecht sind. In einer Ausführungsform befindet sich der Sensor auf der Längsseite des Motors. Der Sensor kann dazu angeordnet sein, Bewegungen in einer Richtung zu erfassen, die senkrecht bezogen auf die Oberfläche ist, auf der er platziert ist.
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In einer anderen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann das Sensorelement 7 derart platziert werden, als wäre es an dem Motor am Auslass des Abgaskanals von einem Zylinder platziert, ist jedoch stattdessen in einer entsprechenden Position an dem Motor platziert, an dem Einlass des Einlasskanals in einen Zylinder.
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Das vom Sensorelement 7 erfasste Signal kann auf verschiedene Weise verarbeitet werden. Zum Beispiel können die folgenden Signalverarbeitungsschritte ausgeführt werden. Zuerst wird das elektrische Signal des Sensors in eine Steuereinrichtung/Signalverarbeitungseinrichtung eingegeben. Das Signal wird mit einem Bandpassfilter gefiltert, um überflüssige Informationen zu entfernen, die nicht zu dem Frequenzbereich gehören, zu dem Informationen benötigt werden. Das Signal wird ausgeglichen durch Filtern, Mitteln oder indem es durch eine oder mehrere kontinuierliche Funktionen mit guter Ähnlichkeit ersetzt wird. Anschließend wird das Signal skaliert, z. B. mittels Korrelation zwischen Druck und Volumen bei Verdichtung. Anschließend werden geeignete Teile des Signals auf den Druckbereich übertragen. Ergänzendes Modellieren schließt Lücken in der Zuverlässigkeit des Signals, um eine Druckkurve zu bilden. Die so gebildete Druckkurve wird benutzt, um bei der Motorsteuerung verschiedene Werte zu berechnen. In einigen Ausführungsformen kann einer oder können mehrere der obigen Schritte ausgelassen werden.
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2 zeigt schematisch ein Diagramm des Gasdrucks in der Brennkammer 5 eines Zylinders 6 als eine Funktion der Zeit t während eines Teils eines Arbeitszyklusses des Zylinders entsprechend eines Verdichtungstakts, wenn sich der Kolben 14 von seinem unteren Totpunkt BDC zu seinem oberen Totpunkt TDC bewegt, und eines anschließenden Ausdehnungstakts, wenn sich der Kolben 14 von dem oberen Totpunkt TDC zum unteren Totpunkt BDC bewegt. Der Gasdruck P1 in Abwesenheit von Verbrennung in dem Zylinder wird als eine durchgehende Linie dargestellt, und der Gasdruck P2 bei Verbrennung in dem Zylinder wird während des Ausdehnungstakts als eine gestrichelte Linie dargestellt. Wie dargestellt, weist bei Verbrennung der Gasdruck in der Brennkammer 5 ein höheres Niveau auf als bei Abwesenheit der Verbrennung.
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Während eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, dargestellt in 3, werden in einem Schritt S1 Bewegungen des Zylinderkopfes 8 mittels des Sensorelements 7 während eines Arbeitszyklusses des Zylinders erfasst. Vorzugsweise erfolgt die Erfassung während eines Arbeitszyklusses, wenn dem Zylinder kein Kraftstoff über ein normales Kraftstoffzufuhrsystem zugeführt wird, d. h., wenn der Motor gebremst wird. Das Signal von dem Sensorelement 7 wird von der Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S2 in einen Gasdruck in der Brennkammer umgewandelt. Zum Berechnen des Gasdrucks in der Brennkammer kann neben dem Signal von dem Sensorelement 7 ein Signal aus dem Drucksensor 17 in dem Einlasskanal 15 benutzt werden. In einem anschließenden Schritt S3 wird der berechnete Gasdruck dann mit einem oder mehreren Alarmkriterien verglichen.
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Ein erstes Alarmkriterium wird derart festgelegt, dass es als erfüllt gilt, wenn der Gasdruck bei einem gegebenen Ereignis in dem Zylinder einen Wert unterschreitet, der für das relevante Ereignis bestimmt wurde. Dieses erste Alarmkriterium wird somit derart festgelegt, dass es erfüllt ist, wenn der Gasdruck in der Brennkammer so gering ist, dass er zu einem Ölmantel auf dem Zylinder führen kann. Wenn das erste Alarmkriterium erfüllt wird, kann in Schritt S4a ein Alarm ausgelöst werden. Basierend auf dem Alarm kann dann in einem Schritt S5 der Gasdruck in der Brennkammer 5 auf ein höheres Niveau gesteuert werden, zum Beispiel durch Öffnen des Drosselventils, das die Luftzufuhr in den Einlasskanal 15 und somit in die Brennkammer steuert. Im Ergebnis steigen der Luftstrom und somit auch der Gasdruck in der Brennkammer. Das Risiko des Ölmantels kann somit eliminiert werden.
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Ein zweites Alarmkriterium wird derart festgelegt, dass es erfüllt ist, wenn der Gasdruck in der Brennkammer 5 zu einem gegebenen Zeitpunkt während eines Ausdehnungstakts des Zylinders 6 einen Wert übersteigt, der für den relevanten Zeitpunkt bestimmt wurde. Dieses zweite Alarmkriterium wird somit derart festgelegt, dass es erfüllt ist, wenn eine Verbrennung in der Brennkammer ohne eine Zufuhr von Kraftstoff aus einem normalen Kraftstoffzufuhrsystem in dem Verbrennungsmotor erfolgt. Wenn das zweite Alarmkriterium erfüllt wird, besteht ein Risiko des Selbstantriebs des Verbrennungsmotors, weil zum Beispiel der Kolben 14 eine Menge an Motoröl in die Brennkammer 5 einzieht, die dafür ausreicht, dass sich der Motor mit dem Motoröl als Kraftstoff ohne eine normale Kraftstoffzufuhr drehen kann. Wenn das zweite Alarmkriterium erfüllt ist, wird in einem Schritt S4b ein Alarm ausgelöst, auf dessen Basis in Schritt S6 gleichzeitig mit dem Beenden der normalen Kraftstoffzufuhr eine Auspuffbremse in dem Motor aktiviert wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Selbstantrieb frühzeitig zu unterbrechen.
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Wird kein Alarmkriterium erfüllt, werden keine Maßnahmen ergriffen.
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Vorzugsweise erfolgt die Erfassung des Gasdrucks in dem Verbrennungsmotor 5 separat für den jeweiligen Zylinder in dem Verbrennungsmotor. Dann ist es möglich, direkt zu bestimmen, in welchem Zylinder 6 potenzielle Probleme auftreten. Das gilt insbesondere für Mehrzylinder-Verbrennungsmotoren, bei denen jeder Zylinder 6 einen separaten Zylinderkopf 8 aufweist, wie in 1 dargestellt. Bei Mehrzylinder-Verbrennungsmotoren, bei denen sich mehrere Zylinder einen gemeinsamen Zylinderkopf teilen, kann die Erfassung entweder separat oder gemeinsam erfolgen, doch bei einer gemeinsamen Erfassung gehen einige Informationen bezogen auf den Zylinder, an den unerwünschte Kraftstoffzufuhr erfolgt, verloren.
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Ein Computerprogrammcode für die Implementierung eines Verfahrens gemäß der Erfindung ist entsprechend in einem Computerprogramm enthalten und kann in den internen Speicher eines Computers, z. B. den internen Speicher einer elektronischen Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, geladen werden. Solch ein Computerprogramm wird entsprechend über ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das ein Datenspeichermedium umfasst, das von einer elektronischen Steuervorrichtung gelesen werden kann, wobei das Computerprogramm auf dem Datenspeichermedium gespeichert ist. Das Datenspeichermedium ist z. B. ein optisches Datenspeichermedium in Form einer CD-ROM, einer DVD etc., ein magnetisches Datenspeichermedium in Form eines Festplattenlaufwerks, einer Diskette, einer Kassette etc. oder eines Flash-Speichers oder eines ROM-, PROM-, EPROM- oder EEPROM-Speichers.
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4 stellt sehr schematisch eine elektronische Steuervorrichtung 9 dar, die ein Ausführungsmittel 20, z. B. eine Zentraleinheit (CPU) zum Ausführen der Computersoftware umfasst. Das Ausführungsmittel 20 kommuniziert mit einem Speicher 21, z. B. einem RAM-Speicher, über einen Datenbus 22. Die Steuereinrichtung 9 umfasst auch ein Datenspeichermedium 23, z. B. in Form eines Flash-Speichers oder eines ROM-, PROM-, EPROM- oder EEPROM-Speichers. Das Ausführungsmittel 20 kommuniziert mit einem Datenspeichermittel 23 über den Datenbus 22. Ein Computerprogramm, das Computerprogrammcode für die Implementierung eines Verfahrens gemäß der Erfindung umfasst, ist auf dem Datenspeichermedium 23 gespeichert.
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Die Erfindung ist offensichtlich in keiner Weise auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, allerdings sollten einem Fachmann zahlreiche mögliche Modifikationen davon offensichtlich sein, ohne dass diese Person vom Erfindungsgedanken, wie in den angefügten Ansprüchen definiert, abweicht. Zum Beispiel kann das Verfahren für einen Zweitaktmotor sowie für einen Viertaktmotor wie oben beschrieben ausgeführt werden.
