WO2020182600A1 - Verfahren und vorrichtung zum erkennen einer leistungsverändernden manipulation einer brennkraftmaschine - Google Patents

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Thomas Burkhardt
Andreas Holzeder
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Vitesco Technologies GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for recognizing a performance-changing manipulation of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has an intake tract and a pressure sensor, the pressure sensor being arranged in the intake tract.
  • a control of the internal combustion engine can be designed in such a way that a quantity of a fuel to be injected is modeled from a
  • Cylinder air mass is calculated.
  • the air-fuel ratio in the cylinder is regulated accordingly before the combustion. This is the one to be injected
  • the amount of fuel is usually automatically adjusted based on the oxygen concentration in the exhaust gas measured with an exhaust gas sensor, so that the
  • Manipulation of the internal combustion engine increases the air mass in the cylinder, then consequently the amount of fuel is automatically increased in such a way that the desired air-fuel ratio is set. This can improve the performance of the
  • Internal combustion engine can be increased. However, due to such manipulation, the internal combustion engine is outside its predetermined range
  • measurement signals from the pressure sensors in the intake tract of the internal combustion engine are modified with the aid of a manipulation device in such a way that the maximum air mass in the cylinder can be increased.
  • An incorrect pressure can be transmitted to a control device by means of such a manipulation device, whereupon the control device controls the internal combustion engine in such a way that it is operated outside of its predetermined operating range.
  • An internal combustion engine that is operated outside of its predetermined operating range can be damaged.
  • Document DE 10 2012 001 356 A1 discloses an internal combustion engine device of a motor vehicle, with at least one boost pressure sensor unit, which is provided to at least indirectly detect an actual boost pressure in an intake line of a supercharged internal combustion engine, and with a control unit that communicates with the at least one boost pressure sensor unit is connected, characterized in that the control / or regulation unit is provided to compare the actual boost pressure with at least one test value in at least one operating state.
  • Document DE 10 201 1 108 697 A1 discloses a method for recognizing the manipulation of an engine control device of a motor vehicle, a calculated reference value for the acceleration with a measured actual value
  • Acceleration value is compared.
  • the object of the invention is to create a method and a device with which a reliable detection of a performance-changing manipulation of an internal combustion engine is possible.
  • Signal curve sections are determined which are characteristic of expected periodically repeating pressure changes in the intake tract
  • Waveform section which is characteristic of the expected pressure change in the intake tract during the same period, for detecting the
  • the intake tract of the internal combustion engine supplies the internal combustion engine with air for combustion when the internal combustion engine is in operation.
  • the pressure sensor which is arranged in the intake tract, detects the prevailing pressure in the intake tract of the air supplied to the internal combustion engine during operation. In this regard, the pressure sensor outputs a measurement signal that is characteristic of the air pressure prevailing in the intake tract.
  • the air pressure in the intake tract changes over time during operation of the internal combustion engine. For example
  • Air intake valves of the internal combustion engine which control the air supply from the intake tract into the cylinders, are opened, the air pressure in the intake tract drops
  • the pressure sensor is a pressure sensor. If the internal combustion engine has a plurality of cylinders, then the internal combustion engine has air inlet valves associated with each cylinder, which, appropriately controlled, allow air to flow into the cylinders of the internal combustion engine during operation. Accordingly, the air pressure in the intake tract changes, inter alia, in accordance with the activation and the number of cylinders or intake valves. According to one embodiment, the pressure sensor is a
  • Intake manifold pressure sensor which is arranged upstream of the air inlet valves of the internal combustion engine in the air flow direction. According to one embodiment, the intake manifold pressure sensor is directly upstream in the air flow direction
  • the Pressure sensor a boost pressure sensor which is arranged downstream of a compressor of an exhaust gas turbocharger and upstream of a throttle valve in the air flow direction.
  • the boost pressure sensor is in
  • Air flow direction arranged directly downstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger.
  • a plurality of pressure sensors can also be arranged in the intake tract of the internal combustion engine, for example one of the pressure sensors can be an intake manifold pressure sensor and another of the pressure sensors can be a boost pressure sensor.
  • a signal profile is recorded with the pressure sensor.
  • the recorded signal curve becomes periodic
  • Signal course sections are characteristic of the periodically repeating pressure changes in the intake tract over a certain period of time.
  • Air intake valves are essentially periodic. A period is the smallest time interval after which the process is repeated. Knows
  • a period begins when an air inlet valve in one of the two cylinders opens for the first time and the period ends as soon as the same inlet valve is about to open again.
  • One period therefore corresponds to one working cycle of
  • signal profile sections can consequently be determined relatively easily, which are characteristic of the periodically repeating pressure changes in the intake tract, in that the recorded signal profile is subdivided and assigned to the work cycles accordingly.
  • One of the recorded signal profile sections consequently corresponds to a period of the repetitive pressure changes in the intake tract.
  • the modeled waveform is provided from which the periodically repeating modeled
  • Signal course sections are determined.
  • the modeled signal course sections are characteristic of expected periodically repeating ones
  • the modeled signal course is according to one embodiment is stored in a memory of a control unit and is read from the memory and processed further.
  • the modeled signal profile is determined, for example, during the development of the internal combustion engine for a wide variety of operating states of the internal combustion engine and accordingly in the
  • the modeled signal curve takes into account such parameters, so that for all operating conditions of the internal combustion engine
  • the modeled signal profile becomes the modeled ones
  • the modeled signal profile sections can also be provided directly.
  • one of the signal parts of a recorded signal waveform section is compared with the corresponding signal part of the corresponding modeled signal waveform section.
  • the corresponding modeled signal course section is characteristic of the expected pressure change in the intake tract during the same period.
  • the signal part of the recorded signal course section is modeled with the corresponding signal part of the corresponding one
  • a signal part is, for example, a
  • characteristic signal deflection a characteristic change in gradient, a local or global maximum, a local or global minimum, an amplitude, or a phase of the corresponding signal curve sections. If the signal part of the recorded signal profile section to be compared is its global maximum, then the signal part of the corresponding model is modeled
  • Signal course section also its global maximum.
  • the modeled signal curve can be determined, for example in the course of the
  • the internal combustion engine was manipulated, for example in order to achieve a higher output from the internal combustion engine, it may be that the
  • Internal combustion engine is operated outside of its predetermined operating range.
  • a higher performance can be achieved, for example, by increasing the pressure in the intake tract and consequently also the pressure in the cylinders of the internal combustion engine.
  • Such a change in the pressure in the intake tract can be detected in a signal part of the detected signal profile section. The corresponding signal part of the detected
  • a signal part difference is taken into account that is the time difference between the signal part of the recorded signal course section and corresponds to the signal part of the corresponding modeled waveform section. If, for example, the signal part of the recorded signal course section is the global maximum in the recorded signal course section and is consequently the corresponding signal part of the corresponding modeled signal course section its global maximum, then the signal part difference can be calculated by comparing the time of occurrence of the global maximum in the recorded signal course section with the time the occurrence of the global maximum in the modeled waveform section is subtracted from one another.
  • the signal component difference is accordingly the time difference between the occurrence of the one global maximum and the other global maximum. If, for example, the pressure sensor of the internal combustion engine and / or the transmission of the measurement signal from the pressure sensor to the control unit is manipulated in such a way that a time delay can be recognized in the recorded signal profile in relation to the modeled signal profile, this can consequently
  • Embodiment can be recognized very easily that the internal combustion engine is manipulated to change performance.
  • the signal part difference can according to a
  • Embodiment are continuously evaluated by the control unit of the internal combustion engine and this evaluation can accordingly be compared with the first threshold value. As soon as the signal part difference a
  • a recorded signal profile function is developed from the first signal profile section with the aid of a Fourier transformation, which is characteristic of the recorded signal profile section.
  • a phase of the detected waveform function is determined and the determined phase is used as the signal part of the detected
  • the signal course section is compared with a modeled phase as a corresponding signal part of the corresponding modeled signal course section, the modeled phase being provided as part of the modeled signal course section.
  • the modeled phase can also be determined from the corresponding modeled signal profile section.
  • the acquired signal curve function can be developed from the acquired signal curve section by means of the Fourier transformation. Accordingly, the detected
  • Waveform functions is simplified. Accordingly, the method for recognizing the manipulation of the internal combustion engine that changes the performance is more robust and reliable.
  • the Fourier transform is a discrete Fourier transform.
  • Signal curve function compared as a signal part with the corresponding modeled phase of the corresponding modeled signal curve section.
  • the modeled signal profile or the modeled signal profile section is provided in such a way that the modeled phase, which can be compared with the determined phase, can be determined therefrom.
  • a phase is the position of a corresponding point at a specific time in a person
  • Waveform section or in a waveform function If the comparison deviates from predetermined values, conclusions can accordingly be drawn about the manipulation of the internal combustion engine.
  • the modeled phase as a signal part of the modeled signal curve section can be shown in FIG stored in the memory and made available from the memory for the comparison.
  • Waveform section developed a modeled waveform function using a Fourier transform that is characteristic of the expected periodically repeating pressure changes in the intake tract.
  • the modeled phase is determined from the modeled signal curve function and made available. It is conceivable that the modeled
  • Signal course sections are stored and that the modeled signal course function is developed from the signal course sections using the Fourier transformation, so that the corresponding signal part of the modeled signal course function can be compared in a simplified manner with the corresponding signal part of the detected signal course function.
  • the modeled phase can be determined from the modeled signal curve function
  • Comparison with the determined phase is required so that the comparison can be carried out in order to identify whether the internal combustion engine has been manipulated. It can thus be ensured that signal parts that are comparable with one another are always compared with one another.
  • the modeled signal profile is provided as a characteristic map that takes operating parameters of the internal combustion engine into account.
  • Operating parameters of the internal combustion engine can be, for example, a speed or a load.
  • the modeled signal curve is adapted in accordance with the operating parameters of the internal combustion engine, so that the corresponding modeled signal curve section or sections
  • Waveform section or the detected waveform function can be compared.
  • the characteristics map can be a mathematical model that, as a function of the operating parameters of the
  • Signal curve section provided as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine.
  • the phase of the modeled signal profile is provided as the signal part of the corresponding modeled signal profile in order to be compared with the determined phase of the detected signal profile section. It is conceivable that the determined phase is dependent on the operating parameters of the
  • the modeled phase can also be provided when the operating parameters change, so that the method robustly and reliably detects the manipulation of the internal combustion engine even when the operating parameters change.
  • a phase difference between the determined phase as a signal part of the detected signal profile section and the modeled phase as a signal part of the corresponding modeled signal profile section is determined to compare the signal part of the recorded signal profile section with the corresponding signal part of the corresponding modeled signal profile segment.
  • the phase difference between the determined phase and the modeled phase is the time difference between a characteristic signal section, such as a zero crossing of the detected signal profile section, and the
  • the phase difference is consequently characteristic of the time offset of the occurrence of characteristic signal sections of the modeled signal profile section and the corresponding detected one Waveform section. If the recorded signal profile section deviates in time from the modeled signal profile section, this is done by determining the
  • the determined phase difference is compared with a phase difference threshold value and the power-changing threshold value
  • Phase difference exceeds the phase difference threshold.
  • Phase difference threshold value can, for example, be stored in the memory and continuously compared with the determined phase difference. As soon as it is recognized that the determined phase difference exceeds the phase difference threshold value, it can be concluded that the internal combustion engine has been manipulated. Accordingly, it is very easy by means of this comparison
  • the threshold values of the present disclosure may also be a limit band, with the performance changing
  • Manipulation of the internal combustion engine is detected when the value to be compared with the limit range breaks out of the limit range.
  • a device for recognizing a performance-changing manipulation of an internal combustion engine has a control unit which is set up to control an aforementioned method.
  • the device can for example be an engine control unit. It is also conceivable that the device is part of the engine control unit or as an additional one
  • Control unit is installed, for example in a vehicle with the
  • Fig. 2 is a diagram for recognizing a performance-changing
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an internal combustion engine 100 with a plurality of cylinders 102, the internal combustion engine 100 being set up, for example, to drive a vehicle.
  • the internal combustion engine 100 has an intake tract 110.
  • the intake tract 110 supplies the internal combustion engine with air 140 during operation.
  • the intake tract 110 has a throttle valve 112.
  • the internal combustion engine 100 additionally has an exhaust tract 120.
  • the exhaust tract has an exhaust gas catalytic converter 122.
  • the exhaust tract 120 additionally has an exhaust gas pressure sensor 124 and an exhaust gas sensor 126.
  • the exhaust pressure sensor 124 is designed to detect the pressure of an exhaust 150 in the exhaust tract.
  • the exhaust gas sensor 126 is set up to acquire a measurement signal that is characteristic of the oxygen content in the exhaust gas 150.
  • the internal combustion engine 100 according to this embodiment has a
  • Exhaust gas turbocharger 130 on.
  • the exhaust gas turbocharger 130 has a compressor 132 and a turbine 134.
  • the compressor 132 is mechanically connected to the turbine 134 by means of a shaft 136.
  • the turbine 134 is arranged in the flow path of the exhaust gas 150 and is driven by the exhaust gas 150.
  • the compressor 132 compresses the air 140 before it is introduced into the cylinders 102.
  • the intake tract 110 has pressure sensors 116, 118.
  • One of the pressure sensors 1 16, 1 18 is an intake manifold pressure sensor 1 16 and the other of the pressure sensors 1 16, 1 18 is a boost pressure sensor 1 18.
  • Intake manifold pressure sensor 1 16 is in the flow path of the air 140 between the
  • Throttle valve 1 12 and inlet valves of the cylinder 102 arranged.
  • Boost pressure sensor 1 18 is in the flow path of the air 140 upstream of the Throttle valve 1 12 and arranged downstream of the compressor 132.
  • Intake manifold pressure sensor 1 16 and boost pressure sensor 1 18 record the pressure of air 140 at the respective installation positions of sensors 1 16, 1 18 during operation of internal combustion engine 100.
  • the internal combustion engine 100 also has a control unit 200, which has a computing unit 210, a program memory 220, a data memory 230 and an error memory 240.
  • the control unit 200 is set up, inter alia, to receive the measurement signals of the
  • Intake manifold pressure sensor 1 16 the boost pressure sensor 1 18, the exhaust pressure sensor 124 and the exhaust gas sensor 126 to process and accordingly the
  • the control of the internal combustion engine 100 can be followed, for example, by means of the control of the throttle valve 112.
  • Exhaust gas sensor 126 that the oxygen content in exhaust gas 150 is relatively low during operation of internal combustion engine 100, is recognized by the control unit that too rich combustion is taking place in internal combustion engine 100, whereupon internal combustion engine 100 is controlled such that the air supply is increased.
  • the throttle valve 112 can be activated accordingly, so that the desired air / fuel ratio for the desired combustion in the cylinders 102 is set accordingly.
  • the control unit 200 is set up for the internal combustion engine 100 by means of the arithmetic unit 210, which is programmed with programs from the program memory 220, with data from the data memory 230 and with data from the sensors of the
  • Internal combustion engine 100 to control internal combustion engine 100 such that internal combustion engine 100 is operated in the predetermined operating range in which safe operation of internal combustion engine 100 can be ensured. If it is recognized that the internal combustion engine 100 is outside its
  • the internal combustion engine 100 additionally has a fault display device 300, which is activated by the control unit 200 can be, provided that the control unit 200 detects that the internal combustion engine 100 has been manipulated to change the output.
  • the internal combustion engine 100 is manipulated, for example with the aim of increasing the maximum output of the internal combustion engine 100, in such a way that the air mass in the cylinders 102 is increased, the amount of fuel is automatically increased so that the desired air-fuel ratio is set.
  • the engine power increases with it.
  • the internal combustion engine 100 is operated outside of its predefined operating range, whereby the
  • Internal combustion engine 100 can be damaged.
  • Manipulation systems are known with the aid of which the recorded measurement signals of the pressure sensors 1 16, 1 18 can be modified in such a way that the maximum air mass in the cylinder can be increased.
  • the measurement signals detected by the pressure sensors 1 16, 1 18 are lowered, for example by adding a certain value to the detected
  • Measurement signals is subtracted, and the lowered measurement signals are forwarded to the control unit 200.
  • the control unit 200 wants to compensate for the supposedly too low air pressure in the cylinder 102 and controls, for example, the throttle valve 112 such that the air mass fed in is increased.
  • the air pressure in the cylinders 102 increases accordingly, whereby the fuel injection is also adjusted.
  • the internal combustion engine 100 is
  • the internal combustion engine 100 is manipulated.
  • the control unit 200 is, however, designed to recognize such a manipulation of the internal combustion engine 100.
  • FIG. 2 shows a diagram for recognizing the performance-changing
  • the time is plotted on the X-axis 410 and on the Y-axis 420 a value which is characteristic of the pressure in the intake tract 110.
  • a modeled signal profile 430 and a recorded signal profile 440 are shown in the diagram 400.
  • the modeled Waveform 430 can be divided into modeled waveform sections 432.
  • the recorded waveform 440 can be divided into recorded waveform sections 442.
  • the modeled waveform sections 432 and the detected waveform sections 442 correspond to a period in the respective ones
  • the control unit 200 shown in FIG. 1 is designed to recognize from the signal curves 430, 440 whether the
  • the periodically repeating recorded signal profile sections 442 are determined from one of the signal profiles 440 recorded with the pressure sensors 1 16, 1 18.
  • the recorded signal course sections 442 are characteristic of the periodically repeating pressure changes in the intake tract 110.
  • the modeled signal course 430 provided from the periodically repeating modeled signal course sections 432 is determined, for example, from the program memory 220 and / or from the data memory 230 of the control unit 200 become.
  • the modeled signal curve sections 432 are characteristic of expected periodically repeating pressure changes in the intake tract 110.
  • the control unit 200 then compares at least one signal part of the recorded signal curve section 442 with a corresponding signal part of the corresponding modeled signal curve section 432.
  • the respective signal curve sections 432, 442 compared to the same period. If the internal combustion engine 100 is manipulated, for example, in such a way that the pressure measured by the pressure sensor 1 16, 1 18 is passed on to the control unit 200 too low, the recorded signal curve section 442 has a time offset compared to the modeled signal curve section 432. This time offset can be detected and can be compared with one another as a corresponding signal part of the respective signal profile sections 432, 442. If the offset deviates too far from a predetermined threshold value, for example, it can be recognized that internal combustion engine 100 has been manipulated.
  • control unit 200 can store an error in the error memory 240.
  • control unit 200 can control the error display device 300 accordingly in order to display the manipulation.
  • the acquired signal profile sections 442 are developed into acquired signal profile functions with the aid of a Fourier transform.
  • the modeled signal profile sections 432 which are stored, for example, in the data memory 230 of the control unit 200, are developed into modeled signal profile functions by means of a Fourier transformation. The comparison of the corresponding signal parts of the recorded waveform function with the corresponding signal parts of the modeled
  • the waveform function can be simplified because the
  • Fourier transform developed waveform functions can be processed more easily. It is also conceivable that the Fourier transform is a discrete Fourier transform.
  • Signal curve function provided as a map that takes operating parameters of internal combustion engine 100 into account.
  • the characteristics map can be stored, for example, in the data memory 230 of the control unit 200 and in accordance with the operating parameters of the internal combustion engine 100, such as a
  • the signal curve section 442 or the detected signal curve function as a signal part is compared with the modeled signal curve section 432 with the phase of the modeled signal curve section 432 and / or the modeled signal curve function as a corresponding signal part.
  • the difference between the two phases can be compared with one another and it can be recognized that the internal combustion engine 100 has been manipulated when the
  • Phase difference is above a certain phase difference threshold. Applying a value for manipulating internal combustion engine 100 to a pressure detected by pressure sensor 1 16, 1 18 leads to a time offset in the data acquisition. This offset can be seen as a phase difference in the comparison. Consequently, in a simple and robust manner, the
  • Manipulation of the internal combustion engine 100 can be detected. Is it recognized that the Internal combustion engine 100 is manipulated, an error entry can also be made in error memory 240 of control unit 200.

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Erkennen einer leistungsverändernden Manipulation einer Brennkraftmaschine (100), wobei die Brennkraftmaschine (100) einen Ansaugtrakt (110) und einen Drucksensor (116, 118) aufweist, der in dem Ansaugtrakt (110) angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Erfasseneines Signalverlaufs (440) über eine bestimmte Zeitspanne mit dem Drucksensor (116, 118), wobei aus dem erfassten Signalverlauf (440) sich periodisch wiederholende erfasste Signalverlaufabschnitte (442) ermittelt werden, die charakteristisch für sich periodisch wiederholende Druckveränderungenin dem Ansaugtrakt (110) sind, - Bereitstellen eines modellierten Signalverlaufs (430) über die bestimmte Zeitspanne, aus dem sich periodisch wiederholende modellierte Signalverlaufabschnitte (432) ermittelt werden,diecharakteristisch für erwartete sich periodisch wiederholende Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt (110) sind, - Vergleichen eines Signalteiles eines erfassten Signalverlaufabschnitts (442) mit dem entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts (432), zum Erkennen der leistungsverändernden Manipulation der Brennkraftmaschine (100).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen einer leistungsverändernden
Manipulation einer Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen einer leistungsverändernden Manipulation einer Brennkraftmaschine. Die
Brennkraftmaschine weist dazu einen Ansaugtrakt und einen Drucksensor auf, wobei der Drucksensor in dem Ansaugtrakt angeordnet ist.
Eine Steuerung der Brennkraftmaschine kann derart gestaltet sein, dass eine Menge eines einzuspritzenden Kraftstoffes aus einer modellierten
Zylinderluftmasse berechnet wird. Um ein gewünschtes Emissionsverhalten der Verbrennung zu erreichen, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis im Zylinder vor der Verbrennung dementsprechend geregelt. Dabei wird die einzuspritzende
Kraftstoffmenge zumeist aufgrund der mit einem Abgassensor gemessenen Sauerstoffkonzentration im Abgas automatisiert angepasst, sodass das
gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt wird. Wird aufgrund einer
Manipulation der Brennkraftmaschine die Luftmasse im Zylinder erhöht, dann wird folglich automatisch die Kraftstoffmenge derart erhöht, dass das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt ist. Dadurch kann die Leistung der
Brennkraftmaschine gesteigert werden. Allerdings wird aufgrund einer solchen Manipulation die Brennkraftmaschine außerhalb ihres vorbestimmten
Betriebsbereichs betrieben, wodurch die Brennkraftmaschine beschädigt werden kann.
Es ist beispielsweise denkbar, dass mit Hilfe einer Manipulationsvorrichtung Messsignale der Drucksensoren im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine derart modifiziert werden, dass die maximale Luftmasse im Zylinder erhöht werden kann. Mittels einer solchen Manipulationsvorrichtung kann einem Steuergerät ein falscher Druck übermittelt werden, woraufhin das Steuergerät die Brennkraftmaschine derart steuert, dass sie außerhalb ihres vorbestimmten Betriebsbereichs betrieben wird. Eine Brennkraftmaschine die außerhalb ihres vorbestimmten Betriebsbereichs betrieben wird, kann beschädigt werden.
Dokument DE 10 2012 001 356 A1 offenbart eine Brennkraftmaschinenvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einer Ladedrucksensoreinheit, die dazu vorgesehen ist, einen Ist-Ladedruck in einer Ansaugleitung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine zumindest indirekt zu erfassen, und mit einer Steuer-/ oder Regeleinheit, die kommunizierend mit der zumindest einen Ladedrucksensoreinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/ oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand den Ist-Ladedruck mit zumindest einem Prüfwert zu vergleichen.
Dokument DE 10 201 1 108 697 A1 offenbart ein Verfahren zum Erkennen der Manipulation eines Motorsteuergeräts eines Kraftfahrzeugs wobei ein berechneter Referenzwert für die Beschleunigung mit einem gemessenen tatsächlichen
Beschleunigungswert verglichen wird.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der eine sichere Erkennung einer leistungsverändernden Manipulation einer Brennkraftmaschine möglich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zum Erkennen einer leistungsverändernden Manipulation einer Brennkraftmaschine, wobei die
Brennkraftmaschine einen Ansaugtrakt und einen Drucksensor aufweist, der in dem Ansaugtrakt angeordnet ist, folgende Schritte auf:
Erfassen eines Signalverlaufs über eine bestimmte Zeitspanne mit dem Drucksensor, wobei aus dem erfassten Signalverlauf sich periodisch wiederholende erfasste Signalverlaufabschnitte ermittelt werden, die
charakteristisch für sich periodisch wiederholende Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt sind,
Bereitstellen eines modellierten Signalverlaufs über die bestimmte Zeitspanne, aus dem sich periodisch wiederholende modellierte
Signalverlaufabschnitte ermittelt werden, die charakteristisch für erwartete sich periodisch wiederholende Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt sind,
Vergleichen mindestens eines Signalteiles des erfassten Signalverlaufabschnitts, der charakteristisch für die Druckveränderung in dem Ansaugtrakt einer Periode des erfassten Signalverlaufs ist, mit einem
entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten
Signalverlaufabschnitts, der charakteristisch für die erwartete Druckveränderung in dem Ansaugtrakt während derselben Periode ist, zum Erkennen der
leistungsverändernden Manipulation der Brennkraftmaschine.
Der Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine führt der Brennkraftmaschine im Betrieb der Brennkraftmaschine Luft für die Verbrennung zu. Der Drucksensor, der in dem Ansaugtrakt angeordnet ist, erfasst den vorherrschenden Druck in dem Ansaugtrakt der der Brennkraftmaschine im Betrieb zugeführten Luft. Der Drucksensor gibt diesbezüglich ein Messsignal aus, dass charakteristisch für den in dem Ansaugtrakt herrschenden Luftdruck ist. Der Luftdruck in dem Ansaugtrakt verändert sich über die Zeit im Betrieb der Brennkraftmaschine. Werden beispielsweise
Lufteinlassventile der Brennkraftmaschine, die die Luftzufuhr aus dem Ansaugtrakt in die Zylinder steuern, geöffnet, sinkt der Luftdruck in dem Ansaugtrakt
entsprechend ab. Eine solche Luftdruckveränderung kann beispielsweise von dem Drucksensor erfasst werden. Weist die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder auf, dann weist die Brennkraftmaschine zu jedem Zylinder zugehörige Lufteinlassventile auf, die entsprechend angesteuert Luft in die Zylinder der Brennkraftmaschine im Betrieb strömen lassen. Demgemäß ändert sich der Luftdruck in dem Ansaugtrakt unter anderem entsprechend der Ansteuerung und der Anzahl der Zylinder bzw. der Einlassventile. Gemäß einer Ausführungsform ist der Drucksensor ein
Saugrohrdrucksensor, der in Luftströmungsrichtung stromauf der Lufteinlassventile der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist der Saugrohrdrucksensor unmittelbar in Luftströmungsrichtung stromauf der
Lufteinlassventile angeordnet. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Drucksensor ein Ladedrucksensor, der in Luftströmungsrichtung stromab eines Verdichters eines Abgasturboladers und stromauf einer Drosselklappe angeordnet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Ladedrucksensor in
Luftströmungsrichtung unmittelbar stromab des Verdichters des Abgasturboladers angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können in dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine auch eine Mehrzahl an Drucksensoren angeordnet sein, dabei kann beispielsweise einer der Drucksensoren ein Saugrohrdrucksensor und ein anderer der Drucksensoren ein Ladedrucksensor sein.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Signalverlauf mit dem Drucksensor erfasst. Zudem werden aus dem erfassten Signalverlauf sich periodisch
wiederholende erfasste Signalverlaufabschnitte ermittelt. Die erfassten
Signalverlaufabschnitte sind charakteristisch für die sich periodisch wiederholenden Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt über eine bestimmte Zeitspanne. Die Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt aufgrund der sich öffnenden
Lufteinlassventile sind im Wesentlichen periodisch. Eine Periode ist dabei das kleinste zeitliche Intervall, nachdem sich der Vorgang wiederholt. Weist
beispielweise die Brennkraftmaschine 2 Zylinder auf, dann beginnt beispielsweise eine Periode, wenn sich ein Lufteinlassventil einer der beiden Zylinder das erste Mal öffnet und die Periode endet, sobald das selbe Einlassventil wieder kurz vor dem Öffnen steht. Eine Periode entspricht folglich einem Arbeitsspiel der
Brennkraftmaschine. Aus dem erfassten Signalverlauf des Drucksensors können folglich relativ einfach Signalverlaufabschnitte ermittelt werden, die charakteristisch für die sich periodisch wiederholenden Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt sind, indem der erfasste Signalverlauf den Arbeitsspielen entsprechend unterteilt und zugeordnet wird. Einer der erfassten Signalverlaufabschnitte entspricht folglich einer Periode der sich wiederholenden Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der modellierte Signalverlauf bereitgestellt, aus dem die sich periodisch wiederholenden modellierten
Signalverlaufabschnitte ermittelt werden. Die modellierten Signalverlaufabschnitte sind dabei charakteristisch für erwartete sich periodisch wiederholende
Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt. Der modellierte Signalverlauf ist gemäß einer Ausführungsform in einem Speicher einer Steuereinheit hinterlegt und wird aus dem Speicher ausgelesen und weiterverarbeitet. Der modellierte Signalverlauf wird beispielsweise bei der Entwicklung der Brennkraftmaschine für verschiedenste Betriebszustände der Brennkraftmaschine ermittelt und demgemäß in dem
Speicher hinterlegt. Bei sich ändernden Parametern der Brennkraftmaschine wie beispielsweise Drehzahl oder Last und bei sich ändernden Umgebungsparametern wie beispielsweise Umgebungstemperatur oder Umgebungsdruck, ändert sich der erwartete Luftdruck in dem Ansaugtrakt und dementsprechend sollte der bereitgestellte modellierte Signalverlauf angepasst werden. Gemäß einer
Ausführungsform berücksichtigt der modellierte Signalverlauf solche Parameter, sodass für sämtliche Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine der
entsprechende modellierte Signalverlauf bereitgestellt wird. Ebenso wie aus dem erfassten Signalverlauf die erfassten Signalverlaufabschnitte ermittelt werden, werden aus dem modellierten Signalverlauf die modellierten
Signalverlaufabschnitte ermittelt. Gemäß einer anderen Ausführungsform können auch unmittelbar die modellierten Signalverlaufabschnitte bereitgestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eines der Signalteile eines erfassten Signalverlaufabschnitts mit dem entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufsabschnitts verglichen. Dabei ist der erfasste
Signalverlaufabschnitt charakteristisch für die Druckveränderung in dem
Ansaugtrakt während einer Periode, beispielsweise während eines Arbeitsspiels. Zudem ist der entsprechende modellierte Signalverlaufabschnitt charakteristisch für die erwartete Druckveränderung in dem Ansaugtrakt während derselben Periode. Es wird folglich das Signalteil des erfassten Signalverlaufabschnitts mit dem entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten
Signalverlaufabschnitts verglichen. Ein Signalteil ist beispielsweise ein
charakteristischer Signalausschlag, eine charakteristische Gradientenänderung, ein lokales oder globales Maximum, ein lokales oder globales Minimum, eine Amplitude, oder eine Phase der entsprechenden Signalverlaufabschnitte. Ist der zu vergleichende Signalteil des erfassten Signalverlaufsabschnitts dessen globales Maximum, dann ist das Signalteil des entsprechenden modellierten
Signalverlaufabschnitts auch dessen globales Maximum. Der modellierte Signalverlauf ist bestimmbar, beispielsweise im Laufe des
Entwicklungsprozesses der Brennkraftmaschine auf einem Prüfstand, sodass relativ einfach der modellierte Signalverlauf bereitgestellt werden kann. Ebenso ist es sehr einfach aus dem bereitgestellten modelliertem Signalverlauf die sich periodisch wiederholenden modellierten Signalverlaufabschnitte zu ermitteln, indem bevorzugt der Signalverlauf anhand mittels der entsprechenden Periode in die modellierten Signalverlaufabschnitte unterteilt wird.
Wurde die Brennkraftmaschine manipuliert, um beispielsweise eine höhere Leistung aus der Brennkraftmaschine zu erzielen, kann es sein, dass die
Brennkraftmaschine außerhalb ihres vorbestimmten Betriebsbereichs betrieben wird. Eine höhere Leistung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, indem der Druck in dem Ansaugtrakt und folglich auch der Druck in den Zylindern der Brennkraftmaschine erhöht wird. Eine derartige Veränderung des Drucks in dem Ansaugtrakt kann in einem Signalteil des erfassten Signalverlaufsabschnitts erkannt werden. Wird nun der entsprechende Signalteil des erfassten
Signalverlaufsabschnitts mit dem entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufsabschnitts verglichen, kann beispielsweise ein erhöhter Druck im Vergleich zu dem entsprechenden modellierten Zustand der
Brennkraftmaschine erkannt werden. Aufgrund des erhöhten Drucks in dem Ansaugtrakt kann auf die leistungsverändernde Manipulation der
Brennkraftmaschine rückgeschlossen werden. Eine derartige Erkennung ist vergleichsweise einfach und zuverlässig und kann über den gesamten
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine erfolgen. Es ist somit möglich, auf eine recht einfache und zuverlässige Art und Weise zu erkennen, ob die
Brennkraftmaschine manipuliert ist, allein mittels der Erfassung eines
Signalverlaufs mit dem Drucksensor, dem Bereitstellen des modellierten
Signalverlaufs und der Auswertung der beiden Verläufe.
Gemäß einer Ausführungsform wird bei dem Vergleich des Signalteils des erfassten Signalverlaufabschnitts mit dem entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts eine Signalteildifferenz berücksichtigt, die der zeitlichen Differenz zwischen dem Signalteil des erfassten Signalverlaufabschnitts und dem Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts entspricht. Ist beispielsweise das Signalteil des erfassten Signalverlaufabschnitts das globale Maximum in dem erfassten Signalverlaufabschnitt und ist folglich das entsprechende Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts dessen globales Maximum dann kann die Signalteildifferenz dadurch berechnet werden, indem der Zeitpunkt des Auftretens des globalen Maximums in dem erfassten Signalverlaufabschnitt mit dem Zeitpunkt des Auftretens des globalen Maximums in dem modellierten Signalverlaufabschnitt voneinander abgezogen wird. Die Signalteildifferenz ist demgemäß die zeitliche Differenz zwischen dem Auftreten des einen globalen Maximums und des anderen globalen Maximums. Wird beispielsweise der Drucksensor der Brennkraftmaschine und/oder die Übertragung des Messsignals des Drucksensors an die Steuereinheit derart manipuliert, dass ein zeitlicher Verzug in dem erfassten Signalverlauf in Bezug zum modellierten Signalverlauf erkennbar ist, kann folglich gemäß dieser
Ausführungsform sehr einfach erkannt werden, dass die Brennkraftmaschine leistungsverändernd manipuliert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die leistungsverändernde
Manipulation an der Brennkraftmaschine erkannt, wenn die Signalteildifferenz einen ersten Schwellenwert übersteigt. Die Signalteildifferenz kann gemäß einer
Ausführungsform laufend von der Steuereinheit der Brennkraftmaschine ausgewertet werden und diese Auswertung kann dementsprechend mit dem ersten Schwellenwert verglichen werden. Sobald die Signalteildifferenz einen
Schwellenwert übersteigt, kann dementsprechend auf die leistungsverändernde Manipulation der Brennkraftmaschine geschlossen werden. Ein derartiger Vergleich kann vergleichsweise einfach realisiert werden und gibt zuverlässig an, ob die Brennkraftmaschine manipuliert ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird aus dem ersten Signalverlaufabschnitt mit Hilfe einer Fourier-Transformation eine erfasste Signalverlauffunktion entwickelt, die charakteristisch für den erfassten Signalverlaufabschnitt ist. Zusätzlich wird gemäß dieser Ausführungsform eine Phase der erfassten Signalverlauffunktion ermittelt und die ermittelte Phase wird als das Signalteil des erfassten Signalverlaufabschnitts mit einer modellierten Phase als entsprechendes Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts verglichen, wobei die modellierte Phase als Teil des modellierten Signalverlaufabschnitts bereitgestellt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die modellierte Phase auch aus dem entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitt ermittelt werden. Mittels der Fourier-Transformation kann aus dem erfassten Signalverlaufabschnitt die erfasste Signalverlauffunktion entwickelt werden. Demgemäß ist die erfasste
Signalverlauffunktion charakteristisch für den erfassten Signalverlaufabschnitt und dementsprechend auch charakteristisch für die Druckänderungen in dem
Ansaugtrakt während einer Periode. Mittels der Fourier-Transformation können die entsprechenden Signalteile der Signalverlauffunktion einfacher identifiziert werden, sodass der Vergleich der entsprechenden Signalteile aus den
Signalverlauffunktionen vereinfacht ist. Dementsprechend ist das Verfahren zur Erkennung der leistungsverändernden Manipulation der Brennkraftmaschine robuster und zuverlässiger.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Fourier-Transformation eine diskrete Fourier-Transformation.
Gemäß einer Ausführungsform wird genau eine Phase der erfassten
Signalverlauffunktion als Signalteil mit der entsprechenden modellierten Phase des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts verglichen. Dabei ist der modellierte Signalverlauf beziehungsweise der modellierte Signalverlaufabschnitt derart bereitgestellt, dass daraus die modellierte Phase, die mit der ermittelten Phase verglichen werden kann, ermittelt werden kann. Eine Phase ist die Position eines entsprechenden Punktes zu einer bestimmten Zeit in einem
Signalverlaufabschnitt oder in einer Signalverlauffunktion. Weicht der Vergleich von vorbestimmten Werten ab, kann dementsprechend auf die Manipulation der Brennkraftmaschine rückgeschlossen werden. Die modellierte Phase als Signalteil des modellierten Signalverlaufabschnitts kann gemäß einer Ausführungsform in dem Speicher hinterlegt und aus dem Speicher für den Vergleich bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird aus dem modellierten
Signalverlaufabschnitt mithilfe einer Fourier-Transformation eine modellierte Signalverlauffunktion entwickelt, die charakteristisch für die erwarteten sich periodisch wiederholenden Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt ist. Zusätzlich wird die modellierte Phase aus der modellierten Signalverlauffunktion ermittelt und bereitgestellt. Es ist denkbar, dass in dem Speicher die modellierten
Signalverlaufabschnitte hinterlegt werden und dass mittels einer Recheneinheit aus dem Signalverlaufabschnitten mithilfe der Fourier-Transformation die modellierte Signalverlauffunktion entwickelt wird, damit das entsprechende Signalteil der modellierten Signalverlauffunktion mit dem entsprechenden Signalteil der erfassten Signalverlauffunktion vereinfacht verglichen werden können. Aus der modellierten Signalverlauffunktion kann die modellierte Phase ermittelt werden die zum
Vergleich mit der ermittelten Phase benötigt wird, damit der Vergleich durchgeführt werden kann, um zu erkennen, ob die Brennkraftmaschine manipuliert ist. Somit kann sichergestellt werden, dass immer miteinander vergleichbare Signalteile miteinander verglichen werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der modellierte Signalverlauf als ein Kennfeld bereitgestellt, das Betriebsparameter der Brennkraftmaschine berücksichtigt.
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine können beispielsweise eine Drehzahl oder eine Last sein. Entsprechend der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine wird gemäß dieser Ausführungsform der modellierte Signalverlauf angepasst, sodass der entsprechende modellierte Signalverlaufabschnitt oder die
entsprechende modellierte Signalverlauffunktion mit dem erfassten
Signalverlaufabschnitt oder der erfassten Signalverlauffunktion verglichen werden kann. Das Kennfeld kann gemäß einer Ausführungsform ein mathematisches Modell sein, das in Abhängigkeit von den Betriebsparametern der
Brennkraftmaschine und/oder in Abhängigkeit von Umgebungsparametern den modellierten Signalverlauf und/oder den modellierten Signalverlaufabschnitt und/oder die modellierte Signalverlauffunktion und/oder den entsprechenden Signalteil bereitstellt. Es ist folglich auf sehr einfache Art und Weise möglich, auch bei unterschiedlichen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, eine
leistungsverändernde Manipulation der Brennkraftmaschine festzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Phase des modellierten
Signalverlaufabschnitts in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine bereitgestellt. Wie bereits beschrieben ist es denkbar, dass die Phase des modellierten Signalverlaufs als das Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufs bereitgestellt wird, um mit der ermittelten Phase des erfassten Signalverlaufsabschnitts verglichen zu werden. Es ist denkbar, dass die ermittelte Phase sich in Abhängigkeit von Betriebsparametern der
Brennkraftmaschine wie beispielsweise der Drehzahl und/oder der Last verändert. Dementsprechend muss sich ebenso die modellierte Phase in Abhängigkeit der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine verändern, damit ein sinnvoller Vergleich zum Erkennen der leistungsverändernden Manipulation der
Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann. Demgemäß kann auch bei sich ändernden Betriebsparametern die modellierte Phase bereitgestellt werden, sodass auch bei sich ändernden Betriebsparametern das Verfahren robust und zuverlässig die Manipulation der Brennkraftmaschine erkennt.
Gemäß einer Ausführungsform wird zum Vergleich des Signalteils des erfassten Signalverlaufabschnitts mit dem entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts eine Phasendifferenz der ermittelten Phase als Signalteil des erfassten Signalverlaufabschnitts und der modellierten Phase als Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts ermittelt. Die Phasendifferenz der ermittelten Phase und der modellierten Phase ist die zeitliche Differenz zwischen einem charakteristischen Signalabschnitt, wie beispielsweise einem Nulldurchgang des erfassten Signalverlaufabschnitts, und dem
entsprechenden charakteristischen Signalabschnitt, wie beispielsweise dem entsprechenden Nulldurchgang des entsprechenden modellierten
Signalverlaufabschnitts. Die Phasendifferenz ist folglich charakteristisch für den zeitlichen Versatz des Auftretens von charakteristischen Signalabschnitten des modellierten Signalverlaufabschnitts und des entsprechenden erfassten Signalverlaufabschnitts. Weicht der erfasste Signalverlaufabschnitt zeitlich von dem modellierten Signalverlaufabschnitt ab, ist dies mittels der Ermittlung der
Phasendifferenz identifizierbar. Bei einer zu starken Abweichung, kann auf die Manipulation der Brennkraftmaschine geschlossen werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die ermittelte Phasendifferenz mit einem Phasendifferenzschwellenwert verglichen und die leistungsverändernde
Manipulation der Brennkraftmaschine wird erkannt, wenn die ermittelte
Phasendifferenz den Phasendifferenzschwellenwert übersteigt. Der
Phasendifferenzschwellenwert kann beispielsweise in dem Speicher hinterlegt sein und laufend mit der ermittelten Phasendifferenz verglichen werden. Sobald erkannt wird, dass die ermittelte Phasendifferenz den Phasendifferenzschwellenwert übersteigt, kann darauf geschlossen werden, dass die Brennkraftmaschine manipuliert ist. Demgemäß ist es sehr einfach mittels dieses Vergleichs
festzustellen, ob die Brennkraftmaschine manipuliert ist.
Gemäß einer Ausführungsform können die Schwellenwerte der vorliegenden Offenbarung auch ein Grenzband sein, wobei die leistungsverändernde
Manipulation der Brennkraftmaschine erkannt wird, wenn der mit dem Grenzband zu vergleichenden Wert aus dem Grenzband ausbricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zum Erkennen einer leistungsverändernden Manipulation einer Brennkraftmaschine eine Steuereinheit auf, die zur Steuerung eines vorgenannten Verfahrens eingerichtet ist. Die
Vorrichtung kann beispielsweise eine Motorsteuereinheit sein. Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung ein Teil der Motorsteuereinheit ist oder als zusätzliche
Steuereinheit verbaut ist, beispielsweise in einem Fahrzeug mit der
Brennkraftmaschine.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild einer
Brennkraftmaschine,
Fig. 2 ein Diagramm zum Erkennen einer leistungsverändernden
Manipulation einer Brennkraftmaschine.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine 100 mit mehreren Zylindern 102, wobei die Brennkraftmaschine 100 zum Beispiel eingerichtet ist, ein Fahrzeug anzutreiben. Die Brennkraftmaschine 100 weist einen Ansaugtrakt 1 10 auf. Der Ansaugtrakt 1 10 führt der Brennkraftmaschine Luft 140 im Betrieb zu. Zur Steuerung der Luftzufuhr im Betrieb der Brennkraftmaschine 100 weist der Ansaugtrakt 1 10 eine Drosselklappe 1 12 auf.
Die Brennkraftmaschine 100 weist zusätzlich einen Abgastrakt 120 auf. Der Abgastrakt weist einen Abgaskatalysator 122 auf. Der Abgastrakt 120 weist zusätzlich einen Abgasdrucksensor 124 und einen Abgassensor 126 auf. Der Abgasdrucksensor 124 ist dazu eingerichtet den Druck eines Abgases 150 in dem Abgastrakt zu erfassen. Der Abgassensor 126 ist dazu eingerichtet, ein Messsignal zu erfassen, das charakteristisch für den Sauerstoffanteil in dem Abgas 150 ist. Die Brennkraftmaschine 100 weist gemäß dieser Ausführungsform einen
Abgasturbolader 130 auf. Der Abgasturbolader 130 weist einen Verdichter 132 und eine Turbine 134 auf. Der Verdichter 132 ist mit der Turbine 134 mittels einer Welle 136 mechanisch verbunden. Die Turbine 134 ist in dem Strömungsweg des Abgases 150 angeordnet und wird mittels des Abgases 150 angetrieben. Der Verdichter 132 verdichtet im Betrieb der Brennkraftmaschine 100 die Luft 140, bevor diese in die Zylinder 102 eingeführt wird.
Der Ansaugtrakt 1 10 weist gemäß dieser Ausführungsform Drucksensoren 1 16, 1 18 auf. Einer der Drucksensoren 1 16, 1 18 ist ein Saugrohrdrucksensor 1 16 und der andere der Drucksensoren 1 16, 1 18 ist ein Ladedrucksensor 1 18. Der
Saugrohrdrucksensor 1 16 ist im Strömungsweg der Luft 140 zwischen der
Drosselklappe 1 12 und Einlassventilen der Zylinder 102 angeordnet. Der
Ladedrucksensor 1 18 ist in dem Strömungsweg der Luft 140 stromauf der Drosselklappe 1 12 und stromab des Verdichters 132 angeordnet. Der
Saugrohrdrucksensor 1 16 und der Ladedrucksensor 1 18 erfassen im Betrieb der Brennkraftmaschine 100 den an den jeweiligen Verbaupositionen der Sensoren 1 16, 1 18 vorherrschenden Druck der Luft 140.
Die Brennkraftmaschine 100 gemäß dieser Ausführungsform weist zusätzlich eine Steuereinheit 200 auf, die eine Recheneinheit 210, einen Programmspeicher 220, einen Datenspeicher 230 und einen Fehlerspeicher 240 aufweist. Die Steuereinheit 200 ist unter anderem dazu eingerichtet, die Messsignale des
Saugrohrdrucksensors 1 16, des Ladedrucksensors 1 18, des Abgasdrucksensors 124 und des Abgassensors 126 zu verarbeiten und dementsprechend die
Brennkraftmaschine 100 zu steuern.
Die Steuerung der Brennkraftmaschine 100 kann beispielsweise mittels der Steuerung der Drosselklappe 1 12 verfolgen. Erfasst beispielsweise der
Abgassensor 126, dass der Sauerstoffanteil in dem Abgas 150 im Betrieb der Brennkraftmaschine 100 verhältnismäßig niedrig ist, wird von der Steuereinheit erkannt, dass in der Brennkraftmaschine 100 eine zu fette Verbrennung stattfindet, woraufhin die Brennkraftmaschine 100 derart gesteuert wird, dass die Luftzufuhr erhöht wird. Diesbezüglich kann die Drosselklappe 1 12 entsprechend angesteuert werden, sodass das gewünschte Luft-/Kraftstoffverhältnis für die gewünschte Verbrennung in den Zylindern 102 entsprechend eingestellt wird.
Die Steuereinheit 200 ist dazu eingerichtet die Brennkraftmaschine 100 mittels der Recheneinheit 210, die mit Programmen aus dem Programmspeicher 220, mit Daten aus dem Datenspeicher 230 und mit Daten aus den Sensoren der
Brennkraftmaschine 100 die Brennkraftmaschine 100 derart zu steuern, dass die Brennkraftmaschine 100 in dem vorbestimmten Betriebsbereich betrieben wird, in dem ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine 100 gewährleistet werden kann. Sofern erkannt wird, dass die Brennkraftmaschine 100 außerhalb ihres
vorbestimmten Betriebsbereichs betrieben wird, kann ein Fehlereintrag in den Fehlerspeicher 240 erfolgen. Die Brennkraftmaschine 100 weist zusätzlich eine Fehleranzeigevorrichtung 300 auf, die von der Steuereinheit 200 angesteuert werden kann, sofern die Steuereinheit 200 erkennt, dass die Brennkraftmaschine 100 leistungsverändernd manipuliert ist.
Wird die Brennkraftmaschine 100 beispielsweise mit dem Ziel einer Erhöhung der maximalen Leistung der Brennkraftmaschine 100 derart manipuliert, dass die Luftmasse in den Zylindern 102 erhöht wird, wird automatisch die Kraftstoffmenge so erhöht, dass das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Die Motorleistung steigt damit. Allerdings wird die Brennkraftmaschine 100 dadurch außerhalb ihres vordefinierten Betriebsbereichs betrieben, wodurch die
Brennkraftmaschine 100 beschädigt werden kann.
Es sind Manipulationssysteme bekannt, mit deren Hilfe die erfassten Messsignale der Drucksensoren 1 16, 1 18 derart modifiziert werden können, dass die maximale Luftmasse im Zylinder erhöht werden kann. Mit Hilfe solcher Manipulationssysteme werden beispielsweise die von den Drucksensoren 1 16, 1 18 erfassten Messsignale abgesenkt, beispielsweise indem ein bestimmter Wert von den erfassten
Messsignalen subtrahiert wird, und die abgesenkten Messsignale werden an die Steuereinheit 200 weitergeleitet. Die Steuereinheit 200 will den vermeintlich zu niedrigen Luftdruck in den Zylinder 102 ausgleichen und steuert beispielsweise die Drosselklappe 1 12 derart an, dass die eingespeiste Luftmasse erhöht wird.
Dementsprechend steigt der Luftdruck in den Zylindern 102 an, wodurch ebenso die Kraftstoffeinspritzung angepasst wird. Die Brennkraftmaschine 100 wird
dementsprechend außerhalb ihres vordefinierten Betriebsbereichs betrieben und deren Leistung steigt. Die Brennkraftmaschine 100 ist manipuliert.
Die Steuereinheit 200 ist allerdings dazu ausgebildet eine solche Manipulation der Brennkraftmaschine 100 zu erkennen.
Die Figur 2 zeigt ein Diagramm zum Erkennen der leistungsverändernden
Manipulation der Brennkraftmaschine 100. In dem Diagramm ist auf der X-Achse 410 die Zeit aufgetragen und auf der Y-Achse 420 ein Wert, der charakteristisch für den Druck in dem Ansaugtrakt 1 10 ist. In dem Diagramm 400 ist ein modellierter Signalverlauf 430 und ein erfasster Signalverlauf 440 dargestellt. Der modellierte Signalverlauf 430 kann in modellierte Signalverlaufabschnitte 432 unterteilt werden. Der erfasste Signalverlauf 440 kann in erfasste Signalverlaufabschnitte 442 unterteilt werden. Die modellierten Signalverlaufabschnitte 432 und die erfassten Signalverlaufabschnitte 442 entsprechen einer Periode in den jeweiligen
Signalverläufen 430, 440. Die in Figur 1 gezeigte Steuereinheit 200 ist dazu ausgebildet aus den Signalverläufen 430, 440 zu erkennen, ob die
Brennkraftmaschine 100 manipuliert wird. Dazu werden aus einem der mit den Drucksensoren 1 16, 1 18 erfassten Signalverläufe 440 die sich periodisch wiederholenden erfassten Signalverlaufabschnitte 442 ermittelt. Die erfassten Signalverlaufabschnitte 442 sind dabei charakteristisch für die sich periodisch wiederholenden Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt 1 10. Zusätzlich werden beispielsweise aus dem Programmspeicher 220 und/oder aus dem Datenspeicher 230 der Steuereinheit 200 der modellierter Signalverlauf 430 bereitgestellt aus dem sich periodisch wiederholenden modellierten Signalverlaufabschnitte 432 ermittelt werden. Die modellierten Signalverlaufabschnitte 432 sind charakteristisch für erwartete sich periodisch wiederholende Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt 1 10. Die Steuereinheit 200 vergleicht anschließend mindestens einen Signalteil des erfassten Signalverlaufabschnitts 442 mit einem entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitt 432. Für den Vergleich werden die jeweiligen Signalverlaufabschnitte 432, 442 derselben Periode verglichen. Ist die Brennkraftmaschine 100 beispielsweise derart manipuliert, dass der mit dem Drucksensor 1 16, 1 18 gemessene Druck zu niedrig an die Steuereinheit 200 weitergegeben wird, weist der erfasste Signalverlaufabschnitt 442 im Vergleich zu dem modellierten Signalverlaufabschnitt 432 einen zeitlichen Versatz auf. Dieser zeitliche Versatz kann erfasst werden und kann als entsprechendes Signalteil der jeweiligen Signalverlaufabschnitte 432, 442 miteinander verglichen werden. Weicht der Versatz beispielsweise von einem vorgegebenen Schwellenwert zu weit ab, kann erkannt werden, dass die Brennkraftmaschine 100 manipuliert ist.
Dementsprechend kann die Steuereinheit 200 einen Fehler in den Fehlerspeicher 240 speichern. Zudem kann die Steuereinheit 200 die Fehleranzeigevorrichtung 300 entsprechend ansteuern, um die Manipulation anzuzeigen. Es ist denkbar, dass die erfassten Signalverlaufabschnitte 442 mit Hilfe einer Fourier-Transformation in erfasste Signalverlauffunktionen entwickelt werden. Zudem ist es auch denkbar, dass die modellierten Signalverlaufabschnitte 432, die beispielsweise in dem Datenspeicher 230 der Steuereinheit 200 gespeichert sind, mittels einer Fourier-Transformation in modellierte Signalverlauffunktionen entwickelt werden. Der Vergleich der entsprechenden Signalteile der erfassten Signalverlauffunktion mit den entsprechenden Signalteilen der modellierten
Signalverlauffunktion kann vereinfacht sein, da die mittels der
Fourier-Transformation entwickelten Signalverlauffunktionen einfacher verarbeitet werden können. Es ist auch denkbar, dass die Fourier-Transformation eine diskrete Fourier-Transformation ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird der modellierte Signalverlauf 430 und/oder der modellierte Signalverlaufabschnitt 432 und/oder die modellierte
Signalverlauffunktion als ein Kennfeld bereitgestellt, das Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 100 berücksichtigt. Das Kennfeld kann beispielsweise in dem Datenspeicher 230 der Steuereinheit 200 hinterlegt sein und entsprechend den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine 100, wie beispielsweise einer
Drehzahl und/oder einer Last herangezogen werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Phase des erfassten
Signalverlaufabschnitts 442 oder der erfassten Signalverlauffunktion als Signalteil mit dem modellierten Signalverlaufabschnitt 432 mit der Phase des modellierten Signalverlaufabschnitts 432 und/oder der modellierten Signalverlauffunktion als entsprechendes Signalteil miteinander verglichen. Dabei kann insbesondere die Differenz der beiden Phasen miteinander verglichen werden und es kann erkannt werden, dass die Brennkraftmaschine 100 manipuliert ist, wenn die
Phasendifferenz über einen bestimmten Phasendifferenzschwellenwert liegt. Das Beaufschlagen eines mit dem Drucksensor 1 16, 1 18 erfassten Druckes mit einem Wert zur Manipulation der Brennkraftmaschine 100 führt zu einem zeitlichen Versatz in der Datenerfassung. Dieser Versatz ist als Phasendifferenz in dem Vergleich ersichtlich. Folglich kann auf einfache und robuste Weise die
Manipulation der Brennkraftmaschine 100 erkannt werden. Wird erkannt, dass die Brennkraftmaschine 100 manipuliert ist, kann zusätzlich auch ein Fehlereintrag in den Fehlerspeicher 240 der Steuereinheit 200 erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Erkennen einer leistungsverändernden Manipulation einer Brennkraftmaschine (100), wobei die Brennkraftmaschine (100) einen
Ansaugtrakt (1 10) und einen Drucksensor (1 16, 1 18) aufweist, der in dem
Ansaugtrakt (1 10) angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Erfassen eines Signalverlaufs (440) über eine bestimmte Zeitspanne mit dem Drucksensor (1 16, 1 18), wobei aus dem erfassten Signalverlauf (440) sich periodisch wiederholende erfasste Signalverlaufabschnitte (442) ermittelt werden, die charakteristisch für sich periodisch wiederholende Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt (1 10) sind,
Bereitstellen eines modellierten Signalverlaufs (430) über die bestimmte Zeitspanne, aus dem sich periodisch wiederholende modellierte
Signalverlaufabschnitte (432) ermittelt werden, die charakteristisch für erwartete sich periodisch wiederholende Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt (1 10) sind,
Vergleichen eines Signalteiles eines erfassten Signalverlaufabschnitts (442), der charakteristisch für die Druckveränderung in dem Ansaugtrakt (1 10) einer Periode des erfassten Signalverlaufs (440) ist, mit dem entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts (432), der
charakteristisch für die erwartete Druckveränderung in dem Ansaugtrakt (1 10) während derselben Periode ist, zum Erkennen der leistungsverändernden
Manipulation der Brennkraftmaschine (100).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei der Vergleich des Signalteils des erfassten Signalverlaufabschnitts (442) mit dem entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts (432) eine Signalteildifferenz berücksichtigt, die der zeitlichen Differenz zwischen dem Signalteil des erfassten Signalverlaufabschnitts (442) und dem Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts (432) entspricht.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die leistungsverändernde Manipulation der Brennkraftmaschine (100) erkannt wird, wenn die
Signalteildifferenz einen ersten Schwellenwert übersteigt.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus dem erfassten Signalverlaufabschnitt (442) mit Hilfe einer Fouriertransformation eine erfasste Signalverlauffunktion entwickelt wird, die charakteristisch für die sich periodisch wiederholenden Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt (110) ist, und wobei eine Phase der erfassten Signalverlauffunktion ermittelt wird, und
wobei die ermittelte Phase als das Signalteil des erfassten Signalverlaufabschnitts (442) mit einer modellierten Phase als entsprechendes Signalteil des
entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts (432) verglichen wird, wobei die modellierte Phase als Signalteil des modellierten Signalverlaufabschnitts (432) bereitgestellt wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei aus dem modellierten
Signalverlaufabschnitt (432) mit Hilfe einer Fourier-Transformation eine modellierte Signalverlauffunktion entwickelt wird, die charakteristisch für die erwarteten sich periodisch wiederholende Druckveränderungen in dem Ansaugtrakt (110) ist, und wobei
die modellierte Phase aus der modellierten Signalverlauffunktion ermittelt und bereitgestellt wird.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der modellierte Signalverlauf (430) als ein Kennfeld bereitgestellt wird, das
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (100) berücksichtigt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die modellierte Phase des modellierten Signalverlaufabschnitts (432) in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (100) bereitgestellt wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei zum Vergleich des mindestens einen Signalteils des erfassten Signalverlaufabschnitts (442) mit dem entsprechenden Signalteil des entsprechenden modellierten
Signalverlaufabschnitts (432) eine Phasendifferenz der ermittelten Phase als Signalteil des erfassten Signalverlaufsabschnitts (442) und der modellierten Phase als Signalteil des entsprechenden modellierten Signalverlaufabschnitts (432) ermittelt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die ermittelte Phasendifferenz mit einem Phasendifferenzschwellenwert verglichen wird, und wobei die
leistungsverändernde Manipulation der Brennkraftmaschine (100) erkannt wird, wenn die ermittelte Phasendifferenz den Phasendifferenzschwellenwert übersteigt.
10. Vorrichtung zum Erkennen einer leistungsverändernden Manipulation einer Brennkraftmaschine (100), wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit (200) aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
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