WO2014016321A1 - Erkennung einer verkokung im einlasstrakt eines verbrennungsmotors - Google Patents

Erkennung einer verkokung im einlasstrakt eines verbrennungsmotors Download PDF

Info

Publication number
WO2014016321A1
WO2014016321A1 PCT/EP2013/065567 EP2013065567W WO2014016321A1 WO 2014016321 A1 WO2014016321 A1 WO 2014016321A1 EP 2013065567 W EP2013065567 W EP 2013065567W WO 2014016321 A1 WO2014016321 A1 WO 2014016321A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
coking
characteristic
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/065567
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian GRASREINER
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft filed Critical Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority to CN201380039797.XA priority Critical patent/CN104508283B/zh
Publication of WO2014016321A1 publication Critical patent/WO2014016321A1/de
Priority to US14/604,903 priority patent/US9556802B2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0223—Variable control of the intake valves only
    • F02D13/0234—Variable control of the intake valves only changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/04—Cleaning of, preventing corrosion or erosion in, or preventing unwanted deposits in, combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08—Safety, indicating or supervising devices
    • F02B77/083—Safety, indicating or supervising devices relating to maintenance, e.g. diagnostic device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0223—Variable control of the intake valves only
    • F02D13/0234—Variable control of the intake valves only changing the valve timing only
    • F02D13/0238—Variable control of the intake valves only changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/08—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing for rendering engine inoperative or idling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/08—Introducing corrections for particular operating conditions for idling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/042—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/04—Cleaning of, preventing corrosion or erosion in, or preventing unwanted deposits in, combustion engines
    • F02B2077/045—Cleaning of, preventing corrosion or erosion in, or preventing unwanted deposits in, combustion engines by flushing or rinsing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a coking in the intake tract of an internal combustion engine with variable intake camshaft adjustment and a corresponding engine test device for detecting a coking.
  • Oil residue from the crankcase breather can get in communication with soot particles from the cylinder under heat in the form of coal deposit in the inlet. Coking tendency increases when using low quality fuels and low load driving profiles.
  • a coking lining for example, at the top of the valve groove between the valve disk and
  • Valve stem can disturb the tumble flow, so that the idle speed fluctuates more and in extreme cases even misfires can occur.
  • a coking pad can even lead to a performance drop as a flow resistance due to insufficient cylinder filling.
  • a coking pad on the inlet valve or on the valve opening can prevent proper closing of the valve, allowing it to close
  • Internal combustion engine requires and allows an objective assessment of coking. Furthermore, the object is directed to the specification of a motor test device with corresponding properties.
  • a first aspect of the invention relates to a method for detecting a coking in the intake tract of an internal combustion engine with
  • Direct fuel injection in particular a gasoline engine with
  • Gasoline direct injection runs, for example, on a vehicle-external engine test device, which, for example, in a
  • the engine test device is connected via a corresponding vehicle interface with the engine control of the vehicle wirelessly or by wire and can therefore control the operation of the vehicle and retrieve measured values from the engine control. It would also be conceivable that the procedure on the
  • Engine control unit of the vehicle runs, for example, in the case of the detection of coking cleaning of the channels automatically is instructed.
  • an instruction for cleaning can be issued to the driver or to a mechanic in the workshop and / or a corresponding indication of coking in a fault memory of the driver
  • the internal combustion engine also has a variable
  • variable intake valve control makes it possible to change the opening timing of the intake valves in relation to the crank angle of the crankshaft.
  • This variable intake valve control is a variable camshaft adjustment, in which the position of the intake camshaft is changed to the crankshaft, in particular via a so-called
  • Vane phasers It may also be a fully variable valve train, in addition to the opening time of the intake valves also the valve lift can be changed.
  • the internal combustion engine is operated at idle with respect to the idle normal operation increased idle speed. It can be provided that the internal combustion engine initially in
  • Idle normal operation is operated, for example, at a speed in the range of 700 to 900 U / min. Thereafter, for the detection of
  • Coking the idle speed increases, for example, to a
  • Idling speed greater than 1200 U / min, in particular to a speed of about 1500 U / min.
  • the opening timing of the intake valves is advanced, thereby increasing the valve overlap (the time period at which the intake valve is already opened, before the exhaust valve is closed). It is possible that a certain setting for the opening time is approached and then measured values are taken at this setting the opening time of the intake valves. For example, there will be a setting for the
  • a setting can be used in which the intake valves close shortly after bottom dead center or already before bottom dead center. It is also possible that the opening time from late to early is traversed once or several times and measured values are recorded during the passage through the opening time. In this case, for example, measured values are used in an evaluation window for the determination of a rough running characteristic whose center of gravity or which lies completely in the early half of the maximum adjustment range.
  • a characteristic of the internal combustion engine characteristic of the rough running of the internal combustion engine can be determined. Based on the rough running characteristic, the presence of coking in the intake tract can then be detected.
  • the rough running of the internal combustion engine is fundamentally increased.
  • the difference in the engine running noise between the case of coking of the intake tract and the noncoccoking case thereby becomes larger, thus making it easier to distinguish between coking and uncoking and so that coking of safer and lower degrees of inlet coking can also be detected earlier.
  • a higher idle speed should be used to prevent the engine from going out.
  • the method according to the invention permits an objective determination of the coking by measurement instead of by subjective visual assessment. A Cleaning or repair takes place only if this is really necessary objectively.
  • Coking can be detected very quickly by the method (for example within 3 minutes instead of 1 hour and more when disassembling the motor).
  • Comparative value can be compared. If the uneven running parameter becomes greater, for example, with increasing uneven running, a high degree of coking of the intake tract and / or a cleaning requirement of the intake tract can be ascertained, in particular in the event that the uneven running parameter is greater than the comparison value. But if the Laufunruhe characteristic is smaller than the characteristic, there is no need to clean the intake tract.
  • uneven running parameter becomes smaller, for example, with increasing uneven running, a high degree of coking of the intake tract and / or a cleaning requirement of the intake tract can be determined, for example, in the event that the uneven running parameter is smaller than the comparative value.
  • the rough running characteristic, the presence of a high degree of coking, and / or a need for cleaning can be communicated, for example, visually to the user of the engine test device, who then sends the
  • a cylinder-related rough running characteristic for each cylinder is determined for the rough running of a cylinder of character tables.
  • the (global) uneven running characteristic for the entire internal combustion engine is then formed from the cylinder-related rough running characteristics. This can be done in particular by averaging the rough running characteristics of the individual cylinders. By an average of the rough running characteristics of the individual cylinders is formed, based on the resulting rough running characteristic better on the presence of a
  • Coking in the intake tract are shot. If the cylinder-related rough running characteristic of all cylinders indicates an increased uneven running, there is typically a coking of the intake tract. If the
  • Uneven running characteristic of a single cylinder indicates an increased uneven running, the rough running characteristics of the other cylinders but not indicate increased uneven running, but there is usually no coking of the inlet tract before; in this case, however, the resulting uneven running parameter will not indicate a particularly high degree of uneven running in the case of an averaging of the uneven running parameters, since the increase in the
  • the cylinder-related uneven running characteristic of each cylinder is preferably determined as a function of a plurality of rough running values related to the respective cylinder, which describe the running unrest of the internal combustion engine in the working phases of the respective cylinder (that is to say when the respective cylinder is ignited).
  • a rough running value indicates, for example, whether the crankshaft rotates faster or slower compared to a reference.
  • the rough running characteristic of a cylinder can be determined by averaging rough running values related to that cylinder.
  • the rough running characteristic of a cylinder may be determined from the average of the rough running values indicating that the crankshaft is turning faster and the average of the rough running values indicating that the crankshaft is rotating more slowly, for example by taking the distance between the two Average values is determined.
  • the engine temperature (for example, based on the temperature of the coolant) at least at the start of the measurement is less than or equal to a temperature threshold value (for example, a
  • Temperature threshold in the range of 30 ° C to 50 ° C, in particular a temperature threshold of 40 ° C), so that the measurement is meaningful. This is checked, for example, before the measurement. If the
  • Coolant within 2h (instead of 8h) from, for example, 100 ° C to 30 ° C can be cooled down. It could also be provided that during the entire measurement, the engine temperature must be less than or equal to less than a temperature threshold.
  • a second aspect of the invention is directed to a motor tester.
  • the engine test device is for detecting coking in the intake tract of a direct injection fuel injection engine and variable
  • Inlet valve control set up The device can be connected to a motor vehicle for controlling the operation of the vehicle and for receiving in-vehicle measured values, for example via an electrical connection or a radio link.
  • the engine tester controls the engine via the engine
  • the engine tester adjusts the opening time of the engine control unit via the engine control unit Intake valves towards early. Furthermore, the engine test device determines a characteristic of the combustion engine characteristic uneven running characteristic of the internal combustion engine, wherein based on the rough running characteristic, the presence of coking in the intake tract can be seen.
  • Fig. 1 is an exemplary flowchart for an inventive
  • FIG. 2 is an illustration for defining the intake spread value
  • Fig. 4 results for the rough running characteristic lutmwdiff before and after cleaning the inlet tract.
  • Fig. 1 is an exemplary flow chart for a method according to the invention for detecting a coking in the intake tract of a
  • step 90 it is checked whether the engine temperature is below a
  • Threshold is, for example, below 40 ° C. If this is not the case, a rapid cooling down of the engine is carried out by means of the electric fan, so that before starting the measurement
  • Engine temperature is lowered to a value below 40 ° C.
  • the idle speed is increased from an idle speed typical of idle normal operation (eg, 750 rpm) to an increased idle speed (eg, 1500 rpm).
  • the opening timing of the intake valves is advanced (see step 110) by advancing the intake camshaft toward early. In this case, the so-called spread value SW is reduced.
  • Spreading value SW describes the angle in ° CA (crankshaft) between top dead center and the vertex of the valve lift curve of the intake valve. This is shown in FIG. 2.
  • the curve 200 describes an exemplary valve lift curve in the middle position of the intake camshaft.
  • the dashed curve 210 describes an exemplary valve lift curve after an advance of the curve 200, wherein the opening time ⁇ Z (i.e., the period between opening and closing of the intake valve) for the curve 200 is earlier in time than for the curve 210.
  • ⁇ Z i.e., the period between opening and closing of the intake valve
  • Valve lift curve corresponds.
  • the opening time ⁇ Z is advanced in the direction of step 110 according to step 110, for example, by changing the spread value SW the opening time ⁇ Z is traversed several times from late to early, and measured values are recorded during the passage through the opening time ⁇ Z.
  • the opening time ⁇ Z fixed could be brought to an early position (ie, the spread value SW to a fixed value be set, for example, a value SW in the range of 50 ° CA and 85 ° CA) and in this position, the measurement can be performed.
  • Spreading value SW starting from a spread value SW 4 (corresponding to a late opening time ⁇ Z) to a lower one
  • the spread value SWi corresponds, for example, to the latest possible position of the opening time ⁇ Z, which is adjustable with the intake valve drive of the engine, while the spread value SWi corresponds to the earliest possible position of the opening time, for example
  • Inlet valve drive of the engine is adjustable.
  • the senor valve drive of the engine is adjustable.
  • the senor valve drive of the engine is adjustable.
  • the senor valve drive of the engine is adjustable.
  • the senor valve drive of the engine is adjustable.
  • the senor valve drive of the engine is adjustable.
  • the senor valve drive of the engine is adjustable.
  • the senor valve drive of the engine is adjustable
  • Spreading value SW ! 50 ° KW reduced, resulting in an adjustment range of 70 ° KW.
  • the traversed value range of the spread value SW from SWi to SW is shown in FIG. 3 as X-axis.
  • the spread value SW is preferably traversed from SW to SWi not only once but several times in step 110.
  • segment times are recorded by means of a transmitter-wheel measurement.
  • a segment time corresponds to the time at which the crankshaft exceeds a predetermined crankshaft angle range.
  • each cylinder is assigned a crankshaft angle range designated as a segment in which it ignites.
  • rough-running values for the individual cylinders can be calculated (see step 120 in FIG. The calculation of
  • Runtime values lut (n) can be calculated, for example, in the following way: ts (n + 1) - ts (n)
  • lut (n) describes a rough running value for the ignition timing n of, for example, a four-cylinder engine.
  • the quantity ts (n + 1) describes the segment time for the ignition clock n
  • ts (n + 1) describes the segment for the ignition clock n + 1.
  • the variable K corresponds to a correction value K, in particular for dynamic compensation.
  • Each rough-running value lut (n) is assigned to the working cycle of a specific cylinder and thus to a specific cylinder, depending on the firing order of the cylinders.
  • Fig. 3 are exemplary
  • the rough-running values lut (n) can assume both positive and negative values.
  • a running noise value of zero corresponds to a motor run without rough running.
  • the motor rotates too slowly in the assigned segment n, with a negative value of lut (n) the motor rotates too fast in the assigned segment n.
  • the turbulence values lut (n) shown in FIG. 3 are determined by repeatedly passing through the spread value SW from SW 4 to SWi and stored in a cylinder-specific manner.
  • the turbulence values lut (n) form a funnel shape, the amount and thus the funnel width with increasing spread value SW (ie with increasing late shift of the opening time) tends to become smaller and with decreasing spread value SW (ie with increasing Early shift of the opening time) tends to increase.
  • RUNNING LUT (n) with a rather earlier position of the camshaft for example, up to 85 ° CA, is suitable for the inventive method for detecting a coking, as in rather earlier position of the camshaft
  • Camshaft the difference in the rough running of the internal combustion engine between the case of coking of the intake tract and the case a non-coking is greater, making it easier between coking and
  • Non-coking can be distinguished.
  • the center of gravity of the evaluation window is preferably in the early half of the maximum adjustment range, preferably the entire evaluation window is in the early half of the maximum
  • the cylinder-related mean value mwlutZi_neg is calculated for all rough-running values of a cylinder Zi in the evaluation window which are smaller than zero. This also happens for each cylinder Zi. From the average values, the distance difflutZi between the positive mean value mwlutZi_pos of the cylinder can be determined for each cylinder Zi for each individual cylinder
  • step 150 a rough running characteristic lutmwdiff of the
  • Measurements for the rough running characteristic lutmwdiff can be determined (for example, by performing steps 110 - 150 several times) and the several measured values are averaged, in which case the averaged quantity is used as a rough running characteristic for detecting the coking of the inlet tract.
  • the coking of the inlet tract can be recognized. If the no-load characteristic lutmwdiff (or the average uneven running parameter) is greater than a limit, this indicates coking of the intake tract and it is a cleaning of the intake tract
  • the intake stroke is not noticeably coked and no cleaning is necessary.
  • the limit value can be obtained on the basis of an empirical measurement of a sufficiently large number of vehicles.
  • the engine temperature since only before the start of the measurement of the first measured value, the engine temperature was below the threshold temperature, for example, 40 ° C, but in the subsequent measurements by the slow heating of the engine has increased the temperature.
  • the values for lutmwdiff are therefore a function of the temperature. At the beginning of the first measurement, it should preferably be ensured that the starting temperature is below the threshold temperature of, for example, 40 ° C. Then the measurements are particularly meaningful.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoffdirekteinspritzung. Der Verbrennungsmotor weist ferner eine variable Einlassventilsteuerung auf. Diese variable Einlassventilsteuerung ermöglicht, die Öffnungszeit der Einlassventile in Relation zum Kurbelwinkel der Kurbelwelle zu verändern. Bei dem Verfahren wird der Verbrennungsmotor im Leerlauf mit gegenüber dem Leerlaufnormalbetrieb erhöhter Leerlaufdrehzahl betrieben. Zur Durchführung der Messung wird außerdem die Öffnungszeit der Einlassventile in Richtung früh verstellt. Es wird eine für die Laufunruhe des Verbrennungsmotors charakteristische Laufunruhe-Kenngröße des Verbrennungsmotors bestimmt, anhand der sich das Vorliegen einer Verkokung im Einlasstrakt erkennen lässt.

Description

Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors mit variabler Einlassnockenwellen- Verstellung sowie ein entsprechendes Motortestgerät zur Erkennung einer Verkokung.
Bei Ottomotoren mit Benzindirekteinspritzung kann es zu einer Verkokung des Einlasstraktes kommen, insbesondere am Einiassventil (beispielsweise an der Ventilkehlung) oder im Einlasskanal an der Ventilöffnung. Bei einer derartigen Verkokung lagert sich Kohle im Einlasstrakt ab. Ursächlich für die Verkokungsneigung bei Ottomotoren mit Benzindirekteinspritzung ist, dass bei Ottomotoren mit Benzindirekteinspritzung keine kontinuierliche reinigende Spülung des Einlasstraktes, beispielsweise des Einlassventils, mit Benzin stattfindet, da der Kraftstoff direkt im Brennraum eingespritzt wird;
Ölrückstände aus der Kurbelgehäuse-Entlüftung können sich in Verbindung mit Rußpartikeln aus dem Zylinder unter Hitzeeinwirkung in Form von Kohle im Einlass ablagern. Die Verkokungsneigung nimmt dabei bei Verwendung von Kraftstoffen mit niedriger Qualität und bei Fahrprofilen mit niedriger Last zu.
Diese Verkokung sorgt für eine Verschlechterung der Laufruhe im
Kaltleerlauf und kann zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch sowie zu Beanstandungen im Warmlauf-Fahrverhalten führen. Ein Verkokungsbelag beispielsweise oben an der Ventilkehlung zwischen Ventilteller und
Ventilschaft kann die Tumble-Strömung stören, so dass die Leerlaufdrehzahl stärker schwankt und es im Extremfall sogar zu Zündaussetzern kommen kann. Ein Verkokungsbelag kann sogar als Strömungswiderstand aufgrund unzureichender Zylinderfüllung zu einem Leistungsabfall führen. Darüber hinaus kann ein Verkokungsbelag am Einlassventil oder an der Ventilöffnung ein korrektes Schließen des Ventils verhindern, so dass es zu
Kompressionsverlusten und sporadischen Zündaussetzern kommt. Die Verkokung des Einlasstraktes, insbesondere der Einlassventile, bei
Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung und deren Folgen sind in der Druckschrift DEP 1 884 637 A2 beschrieben.
Typischerweise kann der Grad der Verkokung im Einlasstrakt in der
Werkstatt nur nach Demontage von Motorenteilen optisch festgestellt werden. Falls der Einlasstrakt entsprechend verkokt ist, erfolgt dann eine Reinigung des Einlasstrakts oder ein Austausch der betroffenen Bauteile.
Die optische Erkennung einer Verkokung weist den Nachteil eines hohen Arbeitsaufwands zur Demontage der Motorenteile für die optische
Zugänglichkeit auf. Außerdem ist die optische Begutachtung mit dem
Nachteil mangelnder Objektivierbarkeit verbunden, da die Verkokung bei einer rein visuellen Betrachtung schwer zu beurteilen ist. Ferner ist es aus der Druckschrift DE 199 58 177 A1 bekannt, dass auch der Brennraum eines Verbrennungsmotors von Verkokung betroffen sein kann. Im Zusammenhang mit der Verkokung des Brennraums wird vorgeschlagen, Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors zu detektierten und im Fall signifikanter Schwankungen der Leerlaufdrehzahl eine Reinigung der
Brennräume des Motors zu veranlassen. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoffdirekteinspritzung anzugeben, welches zur Erkennung keine Demontage des
Verbrennungsmotors erfordert und eine objektive Beurteilung der Verkokung ermöglicht. Ferner ist die Aufgabe auf die Angabe eines Motortestgeräts mit entsprechenden Eigenschaften gerichtet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors mit
Kraftstoffdirekteinspritzung, insbesondere eines Ottomotors mit
Benzindirekteinspritzung. Das Verfahren läuft beispielsweise auf einem fahrzeugexternen Motortestgerät ab, welches beispielsweise in einer
Fahrzeug-Reparaturwerkstatt verwendet wird. Das Motortestgerät wird über eine entsprechende Fahrzeugschnittstelle mit der Motorsteuerung des Fahrzeugs drahtlos oder drahtgebunden verbunden und kann darüber den Betrieb des Fahrzeugs steuern und Messwerte von der Motorsteuerung abrufen. Es wäre aber auch denkbar, dass das Verfahren auf dem
Motorsteuergerät des Fahrzeugs abläuft, wobei beispielsweise im Fall der Erkennung einer Verkokung einer Reinigung der Kanäle automatisch angewiesen wird. Es kann dazu ein Hinweis zur Reinigung an den Fahrer oder an einen Monteur in der Werkstatt ausgegeben wird und/oder eine entsprechender Hinweis auf Verkokung in einem Fehlerspeicher des
Fahrzeugs abgelegt werden. Ferner wäre es auch denkbar, dass bei einer Erkennung der Verkokung über das Motorsteuergerät eine automatische Reinigung des Fahrzeugs durchgeführt wird, beispielsweise über die
Einbringung von Reinigungsflüssigkeit in den Einlasstrakt oder die
Umschaltung in einen Reinigungsbetriebsmodus des Verbrennungsmotors. Der Verbrennungsmotor weist ferner noch eine variable
Einlassventilsteuerung auf. Diese variable Einlassventilsteuerung ermöglicht es, die Öffnungszeit der Einlassventile in Relation zum Kurbelwinkel der Kurbelwelle zu verändern. Beispielsweise handelt es sich um eine variable Nockenwellenverstellung, bei der die Position der Einlassnockenwelle zur Kurbelwelle verändert wird, insbesondere über einen sogenannten
Flügelzellenversteller. Es kann sich auch um einen vollvariablen Ventiltrieb handeln, bei dem neben der Öffnungszeit der Einlassventile außerdem der Ventilhub verändert werden kann. Bei dem Verfahren wird der Verbrennungsmotor im Leerlauf mit gegenüber dem Leerlaufnormalbetrieb erhöhter Leerlaufdrehzahl betrieben. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor zunächst im
Leerlaufnormalbetrieb betrieben wird, beispielsweise mit einer Drehzahl im Bereich von 700 bis 900 U/min. Danach wird für die Erkennung der
Verkokung die Leerlaufdrehzahl erhöht, beispielsweise auf eine
Leerlaufdrehzahl größer 1200 U/min, insbesondere auf eine Drehzahl von ungefähr 1500 U/min.
Zur Durchführung der Messung wird außerdem die Öffnungszeit der Einlassventile in Richtung früh verstellt, wodurch die Ventilüberschneidung (die Zeitdauer bei der das Einlassventil bereits geöffnet ist, noch bevor das Auslassventil geschlossen ist) vergrößert wird. Hierbei ist es möglich, dass eine bestimmte Einstellung für die Öffnungszeit angefahren wird und dann Messwerte bei dieser Einstellung der Öffnungszeit der Einlassventile aufgenommen werden. Es wird beispielsweise eine Einstellung für die
Öffnungszeit angefahren, die in der frühen Hälfte des Verstellbereichs liegt. Es kann eine Einstellung verwendet werden, bei der die Einlassventile schon kurz nach dem unteren Totpunkt oder bereits vor dem unteren Totpunkt schließen. Es ist auch möglich, dass die die Öffnungszeit von spät nach früh einmal oder mehrmals durchfahren wird und während des Durchfahrens der Öffnungszeit jeweils Messwerte aufgenommen werden. Hierbei werden beispielsweise Messwerte in einem Auswertungsfenster für die Bestimmung einer Laufunruhe-Kenngröße verwendet, dessen Schwerpunkt oder das vollständig in der frühen Hälfte des maximalen Verstellbereichs liegt.
Mittels Messung kann ein für die Laufunruhe des Verbrennungsmotors charakteristische Laufunruhe-Kenngröße des Verbrennungsmotors bestimmt werden. Anhand der Laufunruhe-Kenngröße lässt sich dann das Vorliegen einer Verkokung im Einlasstrakt erkennen.
Durch die erfindungsgemäße Verstellung der Öffnungszeit der Einlassventile in Richtung früh wird die Laufunruhe des Verbrennungsmotors grundsätzlich erhöht. Der Unterschied in der Laufunruhe des Verbrennungsmotors zwischen dem Fall einer Verkokung des Einlasstraktes und dem Fall eine Nichtverkokung wird dadurch größer, wodurch leichter zwischen Verkokung und Nichtverkokung unterschieden werden kann und damit eine Verkokung sicherer und geringere Einlassverkokungsgrade auch früher erkannt werden können. Andererseits sollte bei einer frühen Öffnungszeit der Einlassventile eine höhere Leerlaufdrehzahl verwendet werden, um das Ausgehen des Verbrennungsmotors zu verhindern. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine objektive Feststellung der Verkokung durch Messung anstatt durch subjektive visuelle Beurteilung. Eine Reinigung bzw. Reparatur findet nur dann statt, wenn dies objektiv wirklich notwendig ist.
Eine Demontage des Motors allein zur visuellen Beurteilung der Verkokung ist bei Anwendung des Verfahrens nicht notwendig. Eine Verkokung kann durch das Verfahren sehr schnell festgestellt werden (beispielsweise innerhalb von 3 min anstatt in 1 h und mehr bei Demontage des Motors).
Die Laufunruhe-Kenngröße des Verbrennungsmotors kann mit einem
Vergleichswert verglichen werden. Falls die Laufunruhe-Kenngröße beispielsweise mit steigender Laufunruhe größer wird, kann insbesondere für den Fall, dass die Laufunruhe-Kenngröße größer als der Vergleichswert ist, ein hoher Verkokungsgrad des Einlasstraktes und/oder ein Reinigungsbedarf des Einlasstraktes festgestellt werden. Falls aber die Laufunruhe-Kenngrößer kleiner als die Kenngröße ist, besteht kein Bedarf zur Reinigung des
Einlasstraktes
Falls die Laufunruhe-Kenngröße beispielsweise mit steigender Laufunruhe kleiner wird, kann beispielsweise für den Fall, dass die Laufunruhe- Kenngröße kleiner als der Vergleichswert ist, ein hoher Verkokungsgrad des Einlasstraktes und/oder ein Reinigungsbedarf des Einlasstraktes festgestellt werden.
Die Laufunruhe-Kenngröße, das Vorliegen eines hohen Verkokungsgrads, und/oder ein Reinigungsbedarf können beispielsweise dem Benutzer des Motortestgeräts insbesondere optisch mitgeteilt werden, der dann die
Reinigung des Einlasstaktes durchführt.
Vorzugsweise wird eine für die Laufunruhe eines Zylinders Charakterstischen zylinderbezogene Laufunruhe-Kenngröße für jeden Zylinder bestimmt. Aus den zylinderbezogenen Laufunruhe-Kenngrößen wird dann die (globale) Laufunruhe-Kenngröße für den gesamten Verbrennungsmotor gebildet. Dies kann insbesondere durch Mittelwertbildung der Laufunruhe-Kenngrößen der einzelnen Zylinder geschehen. Indem ein Mittelwert der Laufunruhe- Kenngrößen der einzelnen Zylinder gebildet wird, kann anhand der sich ergebenden Laufunruhe-Kenngröße besser auf das Vorliegen einer
Verkokung im Einlasstrakt geschossen werden. Wenn die zylinderbezogene Laufunruhe-Kenngröße sämtlicher Zylinder eine erhöhte Laufunruhe anzeigt, liegt typischerweise eine Verkokung des Einlasstraktes vor. Wenn die
Laufunruhe-Kenngröße eines einzelnen Zylinders eine erhöhte Laufunruhe anzeigt, die Laufunruhe-Kenngrößen der anderen Zylinder aber keine erhöhte Laufunruhe anzeigen, liegt jedoch meistens keine Verkokung des Einlasstraktes vor; in diesem Fall wird aber bei einer Mittelwertbildung der Laufunruhe-Kenngrößen die sich ergebende Laufunruhe-Kenngröße gerade keine besonders hohe Laufunruhe anzeigen, da die Erhöhung der
Laufunruhe-Kenngröße eines Zylinders nur um den Faktor 1 /Zylinderanzahl auf die Laufunruhe-Kenngröße des Verbrennungsmotors durchschlägt.
Die vorstehend genannte Laufunruhe-Kenngröße des Verbrennungsmotors kann wiederum eine gemittelte Laufunruhe-Kenngröße des
Verbrennungsmotors sein, die sich aus der Mittelung mehrere Laufunruhe- Kenngrößen des Verbrennungsmotors bei mehreren Messdurchgängen ergibt.
Vorzugsweise wird die zylinderbezogene Laufunruhe-Kenngröße jedes Zylinders in Abhängigkeit mehrerer auf den jeweiligen Zylinder bezogenen Laufunruhewerte bestimmt, die die Laufunruhe des Verbrennungsmotors in den Arbeitsphasen des jeweiligen Zylinders (d. h. bei Zündung des jeweiligen Zylinders) beschreiben. Ein Laufunruhewert gibt dabei beispielsweise an, ob sich die Kurbelwelle im Vergleich zu einer Referenz schneller oder langsamer dreht.
Die Laufunruhe-Kenngröße eines Zylinders kann durch Mittelung von Laufunruhewerten, die auf diesen Zylinder bezogen sind, bestimmt werden. Die Laufunruhe-Kenngröße eines Zylinders kann beispielsweise aus dem Mittelwert der Laufunruhewerte, die angeben, dass sich die Kurbelwelle schneller dreht, und aus dem Mittelwert der Laufunruhewerte, die angeben, dass sich die Kurbelwelle langsamer dreht, bestimmt werden, beispielsweise indem der Abstand dieser beiden Mittelwerte bestimmt wird.
Vorzugsweise ist die Motortemperatur (beispielsweise bezogen auf die Temperatur des Kühlmittels) zumindest bei Start der Messung kleiner oder kleiner gleich einem Temperaturschwellwert (beispielsweise ein
Temperaturschwellwert im Bereich von 30°C bis 50°C, insbesondere ein Temperaturschwellwert von 40 °C), damit die Messung aussagekräftig ist. Dies wird beispielsweise vor der Messung geprüft. Wenn die
Motortemperatur diese Bedingung vor der Messung nicht erfüllt, wird vorzugsweise eine Schnellkühlung des Motors mittels des Elektrolüfters durchgeführt, wobei beispielsweise die gemessene Temperatur des
Kühlmittels innerhalb von 2h (anstatt 8h) von beispielsweise 100 °C auf 30 °C herunter gekühlt werden kann. Es könnte auch vorgesehen werden, dass während der gesamten Messung die Motortemperatur kleiner oder kleiner gleich als ein Temperaturschwellwert sein muss.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf ein Motortestgerät gerichtet. Das Motortestgerät ist zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoffdirekteinspritzung und variabler
Einlassventilsteuerung eingerichtet. Das Gerät ist mit einem Kraftfahrzeug zum Steuern des Betriebs des Fahrzeugs und zur Entgegennahme von fahrzeuginternen Messwerten verbindbar, beispielsweise über eine elektrische Verbindung oder eine Funkverbindung.
Das Motortestgerät steuert den Verbrennungsmotor über das
Motorsteuergerät so, dass dieser im Leerlauf mit gegenüber dem
Leerlaufnormalbetrieb erhöhter Leerlaufdrehzahl betrieben wird. Das Motortestgerät verstellt über das Motorsteuergerät die Öffnungszeit der Einlassventile in Richtung früh. Ferner bestimmt das Motortestgerät eine für die Laufunruhe des Verbrennungsmotors charakteristische Laufunruhe- Kenngröße des Verbrennungsmotors, wobei anhand der Laufunruhe- Kenngröße das Vorliegen einer Verkokung im Einlasstrakt erkennbar ist.
Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Motortestgerät nach dem zweiten Aspekt der
Erfindung; vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Motortestgeräts entsprechen den beschriebenen vorteilhaften
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In diesen zeigen:
Fig. 1 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes
Verfahren zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakts eines Verbrennungsmotors;
Fig. 2 eine Darstellung zur Definition des Einlass-Spreizungswerts;
Fig. 3 eine Darstellung gemessener Laufunruhewerte für vier verschiedene Zylinder Z1 , 22, Z3 und Z4 über dem Spreizungswinkel SW; und
Fig. 4 Messergebnisse für die Laufunruhe-Kenngröße lutmwdiff vor und nach Reinigung des Einlasstraktes.
In Fig. 1 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines
Verbrennungsmotors dargestellt. In Schritt 90 wird geprüft, ob die Motortemperatur unterhalb eines
Schwellwerts liegt, beispielsweise unterhalb 40 °C. Falls dies nicht der Fall ist, wird eine Schnellkühlung (Rapid Cool Down) des Motors mittels des Elektrolüfters durchgeführt, so dass vor Beginn der Messung die
Motortemperatur auf einen Wert unterhalb von 40 °C abgesenkt ist.
Nach Gewährleisten einer Temperatur unterhalb des Schwellwerts wird in Schritt 100 die Leerlaufdrehzahl von einer im Leerlaufnormalbetrieb typischen Leerlaufdrehzahl (beispielsweise 750 U/min) auf einer erhöhte Leerlaufdrehzahl erhöht (beispielsweise 1500 U/min).
Ferner wird die Öffnungszeit der Einlassventile in Richtung früh verstellt (s. Schritt 110), indem die Einlassnockenwelle in Richtung früh verstellt wird. Hierbei wird der sogenannte Spreizungswert SW verringert. Der
Spreizungswert SW beschreibt den Winkel in °KW (Kurbelwelle) zwischen dem oberen Totpunkt und dem Scheitelpunkt der Ventilhubkurve des Einlassventils. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Die Kurve 200 beschreibt eine beispielhafte Ventilhubkurve bei Mittelstellung der Einlassnockenwelle. Die gestrichelte Kurve 210 beschreibt eine beispielhafte Ventilhubkurve nach einer Frühverstellung der Kurve 200, wobei die Öffnungszeit ÖZ (d. h. der Zeitraum zwischen Öffnen und Schließen des Einlassventils) für die Kurve 200 zeitlich früher als für die Kurve 210 liegt. In Fig. 2 ist dabei der
Spreizungswert SW für die Kurve 200 bei Mittelstellung dargestellt, der dem Winkel zwischen dem oberen Totpunkt und dem Scheitelpunkt der
Ventilhubkurve entspricht.
Das Verstellen der Öffnungszeit ÖZ in Richtung früh gemäß Schritt 110 erfolgt beispielsweise so, dass durch Ändern des Spreizungswerts SW die Öffnungszeit ÖZ von spät zu früh mehrmals durchfahren wird und während des Durchfahrens der Öffnungszeit ÖZ jeweils Messwerte aufgenommen werden. Alternativ könnte natürlich die Öffnungszeit ÖZ fix auf eine frühe Stellung gebracht werden (d. h. der Spreizungswert SW auf einen fixen Wert eingestellt werden, beispielsweise ein Wert SW im Bereich von 50° KW und 85 °KW) und in dieser Stellung die Messung durchgeführt werden.
Zum Durchfahren der Öffnungszeit von spät nach früh wird der
Spreizungswert SW ausgehend von einem Spreizungswert SW4 (entspricht einer späten Öffnungszeit ÖZ) auf einen demgegenüber geringeren
Spreizungswert SWi (entspricht einer frühen Öffnungszeit ÖZ) reduziert. Dabei entspricht der Spreizungswert SW4 beispielsweise der spätesten möglichen Lage der Öffnungszeit ÖZ, die mit dem Einlassventiltrieb des Motors einstellbar ist, während der Spreizungswert SWi beispielsweise der frühesten möglichen Lage der Öffnungszeit entspricht, die mit dem
Einlassventiltrieb des Motors einstellbar ist. Beispielsweise wird der
Spreizungswert SW ausgehend von SW4 = 120 °KW auf einen
Spreizungswert SW! = 50° KW reduziert, wobei sich ein Verstellbereich von 70 °KW ergibt. Der durchgefahrene Wertebereich des Spreizungswerts SW von SWi bis SW ist in Fig. 3 als X-Achse dargestellt.
Der Spreizungswert SW wird in Schritt 110 vorzugsweise nicht nur einmal, sondern mehrmals von SW auf SWi durchgefahren.
Beim Durchfahren werden sogenannte Segmentzeiten mittels einer Geber- Rad-Messung aufgenommen. Eine Segmentzeit entspricht dabei der Zeit, bei der die Kurbelwelle einen vorbestimmten Kurbelwellenwinkelbereich überschreitet. Hierbei ist beispielsweise jedem Zylinder ein als Segment bezeichneter Kurbelwellenwinkelbereich zugeordnet, in dem dieser zündet. Anhand der Segmentzeiten lassen sich Laufunruhewerte für die einzelnen Zylinder berechnen (s. Schritt 120 in Fig. 1). Die Berechnung von
Laufunruhewerten ist beispielsweise in der Druckschrift DE 198 14 732 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt der Anmeldung aufgenommen wird. Laufunruhewerte lut(n) können beispielsweise in der folgenden Weise berechnet werden: ts(n + 1) - ts(n)
lut(n) = —— = K
ts(n)3 Hierbei beschreibt lut(n) einen Laufunruhewert für den Zündtakt n eines beispielsweise vierzylindrigen Motors. Die Größe ts(n+1) beschreibt die Segmentzeit zum Zündtakt n, ts(n+1) beschreibt die Segment zum Zündtakt n+1. Die Größe K entspricht einem Korrekturwert K, insbesondere zur Dynamikkompensation.
Jeder Laufunruhewert lut(n) ist in Abhängigkeit der Zündreihenfolge der Zylinder dem Arbeitstakt eines bestimmten Zylinders und damit einem bestimmten Zylinder zugeordnet. In Fig. 3 sind beispielhafte
Laufunruhewerte für die Zylinder Z1 , Z2, Z3 und Z4 eines vierzylindrigen Verbrennungsmotors über dem Spreizungswert SW, d. h. über der
Nockenwellenstellung, dargestellt. Dabei können die Laufunruhewerte lut(n) sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Ein Laufunruhewert von null entspricht einem Motorlauf ohne Laufunruhe. Bei einem positiven Wert lut(n) dreht der Motor in dem zugeordneten Segment n zu langsam, bei einem negativen Wert lut(n) dreht der Motor in dem zugeordneten Segment n zu schnell.
Die in Fig. 3 dargestellten Laufunruhewerte lut(n) werden durch mehrfaches Durchlaufen des Spreizungswerts SW von SW4 bis SWi bestimmt und zylinderindividuell abgespeichert.
Die Laufunruhewerte lut(n) bilden eine Trichterform, wobei der Betrag und damit die Trichterweite mit zunehmendem Spreizungswert SW (d. h. mit zunehmender Spätverschiebung der Öffnungszeit) tendenziell kleiner wird und mit kleiner werdendem Spreizungswert SW (d. h. mit zunehmender Frühverschiebung der Öffnungszeit) tendenziell größer wird. Bei
Verschiebung der Öffnungszeit in Richtung früh wird die Laufunruhe des Verbrennungsmotors also tendenziell erhöht. Die Verwendung von
Laufunruhewerte lut(n) mit eher früherer Stellung der Nockenwelle, beispielsweise bis 85 °KW, eignet sich für das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung einer Verkokung, da bei eher früherer Stellung der
Nockenwelle der Unterschied in der Laufunruhe des Verbrennungsmotors zwischen dem Fall einer Verkokung des Einlasstraktes und dem Fall eine Nichtverkokung größer ist, wodurch leichter zwischen Verkokung und
Nichtverkokung unterschieden werden kann. Die Robustheit des
Messverfahrens wird somit erhöht.
In den nachfolgenden Schritten werden zur Bestimmung einer Laufunruhe- Kenngröße nur die Laufunruhewerte lut(n) in einem Auswertungsfenster von SW2 bis SW3 berücksichtigt, beispielsweise von SW2 = 60 °KW bis SW3 = 85° KW. Der Schwerpunkt des Auswertungsfensters liegt vorzugsweise in der frühen Hälfte des maximalen Verstellbereichs, vorzugsweise liegt das gesamte Auswertungsfenster in der frühen Hälfte des maximalen
Verstellbereichs. Bei dem Beispiel in Fig. 3 erstrecken sich die frühe Hälfte des maximalen Verstellbereichs von SW = 50 °KW bis SW = 85 °KW und die späte Hälfte des maximalen Verstellbereichs von 85 °KW bis 120 °KW, wobei im Fall eines Auswertungsfensters von SW2 = 60 °KW bis SW3 = 85°KW das gesamte Auswertungsfenster in der frühen Hälfte des maximalen Verstellbereichs liegt.
Zur Berechnung einer Laufunruhe-Kenngröße des Motors wird ein zylinderbezogene Mittelwert mwlutZi_pos für alle Laufunruhewerte eines Zylinders Zi in dem Auswertungsfenster berechnet, die größer als 0 sind (s. Schritt 130 in Fig. 1). Dies geschieht jeweils für sämtliche Zylinder Zi mit beispielsweise i = 1 , 2, 3 und 4. In ähnlicher Weise wird der zylinderbezogene Mittelwert mwlutZi_neg für alle Laufunruhewerte eines Zylinders Zi in dem Auswertungsfenster berechnet, die kleiner als 0 sind. Auch dies geschieht für jeden Zylinder Zi. Aus den Mittelwerten lässt sich zylinderindividuell für jeden Zylinder Zi der Abstand difflutZi zwischen dem positiven Mittelwert mwlutZi_pos des
Zylinders Zi und dem negativen Mittelwert mwlutZi_neg des Zylinders Zi berechnen (s. Schritt 140 in Fig. 1). Auch die Berechnung des Abstands difflutZi erfolgt jeweils für sämtliche Zylinder Zi. Der Abstandswert difflutZi gibt an, wie breit der Trichter in Fig. 3 für den jeweiligen Zylinder Zi im Mittel im gewählten Auswertefenster ist.
In Schritt 150 wird eine Laufunruhe-Kenngröße lutmwdiff des
Verbrennungsmotors bestimmt, indem die zylinderbezogenen Werte difflutZi über die sämtliche Zylinder Zi gemittelt werden.
Es können optional mehrere Messwerte in aufeinander folgenden
Messungen für die Laufunruhe-Kenngröße lutmwdiff bestimmt werden (indem beispielsweise die Schritte 110 - 150 mehrfach durchgeführt werden) und die mehreren Messwerte gemittelt werden, wobei dann die gemittelte Größe als Laufunruhe-Kenngröße für die Erkennung der Verkokung des Einlasstraktes herangezogen wird.
Anhand der Laufunruhe-Kenngröße lutmwdiff (oder die gemittelte
Laufunruhe-Kenngröße) kann die Verkokung des Einlasstraktes erkannt werden. Falls die Laufunruhe-Kenngröße lutmwdiff (bzw. die gemittelte Laufunruhe-Kenngröße) größer als ein Grenzwert ist, deutet dies auf eine Verkokung des Einlasstraktes hin und es ist eine Reinigung des
Einlasstraktes nötig. Falls die Laufunruhe-Kenngröße lutmwdiff (bzw. die gemittelte Laufunruhe-Kenngröße) kleiner als ein Grenzwert ist, ist der Einlasstakt nicht merklich verkokt und eine Reinigung ist nicht nötig. Der Grenzwert kann dabei anhand einer empirischen Vermessung einer genügend großen Anzahl an Fahrzeugen gewonnen werden.
In Fig. 4 ist sind jeweils vier Messwerte für die Laufunruhe-Kenngröße
5 lutmwdiff vor und nach der Reinigung des Einlasstraktes dargestellt. Die gestrichelten Linien markieren jeweils den Mittelwert der jeweiligen vier Messwerte. Wie anhand von Fig. 4 sichtbar, ist der Mittelwert von lutmwdiff vor der Reinigung des Einlasstraktes fast doppelt so hoch wie nach der Reinigung des Einlasstraktes. Ferner ist ersichtlich, dass die Messwerte für i o die Laufunruhe-Kenngröße vor der Reinigung zunehmend kleiner werden und dadurch an Aussagekraft verlieren. Die Ursache hierfür ist die
gestiegene Motortemperatur, da lediglich vor dem Start der Messung des ersten Messwerts die Motortemperatur unterhalb der Schwelltemperatur von beispielsweise 40°C lag, jedoch bei den nachfolgenden Messungen durch 15 das langsame Aufheizen des Motors die Temperatur gestiegen ist. Die Werte für lutmwdiff sind also eine Funktion der Temperatur. Bei Beginn der ersten Messung sollte vorzugsweise gewährleistet sein, dass die Start-Temperatur unterhalb der Schwelltemperatur von beispielsweise 40°C ist. Dann sind die Messungen besonders aussagekräftig.
20

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines
Verbrennungsmotors mit Kraftstoffdirekteinspritzung und variabler Einlassventilsteuerung, mit den Schritten:
- Betreiben (100) des Verbrennungsmotors im Leerlauf mit
gegenüber dem Leerlaufnormalbetrieb erhöhter Leerlaufdrehzahl;
- Verstellen (110) der Öffnungszeit der Einlassventile in Richtung früh; und
- Bestimmen (120-150) einer für die Laufunruhe des
Verbrennungsmotors charakteristischen Laufunruhe-Kenngröße des Verbrennungsmotors, wobei anhand der Laufunruhe- Kenngröße das Vorliegen einer Verkokung im Einlasstrakt erkennbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die erhöhte Leerlaufdrehzahl größer als 1200 U/min ist, insbesondere ungefähr 1500 U/min entspricht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Bestimmens der Laufunruhe-Kenngröße umfasst:
- Bestimmen (140) einer für die Laufunruhe eines Zylinders
charakteristischen zylinderbezogenen Laufunruhe-Kenngröße für jeden Zylinder, wobei die Laufunruhe-Kenngröße des Verbrennungsmotors aus den zylinderbezogenen Laufunruhe- Kenngrößen bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Laufunruhe-Kenngröße des Verbrennungsmotors aus den zylinderbezogenen Laufunruhe- Kenngrößen durch Mittelwertbildung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die
zylinderbezogene Laufunruhe-Kenngröße jedes Zylinders in
Abhängigkeit mehrerer auf den jeweiligen Zylinder bezogenen
Laufunruhewerte bestimmt wird, die die Laufunruhe des
Verbrennungsmotors in den Arbeitstakten des jeweiligen Zylinders beschreiben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den zusätzlichen Schritt:
- Erkennen des Vorliegens einer Verkokung durch Vergleichen der Laufunruhe-Kenngröße mit einem Vergleichswert.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei in Abhängigkeit des Vergleichs eine Reinigung oder ein Austausch eines betroffenen Motorbauteils durchgeführt wird oder nicht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den zusätzlichen Schritt:
- Prüfen, ob die Motortemperatur kleiner oder kleiner gleich einer Schwelltemperatur ist.
Motortestgerät zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoffdirekteinspritzung und variabler Einlassventilsteuerung, welches mit einem Kraftfahrzeug zum Steuern des Betriebs des Fahrzeugs und zur Entgegennahme von
fahrzeuginternen Messwerten verbindbar ist und eingerichtet ist,
- den Verbrennungsmotor im Leerlauf mit gegenüber dem
Leerlaufnormalbetrieb erhöhter Leerlaufdrehzahl zu betreiben,
- die Öffnungszeit der Einlassventile in Richtung früh zu verstellen, eine für die Laufunruhe des Verbrennungsmotors charakteristischen Laufunruhe-Kenngröße des
Verbrennungsmotors zu bestimmen, wobei anhand der Laufunruhe-Kenngröße das Vorliegen einer Verkokung Einlasstrakt erkennbar ist.
PCT/EP2013/065567 2012-07-27 2013-07-24 Erkennung einer verkokung im einlasstrakt eines verbrennungsmotors WO2014016321A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380039797.XA CN104508283B (zh) 2012-07-27 2013-07-24 用于识别内燃机进气道中的结焦方法及识别其结焦的发动机测试仪
US14/604,903 US9556802B2 (en) 2012-07-27 2015-01-26 Detection of coking in the intake tract of an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012213241.4A DE102012213241B4 (de) 2012-07-27 2012-07-27 Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors
DE102012213241.4 2012-07-27

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/604,903 Continuation US9556802B2 (en) 2012-07-27 2015-01-26 Detection of coking in the intake tract of an internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014016321A1 true WO2014016321A1 (de) 2014-01-30

Family

ID=48856628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/065567 WO2014016321A1 (de) 2012-07-27 2013-07-24 Erkennung einer verkokung im einlasstrakt eines verbrennungsmotors

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9556802B2 (de)
CN (1) CN104508283B (de)
DE (1) DE102012213241B4 (de)
WO (1) WO2014016321A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017219322A1 (de) * 2017-10-27 2019-05-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Reinigungsverfahren sowie Reinigungssystem
DE102018126692A1 (de) 2018-10-25 2020-04-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoffdirekteinspritzung
DE102018126693A1 (de) * 2018-10-25 2020-04-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors
CN110388266B (zh) * 2019-06-10 2020-12-11 浙江吉利控股集团有限公司 一种车辆抖动的除积碳及排除方法
DE102022202514A1 (de) 2022-03-14 2023-09-14 Psa Automobiles Sa Steuergerät und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
CN114962031B (zh) * 2022-06-08 2023-07-07 中国第一汽车股份有限公司 内燃机进气系统管路结焦的检测方法及其系统、车辆

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3832338A1 (de) * 1988-09-23 1989-09-28 Daimler Benz Ag Verfahren zur reinigung von koksablagerungen an den brennraumwaenden von verbrennungsmaschinen
DE19814732A1 (de) 1998-04-02 1999-10-07 Bosch Gmbh Robert Drehzahlerfassungsverfahren, insbesondere zur Verbrennungsaussetzererkennung
DE19958177A1 (de) 1999-12-02 2001-01-25 Daimler Chrysler Ag Beseitigung von Brennraumverkokungen beim Ottomotor mit Direkteinspritzung
US20050005908A1 (en) * 2003-05-15 2005-01-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine
EP1854986A2 (de) * 2006-05-12 2007-11-14 Hitachi, Ltd. Diagnosevorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1884637U (de) 1963-08-13 1963-12-19 August Lepper Fa Leerlaufschutzvorrichtung fuer stehende rohrbuendel, waermeaustauscher mit von wasser durchstroemtem rohrbuendel und am unteren ende des waermeastauschers angeordneten wasseraustrittsstutzen.
JP2875265B2 (ja) * 1988-10-14 1999-03-31 株式会社日立製作所 エンジン制御装置
JP2917600B2 (ja) * 1991-07-31 1999-07-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
DE19945813A1 (de) * 1999-09-24 2001-03-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102006034633A1 (de) * 2006-07-27 2008-01-31 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Verfahren zum Reinigen eines Brennraums und eines Einlasstrakts einer Brennkraftmaschine
JP2008175141A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の吸気制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3832338A1 (de) * 1988-09-23 1989-09-28 Daimler Benz Ag Verfahren zur reinigung von koksablagerungen an den brennraumwaenden von verbrennungsmaschinen
DE19814732A1 (de) 1998-04-02 1999-10-07 Bosch Gmbh Robert Drehzahlerfassungsverfahren, insbesondere zur Verbrennungsaussetzererkennung
DE19958177A1 (de) 1999-12-02 2001-01-25 Daimler Chrysler Ag Beseitigung von Brennraumverkokungen beim Ottomotor mit Direkteinspritzung
US20050005908A1 (en) * 2003-05-15 2005-01-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine
EP1854986A2 (de) * 2006-05-12 2007-11-14 Hitachi, Ltd. Diagnosevorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012213241B4 (de) 2016-11-24
CN104508283B (zh) 2017-06-27
US20150136079A1 (en) 2015-05-21
DE102012213241A1 (de) 2014-02-13
US9556802B2 (en) 2017-01-31
CN104508283A (zh) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012213241B4 (de) Erkennung einer Verkokung im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors
DE102012217910B4 (de) Verfahren zum Fixieren eines unkontrollierten Zustands für einen Motor
DE102016222044B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Öltemperatur in einer Brennkraftmaschine
DE102010032354B4 (de) Diagnosesysteme und -verfahren für Sensoren in Motorsystemen mit homogener Kompressionszündung
WO2020083704A1 (de) Verfahren zur erkennung einer verkokung im einlasstrakt eines verbrennungsmotors mit variabler einlassventilhubsteuerung
DE102013111151A1 (de) Verfahren zur Diagnostizierung eines EGR-Systems und Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mittels desselben
EP2639433B1 (de) Verfahren zur Verhinderung einer Vorentflammung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Zylinderraum einer Brennkraftmaschine
DE102013225452B4 (de) Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE112013005962T5 (de) Zylinderinnendruck-Erfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102009045792A1 (de) Verfahren und Steuergerät zum Abgleichen von Abgassondensignalen beim Betrieb eines Verbrennungsmotors mit variabler Spülrate
DE102013212993A1 (de) Interne-AGR-Menge-Berechnungseinrichtung für Verbrennungsmotor
WO2014079648A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erkennen von glühzündungen basierend auf gemessenen und geschätzten zylinderinnendruckwerten einer verbrennungskraftmaschine
DE102009028492A1 (de) Verfahren zur Bestimmung von Druckwerten eines Brennraums einer Brennkraftmaschine
DE102019213092A1 (de) Verfahren zur Diagnostik von Verbrennungsaussetzern einer Verbrennungskraftmaschine
DE102005026054B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit einer Ventilhub-Verstelleinrichtung einer Brennkraftmaschine in einer Kaltstartphase
WO2020083705A1 (de) Verfahren zur erkennung einer verkokung im einlasstrakt eines verbrennungsmotors
DE102020203662A1 (de) Verfahren zur Analyse eines Fluids, hierzu eine Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Computerprogramm, welches ein Ausführen des Verfahrens durch die Vorrichtung bewirkt
DE102008005883A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102013220814B3 (de) Diagnoseverfahren und Diagnoseeinrichtung zum Erkennen eines defekten Kraftstoffinjektors einer Verbrennungskraftmaschine
DE102011103427A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Klopfregelung
DE102004042193B4 (de) Verfahren zur Diagnose der Kompression mindestens eine Zylinders einer Brennkraftmaschine
DE102011012100B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine
DE102018208037A1 (de) Verfahren zur Diagnose von Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine
DE102014203126B3 (de) Verfahren zum Überwachen der einem Verbrennungsmotor tatsächlich zugeführten Kraftstoffmenge
DE102013210965B3 (de) Verbrennungsmotor, sowie Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Verbrennungsmotors

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13740007

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13740007

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1