WO2020182536A1 - Verfahren zur zustandsprognose eines injektors - Google Patents

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WO2020182536A1
WO2020182536A1 PCT/EP2020/055518 EP2020055518W WO2020182536A1 WO 2020182536 A1 WO2020182536 A1 WO 2020182536A1 EP 2020055518 W EP2020055518 W EP 2020055518W WO 2020182536 A1 WO2020182536 A1 WO 2020182536A1
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WO
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area
injector
determined
parameters
injection
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PCT/EP2020/055518
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English (en)
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Inventor
Markus Staudt
Robby Gerbeth
Michael Walder
Tilman Körner
Original Assignee
Mtu Friedrichshafen Gmbh
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Publication date
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0283—Predictive maintenance, e.g. involving the monitoring of a system and, based on the monitoring results, taking decisions on the maintenance schedule of the monitored system; Estimating remaining useful life [RUL]
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for predicting the state of an injector according to the preamble of claim 1.
  • a common rail system with individual accumulators is known from DE 10 2004 006 896 A1, in which the injection is assessed on the basis of the measured individual accumulator pressure. For this purpose, a target / actual deviation of the start of injection is determined and compared with a tolerance band. This applies mutatis mutandis to the end of the injection. If both the start of injection deviation and the end of injection deviation are within the tolerance band, the injector is fault-free. If the start of injection deviation or the end of injection deviation is outside the tolerance band, the injector is assessed as faulty and either the control parameters of the injector are adjusted or the injector is deactivated.
  • the reference describes a purely reactive system in which an exchange of the injector is initiated in a fixed time interval or only after a malfunction is detected.
  • the invention is based on the object of developing a method for determining the state of an injector with an early indication of its malfunction.
  • the method according to the invention now provides that an abstracting function and its parameters are determined from a plurality of deviations in the operating point, for example the duration of energization of the injector, and the development of the parameters of the abstracting function over time is observed. Based on the development of the parameters over time, a condition forecast of the Injector and issued a maintenance recommendation.
  • a normal distribution or an exponential function can be used as an abstracting function. In the case of a normal distribution, the parameters then correspond to the mean and the
  • a supplement to the method provides that, based on the position of the actual operating point in an injector characteristic map, an area of the injector characteristic map is selected and, for example, a normal distribution is selected as an abstracting function for each area. Based on the temporal developments of the area-specific parameters of the abstracting functions, an envelope curve is made from the area-specific ones
  • a maintenance action is defined.
  • the invention offers the known advantages of a condition-based maintenance, that is, the injector is simply no longer exchanged rigidly at predetermined maintenance intervals, but depending on the respective wear.
  • the forecast offers the advantage of an early procurement of spare parts including an early one
  • electronic control unit can be applied as a program supplement without changing the sensors.
  • FIG. 1 shows a system diagram of an electronically controlled
  • the common tail system includes the following mechanical components: a Low pressure pump 3 for delivering fuel from a fuel tank 2, a variable suction throttle 4 for influencing the flow through
  • Fuel volume flow a high-pressure pump 5 for delivering the fuel while increasing the pressure, a rail 6 for storing the fuel and injectors 7 for injecting the fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine 1.
  • the individual reservoir 8 is integrated in the injector 7 as an additional buffer volume.
  • the fuel to be injected by the injector 7 is taken from the individual reservoir 8.
  • the feed line from the rail 6 to the individual accumulator 8 is designed in such a way that just enough fuel comes out of the fuel tank during the injection pause
  • Rail 6 is conveyed into the individual accumulator 8 so that the individual accumulator 8 is filled again at the beginning of the new injection.
  • the feed line therefore has a
  • the mode of operation of the internal combustion engine 1 is determined by an electronic control unit 10.
  • the electronic control unit 10 contains the usual components of a microcomputer system, for example a microprocessor, I / O modules, buffers and memory modules (EEPROM, RAM).
  • the operating data relevant to the operation of the internal combustion engine 1 are applied in characteristic diagrams / characteristic curves or as engine models in the memory modules.
  • the electronic control unit 10 uses this to calculate the output variables from the input variables. The following are exemplary in FIG.
  • the rail pressure pCR which is measured by means of a rail pressure sensor 9, an engine speed nMOT, the individual accumulator pressure pE and a
  • the input variable EIN summarizes the performance specification by the operator and the other sensor signals, for example the
  • the output variables of the electronic control device 10 are a signal PWM for controlling the suction throttle 4, a signal ve for controlling the injector 7 (start of injection / end of injection) and a signal
  • Output variable OFF shown.
  • the output variable AUS is representative of the other control signals for controlling and regulating the internal combustion engine 1,
  • Figure 2 consists of the two sub-figures 2A and 2B, which the
  • a target injection curve is shown as a dash-dotted line, while the solid line shows an actual Marks the injection process.
  • the curves also apply in an analogous manner to a course over a crankshaft angle.
  • a target fuel volume and the injection time / start of injection are calculated in a known manner from the output specification of the operator.
  • the target fuel volume and the rail pressure then define an injection duration and ultimately an energization duration with which the injector is activated.
  • the electronic control unit initiates an injection at a first point in time t1 and then deactivates the injection at a point in time t2.
  • the time period t1 / t2 corresponds to an energization duration BD.
  • the course of the individual accumulator pressure pE corresponds to this injection event with a target injection start SB (SL) and a target injection end SE (SL). Due to signal transit times, tolerances or aging effects, however, the actual course of the injection deviates from the specification.
  • the electronic control unit determines the actual course of the injection from the measured individual accumulator pressure pE. In FIG. 2A this is shown as the actual start of injection SB (IST) and the actual end of injection SE (IST).
  • the actual curve is now adapted to the target curve by the electronic control unit by the
  • the injection duration and from this the energization duration BD are determined from the individual accumulator pressure.
  • the actual operating point of the injection is derived from the control variables of the injection and one
  • Injection are the energization duration BD, the rail pressure pCR and the
  • FIG. 5 shows a section of the injector characteristics map 11 of FIG. 4, more precisely, the area B6.
  • a family of straight lines is shown which defines the maximum adjustment range of the energization duration BD.
  • point B can have aging effects, for example on the straight line with the
  • Reference value RV -75%. In FIG. 5, this corresponds to point C. It applies to point C that the energization duration BD has been shortened by 75% of the maximum permissible correction of -100% compared to the ideal value, point B, by the specified value
  • An injection event in area B6 is therefore counted with minus seventy-five percent as a discrete value. This applies analogously to point D, that is to say, an injection event in area B6 is counted with plus twenty-five percent. Point E is outside the adjustment range.
  • Step S5 an area-specific abstracting function is determined at S5.
  • the further explanation is based on a Gaussian normal distribution as an abstracting function.
  • Step S5 therefore describes the transition from discrete numerical values to a mathematical function.
  • the parameters of a Gaussian normal distribution are the mean My and the standard deviation sigma.
  • the change in these parameters is then observed during a predefinable period t. From the
  • a future target value can be predicted within a time period tx, S6.
  • the state prognosis is therefore determined via extrapolation.
  • My (t + tx) applies to the future mean value and Sigma (t + tx) applies to the standard deviation.
  • a typical value for tx is 3000 operating hours.
  • a statistical forecast is calculated as a weighted calculation of the information from all areas B1 to B6. For this purpose, the envelope curve of the area-specific normal distributions is formed, the area of which is calculated and how large the area is outside the permissible area.
  • a check is then made at S8 to determine whether the area outside the permissible range, reference symbol VALUE, is greater than a first limit value GW1, for example 2%. Is this is not the case, query result S8: no, the operating mode remains
  • Normal operation set, S9, and the flow chart continues at S14. If it was found at S8 that the calculated area VALUE is greater than the first limit value GW1, then at S10 a maintenance recommendation is displayed to the operator. Subsequently at S1 1 it is checked whether the area VALUE is greater than a second limit value GW2, for example 5%. If this is not the case, query result S1 1: no, the program sequence is continued at S14. Otherwise, a power-reduced operation of the internal combustion engine is initiated at S12 and this is indicated to the operator. Maintenance is initiated at S13. Maintenance can be initiated automatically by the
  • FIG. 6 comprises FIGS. 6A to 6E, in which the method is shown again.
  • FIGS. 6A to 6D three examples are drawn.
  • FIG. 6A shows the injection events counted in classes as a bar chart, so the bar chart 12 shows the number n1 in the first area B1 of the injector characteristic diagram.
  • the bar chart 13 shows the number n2 for the second area B2 and the bar chart 14 shows the number n3 for the third area B3.
  • Bar chart 12 (Fig. 6A) can be a normal distribution 15 (Fig. 6B) as
  • FIG. 6D shows how the normal distribution 15 of the first area B1 will change in the direction of the normal distribution 18 in the future.
  • Bar chart 13 determines the normal distribution 16, the future development of the parameters (FIG. 6C) and the predicted normal distribution 19.
  • Area can be added. The area is calculated from the sum of the predicted normal distributions. In a second step, it is then checked how large the area portion, based on the total area, is which is outside the permissible range. In FIG. 6E, this area portion, which lies outside the range of -100%, is identified by the reference symbol VALUE. The previously described stepped process then takes place based on the area share VALUE

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Zustandsprognose eines Injektors (7) in einem Common-Railsystem, bei dem anhand des Einzelspeicherdrucks (pE) eine Abweichung eines Soll-Arbeitspunkts zu einem Ist-Arbeitspunkt der Einspritzung berechnet wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Mehrzahl von Abweichungen des Arbeitspunkts eine abstrahierende Funktion sowie deren Kenngrößen bestimmt werden, eine zeitliche Entwicklung der Kenngrößen der abstrahierenden Funktion beobachtet wird und anhand der zeitlichen Entwicklung der Kenngrößen eine Zustandsprognose des Injektors (7) getroffen wird sowie eine Wartungsempfehlung abgegeben wird.

Description

Verfahren zur Zustandsprognose eines Injektors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsprognose eines Injektors nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der DE 10 2004 006 896 A1 ist ein Common-Railsystem mit Einzelspeichern bekannt, bei dem anhand des gemessenen Einzelspeicherdrucks die Einspritzung beurteilt wird. Hierzu wird eine Soll-Istabweichung des Spritzbeginns bestimmt und mit einem Toleranzband verglichen. Für das Spritzende gilt dies mutatis mutandis. Liegen sowohl die Spritzbeginn-Abweichung als auch die Spritzende-Abweichung innerhalb des Toleranzbandes, ist der Injektor fehlerfrei. Liegt die Spritzbeginn-Abweichung oder die Spritzende-Abweichung außerhalb des Toleranzbandes, so wird der Injektor als fehlerbehaftet bewertet und nachfolgend entweder die Steuerparameter des Injektors angepasst oder dieser deaktiviert. Die Fundstelle beschreibt ein rein reaktives System, bei dem ein Austausch des Injektors in einem starren Zeitintervall oder erst nach festgestelltem Fehlverhalten initiiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zustandsbestimmung eines Injektors mit frühzeitigem Hinweis auf dessen Fehlverhalten zu entwickeln.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 . Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht nun vor, dass aus einer Mehrzahl von Abweichungen des Arbeitspunkts, zum Beispiel der Bestromungsdauer des Injektors, eine abstrahierende Funktion sowie deren Kenngrößen bestimmt und die zeitliche Entwicklung der Kenngrößen der abstrahierenden Funktion beobachtet werden. Anhand der zeitlichen Entwicklung der Kenngrößen wird dann eine Zustandsprognose des Injektors getroffen und eine Wartungsempfehlung abgegeben. Als abstrahierende Funktion kommen eine Normalverteilung oder eine e-Funktion in Betracht. Bei einer Normalverteilung entsprechen dann die Kenngrößen dem Mittelwert und der
Standardabweichung.
Eine Ergänzung des Verfahrens sieht vor, dass anhand der Lage des Ist-Arbeitspunkts in einem Injektor-Kennfeld ein Bereich des Injektor-Kennfelds ausgewählt wird und für jeden Bereich zum Beispiel eine Normalverteilung als abstrahierende Funktion ausgewählt wird. Anhand der zeitlichen Entwicklungen der bereichsindividuellen Kenngrößen der abstrahierenden Funktionen wird eine Hüllkurve aus den bereichsindividuellen
Normalverteilungen berechnet, wobei über den Flächenanteil im unzulässigen
Wertebereich eine Wartungshandlung definiert wird.
Die Erfindung bietet die bekannten Vorteile einer zustandsbasierten Wartung, das heißt, der Injektor wird eben nicht mehr starr in vorgegebenen Wartungsintervallen getauscht, sondern in Abhängigkeit vom jeweiligen Verschleiß. Die Prognose wiederum bietet den Vorteil einer frühzeitigen Ersatzteilbeschaffung einschließlich einer frühzeitigen
Beauftragung des Servicepersonals. In der Summe ergibt sich daher ein höherer
Verfügungsgrad der Brennkraftmaschine, verbunden mit einem entsprechenden
Kostenvorteil für den Betreiber. Zudem kann das Verfahren nachträglich im
elektronischen Steuergerät ohne Änderung der Sensorik als Programm-Ergänzung appliziert werden.
In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Systemschaubild,
Fig. 2A,B einen Verlauf des Einzelspeicherdrucks,
Fig. 3 einen Programm-Ablaufplan,
Fig. 4 ein Injektor-Kennfeld,
Fig. 5 einen Ausschnitt des Injektor-Kennfelds und
Fig. 6 mehrere Zustandsdiagramme.
Die Figur 1 zeigt ein Systemschaubild einer elektronisch gesteuerten
Brennkraftmaschine 1 mit einem Common-Railsystem nebst Einzelspeichern. Das Common-Ftailsystem umfasst folgende mechanische Komponenten: eine Niederdruckpumpe 3 zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2, eine veränderbare Saugdrossel 4 zur Beeinflussung des durchströmenden
Kraftstoff-Volumenstroms, eine Hochdruckpumpe 5 zur Förderung des Kraftstoffs unter Druckerhöhung, ein Rail 6 zum Speichern des Kraftstoffs und Injektoren 7 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine 1 . Bei der dargestellten Au sfüh rungsform ist der Einzelspeicher 8 im Injektor 7 als zusätzliches Puffervolumen integriert. Der vom Injektor 7 einzuspritzende Kraftstoff wird aus dem Einzelspeicher 8 entnommen. Die Zulaufleitung vom Rail 6 zum Einzelspeicher 8 ist in der Art ausgelegt, dass in der Einspritzpause gerade so viel Kraftstoff aus dem
Rail 6 in den Einzelspeicher 8 gefördert wird, dass der Einzelspeicher 8 zu Beginn der neuen Einspritzung wieder gefüllt ist. Die Zulaufleitung besitzt daher einen
definierten hydraulischen Widerstand.
Die Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches Steuergerät 10 bestimmt. Das elektronische Steuergerät 10 beinhaltet die üblichen Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor, I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den Speicherbausteinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien oder als Motormodelle appliziert. Über diese berechnet das elektronische Steuergerät 10 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In der Figur 1 sind exemplarisch folgende
Eingangsgrößen dargestellt: der Raildruck pCR, der mittels eines Rail-Drucksensors 9 gemessen wird, eine Motordrehzahl nMOT, der Einzelspeicherdruck pE und eine
Eingangsgröße EIN. Unter der Eingangsgröße EIN sind die Leistungsvorgabe durch den Betreiber und die weiteren Sensorsignale zusammengefasst, beispielsweise der
Ladeluftdruck eines Abgasturboladers. In der Figur 1 sind als Ausgangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 10 ein Signal PWM zur Ansteuerung der Saugdrossel 4, ein Signal ve zur Ansteuerung des Injektors 7 (Spritzbeginn/ Spritzende) und eine
Ausgangsgröße AUS dargestellt. Die Ausgangsgröße AUS steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1 ,
beispielsweise für ein Stellsignal zur Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers bei einer Registeraufladung.
Die Figur 2 besteht aus den beiden Teilfiguren 2A und 2B, welche den
Einzelspeicherdruck pE über der Zeit t zeigen. In der Figur 2A ist ein Soll-Einspritzverlauf als strichpunktierte Linie dargestellt, während die durchgezogene Linie einen Ist- Einspritzverlauf kennzeichnet. Die Kurvenzüge gelten auch in analoger Weise für einen Verlauf über einem Kurbelwellenwinkel. Aus der Leistungsvorgabe des Betreibers wird in bekannter Weise eine Soll-Kraftstoffvolumen und der Einspritzzeitpunkt/Spritzbeginn berechnet. Das Soll-Kraftstoffvolumen und der Raildruck definieren dann eine Spritzdauer und letztendlich eine Bestromungsdauer, mit welcher der Injektor angesteuert wird. Wie in der Figur 2A dargestellt, initiiert das elektronische Steuergerät zu einem ersten Zeitpunkt t1 eine Einspritzung und deaktiviert dann zu einem Zeitpunkt t2 die Einspritzung. Der Zeitraum t1/t2 entspricht einer Bestromungsdauer BD. Zu diesem Einspritzereignis korrespondiert der Verlauf des Einzelspeicherdruck pE mit einem Soll-Spritzbeginn SB(SL) und einem Soll-Spritzende SE(SL). Aufgrund von Signallaufzeiten, Toleranzen oder Alterungseffekten weicht der tatsächliche Verlauf der Einspritzung jedoch von der Vorgabe ab. Den tatsächlichen Verlauf der Einspritzung bestimmt das elektronische Steuergerät aus dem gemessenen Einzelspeicherdruck pE. In der Figur 2A ist dies als Ist-Spritzbeginn SB(IST) und als Ist-Spritzende SE(IST) dargestellt. Vom elektronischen Steuergerät wird nun der Ist-Verlauf dem Soll-Verlauf angepasst, indem die
Bestromungsdauer BD verändert wird. Der angepasste Verlauf ist in der Figur 2B entsprechend dargestellt. Das Verfahren lässt sich in analoger Vorgehensweise auch über eine Anpassung des Spritzbeginns realisieren.
In der Figur 3 ist das Verfahren in einem Programm-Ablaufplan dargestellt. Bei S1 wird der Einzelspeicherdruck pE innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters oder
Kurbelwellen-Winkelbereichs eingelesen. Aus dem Einzelspeicherdruck werden die Spritzdauer und hieraus die Bestromungsdauer BD bestimmt. Aus den Steuergrößen der Einspritzung wird bei S2 der Ist-Arbeitspunkt der Einspritzung abgleitet und einem
Betriebsbereich eines Injektor-Kennfelds zugeordnet. Unter Steuergrößen der
Einspritzung sind die Bestromungsdauer BD, der Raildruck pCR und das
Kraftstoffvolumen VKr zu verstehen. Ein Injektor-Kennfeld 1 1 ist für einen idealen Injektor in der Figur 4 dargestellt. Bei diesem Kennfeld sind auf der Abszisse die
Bestromungsdauer BD in Millisekunden und auf der Ordinate das einzuspritzende Kraftstoffvolumen VKr in Kubikmillimeter dargestellt. Das Injektor-Kennfeld 1 1 zeigt sechs Betriebsbereiche Bi mit den Bezugszeichen B1 bis B6, wobei die Betriebsbereiche B1 bis B3 den ballistischen Betrieb des Injektors kennzeichnen. Die parallelen Linien innerhalb des Injektor-Kennfelds 1 1 korrespondieren zum Raildruck pCR. Im Schritt S2 wird eine Abweichung dBD der Bestromungsdauer berechnet und einem Bereich Bi der Injektor- Kennfelds 1 1 zugeordnet. Beispielsweise als Punkt B im Bereich B6. Die weitere Beschreibung erfolgt nunmehr anhand der Figur 5. Die Figur 5 zeigt einen Ausschnitt des Injektor-Kennfelds 1 1 der Figur 4, genauer gesagt, den Bereich B6. Dargestellt ist eine Geradenschar, welche den maximalen Verstellbereich der Bestromungsdauer BD definiert. Begrenzt wird die Geradenschar durch eine Gerade mit dem Referenzwert RV=- 100% und einer Gerade mit dem Referenzwert RV=+100%. Die strichpunktierte Gerade mit dem Referenzwert RV=0% entspricht der idealen Injektor-Kennlinie. Im Idealfall liegt der Punkt B auf der Gerade mit dem Referenzwert RV=0%. Aufgrund von
Alterungseffekten kann der Punkt B jedoch zum Beispiel auf der Gerade mit dem
Referenzwert RV=-75% liegen. In der Figur 5 entspricht dies dem Punkt C. Für den Punkt C gilt, dass die Bestromungsdauer BD gegenüber dem Idealwert, Punkt B, um 75% der maximal zulässigen Korrektur von -100% verkürzt wurde, um die vorgegebene
Kraftstoffmenge einzuspritzen. Gezählt wird daher ein Einspritzereignis im Bereich B6 mit minus fünfundsiebzig Prozent als diskreter Wert. Für den Punkt D gilt dies in analoger Vorgehensweise, das heißt, es wird ein Einspritzereignis im Bereich B6 mit plus fünfundzwanzig Prozent gezählt. Der Punkt E liegt außerhalb des Verstellbereichs.
In der Figur 3 wird im Anschluss an S3 bei S4 das Einspritzereignis zur Datenreduktion in eine Klasse gezählt. Der Arbeitspunkt C wird daher in die Klasse minus fünfundsiebzig Prozent als ein diskreter Wert gezählt. Aus den Zählwerten des Bereichs wird
anschließend bei S5 eine bereichsindividuelle abstrahierende Funktion ermittelt. Die weitere Erläuterung erfolgt anhand einer Gauß-Normalverteilung als abstrahierende Funktion. Der Schritt S5 beschreibt daher den Übergang von diskreten Zahlenwerten zu einer mathematischen Funktion. Die Kenngrößen einer Gauß-Normalverteilung sind der Mittelwert My und die Standardabweichung Sigma. Bei S5 werden dann die Veränderung dieser Kenngrößen während eines vorgebbaren Zeitraums t beobachtet. Aus der
Veränderung dieser Kenngrößen innerhalb dieses Zeitraums t lässt sich ein zukünftiger Zielwert innerhalb eines Zeitraums tx prognostizierten, S6. Die Zustandsprognose wird folglich über eine Extrapolation bestimmt. Für den zukünftigen Mittelwert gilt daher My(t+tx) bzw. für die Standardabweichung gilt Sigma(t+tx). Ein typischer Wert für tx sind 3000 Betriebsstunden. Danach werden bei S7 eine statistische Prognose als gewichtete Verrechnung der Informationen aller Bereiche B1 bis B6 berechnet. Hierzu wird die Hüllkurve der bereichsindividuellen Normalverteilungen gebildet, deren Flächeninhalt berechnet und bestimmt wie groß die Fläche außerhalb des zulässigen Bereichs ist. Danach wird bei S8 wird geprüft, ob die Fläche außerhalb des zulässigen Bereichs, Bezugszeichen WERT, größer als eine erster Grenzwert GW1 , zum Beispiel 2%, ist. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S8: nein, so bleibt als Betriebsmodus der
Normalbetrieb gesetzt, S9, und der Ablaufplan wird bei S14 fortgesetzt. Wurde bei S8 festgestellt, dass die berechnete Fläche WERT größer als der erste Grenzwert GW1 ist, so wird bei S10 dem Bediener eine Wartungsempfehlung angezeigt. Im Anschluss daran wird bei S1 1 geprüft, ob die Fläche WERT größer als ein zweiter Grenzwert GW2 ist, zum Beispiel 5%. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S1 1 : nein, so wird der Programm- Ablauf bei S14 fortgesetzt. Anderenfalls wird bei S12 ein leistungsreduzierter Betrieb der Brennkraftmaschine initiiert und dies dem Betreiber angezeigt. Bei S13 wird eine Wartung veranlasst. Eine Wartungsveranlassung kann automatisiert erfolgen, indem der
Servicetechniker hinsichtlich des Wartungstermins und der Ersatzteilbeschaffung informiert wird. Im Anschluss wird bei S14 geprüft, ob vom Betreiber ein Motorstopp initiiert wurde. Ist dies nicht der Fall, so verzweigt der Programm-Ablaufplan zum Punkt A. Anderenfalls ist der Programm-Ablaufplan beendet.
Die Figur 6 umfasst die Figuren 6A bis 6E, in welcher nochmals das Verfahren dargestellt ist. In den Figuren 6A bis 6D sind jeweils drei Beispiele gezeichnet. Hierbei
korrespondieren die Figuren auf der linken Zeichnungsseite zueinander. Entsprechend korrespondieren die Figuren in der Mitte der Zeichnungsseite zueinander und es korrespondieren die Figuren auf der rechten Zeichnungsseite zueinander. Die Figur 6A zeigt als Säulendiagramm die in Klassen gezählten Einspritzereignisse, so zeigt das Säulendiagramm 12 die Anzahl n1 im ersten Bereichs B1 des Injektor-Kennfelds.
Entsprechend zeigt das Säulendiagramm 13 die Anzahl n2 für den zweiten Bereich B2 und das Säulendiagramm 14 die Anzahl n3 für den dritten Bereich B3. Aus dem
Säulendiagramm 12 (Fig. 6A) lässt sich eine Normalverteilung 15 (Fig. 6B) als
abstrahierende Funktion bestimmen. Als Kenngrößen der Normalverteilung 15 werden der Mittelwert My1 (durchgezogene Linie) und die Standardabweichung Sigmal
(strichpunktierte Linie) definiert und deren Verläufe über der Zeit t bestimmt (Fig. 6C). Anhand des zeitlichen Verlaufs kann dann wiederum für einen in der Zukunft liegenden Zeitpunkt tx, z.B. tx=3000 Betriebsstunden, deren Entwicklung prognostiziert werden. Der prognostizierte Mittelwert und die prognostiziert Standardabweichung sind die
Kenngrößen für eine prognostizierte Normalverteilung 18, siehe Figur 6D. Die Figur 6D zeigt wie die Normalverteilung 15 des ersten Bereichs B1 sich zukünftig in Richtung der Normalverteilung 18 verändert. In analoger Vorgehensweise werden zum
Säulendiagramm 13 die Normalverteilung 16, die zukünftige Entwicklung der Kenngrößen (Fig. 6C) und die prognostizierte Normalverteilung 19 bestimmt. Für das Säulendiagramm 14 des dritten Bereichs B3, ergibt sich dann die Normalverteilung 17 und die
prognostizierte Normalverteilung 20 (Fig. 6D). Das weitere Verfahren besteht nun darin, dass in einem ersten Schritt aus den prognostizierten Kenngrößen bzw. den
prognostizierten Normalverteilungen aller Bereiche eine Hüllkurve 21 und deren
Flächeninhalt addiert werden. Der Flächeninhalt berechnet sich aus der Summe der prognostizierten Normalverteilungen. In einem zweiten Schritt wird dann geprüft, wie groß der Flächenanteil, bezogen auf den gesamten Flächeninhalt, ist, welcher außerhalb des zulässigen Bereichs liegt. In der Figur 6E ist dieser Flächenanteil, welcher außerhalb des Bereichs von -100% liegt, mit dem Bezugszeichen WERT gekennzeichnet. Anhand des Flächenanteils WERT erfolgt dann die zuvor beschriebene gestufte
Wartungsempfehlung. In der Figur 3 entspricht dies den Abfragen S8 und S1 1 .
Bezugszeichen
1 Brennkraftmaschine
2 Kraftstofftank
3 Niederdruckpumpe
4 Saugdrossel
5 Hochdruckpumpe
6 Rail
7 Injektor
8 Einzelspeicher
9 Rail-Drucksensor
10 Elektronisches Steuergerät
1 1 Injektor-Kennfeld
12 Balkendiagramm, erster Bereich
13 Balkendiagramm, zweiter Bereich
14 Balkendiagramm, dritter Bereich
15 Normalverteilung, erster Bereich
16 Normalverteilung, zweiter Bereich
17 Normalverteilung, dritter Bereich
18 Prognostizierte Normalverteilung, erster Bereich
19 Prognostizierte Normalverteilung, zweiter Bereich
20 Prognostizierte Normalverteilung, dritter Bereich
21 Hüllkurve

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Zustandsprognose eines Injektors (7) in einem Common-Railsystem, bei dem anhand des Einzelspeicherdrucks (pE) eine Abweichung eines Soll- Arbeitspunkts zu einem Ist-Arbeitspunkt der Einspritzung berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass
aus einer Mehrzahl von Abweichungen des Arbeitspunkts eine abstrahierende Funktion sowie deren Kenngrößen bestimmt werden, eine zeitliche Entwicklung der Kenngrößen der abstrahierenden Funktion beobachtet wird und anhand der zeitlichen Entwicklung der Kenngrößen eine Zustandsprognose des Injektors (7) getroffen wird sowie eine Wartungsempfehlung abgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Lage des Ist-Arbeitspunkts in einem Injektor-Kennfeld (1 1 ) ein Bereich (Bi) des Injektor- Kennfelds (1 1 ) festgelegt wird, anhand der Abweichungen des Betriebspunkts für jeden Bereich (Bi) eine bereichsindividuelle abstrahierende Funktion sowie deren bereichsindividuellen Kenngrößen bestimmt werden, eine zeitliche Entwicklung der bereichsindividuellen Kenngrößen der abstrahierenden Funktion beobachtet wird und die Wartungsempfehlung auf Basis einer Zusammenfassung aller
bereichsindividuellen zeitlichen Entwicklungen der Kenngrößen getroffen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als abstrahierende Funktion eine Gauß-Normalverteilung bestimmt und als Kenngrößen der abstrahierenden Funktion ein Mittelwert und eine Standardabweichung bestimmt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung des Arbeitspunkts aus einer Bestromungsdauer bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung des Arbeitspunkts aus einem Spritzbeginn bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hüllkurve als Zusammenfassung aller bereichsindividuellen Normalverteilungen berechnet wird, deren Flächeninhalt bestimmt wird und über einen Flächenanteil im unzulässigen Wertebereich die Wartungsempfehlung definiert wird.
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