DE102019131322B4 - Method and system for determining engine stress over lifetime by sensor analysis - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Belastung eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor mindestens ein Motorsteuergerät und mindestens einen mit dem mindestens einen Motorsteuergerät verbundenen Sensor aufweist, wobei durch den mindestens einen Sensor Messdaten zu mindestens einem Motorzustand bereitgestellt werden, wobei dem mindestens einem Motorsteuergerät eine Speichereinheit bereitgestellt wird, wobei ab Erstinbetriebnahme und fortan während eines Betriebes des Verbrennungsmotors zu einem jeweiligen Regeleingriff des mindestens einen Motorsteuergerätes den jeweiligen Regeleingriff beschreibende Daten (10) in der Speichereinheit abgespeichert werden, wobei in der Speichereinheit abgespeicherte Daten (10) während einer gesamten Lebenszeit des Verbrennungsmotors durch die Speichereinheit einem Analysegerät bereitgestellt werden, wobei bei einer Analyse der zum Zeitpunkt der Analyse bereitgestellten Daten (10) durch das Analysegerät eine Aussage über eine zum Zeitpunkt der Analyse bestehende Belastung des Verbrennungsmotors getroffen wird, bei dem der jeweilige Regeleingriff durch ein kontinuierlich zu vorgegebenen Zeittakten agierendes Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes ausgeführt wird, bei dem mindestens ein Sensor des mindestens einen Sensors als ein akustischer Sensor gewählt wird, bei dem ein Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes als eine Klopfregeleinheit gewählt wird, bei dem der jeweilige Regeleingriff durch die Klopfregeleinheit als ein Klopfregelungseingriff ausgeführt wird, und bei dem die den jeweiligen Regeleingriff beschreibenden Daten (10) durch einen Gesamtrückzugswert (12) aus einer Summe von mittleren Klopfrückzugswerten über Zylinder des Verbrennungsmotors und aus einem globalen Rückzugswert gemäß einer vorbestimmten Tabelle (10), welche mindestens vorbestimmte Rückzugswerte als Funktion einer Oktanzahl eines Verbrennungskraftstoffes aufweist, gebildet werden, und bei dem ein Bereich (15) mit negativen Gesamtrückzugswerten bis null Grad Kurbelwinkel als ein vorbestimmter Bereich mindestens eines die Motorbelastung kennzeichnenden Bereiches gewählt wird.Method for determining a load on an internal combustion engine, the internal combustion engine having at least one engine control unit and at least one sensor connected to the at least one engine control unit, the at least one sensor providing measurement data on at least one engine state, the at least one engine control unit being provided with a memory unit, data (10) describing the respective control intervention for a respective control intervention of the at least one engine control unit being stored in the memory unit from the initial start-up and from then on during operation of the internal combustion engine, data (10) stored in the memory unit being stored by the memory unit for the entire service life of the internal combustion engine be provided to an analysis device, with an analysis of the data (10) provided at the time of analysis by the analysis device providing a statement about a time of anal yse existing load of the internal combustion engine is met, in which the respective control intervention is carried out by an engine control unit of the at least one engine control unit which acts continuously at predetermined time intervals, in which at least one sensor of the at least one sensor is selected as an acoustic sensor, in which an engine control unit of the at least an engine control device is selected as a knock control unit, in which the respective control intervention is carried out by the knock control unit as a knock control intervention, and in which the data (10) describing the respective control intervention is replaced by a total withdrawal value (12) from a sum of average knock withdrawal values across cylinders of the internal combustion engine and from a global pullback value according to a predetermined table (10) having at least predetermined pullback values as a function of an octane number of a combustion fuel, and in which a region (15) with negative ven total retraction values to zero crank angle degrees is selected as a predetermined range of at least one range indicative of engine loading.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Motorbelastung über Lebenszeit durch eine Analyse von Sensordaten, insbesondere zu einem Klopfen eines Motors. Ferner wird ein System zu dieser Bestimmung beansprucht.The present invention relates to a method for determining an engine load over its lifetime by analyzing sensor data, in particular for engine knocking. A system for making this determination is also claimed.

Ein Protokollieren und Abspeichern von Messwerten aus Sensoren im Bereich einer Motorsteuerung stellt ein gut etabliertes Verfahren dar, um Kenntnis über die Motorbelastung zu erhalten. Auf einem Teststand oder in Wartungszyklen, zu denen sich ein Fahrzeug in einer Werkstatt befindet, können diese protokollierten Sensordaten ausgelesen und zu einer Auswertung herangezogen werden.Logging and storing measured values from sensors in the area of an engine control represents a well-established method of obtaining information about the engine load. This logged sensor data can be read out and used for an evaluation on a test stand or in maintenance cycles when a vehicle is in a workshop.

So beschreibt die europäische Druckschrift EP 2 851 541 B1 eine Motorsteuerungsvorrichtung zu Direkteinspritzventilen und Kanaleinspritzventilen mehrerer Zylinder, welche ein Verhältnis der durch die jeweiligen Ventile eingespritzten Kraftstoffmenge mit einer Verhältnisbestimmungseinheit einstellt. Zusätzlich umfasst die Vorrichtung eine Klopfdetektionseinheit und eine Zündzeit-Einstelleinheit, wobei die Zündzeit-Einstelleinheit bei Auftreten eines Klopfens in einem jeweiligen Zylinder eine jeweilige Zündzeit verzögert. Des Weiteren weist die Motorsteuerungsvorrichtung eine Betriebsbedingungs-Speichereinheit auf, die bei Auftreten des Klopfens Informationen der Klopfdetektionseinheit, der Zündzeit-Einstelleinheit und eines Verhältnisses der jeweiligen Einspritzmengen der jeweiligen Ventile abspeichert. Auf Grundlage dieser abgespeicherten Daten wird dann von der Verhältnisbestimmungseinheit das Kraftstoffverhältnis eingestellt.This is how the European pamphlet describes EP 2 851 541 B1 an engine control device to direct fuel injectors and port fuel injectors of multiple cylinders, which adjusts a ratio of the amount of fuel injected through the respective valves with a ratio determination unit. In addition, the device includes a knock detection unit and an ignition timing setting unit, wherein the ignition timing setting unit retards a respective ignition timing when knocking occurs in a respective cylinder. Furthermore, the engine control device has an operating condition storage unit which, when knocking occurs, stores information of the knock detection unit, the ignition timing adjustment unit and a ratio of the respective injection amounts of the respective valves. The fuel ratio is then set by the ratio determination unit on the basis of this stored data.

In der Druckschrift DE 10 2009 019 283 B4 wird ein Klopfdiagnosemodul offenbart, welches ein Klopfmodul zum Inkrementieren eines Abtastzählerwertes und eines Klopfzählerwertes aufweist, und weiter ein Zählermodul umfasst, welches beide Werte bspw. in einem Statistikspeichermodul abspeichert. Das Statistikspeichermodul kann von einem Servicetechniker gelöscht und auf kalibrierte Werte zurückgesetzt werden.In the pamphlet DE 10 2009 019 283 B4 a knock diagnostic module is disclosed which has a knock module for incrementing a sample counter value and a knock counter value, and further comprises a counter module which stores both values, for example in a statistics storage module. The statistics storage module can be cleared and reset to calibrated values by a service technician.

Die Druckschrift EP 1 586 882 B1 beschreibt eine Klopfbestimmungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche ein Auftreten eines Klopfwertes aus Kennwerten zu einem Ausgangssignal eines Sensors bestimmt. Überschreitet das Klopfen einen zulässigen Wert, speichert eine Speichereinheit eine Verteilung von Variablen, die einer vorbestimmten Anzahl an Zündzeitpunkten entsprechen, ab. Aus einem Zunehmen einer Korrelation zwischen dieser Verteilung und einer idealen Klopfverteilung erkennt die Klopfbestimmungsvorrichtung einen größer werdenden Klopfwert.The pamphlet EP 1 586 882 B1 describes a knock determination device for an internal combustion engine, which determines an occurrence of a knock value from characteristics of an output signal of a sensor. If knocking exceeds an allowable value, a storage unit stores a distribution of variables corresponding to a predetermined number of ignition timings. From an increase in a correlation between this distribution and an ideal knock distribution, the knock determination device recognizes an increasing knock value.

In der Druckschrift DE 10 2005 051 452 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Ermittlung von Wartungszeitpunkten beschrieben. Verschleißbeeinflussende Maschinenbetriebsparameter werden in ihrer zeitlichen Abfolge erfasst, bewertet und gespeichert, woraus schließlich Wartungszeitpunkte ermittelt werden.In the pamphlet DE 10 2005 051 452 A1 describes a method and a device for automatically determining maintenance times. Wear-influencing machine operating parameters are recorded, evaluated and stored in their chronological sequence, from which maintenance times are finally determined.

Die Druckschrift DE 10 2017 216 997 A1 offenbart einen Katalysator für einen Verbrennungsmotor mit einem On-Board-Diagnose-System. Mittels einer Sensoranordnung werden regelmäßig aktuelle Messwerte zur Bestimmung einer Ausprägung eines Betriebsparameters erfasst.The pamphlet DE 10 2017 216 997 A1 discloses a catalytic converter for an internal combustion engine with an on-board diagnostic system. A sensor arrangement is used to regularly record current measured values for determining a manifestation of an operating parameter.

In der Druckschrift DE 102 22 187 A1 wird ein Verfahren zum automatischen Bestimmen von Restnutzungsintervallen mindestens einer Komponente eines technischen Systems beschrieben. Zur Berechnung der Restnutzungsintervalle wird ein gewichteter Mittelwert verwendet.In the pamphlet DE 102 22 187 A1 describes a method for automatically determining remaining usage intervals of at least one component of a technical system. A weighted average is used to calculate the remaining useful life.

Die Druckschrift DE 10 2005 048 532 A1 behandelt ein Verfahren und eine Anordnung zum Überwachen einer mechanischen Komponente eines Fahrzeugs. Hierzu werden Betriebsdaten der Komponente erfasst und im Falle einer drohenden Störung die Komponente und/oder andere Einrichtungen des Fahrzeugs derart gesteuert, dass eine momentane Belastung der Komponente verringert wird.The pamphlet DE 10 2005 048 532 A1 deals with a method and an arrangement for monitoring a mechanical component of a vehicle. For this purpose, operating data of the component is recorded and, in the event of an impending malfunction, the component and/or other devices of the vehicle are controlled in such a way that a momentary load on the component is reduced.

In keiner der voranstehenden Druckschriften wird eine dauerhafte Protokollierung den Verbrennungsmotor schädigender Ereignisse zur Betrachtung einer Gesamt-Motorbelastung beschrieben. Jedoch belastet das Klopfen den Motor stark und verkürzt damit dessen Lebensdauer.In none of the above documents is a permanent logging of events that damage the internal combustion engine described in order to consider an overall engine load. However, knocking puts a heavy strain on the engine and thus shortens its service life.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung einer Motorbelastung über dessen Lebenszeit zum Zeitpunkt der Analyse bereitzustellen. Hierzu sollen Sensordaten von den Verbrennungsmotor belastenden oder schädigenden Ereignissen dauerhaft zur Verfügung gestellt werden. Eine Analyse dieser Daten soll eine Aussage über eine zu vermutende Restlebensdauer ermöglichen. Ferner soll ein System zu dieser Bestimmung der Motorbelastung vorgestellt werden.Against this background, it is an object of the present invention to provide a method for determining an engine load over its lifetime at the time of the analysis. For this purpose, sensor data from events that stress or damage the combustion engine should be made available on a permanent basis. An analysis of this data should enable a statement to be made about a presumed remaining service life. Furthermore, a system for this determination of the engine load is to be presented.

Zur Lösung der voranstehend genannten Aufgabe wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Belastung eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, wobei der Verbrennungsmotor mindestens ein Motorsteuergerät und mindestens einen mit dem mindestens einen Motorsteuergerät verbundenen, d. h. in kommunikativer Verbindung stehenden Sensor aufweist. Durch den mindestens einen Sensor werden Messdaten zu mindestens einem Motorzustand bereitgestellt. Dem mindestens einen Motorsteuergerät wird eine Speichereinheit bereitgestellt, wobei ab Erstinbetriebnahme und fortan während eines Betriebes des Verbrennungsmotors zu einem jeweiligen Regeleingriff des mindestens einen Motorsteuergerätes den jeweiligen Regeleingriff beschreibende Daten in der Speichereinheit abgespeichert werden. In der Speichereinheit abgespeicherte Daten werden während einer gesamten Lebenszeit des Verbrennungsmotors durch die Speichereinheit einem Analysegerät bereitgestellt. Zudem wird bei einer Analyse der zum Zeitpunkt der Analyse bereitgestellten Daten durch das Analysegerät eine Aussage über eine zum Zeitpunkt der Analyse bestehende Belastung des Motors und damit eine vermutete Restlebenszeit des Verbrennungsmotors getroffen.A method for determining a load on an internal combustion engine is proposed to solve the above-mentioned problem, the internal combustion engine having at least one engine control unit and at least one sensor connected to the at least one engine control unit, ie being in communicative connection. The at least one sensor provides measurement data for at least one motor stand provided. The at least one engine control unit is provided with a memory unit, with data describing the respective control intervention being stored in the memory unit from the initial start-up and from then on during operation of the internal combustion engine for a respective control intervention of the at least one engine control unit. Data stored in the memory unit are made available to an analysis device by the memory unit during the entire service life of the internal combustion engine. In addition, when the data provided at the time of the analysis is analyzed by the analysis device, a statement is made about a load on the engine existing at the time of the analysis and thus an assumed remaining service life of the internal combustion engine.

Der Motorzustand kann bspw. eine Vorschrift sein, bei welchem Winkel nach Durchlauf eines jeweiligen Kolbens durch einen obersten Punkt in einem jeweiligen Zylinder eine Zündung eines Kraftstoffgemisches erfolgen soll. Der Motorzustand kann aber auch eine Temperatur des Verbrennungsmotors im Bereich eines jeweiligen Zylinders oder ein Öldruck in einem Ölkreislauf des Verbrennungsmotors sein.The state of the engine can, for example, be a specification at which angle, after a respective piston has passed through an uppermost point in a respective cylinder, ignition of a fuel mixture is to take place. However, the engine state can also be a temperature of the internal combustion engine in the area of a respective cylinder or an oil pressure in an oil circuit of the internal combustion engine.

Das Analysegerät kann bspw. ein einer Werkstatt für ein jeweiliges Fahrzeug, auf dem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt wird, bereitgestellter Werkstatttester sein. Auf den Werkstatttester werden, bspw. bei einer Inspektion, die Daten der Speichereinheit übertragen und weiterverarbeitet. Die Weiterverarbeitung kann damit vorteilhaft eine bisherige Belastung des Verbrennungsmotors für die Analyse berücksichtigen, um erfindungsgemäß die zum Zeitpunkt der Analyse bestehende Restlebenszeit des Verbrennungsmotors abzuschätzen.The analysis device can, for example, be a workshop tester provided in a workshop for a respective vehicle on which an embodiment of the method according to the invention is carried out. During an inspection, for example, the data from the storage unit is transferred to the workshop tester and processed further. The further processing can thus advantageously take into account a previous load on the internal combustion engine for the analysis in order to estimate, according to the invention, the remaining service life of the internal combustion engine at the time of the analysis.

Erfindungsgemäß wird der jeweilige Regeleingriff durch ein kontinuierlich zu vorgegebenen Zeittakten agierendes Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes ausgeführt. Als vorgegebener Zeittakt (während Betrieb des Verbrennungsmotors) kann bspw. 10 ms gewählt werden.According to the invention, the respective control intervention is carried out by an engine control unit of the at least one engine control unit, which acts continuously at predetermined time intervals. For example, 10 ms can be selected as the specified time cycle (during operation of the internal combustion engine).

Erfindungsgemäß wird mindestens ein Sensor des mindestens einen Sensors als ein akustischer Sensor gewählt, ein Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes wird als eine Klopfregeleinheit gewählt, und der jeweilige Regeleingriff durch die Klopfregeleinheit wird als ein Klopfregelungseingriff ausgeführt. Die den jeweiligen Regeleingriff beschreibenden Daten werden durch einen Gesamtrückzugswert aus einer Summe von mittleren Klopfrückzugswerten über alle Zylinder des Verbrennungsmotors und aus einem globalen Rückzugswert gebildet, der sich gemäß einer vorbestimmten Tabelle bildet, wobei die Tabelle mindestens einen vorbestimmten Rückzugswert als Funktion einer Oktanzahl eines Verbrennungskraftstoffes aufweist. Da eine Klopfgrenze, d. h. ein Übergang zwischen klopfendem und nichtklopfendem Motorspiel bspw. von der Oktanzahl des Verbrennungskraftstoffes oder eines Mischungsverhältnisses zwischen Verbrennungsluft und Verbrennungskraftstoff abhängt, kann die Tabelle bspw. über eine Auswahl solcher Werte gebildet werden. Es kann aber auch konservativ nur eine niedrigste Oktanzahl handelsüblichen Kraftstoffes (ROZ=95) gewählt werden, und gemäß der Klopfgrenze bei dieser niedrigsten Oktanzahl der globale Rückzugswert gebildet werden. Der Rückzugswert ist dabei als ein (negativer) Winkel definiert, der sich zwischen einer Kurbelwellenposition zum Zeitpunkt einer Zündung und einer Kurbelwellenposition zum Zeitpunkt des obersten Punktes des Kolbens im Zylinder (null °KW, wobei Grad Kurbelwinkel mit °KW abgekürzt wird) ergibt. Als globaler Rückzugswert sei ein Rückzugswert bezeichnet, der als Grundlage für jeden Zylinder herangezogen wird.According to the invention, at least one of the at least one sensor is selected as an acoustic sensor, an engine control unit of the at least one engine control unit is selected as a knock control unit, and the respective control intervention by the knock control unit is executed as a knock control intervention. The data describing the respective control intervention are formed by a total pullback value from a sum of average knock pullback values across all cylinders of the internal combustion engine and from a global pullback value, which is formed according to a predetermined table, the table having at least one predetermined pullback value as a function of an octane number of a combustion fuel . Since a knock limit, i. H. a transition between knocking and non-knocking engine play depends, for example, on the octane number of the combustion fuel or a mixing ratio between combustion air and combustion fuel, the table can be formed, for example, using a selection of such values. However, it is also possible, conservatively, to select the lowest octane number of commercially available fuel (RON=95), and the global withdrawal value formed according to the knock limit at this lowest octane number. The retraction value is defined as a (negative) angle that results between a crankshaft position at the time of ignition and a crankshaft position at the time of the top point of the piston in the cylinder (zero °CA, with crank angle degrees being abbreviated to °CA). A retraction value that is used as a basis for each cylinder is referred to as a global retraction value.

Auch andere Zusammenstellungen von den jeweiligen Regeleingriff beschreibenden Daten sind denkbar, weshalb die hier gewählte Ausführungsform beispielhaft zu verstehen ist.Other compilations of data describing the respective control intervention are also conceivable, which is why the embodiment selected here is to be understood as an example.

Es ist auch denkbar, für eine Klopfregelung an dem jeweiligen Zylinder als den mindestens einen Sensor des mindestens einen Sensors einen Drucksensor zu wählen, welcher hochfrequente Druckmessungen im Zylinderraum vornimmt und diese der Klopfregeleinheit übermittelt.It is also conceivable to select a pressure sensor as the at least one sensor of the at least one sensor for knock control on the respective cylinder, which pressure sensor carries out high-frequency pressure measurements in the cylinder chamber and transmits these to the knock control unit.

Erfindungsgemäß wird ein Bereich mit negativen Gesamtrückzugswerten bis null °KW als ein vorbestimmter Bereich mindestens eines die Motorbelastung kennzeichnenden Bereiches gewählt.According to the invention, a range with negative total retraction values down to zero °CA is selected as a predetermined range of at least one range characterizing the engine load.

Es kann der jeweilige Regeleingriff durch ein ereignisbezogen agierendes Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes ausgeführt werden, wobei das jeweilige Ereignis vorliegt, wenn die Messdaten eines Sensors des mindestens einen Sensors innerhalb eines vorbestimmten Bereiches einer Motorbelastung liegen.The respective control intervention can be carried out by an event-related engine control unit of the at least one engine control unit, with the respective event occurring when the measurement data of a sensor of the at least one sensor are within a predetermined range of an engine load.

Es kann mindestens ein Sensor des mindestens einen Sensors als ein Temperatursensor gewählt, das ereignisbezogen agierende Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes als eine Kühlungssteuereinheit gewählt, und der jeweilige Regeleingriff durch die Kühlungssteuereinheit als ein Motorkühlungseingriff ausgeführt werden. Die den jeweiligen Regeleingriff beschreibenden Daten werden durch Temperaturwerte oberhalb einer vorbestimmten Temperaturobergrenze und deren Zeitdauer gebildet.At least one of the at least one sensors can be selected as a temperature sensor, the event-related engine control unit of the at least one engine control unit can be selected as a cooling control unit, and the respective control intervention can be executed by the cooling control unit as an engine cooling intervention. The data describing the respective control intervention are formed by temperature values above a predetermined upper temperature limit and their duration.

Es kann ein Temperaturbereich oberhalb der vorbestimmten Temperaturobergrenze als ein vorbestimmter Bereich mindestens eines die Motorbelastung kennzeichnenden Bereiches gewählt werden.A temperature range above the predetermined upper temperature limit can be selected as a predetermined range of at least one range characterizing the engine load.

Denkbar ist auch zu einem Regeleingriff bei Abfall des Öldrucks unter eine kritische Grenze oder Ausfall der Öldruckpumpe, was bspw. ein Aufleuchten einer Öldruckwarnleuchte zur Folge hat, den Regeleingriff beschreibende Daten zu bilden. Diese könnten bspw. eine Zeitdauer des Betriebs des Motors bei aufgeleuchteter Öldruckwarnleuchte beinhalten.It is also conceivable for a control intervention when the oil pressure drops below a critical limit or if the oil pressure pump fails, which results, for example, in an oil pressure warning lamp lighting up, to form data describing the control intervention. This could include, for example, a period of time the engine was running with the low oil pressure warning light on.

Ferner wird ein System zur Bestimmung einer Belastung eines Verbrennungsmotors beansprucht, wobei das System einen Verbrennungsmotor, mindestens ein Motorsteuergerät, mindestens einen mit dem mindestens einen Motorsteuergerät verbundenen Sensor, eine Speichereinheit und ein Analysegerät aufweist. Der mindestens eine Sensor ist dazu konfiguriert, Messdaten zu mindestens einem Motorzustand bereitzustellen. Die Speichereinheit ist mit dem mindestens einen Motorsteuergerät verbunden, wobei das Motorsteuergerät dazu konfiguriert ist, ab Erstinbetriebnahme und fortan während eines Betriebes des Verbrennungsmotors zu einem jeweiligen Regeleingriff des mindestens einen Motorsteuergerätes den jeweiligen Regeleingriff beschreibende Daten in der Speichereinheit abzuspeichern. Die Speichereinheit ist dazu konfiguriert, in der Speichereinheit abgespeicherte Daten einem Analysegerät während einer gesamten Lebenszeit des Verbrennungsmotors bereitzustellen. Zudem ist das Analysegerät dazu konfiguriert, bei einer Analyse der zum Zeitpunkt der Analyse bereitgestellten Daten eine Aussage über eine zum Zeitpunkt der Analyse bestehende Restlebenszeit des Verbrennungsmotors zu treffen.A system for determining a load on an internal combustion engine is also claimed, the system having an internal combustion engine, at least one engine control unit, at least one sensor connected to the at least one engine control unit, a memory unit and an analysis device. The at least one sensor is configured to provide measurement data on at least one engine condition. The memory unit is connected to the at least one engine control unit, with the engine control unit being configured to store data describing the respective control intervention in the memory unit from the time of initial commissioning and from then on during operation of the internal combustion engine for a respective control intervention of the at least one engine control unit. The memory unit is configured to provide data stored in the memory unit to an analysis device over an entire lifetime of the internal combustion engine. In addition, the analysis device is configured to make a statement about the remaining service life of the internal combustion engine at the time of the analysis when analyzing the data provided at the time of the analysis.

Erfindungsgemäß ist ein Sensor des mindestens einen Sensors ein akustischer Sensor, ein Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes ist eine Klopfregeleinheit, und das System ist dazu konfiguriert, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.According to the invention, a sensor of the at least one sensor is an acoustic sensor, an engine control unit of the at least one engine control unit is a knock control unit, and the system is configured to carry out a method according to the invention.

Ein Sensor des mindestens einen Sensors ist als ein Temperatursensor, ein Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes ist als eine Kühlungssteuereinheit denkbar.A sensor of the at least one sensor is conceivable as a temperature sensor, and an engine control unit of the at least one engine control unit is conceivable as a cooling control unit.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

1 zeigt eine Tabelle zu einer Eintragung von Histogrammwerten bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 shows a table for an entry of histogram values in an embodiment of the method according to the invention.

In 1 wird eine Tabelle 10 zu einer Eintragung von Histogrammwerten bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Die Tabelle 10 ist in drei Spalten 14 für drei Drehzahlbereiche 11 aufgeteilt: Eine linke Spalte für Drehzahlen zwischen Null und 3000 U/min (Umdrehungen pro Minute), eine mittlere Spalte für Drehzahlen zwischen 3000 und 5000 U/min, und eine rechte Spalte für Drehzahlen zwischen 5000 und 10000 U/min. Die Tabelle 10 umfasst 32 Zeilen 13 entsprechend 32 Bereichen bzw. 32 Klassen bzw. 32 Clustern, wodurch Gesamtrückzugswerte 12 in Bereiche zwischen 0 °KW und -23,25 °KW in Schrittweiten 15 von -0,75 °KW aufgeteilt werden. Ein Gesamtrückzugswert berechnet sich gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens aus einer Summe von mittleren Klopfrückzugswerten über alle Zylinder eines Verbrennungsmotors und aus einem globalen Rückzugswert, wie er sich bspw. für einen kommerziellen Kraftstoff niedrigster Oktanzahl ergibt. Eine Auftretenshäufigkeit der Gesamtrückzugswerte wird in negativer Richtung betrachtet jeweils im beginnenden Bereich gezählt, so dass bspw. ein aufgetretener Gesamtrückzugswert von -3 °KW im Bereich -3 °KW bis -3,75 °KW liegt.In 1 a table 10 is shown for an entry of histogram values in an embodiment of the method according to the invention. Table 10 is divided into three columns 14 for three speed ranges 11: A left column for speeds between zero and 3000 rpm (revolutions per minute), a middle column for speeds between 3000 and 5000 rpm, and a right column for Speeds between 5000 and 10000 rpm. The table 10 includes 32 rows 13 corresponding to 32 areas or 32 classes or 32 clusters, as a result of which total retraction values 12 are divided into areas between 0° CA and -23.25° CA in increments 15 of -0.75° CA. According to one embodiment of the method according to the invention, a total withdrawal value is calculated from a sum of average knock withdrawal values across all cylinders of an internal combustion engine and from a global withdrawal value, as it results, for example, for a commercial fuel with the lowest octane number. A frequency of occurrence of the total retraction values is counted in the beginning range, viewed in the negative direction, so that, for example, a total retraction value of -3 °CA that has occurred is in the range from -3 °CA to -3.75 °CA.

Eine Steuerungsvorgabe für die Klopfregeleinheit, gemäß derer bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors Histogrammwerte in Tabelle 10 gemäß Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingetragen werden, kann bspw. wie folgt lauten:

  • Folgende Steuerungsvorgaben für das erfindungsgemäße System, bei dem auf einer Klopfregeleinheit das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird, sind untenstehend aufgelistet. Die Reihenfolge ist dabei nicht zwingend für einen Ablauf:
    1. 1. Berechnung eines Gesamtrückzugswertes der Klopfregelung aus einer Summe von mittlerem Klopfrückzug über alle Zylinder und aus einem globalen Rückzugswert, bspw. als Wert %ZwLowOct für einen Winkel der Kurbelwelle zum Zeitpunkt der Zündung im Vergleich zur obersten Kolbenposition für einen niedrigst möglichen Oktanwert.
    2. 2. Einordnung des Gesamtrückzugswertes bei jeder Berechnung zu dem vorbestimmten Zeittakt (also bspw. alle 10 ms) bspw. in drei durch Drehzahlbereiche getrennte Histogramme. Zwischen einem unteren Drehzahlbereich und einem mittleren Drehzahlbereich gibt es eine untere Drehzahlschwelle und zwischen dem mittleren Drehzahlbereich und einem oberen Drehzahlbereich eine obere Drehzahlschwelle.
    3. 3. Übertragung von Werten der drei Histogramme zu durchgeführten Klopfregeleingriffen an den Werkstatttester.
    4. 4. Übertragung von Werten der ersten und zweiten Drehzahlschwelle, welche einer Unterteilung der drei Histogramme dienen, an den Werkstatttester.
    5. 5. Durchführung der Übertragung an den Werkstatttester auf Abruf und nach einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.
    6. 6. Verarbeitung des Gesamtrückzugswertes im Histogramm für hohe Drehzahlen, falls eine Drehzahl über oder auf der oberen Drehzahlschwelle liegt.
    7. 7. Verarbeitung des Gesamtrückzugswertes im Histogramm für niedrige Drehzahlen, falls eine Drehzahl unter oder auf der unteren Drehzahlschwelle liegt.
    8. 8. Verarbeitung des Gesamtrückzugswertes im Histogramm für mittlere Drehzahlen, falls eine Drehzahl zwischen der unteren und der oberen Drehzahlschwelle liegt.
    9. 9. Optionale Modifikation der unteren und/oder der oberen Drehzahlschwelle mit Hilfe einer Steuerungssoftware (Applikationsprogramm) während einer Entwicklungsphase.
    10. 10. Zählung einer Auftretenshäufigkeit der Gesamtrückzugswerte in 32 Bereiche bzw. 32 Klasse bzw. 32 Cluster durch das jeweilige Histogramm im jeweiligen Drehzahlbereich.
    11. 11. Aufteilung der 32 Bereiche zwischen 0 °KW und -23,25 °KW mit einer Schrittweite von -0,75 °KW.
    12. 12. Zählung der Auftretenshäufigkeit der Gesamtrückzugswerte in negativer Richtung betrachtet jeweils im beginnenden Bereich. So liegt bspw. ein aufgetretener Gesamtrückzugswert von -3 °KW im Bereich -3 °KW bis -3,75 °KW
    13. 13. Festlegung eines jeweiligen Bereichs auf 2^32 = 4.294.967.296 (entsprechend 32bit unsigned) mögliche zählbare Werte (ohne Überlauf). Dies entspricht einer maximalen Zähldauer von 11.930 Stunden pro Bereich bzw. Klasse, so dass bspw. bei einer angenommenen Durchschnittsgeschwindigkeit von 50 km/h über eine Fahrstrecke von etwa 600.000 km hinweg die Zählung erfolgen könnte.
    14. 14. Dauerhafte nichtflüchtige Speicherung von 3 (Drehzahlbereiche) mal 32 (Bereiche bzw. Klassen) Histogrammwerten über eine Lebenszeit einer Klopfregeleinheit bzw. einer Motorsteuerung hinweg. Dies bedeutet, dass bspw. Stromversorgungsausfälle, Systemupdates, Flash-Vorgänge, etc. nicht zu einer Löschung dieser Daten führen.
    15. 15. Pausieren der Zählung der Auftretenshäufigkeit bei erkanntem Klopfsensordefekt und Fortsetzung der Zählung der Auftretenshäufigkeit bei geheiltem Klopfsensordefekt.
    16. 16. Initialisierung der Histogrammwerte mit Nullwerten vor Erstinbetriebnahme des Verbrennungsmotors.
    17. 17. Optionales Zurückssetzen der Histogrammwerte mit Hilfe des Applikationssystems während der Entwicklungsphase.
    18. 18. Optionales Auslesen der Histogrammwerte mit Hilfe des Applikationssystems während der Entwicklungsphase.
    19. 19. Optionale Übertragung der Histogrammwerte an den Werkstatttester bei Anfrage gemäß einem Verfahren aus dem Stand der Technik.
A control specification for the knock control unit, according to which histogram values are entered in table 10 in accordance with embodiments of the method according to the invention during operation of the internal combustion engine, can be as follows, for example:
  • The following control specifications for the system according to the invention, in which the method according to the invention is executed on a knock control unit, are listed below. The sequence is not mandatory for a process:
    1. 1. Calculation of a total pullback value of the knock control from a sum of average knock pullback over all cylinders and from a global pullback value, e.g. as a value %ZwLowOct for an angle of the crankshaft at the time of ignition compared to the top piston position for a lowest possible octane value.
    2. 2. Classification of the total retraction value for each calculation at the predetermined time interval (that is, for example, every 10 ms), for example in three histograms separated by speed ranges. There is one between a low speed range and a medium speed range lower speed threshold and between the middle speed range and an upper speed range an upper speed threshold.
    3. 3. Transmission of values from the three histograms for knock control interventions that have been carried out to the workshop tester.
    4. 4. Transmission of values of the first and second speed thresholds, which are used to subdivide the three histograms, to the workshop tester.
    5. 5. Execution of the transmission to the workshop tester on demand and according to a method known from the prior art.
    6. 6. Processing the total pullback value in the high speed histogram if a speed is above or at the high speed threshold.
    7. 7. Processing the total retract value in the low speed histogram if a speed is below or at the low speed threshold.
    8. 8. Processing the total pullback value in the histogram for mean speeds if a speed is between the low and high speed thresholds.
    9. 9. Optional modification of the lower and/or the upper speed threshold using control software (application program) during a development phase.
    10. 10. Counting a frequency of occurrence of the total retraction values in 32 areas or 32 classes or 32 clusters using the respective histogram in the respective speed range.
    11. 11. Division of the 32 ranges between 0 °CA and -23.25 °CA with an increment of -0.75 °CA.
    12. 12. Counting the frequency of occurrence of the total retraction values in the negative direction, viewed in each case in the beginning area. For example, a total retraction value of -3 °CA that has occurred is in the range of -3 °CA to -3.75 °CA
    13. 13. Specification of a respective range to 2^32 = 4,294,967,296 (corresponding to 32bit unsigned) possible countable values (without overflow). This corresponds to a maximum counting time of 11,930 hours per area or class, so that counting could take place, for example, at an assumed average speed of 50 km/h over a route of around 600,000 km.
    14. 14. Permanent, non-volatile storage of 3 (speed ranges) by 32 (ranges or classes) histogram values over the lifetime of a knock control unit or an engine controller. This means that, for example, power supply failures, system updates, flash processes, etc. do not lead to the deletion of this data.
    15. 15. Pause counting of occurrences when knock sensor failure is detected and resume counting of occurrences when knock sensor failure is cured.
    16. 16. Initialization of the histogram values with zero values before the combustion engine is started up for the first time.
    17. 17. Optional resetting of the histogram values using the application system during the development phase.
    18. 18. Optional reading of the histogram values using the application system during the development phase.
    19. 19. Optional transmission of the histogram values to the workshop tester on request according to a prior art method.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Tabelle mit HistogramTable with histogram
1111
Drehzahlbereichespeed ranges
1212
Gesamtrückzugswert zu jeweiliger Schrittweite in Grad KurbelwinkelTotal retraction value for each increment in crank angle degrees
1313
Zeilen zu Schrittweiten in Grad KurbelwinkelRows for increments in crank angle degrees
1414
Spalten zu verschiedenen DrehzahlbereichenColumns for different speed ranges

Claims (2)

Verfahren zur Bestimmung einer Belastung eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor mindestens ein Motorsteuergerät und mindestens einen mit dem mindestens einen Motorsteuergerät verbundenen Sensor aufweist, wobei durch den mindestens einen Sensor Messdaten zu mindestens einem Motorzustand bereitgestellt werden, wobei dem mindestens einem Motorsteuergerät eine Speichereinheit bereitgestellt wird, wobei ab Erstinbetriebnahme und fortan während eines Betriebes des Verbrennungsmotors zu einem jeweiligen Regeleingriff des mindestens einen Motorsteuergerätes den jeweiligen Regeleingriff beschreibende Daten (10) in der Speichereinheit abgespeichert werden, wobei in der Speichereinheit abgespeicherte Daten (10) während einer gesamten Lebenszeit des Verbrennungsmotors durch die Speichereinheit einem Analysegerät bereitgestellt werden, wobei bei einer Analyse der zum Zeitpunkt der Analyse bereitgestellten Daten (10) durch das Analysegerät eine Aussage über eine zum Zeitpunkt der Analyse bestehende Belastung des Verbrennungsmotors getroffen wird, bei dem der jeweilige Regeleingriff durch ein kontinuierlich zu vorgegebenen Zeittakten agierendes Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes ausgeführt wird, bei dem mindestens ein Sensor des mindestens einen Sensors als ein akustischer Sensor gewählt wird, bei dem ein Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes als eine Klopfregeleinheit gewählt wird, bei dem der jeweilige Regeleingriff durch die Klopfregeleinheit als ein Klopfregelungseingriff ausgeführt wird, und bei dem die den jeweiligen Regeleingriff beschreibenden Daten (10) durch einen Gesamtrückzugswert (12) aus einer Summe von mittleren Klopfrückzugswerten über Zylinder des Verbrennungsmotors und aus einem globalen Rückzugswert gemäß einer vorbestimmten Tabelle (10), welche mindestens vorbestimmte Rückzugswerte als Funktion einer Oktanzahl eines Verbrennungskraftstoffes aufweist, gebildet werden, und bei dem ein Bereich (15) mit negativen Gesamtrückzugswerten bis null Grad Kurbelwinkel als ein vorbestimmter Bereich mindestens eines die Motorbelastung kennzeichnenden Bereiches gewählt wird.Method for determining a load on an internal combustion engine, the internal combustion engine having at least one engine control unit and at least one sensor connected to the at least one engine control unit, the at least one sensor providing measurement data on at least one engine state, the at least one engine control unit being provided with a memory unit, data (10) describing the respective control intervention for a respective control intervention of the at least one engine control unit being stored in the memory unit from the initial start-up and from then on during operation of the internal combustion engine, data (10) stored in the memory unit being stored by the memory unit for the entire service life of the internal combustion engine be provided to an analysis device, with an analysis of the data (10) provided at the time of the analysis being carried out by the analysis device, a statement is made about the load on the internal combustion engine existing at the time of the analysis, in which the respective control intervention is carried out by an engine control unit of the at least one engine control unit that acts continuously at predetermined time intervals, in which at least one sensor of the at least one sensor is selected as an acoustic sensor is selected, in which one engine control unit of the at least one engine control unit is selected as a knock control unit, in which the respective control intervention is carried out by the knock control unit as a knock control intervention, and in which the data (10) describing the respective control intervention is replaced by a total withdrawal value (12) from a Sum of average knock pullback values across cylinders of the internal combustion engine and from a global pullback value according to a predetermined table (10) having at least predetermined pullback values as a function of an octane number of a combustion fuel , are formed, and in which a range (15) with negative total retraction values up to zero crank angle degrees is selected as a predetermined range of at least one range characterizing the engine load. System zur Bestimmung einer Belastung eines Verbrennungsmotors, wobei das System einen Verbrennungsmotor, mindestens ein Motorsteuergerät, mindestens einen mit dem mindestens einen Motorsteuergerät verbundenen Sensor, eine Speichereinheit und ein Analysegerät aufweist, wobei der mindestens eine Sensor dazu konfiguriert ist, Messdaten zu mindestens einem Motorzustand bereitzustellen, wobei die Speichereinheit mit dem mindestens einem Motorsteuergerät verbunden ist, wobei das Motorsteuergerät dazu konfiguriert ist, ab Erstinbetriebnahme und fortan während eines Betriebes des Verbrennungsmotors zu einem jeweiligen Regeleingriff des mindestens einen Motorsteuergerätes den jeweiligen Regeleingriff beschreibende Daten (10) in der Speichereinheit abzuspeichern, wobei die Speichereinheit dazu konfiguriert ist, in der Speichereinheit abgespeicherte Daten (10) einem Analysegerät während einer gesamten Lebenszeit des Verbrennungsmotors bereitzustellen, wobei das Analysegerät dazu konfiguriert ist, bei einer Analyse der zum Zeitpunkt der Analyse bereitgestellten Daten (10) eine Aussage über eine zum Zeitpunkt der Analyse bestehende Belastung des Verbrennungsmotors zu treffen, bei dem ein Sensor des mindestens einen Sensors ein akustischer Sensor ist und ein Motorsteuergerät des mindestens einen Motorsteuergerätes eine Klopfregeleinheit ist, und bei dem das System dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach Anspruch 1 auszuführen.System for determining a load on an internal combustion engine, the system having an internal combustion engine, at least one engine control unit, at least one sensor connected to the at least one engine control unit, a memory unit and an analysis device, wherein the at least one sensor is configured to provide measurement data on at least one engine state , wherein the memory unit is connected to the at least one engine control unit, wherein the engine control unit is configured to store data (10) describing the respective control intervention in the memory unit from the initial start-up and from then on during operation of the internal combustion engine for a respective control intervention of the at least one engine control unit, wherein the storage unit is configured to provide data (10) stored in the storage unit to an analysis device over the entire lifetime of the internal combustion engine, the analysis device being configured for this purpose , when analyzing the data (10) provided at the time of the analysis, to make a statement about a load on the internal combustion engine existing at the time of the analysis, in which one sensor of the at least one sensor is an acoustic sensor and an engine control unit of the at least one engine control unit is a knock control unit is and wherein the system is configured to perform a method according to claim 1 to execute.
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