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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer serienmäßig hergestellten
Brennkraftmaschine nach dem Patentanspruch 1.
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Ein
solches Verfahren ist aus der
DE 39 14 723 C1 bekannt. Bei diesem Verfahren
zur erstmaligen Einstellung einer serienmäßig hergestellten Brennkraftmaschine
mit einer Einspritzpumpe und elektronisch verstellbarem Vollastanschlag
auf einem mit einer Leistungsbremse versehenen Prüfstand auf nach
wählbaren
Betriebskenngrößen optimierte
Vollastkraftstoffmenge bei vorgegebenen Betriebspunkten werden die
folgenden Schritte durchgeführt:
- a) Einstellen einer wählbaren Motordrehzahl mittels
der Leistungsbremse,
- b) Verfahren der Regelstange der Einspritzpumpe in Vollaststellung,
- c) Verfahren des elektronischen Vollastanschlages in Richtung
Vollast bei gleichzeitiger Messung der Betriebskenngrößen bis
zum Erreichen vorgegebener Grenzwerte der Betriebskenngrößen,
- d) speichern dieser Anschlagposition und
- e) Wiederholung der Schritte a) bis d) für weitere Motordrehzahlwerte.
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Dieses
Verfahren ist aufwendig, da beim Verfahren des elektronischen Vollastanschlages
in Richtung Vollast nicht bekannt ist, wann die vorgegebenen Grenzwerte
der Betriebskenngrößen, die
gleichzeitig gemessen werden, erreicht werden. Hierbei kann es im
ungünstigsten
Fall vorkommen, daß aufgrund
von Fehlertoleranzen die Regelstange der Einspritzpumpe unnötig lange
Zeit in Richtung Vollaststellung verfahren werden muß.
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Dieses
Einstellverfahren hat auch den Nachteil, daß aufgrund von Toleranzen der
Komponenten der Brennkraftmaschine (wie zum Beispiel Einspritzdüsen, Einspritzleitung,
Einspritzpumpe) diese nur unzureichend berücksichtigt werden und es sich
gezeigt hat, daß mit
einem solchen Verfahren die tatsächlich
eingestellte Leistung der Brennkraftmaschine ca. 15 % unter der
maximal erreichbaren Leistung liegt. Daneben kommt es zu einer weiteren
Minderleistung von ca. 2 – 5
% (bezogen auf die Soll-Einspritzmenge),
da die Brennkraftmaschine im Neuzustand noch nicht völlig freigelaufen
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das
gegenüber
dem bekannten Verfahren verbessert ist und eine schnelle Einstellung
einer serienmäßig hergestellten
und sich auf einem Prüfstand
befindenden Brennkraftmaschine gestattet.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Weitere
Verfahrensschritte und eine Vorrichtung, auf die das erfindungs-
gemäße Verfahren
anwendbar ist, sind im folgenden beschrieben und an- hand der Zeichnungen
erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
eine Prüfstandsvorrichtung,
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2 – 4:
Diagramme zur Erläuterung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt
eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens, wobei unter der Bezugsziffer 1 ein Prüfstand zu
verstehen ist, welchem insbe sondere extern ein Prüfstandsrechner 2 zugeordnet
ist. Auf dem Prüfstand 1 ist
die Brennkraftmaschine 3 angeordnet, wobei dieser einer
Leistungsbremse 4 zugeordnet ist. Zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Brennkraftmaschine 3 unter Zuschaltung der Leistungsbremse 4 betrieben.
Schaltet man die Leistungsbremse 4 zu, können unter
Last bestimmte Arbeitspunkte angefahren werden, wobei unter Abschaltung
der Leistungsbremse 4 ein Leerlauf der Brennkraftmaschine 3 durchgeführt werden kann.
Der Brennkraftmaschine 3 ist eine ansich bekannte elektronische
Steuereinrichtung 5 zugeordnet, die zumindest eine Speichereinheit 5' sowie (nicht
gezeigt) Ein- und Ausgabeeinrichtungen sowie Rechnereinrichtungen
aufweist. Diese genannten Einrichtungen verarbeiten Signale von
Sensoren 6, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 3 aufnehmen.
Bei dem in 1 gezeigten Komplex (Sensoren 6)
handelt es sich in vorteilhafter Weise um eine Vielzahl von Sensoren,
die unterschiedliche Betriebsgrößen und
auch Umgebungsgrößen der Brennkraftmaschine 3 erfassen.
Ausgehend von den von dem Sensor 6 abgegebenen Signalen
berechnet die elektronische Steuereinrichtung 5 im Betrieb
der Brennkraftmaschine 3 Stellsignale für Steuerglieder, wobei es sich
bei den in 1 gezeigten Steuergliedern um
Einspritzventile 7 handelt. Bei einer Dieselbrennkraftmaschine
werden beispielsweise ausgehend von den Betriebsgrößen der
Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer der Einspritzventile 7 berechnet
und die Einspritzventile 7 entsprechend angesteuert. Die
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
beschränkt
sich jedoch nicht nur auf das Gebiet der Dieselbrennkraftmaschinen,
sondern ist auch auf dem Gebiet der Brennkraftmaschinen, die ein
Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennen, anwendbar. Während der Dauer, während der
sich die Brennkraftmaschine 3 auf dem Prüfstand befindet,
sind der Prüfstandsrechner 2 und
die elektronische Steuereinrichtung 5 über eine Datenleitung 8 miteinander verbunden. Über diese
Datenleitung 8 erfolgt der Datenaustausch, wobei beispielsweise
dem Prüfstandsrechner 2 die
von den Sensoren 6 erfaßten Betriebsgrößen zugeführt werden
und in umgekehrter Richtung die Eingabe der Parameter von dem Prüfstandsrechner 2 veranlaßt wird.
Der Prüfstandsrechner 2 weist
eine Speichereinheit 9 auf, in welcher insbesondere in
Abhängigkeit
von verschiedenen Typen und Konfigurationen der Brennkraftmaschinen
die je weiligen vorgebbaren Bereiche für die Betriebsgrößen abgespeichert
sind. Weiterhin weist der Prüfstandsrechner 2 zur
manuellen Vorgabe von Parametern eine Eingabeeinrichtung 10 auf,
wobei ergänzend
dazu die erfaßten
Betriebsgrößen über eine Ausgabeeinrichtung 11 beispielsweise
optisch angezeigt werden können.
Alternativ zu der Eingabeeinrichtung 10 kann eine manuelle
Eingabeeinrichtung 12 vorhanden sein, die beispielsweise über eine
weitere Datenleitung 13 direkt mit der elektronischen Steuereinrichtung 5 verbindbar
ist. Alternativ zu dem Datenaustausch der Betriebsgrößen über die
Datenleitung 8 kann auch eine Datenleitung 14 vorgesehen werden,
die den Ausgang der Sensoren 6 mit dem Eingang des Prüfstandsrechner 2 verbindet.
So ist es denkbar, daß über die
Datenleitung 14 die erfaßten Betriebsgrößen dem
Prüfstandsrechner 2 zugeführt werden,
während über die
Datenleitung 8 die Eingabe der Parameter stattfindet. Sind
mehrere Prüfstände 1 vorhanden,
ist es denkbar, daß der
Prüfstandsrechner 2 eine
Schnittstelle 15 aufweist, über die die mehreren Prüfstände miteinander
verbunden sind und einem übergeordneten
Rechner zugeordnet werden. Mittels dieses übergeordneten Rechners kann dann
der gesamte Prüfstandsablauf
koordiniert, überwacht
und dokumentiert werden.
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In
den 2 bis 4 ist über der Drehzahl N der Brennkraftmaschine
das Drehmoment Md (2), die Einspritzmenge E (3)
sowie der Regelweg Rw einer Regelstange einer Einspritzpumpe der
Brennkraftmaschine aufgetragen. Ist die Brennkraftmaschine mit einer
elektronischen Steuereinrichtung versehen, die voll elektronisch
arbeitet, kann die Regelstange entfallen, so daß dann in analoger Weise die
Kurve gemäß 4 durch
eine entsprechende Skalierung auf der Y-Achse zu parametrieren ist.
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Erfindungsgemäß ist nun
vorgesehen, daß in einer
an sich bekannten und Sensoren zur Erfassung von Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine aufweisenden elektronischen Steuereinrichtung,
die in Abhängigkeit
der erfaßten
Betriebsgrößen den
Betrieb der Brennkraftmaschine steuert beziehungsweise regelt, vor
der Einstellung der Brennkraftmaschine Parameter in der Steuereinrichtung
abgelegt werden, die Sollwerte für
eine vorgebbare, insbesondere eine maximale, und die Einspritzung
charakterisierende Größe zur Erreichung
zumindest einer vorgebbaren Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine darstellen.
Durch diese Vorgabe der Sollwerte, die in den Parametern enthalten
sind, ist eine Voreinstellung gegeben, so daß mit diesen voreingestellten
Werten ein erster Prüfstandslauf
durchgeführt
werden kann. So ist es beispielsweise von Vorteil, daß Parameter, die
für bestimmte
Typen von Brennkraftmaschinen im Laufe der Entwicklung und Konstruktion
ermittelt worden sind, in der elektronischen Steuereinrichtung beziehungsweise über den
Prüfstandsrechner
in die elektronische Steuereinrichtung abgelegt (eingegeben) werden,
wodurch die Einstellung einer serienmäßig hergestellten und sich
auf einem Prüfstand
befindenden Brennkraftmaschine beschleunigt wird. Bei der die Einspritzung
charakterisierende Größe handelt
es sich beispielsweise um eine Einspritzmenge (die bei vollelektronischen
Systemen beispielsweise durch die Öffnungszeitdauer beziehungsweise Einspritzbeginn
und Einspritzende eines Magnetventiles bestimmt ist) oder aber bei
einer mechanischen beziehungsweise elektromechanisch gesteuerten Einspritzung
um den Regelweg einer Regelstange einer Einspritzpumpe der Brennkraftmaschine.
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Weiterhin
ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Parameter über den
gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine einen vorgebbaren Wert,
insbesondere einen konstanten Wert, für die maximale Einspritzmenge
beziehungsweise den maximalen Regelweg einer Regelstange einer Einspritzpumpe
der Brennkraftmaschine darstellen. D.h., daß die Parameter derart vorgegeben
werden, daß mit diesen
vorgegebenen Parametern über
den Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ein Prüfstandslauf
durchführbar
ist. Bei dem vorgebbaren Wert handelt es sich um einen Maximalwert,
der derart gewählt
ist, daß damit
während
des Prüfstandslaufes Beschädigungen
der Brennkraftmaschine ausgeschlossen sind. In einer besonderen
Ausgestaltung ist dieser Wert über
den Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine konstant, während hier
jedoch auch über
den Drehzahlberiech der Brennkraftmaschine ansteigende beziehungsweise
abfallende Werte beziehungsweise Werte, die auf einer nichtlinearen
Kurve liegen, vorgegeben werden können. So ist es beispielsweise
denkbar, daß der
vorgebbare Wert über den
Drehzahlbereich von Null bis zur Maximaldrehzahl treppenförmig ansteigt.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß
- a) die
elektronische Steuereinrichtung einen Sollwert für eine vorgebbare Drehzahl
einstellt,
- b) die Leistungsbremse ein vorgebbares Drehmoment einstellt,
- c) die Brennkraftmaschine mit diesen eingestellten Sollwerten
betrieben wird und
- d) ein Ist-Wert für
die Einspritzung charakterisierende Größe gemessen wird.
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Diese
allgemeine Vorgehensweise ist anhand der Einstellung einer Dachkurve
der Brennkraftmaschine, wie sie in 2 gezeigt
ist, erläutert.
Die einzustellende Dachkurve (Vollastkurve) ist in 2 mit
A bezeichnet, wobei diese Dachkurve A aus einzelnen Stützpunkten
B besteht. Um nun während
eines Prüfstandslaufes
der Brennkraftmaschine diese Stützpunkte
B zu ermitteln, wird gemäß 3 eine maximale
Einspritzmenge C1 oder auch gemäß 4 ein
bestimmter Regelweg Rw (Kurve C2) eingestellt. Zur Ermittlung eines
bestimmten Stützpunktes,
der beispielhaft in 2 mit D bezeichnet ist, wird
von der Leistungsbremse des Prüfstandes
ein vorgebbares Drehmoment, das konstant ist und auf der Kurve,
die mit E bezeichnet ist, liegt, eingestellt. Gleichzeitig wird
von der elektronischen Steuereinrichtung, gegebenenfalls von dem
Prüfstandsrechner überwacht,
ein Sollwert für
eine vorgebbare Drehzahl eingestellt, wobei dieser Sollwert auf
der Kurve F liegt. Somit ergibt sich aus dem Schnittpunkt der beiden
Kurve E und F gemäß 2 der
fiktive Stützpunkt
D, für
welchen dann ein Ist-Wert für
die die Einspritzung charakterisierende Größe gemessen wird. Bei der die
Einspritzung charakterisierenden Größe handelt es sich gemäß 3 um
diejenige Einspritzmenge E, die mit der Bezugsziffer G bezeichnet
ist. Nach Ermittlung dieses Ist-Wertes wird dieser als Parameter
oder in den Parametern für
die Betriebskenngröße abgespeichert.
Analog dazu ergibt sich ein Ist-Wert N für den Regelweg Rw, der um den
Betrag J von dem vorgegebenen Regelweg gemäß Kurve C2 abweicht. D.h. also,
daß ausgehend
von einer vorgegebe nen Einspritzmenge beziehungsweise einem vorgegebenen
Regelweg (C1 beziehungsweise C2) von der Leistungsbremse ein Soll-Drehmoment (E)
bei einer vorgegebenen Soll-Drehzahl (F) vorgegeben wird und die
Brennkraftmaschine mit diesen vorgegebenen Sollwerten stationär betrieben
wird. Da voraussichtlich die vorgegebene Einspritzmenge beziehungsweise
der voreingestellte Regelweg von den tatsächlichen Werten, die zur Erreichung
der Soll-Drehzahl beziehungsweise des Soll-Drehmomentes erforderlich sind, abweichen,
werden die tatsächlich
erforderlichen Werte als Ist-Werte abgespeichert. Denkbar ist es
auch, ausgehend von der vorgegebenen Einspritzmenge beziehungsweise
dem voreingestellten Regelweg die Differenz (J) als Parameter abzuspeichern.
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Nachdem
nun für
einen Stützpunkt
D das erfindungsgemäße Verfahren
durchgeführt
worden ist, ist es weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, daß die genannten
Schritte a) bis d) für
weitere vorgebbare Drehmomente wiederholt und ebenfalls die gemessenen
Ist-Werte (beziehungsweise die Differenzen) abgespeichert werden.
Somit ergibt sich nach mehrfacher Wiederholung des erfindungsgemäßen Verfahrens
eine speziell in Abhängigkeit
des Types und der Konfiguration der Brennkraftmaschine ermittelte
Dachkurve, wie sie in 2 beispielhaft dargestellt ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Prüfstandsrechner den Sollwert
für das Drehmoment
der Leistungsbremse einstellt. In Ergänzung dazu ist vorgesehen,
daß das
eingestellte Drehmoment und gegebenenfalls weitere Größen von
dem Prüfstandsrechner überwacht
werden. Damit ist gewährleistet,
daß der
gesamte Prüfstandslauf anhand
vorgebbarer Werte automatisch ablaufen kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat somit insgesamt den Vorteil, daß eine vorgebbare (definierte)
Drehmoment-Kurvenform einstellbar ist, bei dem sämtliche Toleranzen von Bauteilen
der Brennkraftmaschine berücksichtigt
sind.