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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Leistungsmanipulation beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
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Stand der Technik
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Bei Ottomotoren sind im Allgemeinen zwei Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung bekannt, nämlich eine Saugrohreinspritzung und eine Direkteinspritzung. Die Saugrohreinspritzung wird jedoch zunehmend von der Direkteinspritzung abgelöst, da diese in einigen Betriebssituationen zu einer höheren Leistungsausbeute bei geringerem Kraftstoffverbrauch und zu einer gezielteren Einspritzstrategie führen kann.
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Weiterhin gibt es auch Ottomotoren mit einer Kombination von Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung, einem sog. Dualsystem. Dies ist gerade im Lichte immer strengerer Emissionsanforderungen bzw. Emissionsgrenzwerte vorteilhaft, da die Saugrohreinspritzung bspw. bei mittleren Lastbereichen bessere Emissionswerte zur Folge hat als eine Direkteinspritzung. Die erwähnte Leistungsausbeute ist bei höheren Drehzahlen bzw. Lasten dagegen bei einer Direkteinspritzung vorteilhafter. Ebenso wird durch die Direkteinspritzung eine Verminderung der Klopfneigung erreicht, was dann gezielt zum Schutz der Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann, wenn die Neigung des Klopfens in einem spezifischen Betriebspunkt erkannt wurde bzw. wahrscheinlich ist. Die Kopplung beider Einspritzungsarten kombiniert die jeweiligen Vorteile der einzelnen Einspritzsysteme somit in unterschiedlichen Betriebssituationen der Brennkraftmaschine über deren gesamten Betriebsbereich.
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Aus der
DE 10 2005 039 760 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen von externen Tuning-Maßnahmen bekannt. Um Tuning Maßnahmen zu erkennen wird eine Abweichung einer Ist-Leistungsgröße von einer Soll-Leistungsgröße, die vom Steuergerät bereitgestellt wird, ausgewertet. Eine Leistungsmanipulation wird erkannt wenn die Soll- und Ist-Größe voneinander abweichen.
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Aus der
DE 10 2014 203 126 B3 ist ein Verfahren zur Überwachung der einem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffmenge bekannt. Hierzu wird der Druckverlauf in einem Zylinder ausgewertet. Ausgehend von dem Druckverlauf wird zugeführte Kraftstoffmenge berechnet.
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Die
DE 10 2007 030 798 A1 zeigt ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit mehreren Kraftstoffarten. Wobei während des Betriebes des Verbrennungsmotors ein Wechsel der Kraftstoffart vorgenommen werden kann. Dabei ist zu mindestens zeitweise ein Mischbetrieb möglich.
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Die
DE 10 2010 039 434 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen eines Aufteilungsmaßes für eine Aufteilung der Kraftstoffmenge in Verbrennungsmotoren mit Direkt- und Saugrohreinspritzung.
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Es stellt sich die Aufgabe eine Leistungsmanipulation beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem sog. Dualsystem zu erkennen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Erkennen einer Leistungsmanipulation beim Betrieb einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erkennen einer, insbesondere unerwünschten, Leistungsmanipulation beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung, d. h. einer Brennkraftmaschine mit einem sog. Dualsystem. Hierbei wird ein jeweiliger Istwert wenigstens einer (physikalischen) Größe, die die Leistung der Brennkraftmaschine in einem Betriebspunkt charakterisiert, ermittelt, der dann mit einem zugehörigen (lokalen) Maximalwert der Größe für den Betriebspunkt verglichen wird, der auf einem Soll-Aufteilungsfaktor des Betriebspunkts, der eine Aufteilung einer einzubringenden Kraftstoffmenge auf Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung angibt, basiert. Es wird dann eine (unerwünschte) Leistungsmanipulation erkannt, wenn der wenigstens eine Istwert um mehr als einen vorgebbaren ersten Schwellwert von dem zugehörigen Maximalwert abweicht (insbesondere nach oben).
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Bei Brennkraftmaschinen ist es üblich, basierend auf einem Grundmodell verschiedene Typen der gleichen Brennkraftmaschine mit unterschiedlicher Leistung bereitzustellen. So können bspw. durch veränderte Ansteuerung der Kraftstoffinjektoren, ggf. auch durch den Einsatz anderer Kraftstoffinjektoren, aber unter Beibehaltung des Grundaufbaus der Brennkraftmaschine sehr einfach und kostengünstig verschiedene Brennkraftmaschinen mit unterschiedlicher Leistung bereitgestellt werden. Denkbar sind bspw. geänderte Einspritzzeitpunkte und Einspritzzeitdauern bei der Zumessung von Kraftstoff über die Kraftstoffinjektoren. Dabei sind hardwaretypische Unterschiede ebenfalls möglich, welche dann in unterschiedlichen Leistungskategorien eingesetzt werden.
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Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird nun während des Betriebs einer Brennkraftmaschine ein jeweiliger Istwert wenigstens einer Größe, die die Leistung der Brennkraftmaschine in einem (aktuellen) Betriebspunkt charakterisiert, bspw. eines Drehmoments, ermittelt. Dieser Istwert wird dann mit einem zugehörigen Maximalwert der entsprechenden Größe in diesem Betriebspunkt verglichen. Der Maximalwert ergibt sich dabei aus einem maximalen Wert, der für die Größe (bspw. das Drehmoment) bei dem aktuellen Betriebspunkt aufgrund des für diesen Betriebspunkt vorgesehenen Aufteilungsfaktors, d. h. des Soll-Aufteilungsfaktors, möglich oder vorgesehen ist. D. h. der Maximalwert kann bspw. ein für den aktuellen Betriebspunkt vorgesehenes, maximales Drehmoment sein, das sich ergibt, wenn der vorgesehene Aufteilungsfaktor verwendet wird. Je nach Betriebspunkt kann es dabei sein, dass dieser Maximalwert während des Betriebs nicht immer erreicht werden muss. Ein solcher Maximalwert kann dabei bspw. auf einer ausführenden Recheneinheit hinterlegt sein. Bei einer gewissen Abweichung des Istwerts vom Maximalwert, beim Drehmoment bspw. insbesondere nach oben, kann nun davon ausgegangen werden, dass eine Leistungsmanipulation vorliegt, da der Maximalwert aufgrund der vorgesehenen Bedingungen bei dem aktuellen Betriebspunkt nicht überschritten werden dürfte. Durch geeignete Wahl des ersten Schwellwerts kann bspw. eine gewisse Messtoleranz berücksichtigt werden. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist somit bei einer Brennkraftmaschine mit Dualsystem unter Ausnutzung einer vorgegebenen Verteilung von Aufteilungsfaktoren auf den gesamten Betriebsbereich eine Erkennung von Leistungsmanipulation möglich.
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Solche Leistungsmanipulationen treten insbesondere bei einem sog. unerlaubten Leistungstuning (nach Verkauf, d. h. nach Verkauf einer ordnungsgemäßen bzw. nicht manipulierten Brennkraftmaschine)) von Brennkraftmaschinen bzw. des entsprechenden Steuergeräts auf. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann somit ein Tuning-Schutz bereitgestellt werden und es wird sichergestellt, dass bspw. bei Brennkraftmaschinen, die in verschiedenen Leistungsklassen angeboten werden, nicht oder zumindest nicht unerkannt eine Veränderung der Ansteuerung vorgenommen wird. Insbesondere kann damit vermieden werden, dass die in der Regel hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission optimierten Aufteilungsfaktoren bspw. nachteilig für die Schadstoffemission verändert werden. Leistungsmanipulation kann zu Bauteilschäden und Umweltverschmutzung führen, sogar zu Personenschäden, da die gesamte Fahrzeugauslegung (Antrieb, Bremsanlage) beeinträchtigt werden kann. Daher kann es von großer Bedeutung sein, wenn für ein Dualsystem ein spezifischer Erkennungsschutz eingesetzt wird, welcher ein solches unerlaubtes Handeln durch den späteren Nutzer aufdecken kann.
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Dabei wird der wenigstens eine Istwert weiterhin mit einem zugehörigen theoretischen (globalen) Maximalwert der Größe für den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine verglichen. Dieser theoretische Maximalwert basiert dabei auf einem leistungsmaximalen Aufteilungsfaktor des Betriebspunkts, der einen höheren Wert für die Größe als der Soll-Maximalwert ermöglicht. Dabei wird nur dann die Leistungsmanipulation erkannt, wenn der wenigstens eine Istwert um weniger als einen vorgebbaren zweiten Schwellwert von dem zugehörigen theoretischen Maximalwert abweicht. Bei dem leistungsmaximalen Aufteilungsfaktor handelt es sich um einen (hinterlegten) Aufteilungsfaktor, der für den aktuellen Betriebspunkt aufgrund bspw. zu hoher Schadstoffemissionen nicht vorgesehen ist, aber dennoch verwendbar ist und dabei einen höheren Istwert für die Größe, also bspw. ein höheres Drehmoment, ermöglichen würde. Wenn nun trotzdem ein Istwert ermittelt wird, der diesem theoretischen Maximalwert entspricht, oder zumindest nahezu (je nach gewählten zweitem Schwellwert) entspricht, so kann davon ausgegangen werden, dass eine Manipulation bei der Einstellung des Aufteilungsfaktors vorgenommen wurde. Zusammen mit dem Vergleich mit dem (lokalen, d. h. sich aus dem Soll-Aufteilungsfaktor ergebenden) Maximalwert kann damit eine sehr sichere Entscheidung über das Vorliegen einer Leistungsmanipulation getroffen werden.
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Vorteilhafterweise ist die wenigstens eine Größe ausgewählt aus: einem Drehmoment der Brennkraftmaschine, einer Leistung der Brennkraftmaschine, einer Einspritzdauer für die Saugrohreinspritzung, einer Einspritzmenge für die Saugrohreinspritzung, einer Einspritzdauer für die Direkteinspritzung und einer Einspritzmenge für die Direkteinspritzung. Bei dem Drehmoment und der Leistung handelt es sich bspw. um einfach messbare Größen, anhand welcher eine motorspezifische Abweichung dieser Werte mit hinterlegten Vergleichswerten, also dem (lokalen) Maximalwert bzw. dem theoretischen (globalen) Maximalwert, sehr einfach ermittelt werden kann. Über die Einspritzdauern bzw. Einspritzmengen kann bspw. auch eine Abweichung beim Aufteilungsfaktor erkannt werden. Wenn die Einspritzdauern bzw. Einspritzmengen beider Kraftstoffinjektoren verwendet werden, kann zudem auch eine Manipulation bei gleichbleibendem Aufteilungsfaktor erkannt werden, bspw. wenn beide Einspritzdauern gleichmäßig verändert wurden. Denkbar ist dabei auch, dass zunächst nur eine Größe überprüft wird und dass nur dann, wenn aufgrund dieses Vergleichs eine Manipulation wahrscheinlich erscheint, eine zweite oder weitere Größen überprüft werden. Damit kann, wenn nach dem Vergleich der ersten Größe eine Manipulation unwahrscheinlich erscheint oder ausgeschlossen ist, das Verfahren an dieser Stelle beendet werden.
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Zweckmäßigerweise wird nur dann eine Leistungsmanipulation erkannt, wenn der Istwert des Drehmoments und/oder der Leistung um mehr als den ersten Schwellwert von dem zugehörigen Maximalwert abweicht, insbesondere überschreitet, und wenn der Istwert einer oder beider Einspritzdauern und/oder einer der beiden Einspritzmengen um mehr als den ersten Schwellwert von dem zugehörigen Maximalwert abweicht, insbesondere überschreitet. Durch die Verwendung zweier solcher Größen mit den jeweils hinterlegten Vergleichsberechnungen kann die Wahrscheinlichkeit, mit welcher eine vorliegende, unerlaubte Manipulation sicher erkannt wird, deutlich erhöht werden.
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Es ist von Vorteil, wenn nur dann eine Leistungsmanipulation erkannt wird, wenn der jeweilige Istwert länger als eine vorgebbare Zeitdauer um mehr als den vorgebbaren ersten Schwellwert von dem zugehörigen Maximalwert abweicht. Auf diese Weise kann bspw. eine fehlerhafte Erkennung aufgrund von Messfehlern bzw. Messtoleranzen, was ein kurzzeitiges Überschreiten zur Folge hat, vermieden werden.
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Vorzugsweise wird nur dann eine Leistungsmanipulation erkannt, wenn der jeweilige Istwert um mehr als den ersten Schwellwert von dem zugehörigen Maximalwert abweicht, während eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das die Brennkraftmaschine aufweist, höher als eine vorgebbare Mindestgeschwindigkeit ist, und/oder während ein Fahrpedal des Fahrzeugs um mehr als einen Mindestwert betätigt ist. Auf diese Weise kann bspw. eine unnötige Überprüfung vermieden werden, da solche Manipulationen in der Regel nur bei hohen Geschwindigkeiten und/oder hoher Drehmomentanforderung erkennbare Auswirkungen haben.
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Vorteilhafterweise wird, wenn eine Leistungsmanipulation erkannt wurde, ein Fehlerspeichereintrag hinterlegt und/oder es erfolgt eine Mitteilung an einen Fahrer und/oder es wird eine Einschränkung des Betriebs der Brennkraftmaschine vorgenommen. Hierbei handelt es sich um einfache bzw. wirkungsvolle Maßnahmen, um solche unerlaubten Manipulationen zu verhindern. Durch die Hinterlegung eines Fehlerspeichereintrags, bspw. in einem Fehlerspeicher, der in einer Werkstatt ausgelesen werden kann, kann auch erkannt werden, ob bspw. eine Bauteildegradation mit einer Leistungsmanipulation zusammenhängt. Auf diese Weise können bspw. auch Gewährleistungsansprüche ausgeschlossen werden, da ein solches Leistungstuning im Normalfall nicht durch den Hersteller autorisiert wurde.
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Es ist von Vorteil, wenn die lokalen und/oder globalen Maximalwerte in einem sicheren (d. h. nicht löschbaren) Speicherbereich einer die Brennkraftmaschine steuernden Recheneinheit (sog. Motorsteuergerät) abgelegt sind. Als sicherer Speicherbereich wird beispielsweise ein nur lesbarer bzw. nur einmal beschreibbarer Speicherbereich angesehen, so dass nachträgliche Änderungen nicht möglich sind. Auf diese Weise kann zwar eine Bedatung für unterschiedliche Leistungsklassen der Brennkraftmaschine sehr einfach vorgenommen werden, Manipulationen können jedoch sehr sicher erkannt werden, da gerade die Vergleichswerte nicht verändert werden können und diese Werte auch z. B. nach einem Batteriewechsel noch Bestand haben. Die Vergleichswerte, d. h. die Maximalwerte, können dabei für verschiedene Leistungsklassen hinterlegt sein, wobei bei einem Vergleich dann nur auf die entsprechend benötigten Werte zurückgegriffen wird.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z. B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z. B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1a und 1b zeigen schematisch zwei Brennkraftmaschinen, welche für ein erfindungsgemäßes Verfahren herangezogen werden können.
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2 zeigt schematisch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, welcher für ein erfindungsgemäßes Verfahren herangezogen werden kann.
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3 zeigt schematisch verschiedene Betriebsbereiche und einen aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine.
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4 zeigt schematisch eine Zuordnung eines Aufteilungsfaktors zu einem aktuellen Betriebspunkt sowie die Ermittlung eines Istwerts gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform.
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5 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1a ist schematisch und vereinfacht eine Brennkraftmaschine 100, insbesondere ein Ottomotor, gezeigt, welche für ein erfindungsgemäßes Verfahren herangezogen werden kann. Beispielhaft weist die Brennkraftmaschine 100 vier Brennräume 103 und ein Saugrohr 106 auf, welches an jeden der Brennräume 103 angeschlossen ist.
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Das Saugrohr 106 weist dabei für jeden Brennraum 103 einen Kraftstoffinjektor 107 auf, der in dem jeweiligen Abschnitt des Saugrohrs kurz vor dem Brennraum angeordnet ist. Die Kraftstoffinjektoren 107 dienen somit einer Saugrohreinspritzung und werden nur für diese Einspritzungsart verwendet. Die Kraftstoffinjektoren 107 werden über eine Niederdruckleitung 151 von einer Niederdruckpumpe 150 mit Kraftstoff versorgt. Der Übersichtlichkeit halber ist nur eine Niederdruckleitung 151 zu einem der Kraftstoffinjektoren 107 gezeigt, es versteht sich jedoch, dass jeder der Kraftstoffinjektoren 107 an eine Niederdruckleitung angebunden ist.
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Weiterhin weist jeder Brennraum 103 einen Kraftstoffinjektor 111 für eine Direkteinspritzung auf. Die Kraftstoffinjektoren 111 werden nur für die Direkteinspritzung verwendet und sind mit einer Hochdruckleitung 162 an einen Hochdruckspeicher 161, ein sog. Rail oder Common Rail, angebunden. Der Übersichtlichkeit halber ist nur eine Hochdruckleitung 162 zu einem der Kraftstoffinjektoren 111 gezeigt, es versteht sich jedoch, dass jeder der Kraftstoffinjektoren 111 an eine Hochdruckleitung angebunden ist.
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Der Hochdruckspeicher 161 wiederum wird über eine Hochdruckpumpe 160 mit Kraftstoff versorgt. Die Hochdruckpumpe 160 wird dabei in der Regel von der Brennkraftmaschine angetrieben. Die Kraftstoffinjektoren 111, die Hochdruckleitungen 162, der Hochdruckspeicher 161 sowie die Hochdruckpumpe 160 sind dabei Teil eines Hochdrucksystems 165 der Brennkraftmaschine 100.
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In 1b ist schematisch und vereinfacht eine weitere Brennkraftmaschine 200 gezeigt, welche für ein erfindungsgemäßes Verfahren herangezogen werden kann. Beispielhaft weist die Brennkraftmaschine 200 vier Brennräume 103 und ein Saugrohr 206 auf, welches an jeden der Brennräume 103 angeschlossen ist.
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Das Saugrohr 206 weist dabei für alle Brennräume 103 einen gemeinsamen Kraftstoffinjektor 207 auf, der im Saugrohr bspw. kurz nach einer hier nicht gezeigten Drosselklappe angeordnet ist. Der Kraftstoffinjektor 207 dient somit einer Saugrohreinspritzung. Weiterhin weist jeder Brennraum 103 einen Kraftstoffinjektor 111 für eine Direkteinspritzung auf.
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Bzgl. des Kraftstoffversorgungssystems entspricht die Brennkraftmaschine 200 der Brennkraftmaschine 100. Insofern sei auf die dortige Beschreibung verwiesen.
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Beide gezeigten Brennkraftmaschinen 100 und 200 verfügen somit über ein sog. Dualsystem, d. h. über Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung. Der Unterschied besteht lediglich in der Art der Saugrohreinspritzung. Während bspw. die in 1a gezeigte Saugrohreinspritzung eine Kraftstoffzumessung individuell für jeden Brennraum erlaubt, wie dies bspw. für höherwertige Brennkraftmaschinen verwendet werden kann, ist die in 1b gezeigte Saugrohreinspritzung einfacher in ihrem Aufbau und ihrer Ansteuerung.
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In 2 ist ein Zylinder 102 der Brennkraftmaschine 100 schematisch und vereinfacht, jedoch detaillierter als in 1a dargestellt. Der Zylinder 102 hat einen Brennraum 103, der durch Bewegung eines Kolbens 104 vergrößert oder verkleinert wird.
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Der Zylinder 102 weist ein Einlassventil 105 auf, um Luft oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum 103 einzulassen. Die Luft wird über das Saugrohr 106 als Teil einer Luftzuführung zugeführt, an dem sich der Kraftstoffinjektor 107 befindet. Angesaugte Luft wird über das Einlassventil 105 in den Brennraum 103 des Zylinders 102 eingelassen. Eine Drosselklappe 112 in dem Luftzuführungssystem dient zum Einstellen des erforderlichen Luftmassenstroms in den Zylinder 102.
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Die Brennkraftmaschine kann im Zuge einer reinen Saugrohreinspritzung betrieben werden. Mit Hilfe des Kraftstoffinjektors 107 wird im Zuge dieser Saugrohreinspritzung Kraftstoff in das Saugrohr 106 eingespritzt, so dass sich dort ein Luft-Kraftstoff-Gemisch bildet, das über das Einlassventil 105 in den Brennraum 103 des Zylinders 102 eingelassen wird.
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Die Brennkraftmaschine kann auch im Zuge einer reinen Direkteinspritzung betrieben werden. Zu diesem Zweck ist der Kraftstoffinjektor 111 an dem Zylinder 102 angebracht, um Kraftstoff direkt in den Brennraum 103 einzuspritzen. Bei dieser Direkteinspritzung wird das zur Verbrennung benötigte Luft-Kraftstoff-Gemisch direkt im Brennraum 103 des Zylinders 102 gebildet.
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Der Zylinder 102 ist weiterhin mit einer Zündeinrichtung 110 versehen, um zum Starten einer Verbrennung in dem Brennraum 103 einen Zündfunken zu erzeugen.
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Verbrennungsabgase werden nach einer Verbrennung aus dem Zylinder 102 über ein Abgasrohr 108 ausgestoßen. Das Ausstoßen erfolgt abhängig von der Öffnung eines Auslassventils 109, das ebenfalls an dem Zylinder 102 angeordnet ist. Ein- und Auslassventile 105, 109 werden geöffnet und geschlossen, um einen Viertaktbetrieb der Brennkraftmaschine 100 in bekannter Weise auszuführen.
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Die Brennkraftmaschine 100 kann entweder nur mit Direkteinspritzung, nur mit Saugrohreinspritzung oder auch in einem Mischbetrieb betrieben werden, wobei bei letzterem beide Kraftstoffinjektoren gleichzeitig je Zylinder den Kraftstoff absetzen. Dies ermöglicht die Wahl der jeweils optimalen Betriebsart zum Betreiben der Brennkraftmaschine 100 abhängig von dem momentanen Betriebspunkt. So kann die Brennkraftmaschine 100 bspw. in einem Saugrohreinspritzungsbetrieb betrieben werden, wenn sie bei niedriger Drehzahl und niedriger Last betrieben wird, und sie kann in einem Direkteinspritzungsbetrieb betrieben werden, wenn sie mit hoher Drehzahl und hoher Last betrieben wird. Über einen großen Betriebsbereich hinweg ist es jedoch sinnvoll, die Brennkraftmaschine 100 in einem Mischbetrieb zu betreiben, bei dem die dem Brennraum 103 zuzuführende Kraftstoffmenge anteilig durch Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung zugeführt wird. Dies verbessert in vielen Betriebssituationen die Gemischaufbereitung und kann zu einer Minimierung der Emissionswerte bzw. der Schadstoffemission aufgrund nur unzureichend verbrannter Kraftstoffmengen führen.
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Weiterhin ist eine als Steuergerät 115 ausgebildete Recheneinheit zum Steuern der Brennkraftmaschine 100 vorgesehen. Das Steuergerät 115 kann die Brennkraftmaschine 100 in der Direkteinspritzung, der Saugrohreinspritzung oder dem Mischbetrieb betreiben.
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Die in Bezug auf 2 näher erläuterte Funktionsweise der Brennkraftmaschine 100 lässt sich auch auf die Brennkraftmaschine 200 gemäß 1b übertragen, nur mit dem Unterschied, dass für alle Brennräume bzw. Zylinder nur ein gemeinsamer Kraftstoffinjektor für die Saugrohreinspritzung vorgesehen ist.
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In 3 sind schematisch mögliche Betriebsbereiche bei einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierzu ist eine Lastanforderung L über einer Drehzahl n aufgetragen. Die Betriebsbereiche werden hier somit anhand der Drehzahl und der Lastanforderung an die Brennkraftmaschine festgelegt.
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Beispielhaft sind vier Betriebsbereiche B1, B2, B3 und B4 gezeigt, die bestimmten Bereichen der Lastanforderung L und der Drehzahl n zugeordnet sind. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. eines zugehörigen Kraftfahrzeugs können diese Betriebsbereiche auftreten, denen – wie nachfolgend noch erläutert wird – entsprechende Aufteilungsfaktoren zugeordnet werden können. Die Betriebsbereiche können dabei unter Berücksichtigung von etwaigen Betriebsgrenzen der Brennkraftmaschine vorgegeben werden.
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Weiterhin ist ein (aktueller) Betriebspunkt B gezeigt, der einer zu einem bestimmten Zeitpunkt, zu dem bspw. ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt wird, aktuellen Last und einer aktuellen Drehzahl entspricht. Wie der Figur zu entnehmen ist, liegt der aktuelle Betriebspunkt B in dem Betriebsbereich B2. Auf diese Weise kann jedem Betriebspunkt ein Betriebsbereich zugeordnet werden. Es versteht sich, dass die Anzahl und die Aufteilung der Betriebsbereiche je nach Bedarf angepasst gewählt werden können.
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In 4 ist nun schematisch eine Zuordnung von Aufteilungsfaktoren zu den Betriebsbereichen gezeigt. Im vorliegenden Beispiel sind den Betriebsbereichen B1, B2, B3 und B4 die Aufteilungsfaktoren A1, A2, A3 bzw. A4 zugordnet. Bei diesen Aufteilungsfaktoren handelt es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung um Soll-Aufteilungsfaktoren, die bspw. im Rahmen einer Optimierung von Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission vorgeben sind und bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet werden sollen.
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Im gezeigten Beispiel kann auf diese Weise dem aktuellen Betriebspunkt B der Soll-Aufteilungsfaktor A2 zugeordnet werden. Dem Soll-Aufteilungsfaktor A2 wiederum entspricht ein (lokaler) Maximalwert Msoll einer die Leistung der Brennkraftmaschine charakterisierenden Größe, hier beispielhaft eines Drehmoments. Bei diesem Maximalwert Msoll handelt es sich somit um den maximalen Wert, den das Drehmoment bei dem aktuellen Betriebspunkt B erreichen kann, sofern der Betrieb wie gewünscht, d. h. ohne Manipulation, erfolgt.
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Weiterhin sind als Größe ein Maximalwert ΔtS,soll einer Einspritzdauer eines Kraftstoffinjektors der Saugrohreinspritzung und ein Maximalwert ΔtD,soll einer Einspritzdauer eines Kraftstoffinjektors der Direkteinspritzung gezeigt, die dem Aufteilungsfaktor A2 zugeordnet sind.
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Weiterhin ist – hier beispielhaft nur für den Betriebsbereich B2 – ein leistungsmaximaler Aufteilungsfaktor A'2 gezeigt. Dieser leistungsmaximale Aufteilungsfaktor A'2 entspricht einem solchen Aufteilungsfaktor, der für den Betriebsbereich B2 und damit für den aktuellen Betriebspunkt B theoretisch gewählt werden könnte, sodass ein größerer Wert des Drehmoments erreicht werden könnte als mit dem Soll-Aufteilungsfaktor. Vorzugsweise entspricht der leistungsmaximale Aufteilungsfaktor dabei demjenigen Aufteilungsfaktor, mit dem der für diesen Betriebspunkt maximal mögliche Wert Mmax des Drehmoments erreicht werden kann. Dieser wird als theoretischer (globaler) Maximalwert bezeichnet. Sofern, was in der Regel der Fall ist, nur im Steuergerät hinterlegte Aufteilungsfaktoren verwendet werden können, so kann es sich bei dem Aufteilungsfaktor A'2 um denjenigen Aufteilungsfaktor der übrigen Aufteilungsfaktoren A1, A3 und A4 handeln, der das größte Drehmoment ermöglicht.
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Die auf diese Weise ermittelbaren (lokalen) Maximalwerte und theoretischen (globalen) Maximalwerte können für die vorgesehen Betriebsbereiche bspw. jeweils als Kennfeld auf einem ausführenden Steuergerät hinterlegt sein. Damit können während eines Betriebs der Brennkraftmaschine sehr schnell und einfach die relevanten Werte für einen Vergleich mit einem Istwert Mist des Drehmoments bzw. den Istwerten ΔtS,ist und ΔtD,ist der Einspritzdauern beim aktuellen Betriebspunkt herangezogen werden.
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In 5 ist schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierbei kann zunächst der Istwert Mist des Drehmoments bei dem aktuellen Betriebspunkt ermittelt werden.
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Anschließend kann der Istwert Mist mit dem Maximalwert Msoll und dem theoretischen Maximalwert Mmax verglichen werden, d. h. es kann überprüft werden, ob der Istwert mehr als den ersten Schwellwert vom Soll-Maximalwert abweicht (insbesondere nach oben) und ob der Istwert weniger als den zweiten Schwellwert vom theoretischen Maximalwert abweicht. Dabei kann auch überprüft werden, ob diese Abweichungen bei einer Mindestgeschwindigkeit vmin des Fahrzeugs und/oder einem Mindestwert φmin der Betätigung des Fahrpedals und/oder länger als eine vorgebbare Zeitdauer Δtmin vorliegen.
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Führt das Ergebnis dieses Vergleichs zu der Feststellung bzw. dem Erkennen einer Leistungsmanipulation, können zunächst weiterhin die Istwerte der Einspritzdauern ΔtS,istll und ΔtD,ist mit den entsprechenden Maximalwerten ΔtS,soll und ΔtD,soll verglichen werden. Diese Vergleiche können jedoch alternativ auch vor dem Abgleich mit der Mindestgeschwindigkeit, dem Mindestwert bzw. der Zeitdauer erfolgen.
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Wird nun endgültig eine Leistungsmanipulation M erkannt, so kann anschließend bspw. ein Fehlerspeichereintrag F in einem Fehlerspeicher vorgenommen werden. Auf diese Weise kann später die Manipulation nachvollzogen werden.