DE19734680A1 - Verfahren zur zylinderselektiven Dichtigkeitsprüfung der Brennräume von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zylinderselektiven Dichtigkeitsüber­ prüfung der Brennräume von Brennkraftmaschinen während dem Motorbetrieb bei unterdrücktem Verbrennungsprozeß, wobei die Brennkraftmaschine über Mittel zur Erfassung des Kurbelwellendrehwinkels und zur Bestimmung der momentanen Kurbelwellendrehzahl verfügt.

Ein Motorbetrieb bei unterdrücktem Verbrennungsprozeß liegt beispielsweise während dem Start der Brennkraftmaschine mit einem elektrischen Anlasser vor, oder wenn ein Kraftfahrzeug auf abschüssigen Strecken mit eingekuppeltem Motor und mit einer aktivierten Schubabschaltung rollt.

Eine Vorrichtung zur Auswertung der Verdichtung eines mehrzylindrigen Ver­ brennungsmotors mit einem gattungsgemäßen Verfahren ist beispielsweise aus der DE 43 37 720 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Signal ausgewertet, das proportional zum Anlasserstrom während dem Start der Brennkraftmaschine ist. Dabei wird der signifikante Anstieg des benötigten Anlasserstromes bei der Kompression des Gasgemisches während dem Verdichtungstakt eines Zylinders bewertet.

Weist ein Zylinder eine irgendwie geartete Undichtigkeit auf, ist dies durch die Abnahme des üblicherweise benötigten Anlasserstromes detektierbar. Diese Methode der Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume ist bei den Brenn­ kraftmaschinen mit Elektrostarter sinnvoll, die nicht über Mittel zur Erfassung des Kurbelwellendrehwinkels und zur Bestimmung der momentanen Kurbelwellendrehzahl verfügen. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin daß die Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume nur bei der Kompression des Gasgemisches während dem Verdichtungstakt der Zylinder der Brennkraftmaschine erfolgen kann. Zudem sind die für die Anlasserstrommessung notwendigen Komponenten nur für die Dichtigkeitsüberprüfung selbst nutzbar, wodurch diese Methode der Dichtigkeitsüberprüfung aufwendig und teuer ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume einer Brennkraftmaschinen anzugeben, bei dem die zylinderselektive Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume bei verschiedenen Arbeitstakten der Brennkraftmaschine möglich ist und auf der Basis von zumeist standardmäßig verfügbaren Motorinformationen beruht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei wird zur zylinderselektiven Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume der Kurbelwellendrehwinkel und die momentane Kurbelwellendrehzahl während dem Verbrennungstakt bei der Expansion des Gasgemisches oder/und dem Verdichtungstakt bei der Kompression des Gasgemisches bestimmt. Da aus thermodynamischen Gründen die Kompression des Gasgemisches während dem Verdichtungstakt eine geringere Abhängigkeit von der Dichtigkeit des Brennraums aufweist als die Expansion des Gasgemisches während dem Verbrennungstakt, wird die Dichtigkeitsüberprüfung bevorzugt während dem Verbrennungstakt durchgeführt. Aus dem Kurvenverlauf der momentanen Kurbelwellendrehzahl werden, beispielsweise durch ein Steuergerät, Kenngrößen ermittelt, die mit dem Kompressionsdruck in den Zylindern korreliert sind. Der Kompressionsdruck ist eine Größe, die als Maß für die Dichtigkeit in diesem Zylinder dienen kann, und durch den, bzw. durch entsprechende Kenngrößen, zylinderselektiv Mängel in der Dichtigkeit der Brennräume während dem Verbrennungstakt oder/und dem Verdichtungstakt der Zylinder der Brennkraftmaschine erkannt werden können.

Eine Zunahme der Kurbelwellendrehzahl beim Verbrennungstakt trotz unter­ drücktem Verbrennungsprozeß erfolgt durch die Expansion des beim Verdicht­ ungstakt komprimierten Gasgemisches entsprechend dem in den Zylindern herrschenden Kompressionsdruck.

Aus dem Kurvenverlauf der Kurbelwellendrehzahl über 720 Grad Kurbelwellen­ drehwinkel können zwei Arten von Kenngrößen ausgewertet werden:
Drehzahlmittelwerte, die über 720 Grad Kurbelwellendrehwinkel, dividiert durch die Anzahl der Zylinder, gebildet werden, oder Drehzahlamplituden.

Diese Kenngrößen geben den zylinderselektiven Kompressionsdruck nicht unverfälscht wieder, sondern werden in verschiedenen Drehzahlbereichen von drehzahlabhängigen Quereinflüssen unterschiedlich stark verändert. Unter Quereinflüssen versteht man die unerwünschte Eigenschaft einer zylinderspezifischen Kenngröße, daß eine Veränderung eines Parameters an einem Zylinder auch an der Kenngröße eines anderen Zylinders erkennbar ist.

Vorzugsweise werden als Kenngröße zur Dichtigkeitsüberprüfung der Brenn­ räume aus dem Kurvenverlauf der momentanen Kurbelwellendrehzahlen beispielsweise von einem Steuergerät, die Drehzahlamplituden ausgewertet.

Dabei werden die Drehzahlamplituden des Kurvenverlaufes der momentanen Kurbelwellendrehzahlen durch Mittelung mehrerer momentanen Kurbel­ wellendrehzahlen des gleichen Kurbelwellendrehwinkels des sich periodisch wiederholenden, zumeist jeweils zwei Kurbelwellenumdrehungen umfassenden Arbeitsspieles der Brennkraftmaschine bestimmt.

Bei unterkühlter Brennkraftmaschine kann der zylinderselektiven Dichtigkeits­ überprüfung der Brennräume ein kurzer Motorbetrieb mit Verbrennung vorausgehen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Kurbel­ wellendrehwinkel mit einer Signalgeber aufweisenden Meßvorrichtung an der Kurbelwelle erfaßt wird, und hieraus durch eine Verarbeitungseinheit die momentanen Kurbelwellendrehzahlen bestimmt werden.

Für die eindeutige Zuordnung des Arbeitsspiels zum Kurbelwellendrehwinkel kann die Nockenwelle mit einer Signalgeber aufweisenden Meßvorrichtung versehen werden, die die Erfassung des Nockenwellendrehwinkels ermöglicht.

Damit steht die Information zur Verfügung, ob sich ein Zylinder im i. oder 3. bzw. im 2. oder 4. Arbeitstakt befindet.

Zudem können die Meßvorrichtung der Kurbelwelle und die Meßvorrichtung der Nockenwelle auf ihre Funktionstüchtigkeit überwacht werden. Dabei muß das Verhältnis der Signale, die von den einzelnen Signalgebern der beiden Meßvorrichtungen abgegeben werden, konstant sein.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß jeweils eine Markierung der Meßvorrichtung der Kurbelwelle und der Meßvorrichtung der Nockenwelle zur Kennzeichnung eines vorgegebenen Drehwinkels der jeweiligen Welle verwendet wird.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung können Signale von Signalgebern der Kurbelwelle und der Nockenwelle dazu genutzt werden, um die Synchroni­ sation zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle zu prüfen.

Der Kurbelwellendrehwinkel und die Kurbelwellendrehzahl können alternativ auch aus dem Nockenwellendrehwinkel bestimmt werden.

Eine letzte vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht in der Speicherung von Kurvenverläufen der momentanen Kurbelwellendrehzahlen und/oder von zylinderselektiven Kenngrößen für Vergleichszwecke. Die Speicherung kann dabei nach der Herstellung der Brennkraftmaschine, nach einer Reparatur oder nach beliebigen Intervallen erfolgen.

Das Verfahren der zylinderselektiven Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume soll anhand von Beispielen einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine für den Verbrennungstakt im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen typischen Kurvenverlauf der momentanen Kurbelwellendrehzahlen einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine über 720 Grad Kurbelwellendrehwinkel , wobei der Zylinder 1 eine Undichtigkeit aufweist,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2a eine Ansicht der Fig. 2,

Fig. 3 ein Diagramm,

Fig. 3a eine Ansicht von Kolbenstellungen,

Fig. 4 ein Diagramm,

Fig. 4a ein Diagramm,

Fig. 5 ein Blockschaltbild,

Fig. 6a eine Ansicht eines Geberrades,

Fig. 6b ein Diagramm und

Fig. 7 ein Diagramm.

Die zylinderselektive Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume wird in der Regel in Verbindung mit einem PLD-System ("Pumpe-Leitung-Düse") als Teil eines umfangreicheren Motorsteuerungssystemes in ein Kraftfahrzeug implementiert.

Bei einem PLD-System ist jeder Zylinder der Brennkraftmaschine mit einem eigenen, unabhängigen Kraftstoffversorgungssystem ausgestattet, das aus jeweils einer Einspritzpumpe, einer Leitung und einer Einspritzdüse besteht.

Ein PLD-System ermöglicht die Gleichstellung bzw. definierte Ungleichstellung der zylinderselektiven Mitteldrücke bei der Verbrennung und wird beispielsweise zur Kompensation von Bauteildifferenzen verwendet. Der Mitteldruck ist eine Größe, in die der Brennraumdruckverlauf während dem Verbrennungstakt eines Zylinders der Brennkraftmaschine eingeht, und der als Maß für die dabei umgesetzte Energie dienen kann. Dabei werden die gleichen Meßvorrichtungen der Kurbelwelle und der Nockenwelle zur Erfassung und Bestimmung der momentanen Kurbelwellendrehzahl verwendet, die zur Dichtigkeitsüberprüfung benötigt werden. Aus der momentanen Kurbelwellendrehzahl werden von einem Steuergerät Kenngrößen abgeleitet, die mit dem zylinderspezifischen Kompressionsdruck beim Verbrennungstakt korreliert sind.

Zur Bestimmung der momentanen Kurbelwellendrehzahl ist die Kurbelwelle mit einer Meßvorrichtung und einer Verarbeitungseinheit ausgestattet, deren Signalgeber aus einem mit der Kurbelwelle umlaufenden Geberrad besteht, das mit 36 Markierungen und einer Zusatzmarkierung versehen ist, die von einem Induktivsensor abgetastet werden. Die Zusatzmarkierung kennzeichnet eine dem Steuergerät bekannte Winkelposition der Kurbelwelle im Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine, z. B. den oberen Totpunkt des 1. Zylinders. Aus den Signalen dieses Induktivsensors ermittelt die Verarbeitungseinheit bei einer Kurbelwellenumdrehung 36 momentane Kurbelwellendrehzahlen. Dem Steuergerät steht damit die Information über die Kurbelwellendrehzahl und den Kurbelwellendrehwinkel mit einer Auflösung von 10 Grad zur Verfügung.

Für die eindeutige Zuordnung des sich periodisch wiederholenden, zwei Kurbelwellenumdrehungen umfassenden Arbeitsspiels einer Brennkraftmaschine zum Kurbelwellendrehwinkel ist die Nockenwelle mit einer Meßvorrichtung versehen, die die Erfassung des Nockenwellendrehwinkels ermöglicht.

Der Signalgeber der Meßvorrichtung der Nockenwelle besteht aus einem mit der Nockenwelle umlaufenden Geberrad, das mit 12 Markierungen und einer Zusatzmarkierung versehen ist, die von einem Induktivsensor abgetastet werden.

Die Zusatzmarkierung kennzeichnet eine dem Steuergerät bekannte Winkel­ position der Nockenwelle. Aus den Signalen dieses Induktivsensors kann das Steuergerät die Nockenwellendrehzahl und den Nockenwellendrehwinkel mit einer Auflösung von 30 Grad ermitteln.

Durch die Meßvorrichtung der Nockenwelle kann das Steuergerät ein Ereignis im sich periodisch alle zwei Kurbelwellenumdrehungen wiederholenden Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine einer Veränderung der momentanen Kurbelwellendrehzahl zuordnen. Beispielsweise kann das Steuergerät der Expansion des 3. Zylinders eine Erhöhung der Kurbelwellendrehzahl zuordnen.

Die zwei unabhängigen Meßvorrichtungen der Kurbelwelle und der Nockenwelle können vom Steuergerät zur permanenten, gegenseitigen Funktionskontrolle genutzt werden. Das Verhältnis der Signale des Kurbelwellensensors zu den Signalen des Nockenwellensensors muß bei dem hier ausgeführten Beispiel 3 : 1 betragen. An der Abweichung dieses Verhältnisses erkennt das Steuergerät eine Funktionsstörung an einer Meßvorrichtung, woraufhin alle Steuervorgänge auf Basis dieser Meßvorrichtungen bis zur Behebung des Defektes deaktiviert werden.

Die Signale der Zusatzmarkierungen der Kurbelwelle und der Nockenwelle können von dem Steuergerät zur Überprüfung der Synchronisation zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle genutzt werden.

Da die zylinderspezifischen Kompressionsdrücke nicht direkt bestimmt werden können, ist die Bereitstellung einer geeigneten, zylinderspezifisch ermittelbaren Kenngröße erforderlich, die als Eingangsinformation für das Steuergerät dienen kann. Diese Kenngröße muß sich dadurch auszeichnen, daß die Differenzen der Kenngrößen mit den Differenzen des Kompressionsdruckes möglichst gut korreliert sind. Drehzahlmittelwerte werden stark von Quereinflüssen beeinflußt, sind jedoch aufgrund des langen Erfassungsintervalls besonders unempfindlich gegen die Positionierungsfehler der Kurbelwellenmarkierungen, die bei hohen Kurbelwellendrehzahlen an Einfluß gewinnen. Drehzahlamplituden sind besonders unempfindlich gegen Quereinflüsse, weshalb sie bevorzugt für die Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume als Kenngröße genutzt werden, die während dem Anlasserschleppbetrieb bei Kurbelwellendrehzahlen bis etwa 300 Umdrehungen pro Minute erfolgt.

Nach zwei Kurbelwellenumdrehungen hat eine Viertakt - Brennkraftmaschine ihr gesamtes Arbeitsspiel einmal abgearbeitet, wobei jeder Zylinder einen Verbrennungstakt durchlaufen hat. Dabei ermittelt das Steuergerät aus den 72 momentanen Kurbelwellendrehzahlen über 720 Grad Kurbelwellendrehwinkel einen Kurvenverlauf, der einer betragsförmigen Sinuskurve ähnelt. Dieser Kurvenverlauf spiegelt die Expansion des beim Verdichtungstakt der Zylinder komprimierten Gasgemisches wieder.

Ein derartiger Kurvenverlauf für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine ist in der Fig. 1 dargestellt, wobei der Zylinder 1 nach ZOT 1 (Oberer Totpunkt des ersten Zylinders vor der Zündung, d. h. vor dem Verbrennungstakt) im Bereich von 0 bis 180 Grad Kurbelwellendrehwinkel eine geringere Zunahme der Kurbelwellendrehzahl aufweist als die anderen drei Zylinder.

Die Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume erfolgt in der Regel vor dem ersten Starten bei noch kalter Brennkraftmaschine. Dabei sollten die ersten Umdrehungen ohne Messung zur Konditionierung der Reib- und Dichtverhältnisse erfolgen. Bei unterkühlter Brennkraftmaschine kann der Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume ein kurzer Motorbetrieb mit Verbrennung vorausgehen.

Eine Aufgabe des Steuergerätes bei der Durchführung der Dichtigkeitsüberprü­ fung der Brennräume liegt in der Bestimmung von zylinderselektiven Differenzen bei der Zunahme der momentanen Kurbelwellendrehzahl während der Expansion des Gasgemisches beim Verbrennungstakt. Für die zylinderselektive Bestimmung einer unzureichenden Zunahme der momentanen Kurbelwellendrehzahl stehen prinzipiell zwei Möglichkeiten zur Verfügung.

• 1. Es wird der Zylinder mit der höchsten Zunahme der momentanen Kurbel­ wellendrehzahlen bestimmt und dieser als Bezugsgröße für die Beurteilung aller anderen Zylinder herangezogen. Da die Drehzahlamplituden stark von Rahmenparametern (beispielsweise der Temperatur) abhängen, und somit eine Bewertung der Dichtigkeit der Brennräume mit absoluten Werten nicht sinnvoll ist, wird jeweils die höchste ermittelte momentane Kurbelwellendreh­ zahl gleich 100% gesetzt, und ermittelt, wieviel % dieses Wertes von den anderen Zylindern erreicht wurde. Bei diesem Verfahren können bei einer Überprüfung auch Undichtigkeiten an mehreren Zylindern festgestellt werden.
• 2. Zudem können Unterschiede zwischen dem Kurvenverlauf der aktuellen Dichtigkeitsüberprüfung und dem Kurvenverlauf von einer (oder mehreren) gespeicherten Dichtigkeitüberprüfungen bestimmt und ausgewertet werden. Bei diesem Verfahren können auch Undichtigkeiten ermittelt werden, die gleichmäßig bei allen Zylindern über einen größeren Zeitraum aufgetreten sind. Die Speicherung der Kurvenverläufe der Kurbelwellendrehzahlen oder auch daraus ermittelter Kennwerte kann beispielsweise unmittelbar nach der Herstellung der Brennkraftmaschine, nach einer Reparatur, nach einem festgelegten Intervall oder nach jeder Dichtigkeitsprüfung erfolgen.

Ermittelt das Steuergerät bei der Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume eine Abweichung der Drehzahlamplitude eines Zylinders zu der höchsten Drehzahlamplitude aller Zylinder, die über einen applizierbaren Wert hinausgeht, kann das Resultat dem Kraftfahrer angezeigt und/oder gespeichert werden und zu Diagnosezwecken in einer Fachwerkstatt abgerufen werden. Gegebenenfalls kann das Steuergerät beim Auftreten einer Undichtigkeit eines Brennraumes die Motorsteuerung in geeigneter Weise anpassen.

Die Fig. 1 zeigt weiterhin einen exemplarischen Verlauf der Kurbelwellen- oder Nockenwellendrehzahl als Funktion des Kurbelwellendrehwinkels oder Nockenwellendrehwinkels, wobei das Signal durch eine Undichtigkeit des Brennraumes des Zylinders 1 geprägt ist. Die Kurve 301 entspricht einem Kurvenverlauf der Drehzahl des Zylinders 4, die Kurve 302 entspricht einem Kurvenverlauf der Drehzahl des Zylinders 2, die Kurve 303 entspricht einem Kurvenverlauf der Drehzahl des Zylinders 1 und die Kurve 304 entspricht einem Kurvenverlauf der Drehzahl des Zylinders 3. Mit den Bezugszeichen 305 bis 308 sind die Maximalwerte der Amplitude der Kurven 301 bis 304 bezeichnet. Dabei erkennt man, daß der Amplitudenwert 307 deutlich geringer ist als alle anderen Amplitudenwerte 305, 306, 308. Durch die Ausschieben des Gases wir d trotz zusätzlich zu verrichtender Ausschiebearbeit weniger Rotationsenergie umgesetzt, so daß die Drehzahlverringerung vor Zünd-OT von Zylinder 1 geringer ausfällt als bei den anderen Zylindern. Ebenfalls ist die Drehzahlzunahme nach Zünd-OT von Zylinder 1 geringer als bei den anderen Zylindern.

Die Fig. 2 zeigt einen Verbrennungsmotor 100 mit einer Kurbelwelle 101, einem in einem Brennraum 104 bewegbaren Kolben 102. Der Motor wird durch den Anlasser 103 angelassen oder gestartet. Zur Durchführung des Verfahrens wird der Motor 100 mit dem Anlasser 103 betrieben, wobei die normalerweise erfolgende Verbrennung in den Brennräumen 104 der Zylinder #1 bis #4, beispielsweise bei einem Vierzylinder-Motor, durch Abschalten der von dem Steuergerät 105 elektrisch betätigte Kraftstoffeinspritzung mittels des Einspritzsystemes 106 unterdrückt oder verhindert wird. Das Steuergerät 105 fungiert als Mittel zur Unterdrückung des Verbrennungsprozesses, da es beispielsweise die Benzineinspritzung und/oder die Zündung des Zündfunkens verhindert.

Hierbei wird der Drehwinkel der Kurbelwelle 101 mittels des Geberrades 107 und des Sensors 108 detektiert. Das Geberrad weist beispielsweise eine Verzahnung auf, die von dem Sensor 108 inkremental detektiert wird. Dadurch kann der Drehwinkel der Kurbelwelle detektiert oder berechnet werden. Der Drehwinkel der Nockenwelle 110 wird mittels des Geberrades 111 und des Sensors 112 detektiert. Das Geberrad 110 weist beispielsweise eine Verzahnung auf, die von dem Sensor 112 inkremental detektiert wird. Dadurch kann der Drehwinkel der Nockenwelle detektiert oder berechnet werden. Die Signale der Sensoren 112 und 108 werden von dem Steuergerät 105 der Motorsteuerung erfaßt und verarbeitet.

Diese Sensorikeinrichtungen bilden die Mittel zur Erfassung des Kurbelwellen- und Nockenwellendrehwinkels. Aus der zeitlichen Veränderung des Kurbelwellendrehwinkels wird durch den in der Steuereinheit 105 enthaltenen Mikroprozessor die momentane Kurbelwellendrehzahl berechnet. Durch die Zuordnung der momentanen Kurbelwellendrehzahl zu dem Kurbelwellendrehwinkel wird der Verlauf der Kurbelwellendrehzahl berechnet. Entsprechendes gilt auch für die Bestimmung der Nockenwellendrehzahl aus dem Nockenwellendrehwinkel und der momentanen Nockenwellendrehzahl.

Aus dem Verlauf der Nockenwellendrehzahl und/oder der Kurbelwellendrehzahl berechnet der Mikroprozessor innerhalb der Steuereinheit beispielsweise die in der Fig. 1 dargestellten Kenngrößen.

Die Geberräder 111, 107 der Kurbelwelle 101 und der Nockenwelle 110 besitzen jeweils eine definierte Anzahl von regelmäßig oder unregelmäßig am Umfang verteilter Markierungen, wie Zähne, so daß aufgrund der mechanisch definierten Übersetzung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle, die mittels der Zahnräder 120, 121 verbunden sind, einerseits das Häufigkeitsverhältnis der Markierungen beider Wellen ein festes Verhältnis hat. Andererseits kann dadurch die eine Drehzahl aus der anderen Drehzahl berechnet werden.

Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem der Druck im Brennraum 150 als Funktion des Kurbelwellen-/Nockenwellendrehwinkels bei unterdrückter Verbrennung dargestellt ist. In der Fig. 3a sind bei ausgewählten Drehwinkeln die Stellungen des Kolbens 151 innerhalb des Brennraumes 150 dargestellt.

Die Kurve 153 stellt den Verlauf einer Druckkurve ohne Undichtigkeit dar, wobei die Kurve 154 einen Verlauf mit Undichtigkeit darstellt. Mit 152 ist der Kompressionsdruck als maximal auftretender Druck dargestellt, der etwa bei einer Stellung der Kolbens am oberen Totpunkt QT, dem Zünd-OT, bei welchem normalerweise das Gemisch gezündet wird, auftritt. Prinzipiell steigt der Druck bei der Kompression also bei steigendem Kolben im Zylinder durch die Volumenverringerung aufgrund der Aufwärtsbewegung des Kolbens, bei sinkendem Kolben im Zylinder durch die Volumenverringerung aufgrund der Abwärtsbewegung des Kolbens sinkt der Druck wieder. Bei einer Undichtigkeit des Brennraumes liegt ein Unterschied im Druckverlauf 154 vor gegenüber der Kurve 153, der als Funktion des Drehwinkels einen unsymmetrischen Verlauf aufweist, im Gegensatz u dem Verlauf ohne Undichtigkeit. Der Druck in der Expansionsphase liegt auf deutlich niedrigerem Niveau bei einem Druckverlust aufgrund einer Undichtigkeit.

Die Fig. 4 und die Fig. 4a zeigen exemplarisch die Brennraumdruckverläufe von 4 Zylindern 201, 202, 203, 204 in zeitlicher Folge (als Funktion der Zeit t). Da bei der Druckzunahme in einem Zylinder (1 bis 4) ein Teil der Rotationsenergie der Kurbelwelle und damit verbundener Schwungmassen in Brennraumdruck umgesetzt wird, geht mit der Druckzunahme eine Drehzahlverringerung einher. In der Expansionsphase tritt dementsprechend eine Drehzahlzunahme auf. Das heißt, daß jede Schwingung des Drehzahlverlaufes dem Druckverlauf nahe dem OT des jeweiligen Zylinders zuzuordnen ist. Die Fig. 4a zeigt entsprechend ein moduliertes Drehzahlsignal 205 der momentanen Drehzahl der Kurbelwelle/Nockenwelle als Funktion des Drehwinkels.

Die Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen Durchführung. In Block 401 wird der Anlasser eingeschaltet. Bei Block 402 dreht der Motor. In Block 403 wird eine Drehzahlermittlung von beispielsweise der Kurbelwellen- und/oder Nockenwellendrehzahl und/oder Motordrehzahl durchgeführt. In Block 404 wird abgefragt, ob eine vorgebbare Umdrehungszahl erreicht ist. Diese Drehzahlschwelle wird in Block 405 vorgegeben. In Block 406 wird ein Drehzahlverlauf beispielsweise als Funktion des Drehwinkels ermittelt. Diese oder dieser Drehzahlverlauf wird in Block 407 in einen nicht-flüchtigen Speicher der Steuereinheit abgespeichert. In Block 408 werden Kenngrößen bestimmt. Diese Kenngrößen werden in Block 409 gespeichert. In Block 410 wird abgefragt, ob die Arbeitsspielanzahl erreicht ist, wobei die minimale Arbeitsspielanzahl in Block 411 vorgegeben wird. Ist dies nicht der Fall, wird bei 406 fortgefahren, anderenfalls werden bei Block 412 die Kenngrößen für jeden einzelnen Zylinder über alle gemessenen Arbeitsspiele gemittelt. In Block 413 werden die maximalen mittleren Kenngrößen aller Zylinder bestimmt. In Block 414 werden die gemittelten Kenngrößen aller Zylinder auf die maximalen mittleren Kenngrößen bezogen. In Block 417 werden die Verdichtungswerte in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt.

In Block 418 wird abgefragt, ob ein Grenzwert überschritten wird, der in Block 419 vorgegeben ist. Ist kein Grenzwert überschritten, wird bei 421 der Prozeß beendet, anderenfalls wird bei 420 eine Fehlerreaktion eingeleitet.

Nach Block 410 wird in Block 415 die Einspritzung freigegeben und in Block 416 der Motor gestartet.

Die Fig. 6a und die Fig. 6b zeigen zum einen eine Anordnung von Markierungen 501, 502 auf einem Geberrad 503 und einen zeitlichen Verlauf der von den Markierungen und einem Signalgeber generierten Signale 504, 505. Die Markierungen 501 sind am Rand oder Umfang der Geberrads gleichmäßig verteilt. Die Markierung 502 befindet sich zusätzlich an einem vorgegebenen Drehwinkel. Die Steuereinheit erkennt das Signal 505 des zusätzlichen Markierungselementes und kann es einem Drehwinkel zuordnen.

Wenn die Kurbelwelle und die Nockenwelle mit solchen Markierungen versehen sind, wie in Fig. 6a dargestellt, erhält man Signale, wie in Fig. 7. Das Signal 510 und das Signal 511 stellen Signale der Nockenwelle und der Kurbelwelle dar. Das Signal 512 und 513 stellen Signale der zusätzlichen Markierungen dar. Durch die Markierungen 502, 503 kann eine relative Zuordnung der Signalverläufe erreicht werden. Dies bedeutet, es kann eine definierte Drehwinkelzuordnung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle geprüft werden.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rück­ bezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unter­ ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschrei­ bung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abände­ rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Ab­ wandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (11)

1. Verfahren zur zylinderselektiven Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume von Brennkraftmaschinen mit Mitteln zur Erfassung des Kurbelwellendrehwinkels und zur Bestimmung der momentanen Kurbelwellendrehzahl während dem Motorbetrieb bei unterdrücktem Verbrennungsprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß während dem Verbrennungstakt oder/und dem Verdichtungstakt der Zylinder der Brennkraftmaschine Kenngrößen, die dem Kompressionsdruck in den Brennräumen der Zylinder entsprechen, aus dem Kurvenverlauf der momentanen Kurbelwellendrehzahlen abgeleitet werden, wodurch zylinder­ selektiv Mängel in der Dichtigkeit der Brennräume der Brennkraftmaschine erkannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße die Drehzahlamplituden des Kurvenverlaufes der momentanen Kurbelwellendrehzahlen ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl­ amplituden des Kurvenverlaufes der Kurbelwellendrehzahlen durch Mittelung mehrerer momentaner Kurbelwellendrehzahlen des gleichen Kurbelwellendrehwinkels des sich periodisch wiederholenden Arbeitsspieles der Brennkraftmaschine bestimmt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei unter­ kühlter Brennkraftmaschine der zylinderselektiven Dichtigkeitsüberprüfung der Brennräume ein kurzer Motorbetrieb mit Verbrennung vorausgehen kann.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelwellendrehwinkel durch eine Signalgeber aufweisende Meßvorrichtung an der Kurbelwelle erfaßt wird, und hieraus durch eine Verarbeitungseinheit die momentanen Kurbelwellendrehzahlen bestimmt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenwellendrehwinkel durch eine Signalgeber aufweisende Meßvorrichtung erfaßt wird, wodurch die Zuordnung des Kurbelwellendrehwinkels zum Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung der Kurbelwelle und die Meßvorrichtung der Nockenwelle auf ihre Funktionstüchtigkeit überwacht werden, indem das Verhältnis der Signale, die von den Signalgebern der Meßvorrichtungen ausgehen, geprüft wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Markierung der Meßvorrichtung der Kurbelwelle und der Meßvorrichtung der Nockenwelle zur Kennzeichnung eines vorgegebenen Drehwinkels der jeweiligen Welle verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Signale von Signalgebern der Kurbelwelle und der Nockenwelle dazu genutzt werden, um die Synchronisation zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle zu prüfen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelwellendrehwinkel und die Kurbelwellendrehzahl aus dem Nockenwellendrehwinkel abgeleitet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenverläufe der momentanen Kurbelwellendrehzahlen für Vergleichszwecke nach der Herstellung der Brennkraftmaschine, nach einer Reparatur oder nach beliebigen Intervallen gespeichert werden.