WO2014206684A1 - Verfahren zur ermittlung der absoluten einspritzmenge bei einem verbrennungsmotor sowie anordnung hierfür - Google Patents
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Definitions
- the run-up test is a well-known diagnostic test for determining the run-up test
- DE 10 2007 010 496 A1 discloses a method for
- Deviations of the respectively defined measured variables when switching off a respective cylinder information can be obtained that indicate a possible target deviation of the deactivated cylinder. For example, it can be concluded by comparing the maximum speeds achieved during startup test on the relative injection quantity of the individual cylinders. In this case, starting from idling a certain number of injections are made with a predetermined fixed injection quantity, so that the engine
- the absolute injection quantity can not be determined.
- the inventor has recognized that during the acceleration test essentially from the speed at which the speed decreases, as long as no injection is active, the torque requirement of the engine by friction and connected thereto aggregates and thus of the maximum speed reached directly to the absolute Injection quantity can be deduced. For this purpose, only the knowledge of a predictable engine-individual factor is necessary, the
- the essence of the invention consists essentially in the said predetermined individual engine factor for the respective engine in
- the absolute total injection quantity can thus be determined by means of a run-up test Individual injection quantities of the individual injectors are determined and evaluated at the defined operating point.
- Internal combustion engine with a number of cylinders may comprise the steps of: determining a first absolute total injection amount
- the measurement data to be acquired during the run-up test can, for example, be a maximum engine speed reached a first
- Combinations of measurements can be used to describe the timing of the engine speed with sufficient accuracy. For example, based on the timing of the start of the run-up phase, the
- Measured values for and the rates of change and be calculated are sufficient to use the time curve of the engine speed n (t) to determine those measured values from which the quantities in the evaluation can be derived.
- the engine to be tested can be controlled by means of a defined number Injections per active cylinder are accelerated, the maximum speed is reached (run-up phase).
- the absolute mean injection quantity per injector can be determined by the
- Total injection quantity by the number nz of the cylinders of the engine, with active injection, and the total number the number of injections per cylinder during startup is divided.
- At least a second absolute total injection quantity is based on
- Measurement data of a further run-up test determined in which at least one of the cylinders is inactive, and a predictable engine-individual factor used for the engine with an inactive cylinder
- Inactive cylinder here means that in the run-up phase, the injector of this cylinder does not inject fuel into this cylinder.
- Total injection quantity can be the absolute injection quantity and thus the individual injection quantity drift of a specific individual injector for determining the cylinder which was inactive in determining the at least one second absolute total injection quantity. For this purpose, only the determined second absolute total injection quantity of the
- the respective absolute total injection quantity is based
- the respective absolute total injection amount based on
- the respective absolute total injection quantity is based
- a torque requirement to be provided by the engine is preferred on the basis of
- the determination of the respective absolute total injection quantity of all cylinders may be based on the following relationship determined, wherein the constant predetermined factor for the engine,
- the factor is an individual factor for each engine, which precedes each engine
- the factor is determinable.
- the factor may be in an engine control unit and / or a
- the inventive method can be implemented by means of an arrangement comprising: a suitably programmed workshop diagnostic device, which is connectable to a connection interface of a correspondingly programmed engine control device of a motor.
- the implementation of the method can be performed by the workshop diagnosis device and / or
- Engine control unit be set up controllable. At least one predetermined engine-individual factor determined when cylinder is active
- Engine control unit to be stored.
- the necessary calculations of the injection quantities may take the form of an appropriately programmed algorithm as part of a
- Diagnostic module in the software of the engine control unit and / or the
- the diagnostic module can be used as a software module in the software of a
- Engine control unit are integrated (ECU-based
- Test results returned to the workshop diagnostic tester Such ECU-based workshop diagnostic modules differ from simple actuator tests in that the vehicle to be diagnosed in the workshop is offset by the engine control unit into predetermined no-load operating points, impresses actuator excitations and can independently evaluate the result via sensor values with an evaluation logic.
- the diagnostic module as a software module can also be integrated into the software of a workshop diagnostic tester (diagnostic tester-based workshop diagnostic module).
- the functional sequence, the evaluation and the evaluation of the method according to the invention then takes place in
- Measurement data can be determined using the engine control unit of existing sensors in the vehicle or by additional excsensorik.
- the invention can be implemented as a computer program product with computer program code such that when the computer program code is stored on a corresponding programmable device, in particular a computer program code
- this device performs a method according to the invention.
- Fig. 1 shows the basic structure of a test arrangement of a
- Fig. 2 shows the time course of the engine speed of a motor in a run-up test according to the invention
- Figure 1 shows the basic structure of a test arrangement of a
- a motor controller 1 as a motor control device via a diagnostic interface 3 and a diagnostic cable 5 with the external diagnostic device 7 as Workshop diagnostic test device coupled.
- the engine control 1 is set up for the control of the engine 9 in normal and test mode.
- the diagnostic device 7 is configured to supply the control data required for a specific diagnosis to the
- Engine controller 1 to send, control the test procedures and retrieve the test results from the engine control 1.
- the data required for controlling the motor 9 is acquired by the motor control 1 by means of schematically illustrated sensor inputs 11 to 15
- Motor controller 1 is further configured to determine required control variables from the acquired data in accordance with software modules stored in engine controller 1 for controlling the engine. This can be done by calculation based on stored algorithms, readings from stored tables or maps or the like.
- spark ignition internal combustion engine gasoline engine
- a spark ignition internal combustion engine gasoline engine
- diesel engine self-igniting internal combustion engine (diesel engine) act, wherein in the cylinder of the engine 9 each directly by means of an injector associated with the respective cylinder fuel is injected directly.
- the control of the engine 9 is performed by the engine controller 1 via outputs 21 to 25.
- the control of a single fuel injector 31 for one of the cylinders of the engine 9 is shown here by way of example schematically.
- the control of the fuel injector 31 via the control output 21st For example, the engine controller 1 via the output 21, a solenoid valve in the fuel! njektor 31 drives. Through the solenoid valve, a nozzle needle can be actuated hydraulically, which opens or closes an associated injection nozzle.
- Opening time and the opening time of the injectors are essential control parameters of the engine.
- the concrete structure of a fuel! Njektors and the underlying injection principle is not important. It may be, for example, a pump-nozzle or common-rail injection system.
- the engine control unit 1 By means of the opening duration of the injection nozzle and the injection pressure, the engine control unit 1 essentially determines the amount of fuel injected into the associated cylinder. This, in turn, influences performance and performance
- FIG. 2 shows how, in the simplest case, the rotational speed during a
- the engine started is idle, i. the idling control is active and keeps the speed at
- marked phase is from the time the injection is active, so that the
- Engine speed of the engine increases approximately linearly with a constant first slope up to maximum speed at time.
- the torque requirement which is essentially caused by internal engine friction and by units connected to the engine, can be determined from:
- the total work done by the engine during the "B" phase of active injection, ie, during run-up, is the sum of the kinetic energy of the rotating engine at the maximum speed reached and the external work done ie overcoming the friction plus driving the aggregates, minus the kinetic energy of the engine at
- the work done by the engine is in turn proportional to
- Injection quantity of cylinders times number the active cylinder times the number N of all injections per cylinder:
- the absolute total injection quantity can be determined by:
- the motor-individual factor thus contains both the moment of inertia
- the inventor has recognized that the factor is a constant factor
- the factor can therefore be determined once and in the
- Control unit of the engine or in the software of a workshop diagnostic tester are deposited.
- the relationship set in the above formula (4) can be used to express the absolute injection quantity by means of a run-up test to determine measured data.
- the relationship can in principle be included as part of a control unit-based workshop diagnostic module in the
- the diagnostic module is integrated as a software module in the engine control unit and runs after starting by the externally connected workshop diagnostic tester completely self-sufficient in the engine control unit and reports after completion of the result to the
- Measurement data can be determined using the engine control unit of existing sensors in the vehicle or by additional excsensorik.
- FIG. 3 illustrates as a flowchart a possible implementation of the method according to the invention for determining the absolute injection quantity of an injector.
- a first run-up test takes place in which the injection is active for all cylinders of the engine 9 to be tested.
- step S2 from the detected measured variables, namely the first
- step S3 a run variable set.
- step S4 it is checked whether the run variable is greater than the number of
- step S8 If required run-up tests and the method goes to step S8. Otherwise, the process goes to step S5.
- step S5 the respective second run-up test as in steps S1 and
- step S6 then from the determined measured variables of the current
- step S7 the run variable is incremented, ie, after that goes
- step S8 based on the determined first absolute total injection quantity and the second absolute total injection quantities the individual
- step S8 the second absolute total injection quantity which was determined in the run-up test, in which the cylinder belonging to the injector was inactive, is deducted from the first absolute total injection quantity and the result by the number divided by the injections per cylinder.
- step S8 alternatively or additionally, the above relationship (4) may be used to determine the relative quantity differences from the inactive cylinder tests while the absolute injection quantity from the test (steps S1 and S2) with all cylinders NZ is active. Then the procedure ends, whereby the results determined on a
- the part of the method designated "I" in Fig. 3 serves to determine the first absolute total injection quantity by means of a test run in which the injection is active in all cylinders in each case a second absolute total injection quantity by means of a test run, in which the injection is inactive in one of the cylinders.
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Abstract
Verfahren zur Ermittlung der absoluten Kraftstoffeinspritzmenge der Injektoren (31) einer Verbrennungskraftmaschine mit eine Zylinderanzahl nz, wobei die durchschnittliche absolute Einspritzmenge minj der Injektoren (31) basierend auf bei einem Hochlauftest, bei dem alle Zylinder des Motors aktiv sind, erfassten Messdaten und einem vorbestimmten motorindividuellen Faktor f(nz), der proportional zum Trägheitsmoment des Motors, wenn alle Zylinder aktiv sind, ist, ermittelt werden, und wobei die Messdaten im Wesentlichen geeignet sind, den zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl n(t) während des Hochlauftests zu beschreiben, insbesondere eine maximal erreichten Motordrehzahl nmax, eine erste Änderungsgeschwindigkeit a1 der Motordrehzahl während des Hochlaufens mit aktiver Einspritzung, eine zweite Änderungsgeschwindigkeit a2 der Motordrehzahl mit inaktiver Einspritzung und einer Leerlaufdrehzahl nidle des Motors sind.
Description
Verfahren zur Ermittlung der absoluten Einspritzmenge bei einem
Verbrennungsmotor sowie Anordnung hierfür
Beschreibung
Stand der Technik
Der Hochlauftest ist ein bekannter Diagnosetest zur Ermittlung des
Einspritzmengenfehlers bei Injektoren in einem Verbrennungsmotor.
Beispielsweise ist aus der DE 10 2007 010 496 A1 ein Verfahren zur
vergleichenden Prüfung von Einspritzverbrennungsmotoren bekannt, bei denen der Motor von einer elektrischen Motorsteuerung gesteuert wird, welche entweder Eigendiagnosemittel aufweist oder mit einer Anschlussschnittstelle für ein externes Diagnosegerät ausgerüstet ist. Über die Eigendiagnosemittel bzw. das Diagnosegerät können aus den gemessenen und anzeigbaren
Abweichungen der jeweils definierten Messgrößen bei Abschalten jeweils eines Zylinders Informationen gewonnen werden, die auf eine mögliche Soll- Abweichung des abgeschalteten Zylinders schließen lassen. Beispielsweise kann durch Vergleich der erreichten Maximaldrehzahlen beim Hochlauftest auf die relative Einspritzmenge der einzelnen Zylinder geschlossen werden. Dabei werden ausgehend vom Leerlauf eine bestimmte Anzahl Einspritzungen mit einer vorbestimmten festen Einspritzmenge getätigt, so dass der Motor
hochbeschleunigt. Pro Testlauf wird jeweils ein Einzelzylinder deaktiviert. Aus der erreichten Maximaldrehzahl kann je Testlauf auf die relative Einspritzmenge geschlossen werden.
Da jedoch der Momentenbedarf durch Reibung und andere Effekte (z.B. seitens am Motor angeschlossener Aggregate) nicht bekannt ist, kann die absolute Einspritzmenge nicht ermittelt werden.
Daher bleibt beispielsweise im Falle eines Vierzylindermotors, wenn bei zwei Zylindern relativ zu den anderen beiden Zylinder eine größerer Menge ermittelt wurde, weiterhin unklar, ob die zwei Zylinder mit der kleineren Einspritzmenge eine Mindermenge aufweisen und die Zylinder mit der größerer Einspritzmenge die korrekte Menge einspritzen oder ob die zwei Zylinder mit der kleineren
Einspritzmenge die korrekte Menge einspritzen und die Zylinder mit der größeren Einspritzmenge eine Mehrmenge aufweisen. D.h., es ist nicht eindeutig, welche Injektoren getauscht werden müssen.
Offenbarung der Erfindung
Somit ist es eine mögliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung der absoluten mittleren Einspritzmenge aller Injektoren, insbesondere der absoluten Einspritzmenge eines Injektors vorzuschlagen, um einen absoluten Einspritzmengenfehler bestimmen zu können.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den auf diese rückbezogenen
Unteransprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung der einzelnen Erfindungsaspekte stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Der Erfinder hat erkannt, dass sich während des Hochlauftests im Wesentlichen aus der Geschwindigkeit, mit der die Drehzahl sinkt, so lange keine Einspritzung aktiv ist, auf den Momentenbedarf des Motors durch Reibung sowie daran angeschlossene Aggregate und damit von der erreichten Maximaldrehzahl direkt auf die absolute Einspritzmenge rückgeschlossen werden kann. Dazu ist lediglich die Kenntnis eines vorherbestimmbaren motorindividuellen Faktors nötig, der
u.a. proportional zum Trägheitsmoment des Motors ist.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, den genannten vorherbestimmbaren motorindividuellen Faktor für den jeweiligen Motor in
einem Motorsteuergerät und/oder einem Werkstattdiagnosetestgerät zu hinterlegen. Mit Hilfe des für den jeweiligen Motor hinterlegten Faktors, kann somit mittels eines Hochlauftests die absolute Gesamteinspritzmenge und die
Einzeleinspritzmengen der einzelnen Injektoren im definierten Betriebspunkt bestimmt und bewertet werden.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Umsetzung der Erfindung keine strukturellen Änderung bei vorhandenen Motorsteuerungseinrichtungen und
Werkstattdiagnosegeräten, sondern lediglich eine erfindungsgemäß verbesserte
Auswertung - ggf. abhängig von im Steuergerät des Motors bzw. dem
Werkstattdiagnosegerät vorhandenen Funktionen - z.B. der beim bekannten Hochlauftest erfassten Messdaten erfordert.
Kennt man die absolute Einspritzmenge der einzelnen Injektoren, dann kann bestimmt werden, welche der Injektoren fehlerhaft einspritzen. Somit ist eindeutig ersichtlich, welcher Injektor getauscht werden muss. So können Werkstattkosten reduziert werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung der absoluten
Kraftstoffeinspritzmenge der Injektoren eines Motors der Art einer
Verbrennungskraftmaschine mit eine Zylinderanzahl
kann die Schritte aufweisen: Ermitteln einer ersten absoluten Gesamteinspritzmenge
alle Zylinder des Motors aktiv sind, erfassten Messdaten und einem
wurde, dass alle Zylinder aktiv sind. Die erfassten Messdaten sind im
Wesentlichen solche, die geeignet sind, den zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl n(t) während der Hochlauftests, insbesondere während des Hochlaufens mit aktiver Einspritzung und während des Zurückfallens auf die Leerlaufdrehzahl bei inaktiver Einspritzung, zu beschreiben. Die während des Hochlauftests zu erfassenden Messdaten können beispielsweise eine maximal erreichten Motordrehzahl eine erste
Hochlaufens mit aktiver Einspritzung (Hochlauf-Phase), eine zweite Änderungsgeschwindigkeit der Motordrehzahl mit inaktiver
Einspritzung (Free-fall-Phase) und einer Leerl auf d rehzahl des Motors sein.
Für den Fachmann ist es selbstverständlich, dass für einzelne oder alle der Messdaten äquivalente andere Messwerte bzw. entsprechende
Kombinationen von Messwerten verwendet werden können, um den zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl hinreichend genau zu beschreiben. Beispielsweise können anhand des Zeitpunkts zum Beginn der Hochlauf-Phase, des
Messwerten für und die Änderungsgeschwindigkeiten und
berechnet werden. Mit anderen Worten, reicht es aus anhand des zeitlichen Verlaufs der Motordrehzahl n(t) solche Messwerte zu bestimmen, von denen die Größen in der Auswertung abgeleitet werden können.
Beispielsweise kann während des Hochlauftests der zu testende Motor mittels einer definierten Anzahl
Einspritzungen pro aktivem Zylinder beschleunigt werden, wobei die Maximaldrehzahl erreicht wird (Hochlauf-Phase).
Danach erfolgen keine Einspritzungen mehr bis die Drehzahl des Motors frei zurück auf die Leerlaufdrehzahl gefallen (Free-fall-Phase) ist; dies ist
beispielsweise daran erkennbar, wenn der Leerlaufregler wieder eingreift.
Gesamteinspritzmenge durch die Anzahl nz der Zylinder des Motors, mit aktiver Einspritzung, und die Gesamtzahl
der erfolgten Einspritzungen pro Zylinder während des Hochlaufens geteilt wird.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens eine zweite absolute Gesamteinspritzmenge basierend auf
Messdaten eines weiteren Hochlauftests ermittelt, bei dem wenigstens einer der Zylinder inaktiv ist, und ein vorherbestimmbarer motorindividueller Faktor
zur Anwendung kommt, der für den Motor bei einem inaktiven Zylinder
bestimmt wurde. Inaktiver Zylinder bedeutet hier, dass in der Hochlauf-Phase der Injektor dieses Zylinders keinen Kraftstoff in diesen Zylinder einspritzt.
Basierend auf der ersten und der wenigstens einen zweiten absoluten
Gesamteinspritzmenge kann die absolute Einspritzmenge und damit die individuelle Einspritzmengendrift eines bestimmten einzelnen Injektors für
den Zylinder ermittelt werden, der bei der Ermittlung der wenigstens einen zweiten absoluten Gesamteinspritzmenge inaktiv war. Hierzu muss lediglich die ermittelte zweite absolute Gesamteinspritzmenge von der
werden und das Ergebnis durch die Anzahl N der Einspritzungen pro Zylinder dividiert werden.
auf einer Energiebilanz ermittelt.
der kinetischen Energie des Motors bei Leerlaufdrehzahl ermittelt.
auf der vom Motor während des Hochlaufens geleisteten Arbeit ermittelt.
von Reibung und externer Arbeit basierend auf der zweiten
Änderungsgeschwindigkeit ermittelt.
Bevorzugt wird berücksichtigt, dass eine vom Motor bis zum Erreichen der Maximaldrehzahl
geleistete Arbeit und damit absolute
Gesamteinspritzmenge quadratisch von der erreichten Maximaldrehzahl
abhängig ist.
Die Ermittlung der jeweiligen absoluten Gesamteinspritzmenge aller Zylinder kann insbesondere basierend auf dem folgenden Zusammenhang
ermittelt werden, wobei der konstante vorbestimmte Faktor für den Motor,
bei nz aktiven Zylindern, ist,
bestimmbar ist. Der Faktor kann in einem Motorsteuergerät und/oder ein
Werkstattdiagnosetestgerät zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren abgespeichert werden. D.h., der Faktor
kann vom Hersteller des
Motors vorab für jede Motorausführung basierend auf der während des
Hochlaufens insgesamt eingespritzten Kraftstoffmenge
Einspritzungen pro aktivem Zylinder während der Hochlaufphase des Motors von der Leerlaufdrehzahl bis zur maximal erreichten Drehzahl Die
Bestimmung von erfolgt idealerweise an einem Fahrzeug dessen
Injektoren keine Minder- oder Mehrmenge aufweisen, d.h. jeder Injektor die gleiche, nämlich die vom Motorsteuergerät angeforderte Menge tatsächlich
einspritzt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es zur Ermittlung der individuellen Einspritzmenge eines Injektors ausreichend, wenn der Faktor für
sowie
im Vorhinein bestimmt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels einer Anordnung implementiert werden, die aufweist: ein entsprechend programmiertes Werkstattdiagnosegerät, welches an eine Anschlussschnittstelle eines entsprechend programmierten Motorsteuerungsgeräts eines Motors anschließbar ist. Die Durchführung des Verfahrens kann durch das Werkstattdiagnosegerät und/oder
Motorsteuerungsgerät steuerbar eingerichtet sein. Wenigstens ein vorbestimmter motorindividuellen Faktor der bestimmt wurde, wenn Zylinder aktiv
sind, kann in dem Werkstattdiagnosegerät und/oder in dem
Motorsteuerungsgerät abgespeichert sein. Die notwendigen Berechnungen der Einspritzmengen können in Form eines entsprechend programmierten Algorithmus als Bestandteil eines
Diagnosemoduls in die Software des Motorsteuergeräts und/oder des
Werkstattdiagnosetestgeräts integriert sein.
D.h., das Diagnosemodul kann als Softwaremodul in die Software eines
Motorsteuergeräts integriert werden (steuergerätebasiertes
Werkstattdiagnosemodul). Nach Start durch ein extern über eine
Diagnoseschnittstelle an die Motorsteuerung angeschlossenes
Werkstattdiagnosetestgerät läuft das Diagnosemodul vollständig autark im Motorsteuergerät ab. Nach Beendigung meldet das Diagnosemodul die
Testergebnisse an das Werkstattdiagnosetestgerät zurück. Ein solches steuergerätebasiertes Werkstattdiagnosemodule unterscheiden sich von einfachen Aktorentests dadurch, dass das zu diagnostizierende Fahrzeug in der Werkstatt durch das Motorsteuergerät in vorbestimmte lastlose Betriebspunkte versetzt, Aktorenanregungen aufprägt und das Ergebnis über Sensorwerte mit einer Auswertelogik eigenständig auswertet kann.
Alternativ kann das Diagnosemodul als Softwaremodul auch in die Software eines Werkstattdiagnosetestgeräts integriert werden (diagnosetesterbasiertes Werkstattdiagnosemodul). Der funktionale Ablauf, die Auswertung und die Bewertung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt dann im
Werkstattdiagnosetestgerät, wobei die zur Auswertung herangezogenen
Messdaten mithilfe des Motorsteuergeräts von im Fahrzeug vorhandenen Sensoren oder durch zusätzliche Prüfsensorik ermittelt werden.
Die Erfindung kann als Computerprogrammprodukt mit Computerprogrammcode derart implementiert werden, dass wenn der Computerprogrammcode auf einer entsprechenden programmierbaren Einrichtung, insbesondere einem
Motorsteuergerät und/oder einem Werkstattdiagnosetestgerät, ausgeführt wird, diese Einrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungsfiguren
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen (schematisch):
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Testanordnung aus einer
Motorsteuerungseinrichtung und einem Werkstattdiagnosetesteinrichtung,
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl eines Motors bei einem erfindungsgemäßen Hochlauftest, und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer möglichen Umsetzung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der absoluten Einspritzmenge. Ausführungsbeispiele
In der nachfolgenden Beschreibung werden spezifische Einzelheiten dargelegt. Es versteht sich jedoch, dass Ausführungen der Erfindung auch ohne diese spezifischen Einzelheiten zur Anwendung kommen können. Bekannte
Schaltungen, Strukturen und Verfahren sind nicht im Detail gezeigt, um das
Verständnis der vorliegenden Beschreibung nicht zu erschweren.
Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Testanordnung aus einer
Motorsteuerungseinrichtung und einem Werkstattdiagnosetesteinrichtung.
Eine Motorsteuerung 1 als Motorsteuerungsgerät über eine Diagnoseschnittstelle 3 und ein Diagnosekabel 5 mit dem externen Diagnosegerät 7 als
Werkstattdiagnosetesteinrichtung gekoppelt. Die Motorsteuerung 1 ist für die Steuerung des Motors 9 im Normal- und im Testbetrieb eingerichtet.
Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Diagnosegerät 7 konfiguriert, die für eine bestimmte Diagnose erforderlichen Steuerdaten an die
Motorsteuerung 1 zu senden, die Testabläufe zu steuern und die Testergebnisse aus der Motorsteuerung 1 abzurufen.
Die zur Steuerung des Motors 9 erforderlichen Daten erfasst die Motorsteuerung 1 mittels schematisch dargestellter Sensoreingänge 11 bis 15. Die
Motorsteuerung 1 ist weiter eingerichtet, aus den erfassten Daten entsprechend in der Motorsteuerung 1 hinterlegter Softwaremodule zur Steuerung des Motors erforderliche Steuergrößen zu bestimmen. Dies kann durch Berechnung anhand hinterlegter Algorithmen, Auslesen aus hinterlegten Tabellen oder Kennfeldern oder dergleichen erfolgen.
Grundsätzlich kann es sich bei dem gesteuerten Motor 9 um eine
fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine (Ottomotor) oder eine
selbstzündende Verbrennungskraftmaschine (Dieselmotor) handeln, wobei in die Zylinder des Motors 9 jeweils mittels eines dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Injektors Kraftstoff direkt eingespritzt wird.
Die Steuerung des Motors 9 erfolgt durch die Motorsteuerung 1 über Ausgänge 21 bis 25. Zur Veranschaulichung der Erfindung ist hier beispielhaft nur die Ansteuerung eines einzigen Kraftstoffinjektors 31 für einen der Zylinder des Motors 9 schematisch dargestellt. Die Ansteuerung des Kraftstoffinjektors 31 erfolgt über den Steuerausgang 21 . Beispielsweise kann die Motorsteuerung 1 über den Ausgang 21 ein Magnetventil in dem Kraftstoff! njektor 31 ansteuert. Durch das Magnetventil kann hydraulisch eine Düsennadel betätigt werden, welche eine zugehörige Einspritzdüse öffnet oder verschließt. Der
Öffnungszeitpunkt und die Öffnungsdauer der Einspritzdüsen sind wesentliche Steuerparameter des Motors. Für die vorliegende Erfindung sind der konkrete Aufbau eines Kraftstoff! njektors sowie das zugrundeliegende Einspritzprinzip nicht von Bedeutung. Es kann sich beispielsweise um ein Pumpe-Düse- oder Common-Rail-Einspritzsystem handeln.
Mittels der Öffnungsdauer der Einspritzdüse und den Einspritzdruck bestimmt die Motorsteuerung 1 im Wesentlichen die in den zugehörigen Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge. Diese wiederum beeinflusst Leistungs- und
Drehmomentabgabe des Motors.
Figur 2 zeigt, wie im einfachsten Fall die Drehzahl während eines
erfindungsgemäßen Hochlauftests verläuft.
Zu Beginn, in der mit "A" markierten Phase, befindet sich der gestartete Motor im Leerlauf, d.h. die Leerlaufregelung ist aktiv und hält die Drehzahl bei der
markierten Phase ist ab dem Zeitpunkt die Einspritzung aktiv, sodass die
Motordrehzahl des Motors näherungsweise linear mit einer konstanten ersten Steigung bis zu Maximaldrehzahl bei Zeitpunkt ansteigt. In
die Drehzahl näherungsweise linear mit der zweiten Steigung wieder abfällt.
stabil (Phase„D").
Der Momentenbedarf, der im Wesentlichen durch motorinterne Reibung und von an den Motor angeschlossenen Aggregaten verursacht wird, lässt sich ermitteln aus:
wobei / dem unbekannten Trägheitsmoment des Motors entspricht.
Die insgesamt durch den Motor während der Phase„B" mit aktiver Einspritzung, d.h. beim Hochlaufen geleistete Arbeit entspricht der Summe aus der kinetischen Energie des rotierenden Motors bei maximal erreichter Drehzahl
und der geleisteten externen Arbeit d.h. Überwindung der Reibung plus Antrieb der Aggregate, minus der kinetischen Energie des Motors bei
Leerlaufdrehzahl
Die geleistete Arbeit des Motors ist wiederum proportional zur
Gesamteinspritzmenge aller Zylinder , bzw. zur mittleren
Einspritzmenge der Zylinder mal Anzahl
der aktiven Zylinder mal Anzahl N aller Einspritzungen pro Zylinder:
Daraus lässt sich die absolute Gesamteinspritzmenge ermitteln durch:
des Motors als auch den Wirkungsgrad des Motors, d.h. die erzeugte
Bewegungsenergie pro Gramm Kraftstoff.
insbesondere nicht vom momentanen Momentenbedarf des Motors unter Test abhängig ist. Der Faktor kann daher einmalig ermittelt werden und im
Steuergerät des Motors oder in der Software eines Werkstattdiagnosetestgeräts hinterlegt werden.
Der in der obigen Formel (4) gefasste Zusammenhang kann eingesetzt werden, um jeweils die absolute Einspritzmenge mittels bei einem Hochlauftest
gemessener Messdaten zu ermitteln. Der Zusammenhang kann grundsätzlich als Bestandteil eines steuergerätebasierten Werkstattdiagnosemoduls in die
Software des Motorsteuergeräts integriert werden. D.h., das Diagnosemodul ist als Softwaremodul in das Motorsteuergerät integriert und läuft nach Start durch das extern angeschlossene Werkstattdiagnosetestgerät vollständig autark im Motorsteuergerät ab und meldet nach Beendigung das Ergebnis an den
Diagnosetester zurück.
Alternativ ist auch eine Integration in ein diagnosetesterbasiertes
Werkstattdiagnosemodul möglich, d.h. der funktionale Ablauf, die Auswertung und die Bewertung des erfindungsgemäßen Tests erfolgt dabei im
Werkstattdiagnosetestgerät, wobei die zur Auswertung herangezogenen
Messdaten mithilfe des Motorsteuergeräts von im Fahrzeug vorhandenen Sensoren oder durch zusätzliche Prüfsensorik ermittelt werden können.
Somit ist zur Umsetzung der Erfindung im Wesentlichen nur eine Anpassung vorhandener Software in der Motorsteuerung und/oder Diagnosegeräten notwendig, um das erfindungsgemäße Verfahren zu implementieren.
Figur 3 veranschaulicht als Ablaufdiagramm eine mögliche Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der absoluten Einspritzmenge eines Injektors.
In einem ersten Schritt S1 erfolgt zuerst ein erster Hochlauftest, bei dem bei allen Zylindern des zu testenden Motors 9 die Einspritzung aktiv ist.
In Schritt S2 wird aus den erfassten Messgrößen, nämlich der ersten
abfällt und der am Ende der Hochlauf-Phase„B" erreichten Maximaldrehzahl die absolute Gesamteinspritzmenge bestimmt. Basierend darauf kann
bereits die mittlere Einspritzmenge pro Zylinder bzw. jedes der Injektoren geschlossen werden.
Daraufhin wird der Hochlauftest entsprechend der Anzahl
der Zylinder des
Motors wiederholt, wobei jeweils bei einem der Einzelzylinder die Einspritzung inaktiv ist, d.h. in einen Zylinder keine Einspritzung erfolgt.
In Schritt S4 wird geprüft, ob die Laufvariable größer der Anzahl der
Zylinder des Motors ist. Wenn dem so ist, dann wurden alle weiteren
notwendigen Hochlauftests durchgeführt und das Verfahren geht weiter zu Schritt S8. Andernfalls geht das Verfahren zu Schritt S5.
S2 wiederholt, wobei aber im Unterschied dazu dem der Laufvariable
In Schritt S6 wird dann aus den ermittelten Messgrößen des aktuell
Dies erfolgt wiederum mithilfe des Zusammenhangs (4), wobei ein zweiter Faktor anstelle des Faktors verwendet wird, da für die vom
das Verfahren zu Schritt S4.
In Schritt S8 wird anhand der ermittelten ersten absolute Gesamteinspritzmenge und der
zweiten absoluten Gesamteinspritzmengen die individuelle
Einspritzmengendrift für jeden einzelnen Injektor bestimmt. Dazu wird jeweils für einen bestimmten Injektor diejenige zweite absolute Gesamteinspritzmenge, die bei dem Hochlauftest ermittelt wurde, bei dem der zum Injektor gehörige Zylinder inaktiv war, von der ersten absoluten Gesamteinspritzmenge abgezogen und das Ergebnis durch die Anzahl
der Einspritzungen pro Zylinder dividiert.
In Schritt S8 kann alternativ oder zusätzlich der obige Zusammenhang (4) verwendet werden, um aus den Tests mit einem inaktiven Zylinder die relativen Mengenunterschiede zu ermitteln, während die absolute Einspritzmenge aus dem Test (Schritte S1 und S2) mit allen Zylindern NZ aktiv hervorgeht. Anschließend endet das Verfahren, wobei die ermittelten Ergebnisse auf einer
Anzeige oder einem Drucker ausgegeben werden können.
Der in Fig. 3 mit„I" bezeichnete Teil des Verfahrens dient der Bestimmung der ersten absoluten Gesamteinspritzmenge mittels eines Testlaufs, bei dem in allen Zylindern die Einspritzung aktiv ist. Der in Fig. 3 mit„II" bezeichnete Teil des Verfahrens dient der Bestimmung jeweils einer zweiten absoluten Gesamteinspritzmenge mittels eines Testlaufs, bei dem in einem der Zylinder die Einspritzung inaktiv ist.
Claims
1. Verfahren zur Ermittlung der absoluten Kraftstoffeinspritzmenge der Injektoren (31) eines Motors (9) der Art einer Verbrennungskraftmaschine mit eine Zylinderanzahl
gekennzeichnet dadurch, dass eine erste absolute Gesamteinspritzmenge aller Injektoren
(31) basierend auf einem Hochlauftest, bei dem alle Zylinder des Motors (9) aktiv sind, erfassten Messdaten und einem vorbestimmten motorindividuellen Faktor des Motors (9), der bestimmt wurde, für den Fall, dass alle Zylinder
aktiv sind, ist, ermittelt wird, wobei die Messdaten im Wesentlichen geeignet sind, den zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl während des Hochlauftests zu
beschreiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
aktiver Einspritzung, eine zweite Änderungsgeschwindigkeit der
Motors (9) sind bzw. diese Größen von den erfassten Messdaten abgeleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dass wenigstens eine zweite absolute Gesamteinspritzmenge
dem wenigstens einer der Zylinder inaktiv ist, und einem motorindividuellen Faktor der bestimmt wurde, für den Fall eines inaktiven Zylinder,
ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige absolute Gesamteinspritzmenge basierend auf einer Energiebilanz ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige absolute Gesamteinspritzmenge basierend auf wenigstens einem von der kinetischen Energie des
Motors (9) bei Leerlaufdrehzahl und der vom Motor (9) während des
Hochlaufens geleisteten Arbeit ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Motor (9) zu erbringender
der zweiten Änderungsgeschwindigkeit ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass berücksichtigt wird, dass eine vom Motor (9) bis zum Erreichen der Maximaldrehzahl geleistete Arbeit und damit
absolute Gesamteinspritzmenge quadratisch von der erreichten Maximaldrehzahl abhängig ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige absolute Einspritzmenge
basierend auf dem folgenden Zusammenhang
9. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass ein entsprechend programmiertes
Werkstattdiagnosegerät (7) über eine Anschlussschnittstelle (3) einer entsprechend programmierten Motorsteuerungsgerät (1) eines Motors (9) anschließbar ist, und die Durchführung des Verfahrens durch das
Werkstattdiagnosegerät (7) und/oder Motorsteuerungsgerät (7) steuerbar ist, wobei wenigstens ein vorbestimmter motorindividuellen Faktor der
10. Computerprogrammprodukt mit Computerprogrammcode derart, dass wenn der Computerprogrammcode auf einer entsprechenden programmierbaren Einrichtung (7, 1), insbesondere einem Werkstattdiagnosegerät (7) und/oder einem Motorsteuerungsgerät (1), ausgeführt wird, diese Einrichtung ein
Verfahren gemäße einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
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