DE102021204866A1

DE102021204866A1 - Verfahren zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102021204866A1
Application number: DE102021204866.8A
Authority: DE
Inventors: Sven Poettker; Moritz Hoess
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-05-12
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2022-11-17

Abstract

Verfahren zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs einer Verbrennungskraftmaschine (10), wobei wenn eine Anforderung zum Wechsel eines Betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine (10) in einen Dekompressionsbremsbetriebs durch ein Steuergerät (100) festgestellt wird, ein Umschaltvorgang einer Ventilumschaltkurve durch eine Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsbremsbetrieb durchgeführt wird, wobei in Abhängigkeit einer Drehzahl (neng) und eines Bremsmoments (mbrake) mindestens eine charakteristische Größe der Verbrennungskraftmaschine (10) zur Überwachung eines korrekten Umschaltvorgangs der Ventilumschaltkurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine (10) in den Dekompressionsbremsbetrieb ermittelt wird, wobei die mindestens eine charakteristische Größe mit einer im Steuergerät (100) hinterlegten charakteristischen Größe in Abhängigkeit der Drehzahl (neng) und des Bremsmoments (mbrake) verglichen wird und in Abhängigkeit des Vergleichs eine Freigabe für Kühleinspritzungen von Einspritzventilen erteilt wird, wenn ein als korrekt erkannter Umschaltvorgang der Ventilumschaltkurve in den Dekompressionsbremsbetrieb erkannt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Computerprogramm.
Stand der Technik
Vor allem in Nutzfahrzeugen, beispielsweise in LKWs, gehören Motorbremsen bzw. Dekompressionsmotorbremsen neben üblichen Betriebsbremsen zur Standardtechnologie. Hierbei sind sogenannte Motorstau-Bremsen, auch Auspuffklappenbremsen oder Stauklappen genannte Typen, bekannt. Dekompressionsmotorbremsen nutzen den Effekt aus, dass zum Drehen des Motors bzw. der Brennkraftmaschine bei ausgeschalteter Kraftstoffzuführung mechanische Arbeit von außen dem Aggregat zugeführt werden muss. Soll ein Fahrzeug gebremst werden, wird diese Arbeit der kinetischen Energie des Fahrzeuges entnommen. Durch das Umwandeln dieser Energie in Wärme durch die Motorbremse wird das Fahrzeug gebremst. Neben der verbreiteten Stauklappe werden sogenannte Dekompressionsbremsen eingesetzt, die im Prinzip darauf basieren, dass die vom Motor bzw. der Brennkraftmaschine im Verdichtungstakt geleistete Arbeit für den folgenden Takt ungenutzt gelassen wird, wodurch das Bremsmoment für die Brennkraftmaschine erhöht wird. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass am Ende des Verdichtungstaktes die Auslassventile einer oder mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine geöffnet werden, wodurch der Druck im Zylinder abgebaut wird (Dekompression). Das Öffnen der Auslassventile findet dabei statt, wenn der Kolben sich in der Nähe des oberen Totpunkts befindet, so dass die komprimierte Gasladung ausgestoßen wird. Sobald der Kolben den oberen Totpunkt passiert hat oder auch später, spätestens jedoch bevor der nächste Verdichtungstakt startet, werden die Auslassventile wieder geschlossen und der Prozess wiederholt sich im nächsten Zyklus. Durch die hierbei entstehenden Druckspitzen während der Freisetzung der Gasladung beschleunigt der Turbolader, und der Massenstrom durch die Brennkraftmaschine steigt an. Dadurch erhöht sich die Bremsleistung weiter, das System verstärkt sich selbst. Motorbremsen nach dieser Funktionsweise sind unter dem Namen „Jake-Brake“ oder „Jacobs-Bremse“ bekannt. Andere sogenannte Konstantdrosselbremsen arbeiten mit einem zusätzlichen kleinen Auslassventil (Konstantdrossel).
Die Aktivierung einer Dekompressionsmotorbremse bei Nutzfahrzeugen führt zu einer Veränderung der Ventilerhebungskurven für die Auslass-, ggf. auch für die Einlassventile.
Je höher die Drehzahl und das negative Drehmoment (bestimmt durch die Luftmasse im Zylinder), also die Bremsleistung ist, desto höher ist auch der Temperatureintrag des während der Kompressionsphase komprimierten Gases auf die umgebenden Brennraumwände, Kolben und Einspritzdüse. Während beim Kolben und bei den Brennraumwänden inkl. Zylinderkopf entsprechende Kühlsysteme, z. B. Kühlkanäle für eine ausreichende Kühlung sorgen und so eine Überhitzung der Bauteile vermeiden, ist die Wärmeabfuhr der Einspritzdüse auf die Wärmeleitung innerhalb des Düsenschaftes und der Nadel in Richtung der Kühlkanäle des Zylinderkopfes beschränkt. Diese Wärmeleitung reicht gegebenenfalls nicht aus, um einen Ausgleich von Wärmezufuhr und -abfuhr sicherzustellen. Daher kommt es zu einer Aufheizung des Düsenschaftes und der Nadel. Besonders betroffen ist der vordere Teil der Einspritzdüse mit Düsenkuppe und Nadelsitz.
Die DE 10 2018 207 413 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Motorbremse nach dem Dekompressions- und/oder Konstantdrosselprinzip in einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Motorbremse derart betrieben wird, dass eine Teilmenge der Zylinder (14, 15, 16) der Brennkraftmaschine (10) in einem Bremsmodus und die verbleibenden Zylinder (11, 12, 13) der Brennkraftmaschine (10) in einem befeuerten Modus betrieben werden. Dabei wird eine Kraftstoffeinspritzung in die befeuert betriebenen Zylinder (11, 12, 13) der Brennkraftmaschine (10) gezielt zur Erzeugung eines Heizeffektes vorgenommen
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Verbrennungskraftmaschine nach den unabhängigen Ansprüchen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, eines der Verfahren durchzuführen.
Vorteile der Erfindung
In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs einer Verbrennungskraftmaschine vorgestellt, wobei wenn eine Anforderung zum Wechsel eines Betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine in einen Dekompressionsbremsbetriebs durch ein Steuergerät festgestellt wird, ein Umschaltvorgang einer Ventilumschaltkurve durch eine Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsbremsbetrieb durchgeführt wird, wobei in Abhängigkeit einer Drehzahl und eines Bremsmoments mindestens eine charakteristische Größe der Verbrennungskraftmaschine zur Überwachung eines korrekten Umschaltvorgangs der Ventilumschaltkurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine in den Dekompressionsbremsbetrieb ermittelt wird, wobei die mindestens eine charakteristische Größe mit einer im Steuergerät hinterlegten charakteristischen Größe in Abhängigkeit der Drehzahl und des Bremsmoments verglichen wird und in Abhängigkeit des Vergleichs eine Freigabe für Kühleinspritzungen von Einspritzventilen erteilt wird, wenn ein als korrekt erkannter Umschaltvorgang der Ventilumschaltkurve in den Dekompressionsbremsbetrieb erkannt wird.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass in Abhängigkeit der charakteristischen Größe und der im Steuergerät hinterlegten Größe ein Umschaltvorgang in den Dekompressionsbetriebs festgestellt werden kann, so dass eine Freigabe für Kühleinspritzungen für Einspritzventile erteilt werden können.
Somit kann gleichzeitig ein Bauteilschutz für die Ventile im Aktivierten Dekompressionsbetrieb durchgeführt werden und es wird verhindert, dass durch die Kühleinspritzung ungewollte positive Drehmomente für das Fahrzeug erzeugt werden.
Ferner kann die mindestens eine charakteristische Größe ein Saugrohrdruck und/oder eine Abgastemperatur und/oder ein Luftmassenstrom sein.
Dies hat den besonderen Vorteil, da mittels dieser Größen ein physikalischer Zusammenhang hergestellt werden kann, um einen korrekten Umschaltvorgang in einen Dekompressionsbremsbetrieb festgestellt werden kann.
Es ist von Vorteil, wenn die mindestens eine hinterlegte charakteristische Größe ein Saugrohrdruck und/oder eine Abgastemperatur und/oder ein Luftmassenstrom ist, wobei diese in Abhängigkeit der Drehzahl und des Bremsmoments der Verbrennungskraftmaschine in einem Schleppbetrieb, vorzugsweise an einem Motorprüfstand, ermittelt wurde.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass sich die mindestens eine charakteristische Größe im Schleppbetrieb vom physikalischen Verhalten der mindestens einen charakteristischen Größe in einem Dekompressionsbremsbetrieb unterscheiden lässt.
Vorzugsweise sollten sich die dabei verglichenen charakteristischen Größen voneinander unterscheiden, da sie für unterschiedliche Betriebsmodi ermittelt wurden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Differenz zwischen der ermittelten charakteristischen Größe und der in dem Kennfeld hinterlegten charakteristischen Größe einen Schwellenwert oder ein Schwellenwertband überschreitet, ein korrekter Umschaltvorgang in den Dekompressionsbremsbetrieb erkannt wird. Durch den Vergleich der ermittelten charakteristischen Größe in einem angenommenen Dekompressionsbremsbetrieb mit einer hinterlegten charakteristischen Größe für einen Schleppbetrieb, kann ein korrekt durchgeführter Umschaltvorgang in den Dekompressionsbremsbetrieb festgestellt werden. Sollte der Umschaltvorgang in den Dekompressionsbremsbetrieb korrekt durchgeführt sein, lässt sich ein charakteristischer Unterschied zwischen der aktuell ermittelten charakteristischen Größe und der hinterlegten charakteristischen Größe ermitteln, und auf Basis eines Vergleichs mittels Schwellenwerten oder eines Schwellenwertbands, ein korrektes Umschalten in den Dekompressionsbremsbetrieb feststellen.
Vorzugsweise sollten sich die charakteristischen Werte dabei unterscheiden, so dass wenn der Schwellenwertvergleich dauerhaft überschritten wird, ein korrekter Umschaltvorgang in den Dekompressionsbremsbetrieb vorliegt.
Es ist vorteilhaft, wenn die mindestens eine hinterlegte charakteristische Größe ein Saugrohrdruck und/oder eine Abgastemperatur und/oder ein Luftmassenstrom ist, wobei diese in Abhängigkeit der Drehzahl und des Bremsmoments der Verbrennungskraftmaschine in einem Dekompressionsbremsbetrieb, vorzugsweise an einem Motorprüfstand, ermittelt wurde.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass sich mindestens eine charakteristische Größe im Dekompressionsbremsbetrieb nicht vom physikalischen Verhalten der mindestens einen charakteristischen Größe in einem Dekompressionsbremsbetrieb unterscheiden sollte. Vorzugsweise sollten die dabei verglichenen charakteristischen Größen wenig voneinander abweichen, da sie für den gleichen Betriebsmodus ermittelt wurden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Differenz zwischen der ermittelten charakteristischen Größe mit der in dem Kennfeld hinterlegten charakteristischen Größe einen Schwellenwert oder ein Schwellenwertband unterschreitet, ein korrekter Umschaltvorgang in den Dekompressionsbremsbetrieb erkannt wird.
Durch den Vergleich der ermittelten charakteristischen Größe in einem angenommenen Dekompressionsbremsbetrieb mit einer hinterlegten charakteristischen Größe für einen Dekompressionsbremsbetrieb, kann ein korrekt durchgeführter Umschaltvorgang in den Dekompressionsbremsbetrieb festgestellt werden. Sollte der Umschaltvorgang in den Dekompressionsbremsbetrieb korrekt durchgeführt sein, lässt sich ein charakteristischer Unterschied zwischen der aktuell ermittelten charakteristischen Größe und der hinterlegten charakteristischen Größe ermitteln, und auf Basis eines Vergleichs mittels Schwellenwerten oder eines Schwellenwertbands, ein korrektes Umschalten in den Dekompressionsbremsbetrieb feststellen.
Vorzugsweise sollten sich die charakteristischen Werte dabei nicht wesentlich unterscheiden, so dass, wenn der Schwellenwertvergleich dauerhaft unterschritten wird, ein korrekter Umschaltvorgang in den Dekompressionsbremsbetrieb vorliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabe für die Kühleinspritzungen in Abhängigkeit einer Gewichtung zwischen den ermittelten Freigaben der Abgastemperatur und/oder des Saugrohrdrucks und/oder des Luftmassenstroms durchgeführt werden kann.
Durch die Kombination der Freigaben, welche mittels unterschiedlicher charakteristischen Größen durchgeführt werden kann, kann die Robustheit des Verfahrens weiter erhöht werden.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät und ein Computerprogramm, die zur Ausführung eines der Verfahren eingerichtet, insbesondere programmiert, sind. In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
Figurenliste

1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine 10 für ein Nutzfahrzeug mit einer Dekompressionsmotorbremse,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit einer Abgastemperatur mit im Steuergerät hinterlegten Abgastemperaturen für einen Schleppbetrieb,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit eines Saugrohrdrucks mit im Steuergerät hinterlegten Saugrohrdrücken für einen Schleppbetrieb,
4 ein drittes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine Abhängigkeit eines Luftmassenstroms mit im Steuergerät hinterlegten Luftmassenströmen für einen Schleppbetrieb.
5 ein viertes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit einer Abgastemperatur mit im Steuergerät hinterlegten Abgastemperaturen für einen Dekompressionsbremsbetrieb,
6 ein fünftes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit eines Saugrohrdrucks mit im Steuergerät hinterlegten Saugrohrdrücken für einen Dekompressionsbremsbetrieb,
7 ein sechstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine Abhängigkeit eines Luftmassenstroms mit im Steuergerät hinterlegten Saugrohrdrücken für einen Dekompressionsbremsbetrieb.

Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 mit einem Luftzuführungssystem 60, über die Verbrennungskraftmaschine 10 die Luft 50 zugeführt wird, und eine Abgasleitung 70, über die in Strömungsrichtung Abgase 51 aus der Verbrennungskraftmaschine 10 abgeführt werden. Die Darstellung ist dabei auf für die Darstellung relevante Teile beschränkt. Ferner weist die Verbrennungskraftmaschine 10 eine nicht weiter dargestellte Stelleinrichtung zur Kraftstoffzumessung in jeden Zylinder sowie eine Verstelleinrichtung für die Ventilerhebungskurven, z.B. eine Nockenwellenverstelleinrichtung (nicht weiter gezeigt) für die Verbrennungskraftmaschine 10 auf. Der Verbrennungskraftmaschine 10 wird in an sich bekannter Weise Umgebungsluft über das Luftzuführungssystem 60 zugeführt und Verbrennungsabgas aus den Zylindern über das Abgassystem 70 abgeführt. Das Luftzuführungssystem 60 steht über Einlassventile (nicht gezeigt) mit den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine 10 in an sich bekannter Weise in Verbindung. Verbrennungsabgas 51 wird über entsprechende Auslassventile (nicht gezeigt) der Zylinder in das Abgassystem 70 in an sich bekannter Weise ausgestoßen.
In dem Luftzuführungssystem 60 ist, in Strömungsrichtung der Luft 50 gesehen, folgendes angeordnet: Ein Luftfilter 1, ein Verdichter 4 eines Abgasturboladers 9, ein Saugrohr 9, ein Saugrohrluftkühler 5, ein Luftmassenmesser 6, eine Drosselklappe 7 und ein Saugrohrdrucksensor 25. In der vorliegenden Ausführungsform durchströmt die Frischluft 50 den Luftfilter 1, wobei der Luftfilter 1 dabei Schmutzpartikel aus der einströmenden Frischluft 50 abscheidet. Der Saugrohrdrucksensor 25 ermittelt dabei einen Saugrohrdruck p_mfold. Als Luftmassensensor 6 kann ein druckbasierter Luftmassensensor oder Pressure-Based Luftmassenmesser (PFM) eingesetzt werden. Der PFM-Sensor wird vorzugsweise stromabwärts des Saugrohrluftkühlers 5 und stromaufwärts der Drosselklappe 7 eingebaut.
Die Übertragung der Signale, vorzugsweise das Signal des Pressure-Based Luftmassenmesser (PFM), erfolgt dabei vorzugsweise kabelgebunden oder drahtlos an ein Steuergerät 100.
In der Abgasleitung 70 ist ausgehend von der Verbrennungskraftmaschine 10 in Strömungsrichtung des Abgases 51 Folgendes angeordnet: Ein Abgastemperatursensor 26, eine Abgasturbine 16 des Abgasturboladers 9, vorzugsweise eine Abgasklappe 18 und insbesondere Abgasnachbehandlungskomponenten 20, wie z. B. ein Partikelfilter und/oder ein selektives katalytisches System (SCR). Das Layout der verbauten Abgasnachbehandlungskomponenten 20 variiert von Fahrzeug zu Fahrzeug. Der Abgastemperatursensor 26 ermittelt dabei einen Abgastemperatur T_exhaust. Das hier dargestellte Layout ist dabei nur beispielhaft. In einer alternativen Ausführungsform ist kein Temperatursensor 26 auf der Abgasseite 51 zur Ermittlung der Abgastemperatur stromabwärts der Verbrennungskraftmaschine 10 innerhalb der Abgasleitung 70 verbaut. Die Abgastemperpatur T_exhaust kann aber alternativ mittels eines auf dem Steuergerät 100 berechneten Modells ermittelt werden. Eingangsgrößen für dieses Modell sind vorzugsweise der Saugrohrdruck p_mfold und/oder der aktuelle Betriebsmodus, wie z.B. ein befeuerter Betrieb und/oder ein Bremsbetrieb und/oder die Menge an eingespritzten Kraftstoff in die Zylinder. Der Abgasturbolader 9 kann als ein Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie (VTG - variable Turbine Geometry) oder alternativ als ein Waste-Gate Abgasturbolader ausgestaltet sein. Die Übertragung der Signale und Messgrößen erfolgt dabei vorzugsweise kabelgebunden oder drahtlos an das Steuergerät 100.
Stromaufwärts der Abgasturbine 16 des Abgasturboladers 9, d.h. auf einer Hochdruckseite der Abgasleitung 70, zweigt von der Abgasleitung 70 eine Abgasrückführleitung 35 ab, die stromaufwärts vor der Verbrennungskraftmaschine 10 und stromabwärts nach der Drosselklappe 7 in das Luftzuführungssystem 60 mündet. Diese Stelle wird auch als eine Abgasmischstelle 8 bezeichnet, an der sich das zurückgeleitete Abgas mit der Frischluft aus dem Luftzuführungssystem 60 vermischt. Stromabwärts der Verbrennungskraftmaschine 10 befinden sich entlang der Abgasrückführleitung ein Hochdruck-Abgasrückführ-Ventil 34, ein Hochdruck-Abgasrückführ-Kühler 32 und vorzugsweise ein Hochdruck-Abgasrückführkühler-Bypass 31 mit einem Bypass-Ventil 30. Der Hochdruck-Abgasrückführkühler-Bypass 31 dient dabei dafür, um Abgase 51 am Hochdruck-Abgasrückführ-Kühler 32 vorbei zu leiten.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist im folgenden Ausführungsbeispiel als eine 6-zylindrige Verbrennungskraftmaschine aufgebaut. Die 6-Zylinder umfassen jeweils mindestens ein nicht weiter in der Zeichnung visualisiertes Ein- und Auslassventil. Das Verfahren ist auch auf Verbrennungskraftmaschinen mit einer anderen Anzahl von Zylindern, insbesondere auf Verbrennungskraftmaschinen mit 8-Zylindern übertragbar.
Vorzugsweise kann es sich bei der Verbrennungskraftmaschine 10 auch um eine mit gasförmigen Kraftstoff, wie z. B. Compressed Natural Gas oder Wasserstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine handeln.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist derart ausgestaltet, dass in bekannter Weise ein Dekompressionsbremsprinzip, insbesondere durch die Öffnung der Auslassventile am Ende des Verdichtungstaktes, sowie am Ende des Ausstoßtaktes, realisiert ist. In einigen Ausprägungen wird durch zusätzliches Öffnen der Einlassventile im Arbeitstakt die Bremsleistung weiter gesteigert.
Ein für den Dekompressionsbremsbetrieb erforderlicher Eingriff in den Ventiltrieb kann beispielsweise durch zusätzliche Nocken an der Nockenwelle und beispielweise durch ein Umschalten über eine Nockenwellenverstelleinrichtung umgesetzt werden, welche den Bremsmodus entsprechend ansteuert. Ziel ist es, die Ventilerhebungskurven so anzupassen, dass die für den Bremsbetrieb charakteristischen Öffnungs- und Schließzeiten von Einlass- und Auslassventil eingestellt werden.
Im „Betriebsmodus Dekompressionsbremse" bewirken die Zylinder ein negatives Drehmoment an der Kurbelwelle. Die Aktivierung der Dekompressions-Motorbremse bei Nutzfahrzeugen führt zu einer Veränderung der Ventilerhebungskurven für die Auslass- und gegebenenfalls auch für die Einlassventile. Im Folgenden Ausführungsbeispiel wird ein System dargestellt, bei dem nur die Auslassventilerhebungskurven umgeschaltet werden können. Dabei bleibt das jeweilige Auslassventil z. B. im Kompressionstakt zunächst geschlossen und das im Zylinder enthaltene Gasgemisch wird unter Druck- und Temperaturanstieg verdichtet. Die Verdichtung erzeugt ein negatives Moment an der Kurbelwelle. Bevor die Kurbelwelle den oberen Totpunkt erreicht, wird das Auslassventil geöffnet (veränderte Ventilansteuerung im Vergleich zum Schubbetrieb/normalem, gefeuerten Betrieb), weshalb es zu einer Entspannung des Gasgemisches in Richtung der Abgasleitung 70 und des Abgasturboladers 9 kommt. Nachdem die Kurbelwelle den oberen Totpunkt überschritten hat, das heißt, während der folgenden Abwärtsbewegung des Kolbens ist der Druck im Brennraum bzw. im Zylinder im Vergleich zum Schubbetrieb stark reduziert, weshalb im Bremsbetrieb zu diesem Zeitpunkt nur ein geringes, positives Drehmoment an der Kurbelwelle anliegt. Im Bremsbetrieb ist daher die Summe von negativem Drehmoment während des Kompressionstakts und des geringen positiven Drehmoments des darauffolgenden Arbeitstaktes insgesamt negativ. Das somit erzeugte negative Drehmoment stellt die Bremswirkung an der Kurbelwelle und somit für das Fahrzeug dar. Grundsätzlich gilt: Je höher die Drehzahl des Verbrennungskraftmaschine 10 und das negative Drehmoment (bestimmt durch die Luftmasse im Zylinder) ist, desto höher ist der Temperatureintrag des während der Kompressionsphase komprimierten Gases auf die umgebenden Brennraumwände, Kolben und Einspritzdüsen in den Zylindern.
Für die Kolben und die Brennraumwände inklusive der Zylinderköpfe sind entsprechende Kühlsysteme, wie z. B. Kühlkanäle, für eine ausreichende Kühlung vorgesehen, so dass eine Überhitzung dieser Bauteile vermieden werden kann. Die Wärmeabfuhr der Einspritzdüsen ist dabei auf die Wärmeleitung innerhalb des Düsenschaftes und der Nadel in Richtung der Kühlkanäle des Zylinderkopfes beschränkt. Diese Wärmeleitung reicht oftmals nicht aus, um einen Ausgleich von Wärmezufuhr und -abfuhr sicherzustellen. Daher kommt es zu einer Aufheizung des Düsenschaftes und der Nadel und im schlimmsten Fall zum Defekt der Einspritzdüse. Besonders betroffen ist der vordere Teil der Einspritzdüse mit Düsenkuppe und Nadelsitz.
Als eine mögliche Abhilfe zur Vermeidung einer unzulässig hohen Aufheizung der Einspritzdüse und insbesondere der Düsenkuppe ist die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum möglich. Somit wird die Einspritzdüse durch nachströmenden, kühleren Kraftstoff gekühlt. Bei einer fehlerhaften Systemdiagnose hinsichtlich eines aktivierten Motorbremsbetriebs dürfen keinesfalls Kühleinspritzungen abgesetzt werden, da diese zu einem ungewollten, positiven Antriebsmoment führen können. Zusätzlich ist die Abschaltung der Motorbremse oder zumindestens die Reduzierung der Bremsleistung erforderlich, wenn fehlerhafter Betrieb diagnostiziert wurde. Gegebenenfalls ist eine Warnung an den Fahrer sinnvoll, dass mit Bremskraftverlust der Motorbremse zu rechnen ist.
In der 2 ist ein erster beispielhafter Ablauf des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 gezeigt.
In einem ersten Schritt 200 wird eine Freigabebedingung für das Verfahren geprüft. Eine Freigabe für die Aktivierung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 wird erteilt, wenn aufgrund eines Fahrerwunsches, z. B. durch Betätigen eines Lenkstockhebels, eine Bremsanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 erkannt wird.
Die Bremsanforderung wird in Abhängigkeit des auf dem Steuergerät 100 berechneten Momentenmodells durch ein Bremsmoment m_brake ermittelt. Übersteigt beispielsweise die Bremsanforderung einen vorgebbaren Schwellenwert S₁, so erteilt das Steuergerät 100 die Freigabe zur Aktivierung des Dekompressionsbremsbetriebs und das Verfahren wird im Schritt 210 fortgesetzt.
Ansonsten wird das Verfahren im Schritt 200 von vorne begonnen.
In einem Schritt 210 kann durch das Steuergerät 100 eine geänderte Luftanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 eingestellt werden, vorzugsweise durch eine Absenkung des Saugrohrdrucks p im Saugrohr für die Verbrennungskraftmaschine 10, um einen möglichst geringen Ruck beim Einschalten der Dekompressionsbremse zu erreichen. Die Absenkung des Saugrohrdruckes p geschieht vorzugsweise durch eine geänderte Ansteuerung des Abgasturboladers 9. Wenn der Saugrohrdruck p einen niedrigen Schwellwert unterschritten hat, oder eine applizierbare max. Zeitdauer überschritten wurden, wird die Umschaltung der Ventilerhebungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb durchgeführt. Die Umschaltung der Ventilerherbungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb wird dabei mittels der Nockenwellenverstelleinrichtung durchgeführt. Danach wird vorzugsweise durch eine Anhebung des Saugrohrdrucks p durch eine Änderung der Ansteuerung des Abgasturboladers 9 durchgeführt.
Das Steuergerät 100 überwacht zusätzlich den elektronischen Schaltzustand der Endstufen für die Nockenverstelleinrichtung. Allerdings kann mittels der elektrischen Überwachung der Schaltzustände nicht sichergestellt werden, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Im Anschluss an die Umschaltung wird das Verfahren in einem Schritt 220 fortgesetzt.
Im Schritt 220 wird die Überwachung für den Dekompressionsmotorbetrieb gestartet. Dabei wird überprüft, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Hierzu wird die aktuelle Drehzahl n_eng und ein Bremsmoment m_brake der Verbrennungskraftmaschine 10 und die aktuelle Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} bei angenommener Umschaltung der Ventilerhebungskurve für den Dekompressionsmotorbetrieb durch das Steuergerät 100 ermittelt und abgespeichert. Vorzugsweise wird die Abgastemperatur T_exhaust,_mbrake, die Drehzahl n_eng und das Bremsmoment m_brake über einen vorgebbaren Zeitbereich, z. B. einem Zeitintervall, startend mit einem ersten Zeitpunkt und endend mit einem zweiten Zeitpunkt, durch das Steuergerät 100 erfasst und abgespeichert. Ein mögliches Abtastraster für die Messungen der Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} beträgt z. B. 100 ms.
Vorzugsweise können die im Zeitbereich empfangenen und/oder ermittelten Abgastemperaturen T_exhaust,_mbrake, Drehzahlen n_eng und Bremsmomenten m_brake zu einem Mittelwert gemittelt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform, kann eine vorgebbare Zeit t_wait abgewartet werden, bevor die Auswertung der Ermittlung der Abgastemperaturen T_{exhaust,mbrake} durchgeführt wird. Dies hat den Hintergrund, das thermische Abklingzeiten abgewartet werden sollen, bevor die eigentliche Überwachung des Dekompressionsmotorbetriebs gestartet werden soll, da hohe Abgastemperaturen die Umgebung um den Abgastemperatursensor 26 in der Abgasleitung 70 aufgeheizt haben könnten und somit eine direkte Auswertung verfälschen könnten.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein gleitender Mittelwert der Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} berechnet und nach einer bestimmten Mittelungsdauer verwendet werden.
Anschließend wird das Verfahren in einem Schritt 230 fortgeführt.
In einem Schritt 230 wird die im Schritt 220 ermittelte Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} mit einer im Steuergerät 100 hinterlegten Abgastemperatur T_exhaust,S, welcher einer Abgastemperatur in einem Schleppbetrieb nach entsprechender Abklingzeit für die Abgastemperatur entspricht, aus einem ersten Kennfeld K_Texhaust,S bei der ermittelten Drehzahl n_eng und dem ermittelten Bremsmoment m_brake verglichen.
Die im ersten Kennfeld K_Texhaust'S hinterlegten Abgastemperaturen sind vorzugsweise an einem Motorprüfstand für eine entsprechende Verbrennungskraftmaschine 10 in Abhängigkeit der Drehzahl n_eng der Verbrennungskraftmaschine 10 vermessen worden und im Steuergerät 100 abgespeichert. Die dabei hinterlegte Abgastemperatur entspricht einer Abgastemperatur für eine Verbrennungskraftmaschine 10 in einem unbefeuerten Schleppbetrieb.
Überschreitet die Differenz zwischen der ermittelten Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} mit der hinterlegten Abgastemperatur T_exhaust,S einen vorgebbaren ersten Schwellenwert S_Texhaust,S, so wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 240 fortgesetzt. Alternativ kann der Vergleich auch mittels eines vorgebbaren ersten Schwellenwertbands S_{Band,Texhaust,S} durchgeführt werden. Dazu wird überprüft, ob die Differenz zwischen der ermittelten Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} mit der hinterlegten Abgastemperatur T_exhaust,S außerhalb des vorgebbaren ersten Schwellenwertband S_{Band,Texhaust,S} liegt. Liegt die Differenz außerhalb des ersten Schwellenwertband S_{Band,Texhaust,S} wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 240 fortgesetzt.
Unterschreitet die Differenz den ersten Schwellenwert S_Texhaust,S oder liegt innerhalb des ersten Schwellenwertbands S_{Band,Texhaust,S}, so wird eine fehlerhafte Umschaltung durch die Nockenwellenverstelleinrichtung erkannt. Zusätzlich kann im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung, ein Fehlerkoordinator unterschiedliche Ersatzreaktionen durchführen. Im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung wird das Verfahren im Schritt 250 fortgesetzt.
In einem Schritt 240 wird beispielsweise einem Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen das im Schritt 230 ermittelte Ergebnis, vorzugsweise über ein Statusbit im Steuergerät 100, über eine korrekte oder fehlerhaft erkannte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb übermittelt.
Liegt eine fehlerhafte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, so wird das Verfahren in einem Schritt 250 fortgesetzt.
Liegt eine als korrekt erkannte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, können beispielweise angeforderte Kühleinspritzungen durch den Systemkoordinator für die Einspritzdüsen erlaubt werden. Die Anforderung von Kühleinspritzungen werden vorzugsweise mittels eines auf dem Steuergerät 100 gespeicherten und ausgeführten Temperaturmodells für die Düsenspitze ermittelt. Überschreitet die modellierte Temperatur T_Düse an der Düsenspitze eine kritische Temperatur Tkrit so kann beispielsweise eine Kühleinspritzung angefordert und von der Einspritzdüse ausgeführt werden.
Anschließend kann das Verfahren so lange fortgesetzt werden, bis ein Wechsel des Betriebsmodus durch das Steuergerät 100 erkannt bzw. angefordert wird, z.B. durch einen Wechsel in den befeuerten Betrieb. Das Verfahren kann dann im Schritt 200 von vorne begonnen werden.
In einem Schritt 250 wird in einer möglichen Ausführungsform beispielsweise ein Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen verwendet. Dieser Systemkoordinator kann aufgrund der fehlerhaft erkannten Umschaltung in den Dekompressionsbremsbetrieb die Kühleinspritzung deaktivieren bzw. verbieten. Da keine korrekte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb angenommen wird, könnten Kühleinspritzungen zu ungewollten, positiven Motormomenten führen und dürfen daher nicht durchgeführt werden. Das Verfahren kann im Schritt 200 von vorne begonnen oder alternativ auch erneut mit Schritt 220 fortgesetzt werden. Weiterhin kann beispielweise die Information einer fehlerhaften Umschaltung in den Dekompressionsbremsbetrieb für die Berechnung des Drehmomentes an der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden.
In der 3 ist ein zweiter Ablauf des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 gezeigt.
In einem ersten Schritt 300 wird eine Freigabebedingung für das Verfahren geprüft. Eine Freigabe für die Aktivierung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 wird erteilt, wenn aufgrund eines Fahrerwunsches, z. B. durch Betätigen eines Lenkstockhebels, eine Bremsanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 erkannt wird. Die Bremsanforderung wird in Abhängigkeit des auf dem Steuergerät 100 berechneten Momentenmodells durch ein Bremsmoment m_brake ermittelt. Übersteigt beispielsweise die Bremsanforderung einen vorgebbaren Schwellenwert S₁, so erteilt das Steuergerät 100 die Freigabe zur Aktivierung des Dekompressionsbremsbetriebs und das Verfahren wird im Schritt 310 fortgesetzt.
Ansonsten wird das Verfahren im Schritt 300 von vorne begonnen.
In einem Schritt 310 wird durch das Steuergerät 100 eine geänderte Luftanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 durchgeführt, vorzugsweise durch eine Absenkung des Saugrohrdrucks p im Saugrohr für die Verbrennungskraftmaschine 10, und zusätzlich wird ein Umschalten der Ventilerhebungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb durchgeführt. Die Änderung des Saugrohrdrucks p wird vorzugsweise über eine Verstellung der Drosselklappe 7 und/oder durch eine Änderung der Drehzahl des Abgasturboladers 9 durchgeführt. Die Umschaltung der Ventilerherbungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb wird dabei mittels der Nockenwellenverstelleinrichtung durchgeführt.
Das Steuergerät 100 überwacht zusätzlich den elektronischen Schaltzustand der Endstufen für die Nockenverstelleinrichtung. Allerdings kann mittels der elektrischen Überwachung der Schaltzustände nicht sichergestellt werden, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Im Anschluss an die Umschaltung wird das Verfahren in einem Schritt 320 fortgesetzt.
Im Schritt 320 wird die Überwachung für den Dekompressionsmotorbetrieb gestartet. Dabei wird überprüft, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Hierzu wird die aktuelle Drehzahl n_eng und ein aktuelles Bremsmoment m_brake der Verbrennungskraftmaschine 10 und ein aktueller Saugrohrdruck p_mbrake bei angenommener Umschaltung der Ventilerhebungskurve für den Dekompressionsmotorbetrieb durch das Steuergerät 100 ermittelt und abgespeichert. Vorzugsweise wird der Saugrohrdruck p_mbrake, die Drehzahl n_eng und das Bremsmoment m_brake über einen vorgebbaren Zeitbereich, z. B. einem Zeitintervall, startend mit einem ersten Zeitpunkt und endend mit einem zweiten Zeitpunkt, durch das Steuergerät 100 erfasst und abgespeichert. Ein mögliches Abtastraster für die Messungen des Saugrohrdruck p_mbrake beträgt z. B. 100 ms. Vorzugsweise können die im Zeitbereich empfangenen und/oder ermittelten Saugrohrdrücke p_mbrake, Drehzahlen n_eng und Bremsmoment m_brake zu einem Mittelwert gemittelt werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein gleitender Mittelwert der Saugrohrdrücke p_mbrake berechnet und nach einer bestimmten Mittelungsdauer verwendet werden.
Anschließend wird das Verfahren in einem Schritt 330 fortgeführt.
In einem Schritt 330 wird der im Schritt 320 ermittelte Saugrohrdruck p_mbrake mit einer im Steuergerät 100 hinterlegten Saugrohrdruck p_S, welcher einem Saugrohrdruck im Schleppbetrieb entspricht, aus einem zweiten Kennfeld K_p,S bei der ermittelten Drehzahl n_eng und Bremsmoment m_brake verglichen.
Die im zweiten Kennfeld K_p,S hinterlegten Saugrohrdrücke p_S sind vorzugsweise an einem Motorprüfstand für eine entsprechende Verbrennungskraftmaschine 10 in Abhängigkeit der Drehzahl n_eng der Verbrennungskraftmaschine 10 vermessen worden und im Steuergerät 100 abgespeichert. Die dabei hinterlegten Saugrohrdrücke p_S entsprechen Saugrohrdrücken für eine Verbrennungskraftmaschine 10 in einem unbefeuerten Schleppbetrieb.
Überschreitet die Differenz zwischen dem ermittelten Saugrohrdruck p_mbrake mit der hinterlegten Saugrohrdruck p_S einen vorgebbaren zweiten Schwellenwert S_p,S, so wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 340 fortgesetzt.
Alternativ kann der Vergleich auch mittels eines vorgebbaren zweiten Schwellenwertbands S_B,nd,p,S durchgeführt werden. Dazu wird überprüft, ob die Differenz zwischen dem ermittelten Saugrohrdruck p_mbrake mit dem hinterlegten Saugrohrdruck p_S außerhalb des vorgebbaren zweiten Schwellenwertbands S_Band,p,S liegt. Liegt die Differenz außerhalb des zweiten Schwellenwertband S_Band,p,S so wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 340 fortgesetzt.
Unterschreitet die Differenz den zweiten Schwellenwert S_p,S oder liegt die Differenz innerhalb des zweiten Schwellenwertband S_Band,p,S, wird eine fehlerhafte Umschaltung durch die Nockenwellenverstelleinrichtung erkannt. Zusätzlich kann im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung, ein Fehlerkoordinator unterschiedliche Ersatzreaktionen durchführen. Im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung wird das Verfahren im Schritt 350 fortgesetzt.
In einem Schritt 340 wird als mögliche Ausführungsform beispielsweise einem Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen das im Schritt 330 ermittelte Ergebnis, vorzugsweise über ein Statusbit im Steuergerät 100, über eine korrekte oder fehlerhaft erkannte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb übermittelt.
Liegt eine fehlerhafte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, so wird das Verfahren in einem Schritt 350 fortgesetzt.
Liegt eine als korrekt erkannte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, so können beispielsweise angeforderte Kühleinspritzungen durch den Systemkoordinator für die Einspritzdüsen erlaubt werden. Die Anforderung von Kühleinspritzungen werden vorzugsweise mittels eines auf dem Steuergerät 100 gespeicherten und ausgeführten Temperaturmodells für die Düsenspitze ermittelt. Überschreitet die modellierte Temperatur T_Düse an der Düsenspitze eine kritische Temperatur Tkrit so kann eine Kühleinspritzung angefordert und von der Einspritzdüse ausgeführt werden.
Anschließend kann das Verfahren so lange fortgesetzt werden, bis ein Wechsel des Betriebsmodus durch das Steuergerät 100 erkannt bzw. angefordert wird, z.B. in einen befeuerten Betrieb. Das Verfahren kann dann im Schritt 300 von vorne begonnen werden.
In einem Schritt 350 wird in einer möglichen Ausführungsform beispielsweise ein Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen verwendet. Dieser Systemkoordinator kann aufgrund der fehlerhaft erkannten Umschaltung in den Dekompressionsbremsbetrieb die Kühleinspritzung deaktivieren bzw. verbieten. Da keine korrekte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb angenommen wird, könnten Kühleinspritzungen zu ungewollten Motormomenten führen und dürfen daher nicht durchgeführt werden. Das Verfahren kann im Schritt 300 von vorne begonnen oder alternativ auch erneut 320 fortgesetzt werden.
In der 4 ist ein dritter Ablauf des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 gezeigt.
In einem ersten Schritt 400 wird eine Freigabebedingung für das Verfahren geprüft. Eine Freigabe für die Aktivierung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 wird erteilt, wenn aufgrund eines Fahrerwunsches, z. B. durch Betätigen eines Lenkstockhebels, eine Bremsanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 erkannt wird.
Die Bremsanforderung wird in Abhängigkeit des auf dem Steuergerät 100 berechneten Momentenmodells durch ein Bremsmoment m_brake ermittelt. Übersteigt beispielsweise die Bremsanforderung einen vorgebbaren Schwellenwert S₁, so erteilt das Steuergerät 100 die Freigabe zur Aktivierung des Dekompressionsbremsbetriebs und das Verfahren wird im Schritt 410 fortgesetzt. Ansonsten wird das Verfahren im Schritt 400 von vorne begonnen.
In einem Schritt 410 kann durch das Steuergerät 100 eine geänderte Luftanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 durchgeführt werden, vorzugsweise durch eine Absenkung des Luftmassenstroms im Saugrohr für die Verbrennungskraftmaschine 10, und zusätzlich wird ein Umschalten der Ventilerhebungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb durchgeführt. Die Änderung des Luftmassenstroms ṁ wird vorzugsweise über eine Verstellung der Drosselklappe 7 und/oder durch eine Änderung der Drehzahl des Abgasturboladers 9 durchgeführt. Die Umschaltung der Ventilerherbungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb wird dabei mittels der Nockenwellenverstelleinrichtung durchgeführt.
Das Steuergerät 100 überwacht zusätzlich den elektronischen Schaltzustand der Endstufen für die Nockenverstelleinrichtung. Allerdings kann mittels der elektrischen Überwachung der Schaltzustände nicht sichergestellt werden, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Im Anschluss an die Umschaltung wird das Verfahren in einem Schritt 420 fortgesetzt.
Im Schritt 420 wird die Überwachung für den Dekompressionsmotorbetrieb gestartet. Dabei wird überprüft, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Hierzu wird die aktuelle Drehzahl n_eng und ein aktuelles ein Bremsmoment m_brake der Verbrennungskraftmaschine 10 und ein aktueller Luftmassenstrom m_mbrake bei angenommener Umschaltung der Ventilerhebungskurve für den Dekompressionsmotorbetrieb durch das Steuergerät 100 ermittelt und abgespeichert.
Vorzugsweise wird der Luftmassenstrom ṁ_mbrake, die Drehzahl n_eng und das Bremsmoment m_brake über einen vorgebbaren Zeitbereich, z. B. einem Zeitintervall, startend mit einem ersten Zeitpunkt und endend mit einem zweiten Zeitpunkt, durch das Steuergerät 100 erfasst und abgespeichert. Ein mögliches Abtastraster für die Messungen des Luftmassenstrom ṁ_mbrαke beträgt z. B. 100 ms.
Vorzugsweise können die im Zeitbereich empfangenen und/oder ermittelten Luftmassendrücke ṁ_mbrake, Drehzahlen n_eng und ein Bremsmomente m_brake zu einem Mittelwert gemittelt werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein gleitender Mittelwert der Luftmassenströme ṁ_mbrake berechnet und nach einer bestimmten Mittelungsdauer verwendet werden.
Anschließend wird das Verfahren in einem Schritt 430 fortgeführt.
In einem Schritt 430 wird der im Schritt 420 ermittelte Luftmassenstrom ṁ_mbrαke mit einer im Steuergerät 100 hinterlegten Luftmassenstrom ṁ_S, welcher einem Luftmassenstrom im Schleppbetrieb entspricht, aus einem dritten Kennfeld K_ṁ,S bei der ermittelten Drehzahl n_eng und Bremsmoment m_brake verglichen.
Die im zweiten Kennfeld K_ṁ,S hinterlegten Luftmassenstrom ṁ_S sind vorzugsweise an einem Motorprüfstand für eine entsprechende Verbrennungskraftmaschine 10 in Abhängigkeit der Drehzahl n_eng der Verbrennungskraftmaschine 10 vermessen worden und im Steuergerät 100 abgespeichert. Die dabei hinterlegten Luftmassenstrom ṁ_S entsprechen Saugrohrdrücken für eine Verbrennungskraftmaschine 10 in einem unbefeuerten Schleppbetrieb.
Überschreitet die Differenz zwischen dem ermittelten Luftmassenstrom ṁ_mbrαke mit der hinterlegten Luftmassenstrom ṁ_S einen vorgebbaren dritten Schwellenwert S_ṁ,S, so wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 440 fortgesetzt.
Alternativ kann der Vergleich auch mittels eines vorgebbaren dritten Schwellenwertbands S_Band,ṁ,S durchgeführt werden. Dazu wird überprüft, ob die Differenz zwischen dem ermittelten Luftmassenstrom ṁ_mbrαke mit dem hinterlegten Luftmassenstrom ṁ_S außerhalb des vorgebbaren dritten Schwellenwertbands S_Band,ṁ,S liegt. Liegt die Differenz außerhalb des dritten Schwellenwertband S_Band,ṁ,S, wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 440 fortgesetzt.
Unterschreitet die Differenz den Schwellenwert S_ṁ,S, oder liegt innerhalb des Schwellenwertband S_Band,ṁ,S, so wird eine fehlerhafte Umschaltung durch die Nockenwellenverstelleinrichtung erkannt. Zusätzlich kann im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung, ein Fehlerkoordinator unterschiedliche Ersatzreaktionen durchführen. Im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung wird das Verfahren im Schritt 450 fortgesetzt.
In einem Schritt 440 wird einem Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen das im Schritt 430 ermittelte Ergebnis, vorzugsweise über ein Statusbit im Steuergerät 100, über eine korrekte oder fehlerhaft erkannte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb übermittelt.
Liegt eine fehlerhafte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, so wird das Verfahren in einem Schritt 450 fortgesetzt.
Liegt eine als korrekt erkannte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, so können beispielsweise angeforderte Kühleinspritzungen durch den Systemkoordinator für die Einspritzdüsen erlaubt werden. Die Anforderung von Kühleinspritzungen werden vorzugsweise mittels eines auf dem Steuergerät 100 gespeicherten und ausgeführten Temperaturmodells für die Düsenspitze ermittelt. Überschreitet die modellierte Temperatur T_Düse an der Düsenspitze eine kritische Temperatur Tkrit so wird eine Kühleinspritzung angefordert und von der Einspritzdüse ausgeführt.
Anschließend kann das Verfahren so lange fortgesetzt werden, bis ein Wechsel des Betriebsmodus durch das Steuergerät 100 erkannt bzw. angefordert wird, z.B. in einen befeuerten Betrieb. Das Verfahren kann dann im Schritt 400 von vorne begonnen werden.
In einem Schritt 450 wird in einer möglichen Ausführungsform beispielsweise ein Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen verwendet. Dieser Systemkoordinator kann aufgrund der fehlerhaft erkannten Umschaltung in den Dekompressionsbremsbetrieb die Kühleinspritzung deaktivieren bzw. verbieten. Da keine korrekte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb angenommen wird, könnten Kühleinspritzungen zu ungewollten Motormomenten führen und dürfen daher nicht durchgeführt werden. Das Verfahren kann im Schritt 400 von vorne begonnen oder alternativ auch erneut 420 fortgesetzt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Freigabe für die Kühleinspritzungen im Dekompressionsmotorbetrieb, wobei mit hinterlegten Daten für einen Schleppbetrieb verglichen wird, über eine Gewichtung der Freigaben der Ausführungsbeispiele eins bis drei miteinander kombiniert werden. Hierzu werden beispielsweise drei vorgebbare Gewichtungsfaktoren c₁, c₂ und c₃ verwendet, welche eine Gewichtung zwischen den Freigaben der Ausführungsbeispiele in Abhängigkeit der Abgastemperatur, des Saugrohrdrucks und des Luftmassenstroms gewichten. c₁ ist dabei der Gewichtungsfaktor für die Freigabe in Abhängigkeit der Abgastemperatur, c₂ der Gewichtungsfaktor für die Freigabe in Abhängigkeit des Saugrohrdrucks und c₃ der Gewichtungsfaktor für die Freigabe in Abhängigkeit des Luftmassenstroms.
Vorzugsweise ergibt die Summe der Faktoren c₁, c₂ und c₃ den Wert 1 mit c₁, c₂,c₃ ∈ [0,..,1].
In der 5 ist eine vierte Ausführungsform für den Ablauf des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 gezeigt.
In einem ersten Schritt 500 wird eine Freigabebedingung für das Verfahren geprüft. Eine Freigabe für die Aktivierung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 wird erteilt, wenn aufgrund eines Fahrerwunsches, z. B. durch Betätigen eines Lenkstockhebels, eine Bremsanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 erkannt wird.
Die Bremsanforderung wird in Abhängigkeit des auf dem Steuergerät 100 berechneten Momentenmodells durch ein Bremsmoment m_brake ermittelt. Übersteigt beispielsweise die Bremsanforderung einen vorgebbaren Schwellenwert S₁, so erteilt das Steuergerät 100 die Freigabe zur Aktivierung des Dekompressionsbremsbetriebs und das Verfahren wird im Schritt 510 fortgesetzt.
Ansonsten wird das Verfahren im Schritt 500 von vorne begonnen.
In einem Schritt 510 kann durch das Steuergerät 100 eine geänderte Luftanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 durchgeführt werden, vorzugsweise durch eine Absenkung des Saugrohrdrucks p im Saugrohr für die Verbrennungskraftmaschine 10, um einen möglichst geringen Ruck beim Einschalten der Dekompressionsbremse zu erreichen. Die Absenkung des Saugrohrdruckes p geschieht vorzugsweise durch eine geänderte Ansteuerung des Abgasturboladers 9. Wenn der Saugrohrdruck p einen niedrigen Schwellwert unterschritten hat oder eine applizierbare max. Zeitdauer überschritten wurden, wird die Umschaltung der Ventilerhebungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb durchgeführt. Die Umschaltung der Ventilerherbungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb wird dabei mittels der Nockenwellenverstelleinrichtung durchgeführt. Danach wird vorzugsweise durch eine Anhebung des Saugrohrdrucks durch eine Änderung der Ansteuerung des Abgasturboladers 9 durchgeführt.
Das Steuergerät 100 überwacht zusätzlich den elektronischen Schaltzustand der Endstufen für die Nockenverstelleinrichtung. Allerdings kann mittels der elektrischen Überwachung der Schaltzustände nicht sichergestellt werden, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Im Anschluss an die Umschaltung wird das Verfahren in einem Schritt 520 fortgesetzt.
Im Schritt 520 wird die Überwachung für den Dekompressionsmotorbetrieb gestartet. Dabei wird überprüft, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Hierzu wird die aktuelle Drehzahl n_eng und ein Bremsmoment m_brake der Verbrennungskraftmaschine 10 und die aktuelle Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} bei angenommener Umschaltung der Ventilerhebungskurve für den Dekompressionsmotorbetrieb durch das Steuergerät 100 ermittelt und abgespeichert. Vorzugsweise wird die Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake}, die Drehzahl n_eng und das Bremsmoment m_brake über einen vorgebbaren Zeitbereich, z. B. einem Zeitintervall, startend mit einem ersten Zeitpunkt und endend mit einem zweiten Zeitpunkt, durch das Steuergerät 100 erfasst und abgespeichert. Ein mögliches Abtastraster für die Messungen der Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} beträgt z. B. 100 ms.
Vorzugsweise können die im Zeitbereich empfangenen und/oder ermittelten Abgastemperaturen T_exhaust,_mbrake, Drehzahlen n_eng und Bremsmomenten m_brake zu einem Mittelwert gemittelt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform, kann eine vorgebbare Zeit t_wait abgewartet werden, bevor die Auswertung der Ermittlung der Abgastemperaturen T_{exhaust,mbrake} durchgeführt wird. Dies hat den Hintergrund, das thermische Abklingzeiten abgewartet werden sollen bevor die eigentliche Überwachung des Dekompressionsmotorbetriebs gestartet werden soll, da hohe Abgastemperaturen die Umgebung um den Abgastemperatursensor 26 in der Abgasleitung 70 aufgeheizt haben könnten und somit eine direkte Auswertung verfälschen könnten.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein gleitender Mittelwert der Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} berechnet und nach einer bestimmten Mittelungsdauer verwendet werden.
Anschließend wird das Verfahren in einem Schritt fortgeführt.
In einem Schritt 530 wird die im Schritt 520 ermittelte Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} mit einer im Steuergerät 100 hinterlegten Abgastemperatur T_exhaust,D, welcher einer Abgastemperatur in einem Dekompressionsbremsbetriebs aus einem vierten Kennfeld K_Texhaust,D bei der ermittelten Drehzahl n_eng und dem ermittelten Bremsmoment m_brake entspricht, verglichen.
Die im vierten Kennfeld K_Texhaust,D hinterlegten Abgastemperaturen sind vorzugsweise an einem Motorprüfstand für eine entsprechende Verbrennungskraftmaschine 10 in Abhängigkeit der Drehzahl n_eng der Verbrennungskraftmaschine 10 für einen Dekompressionsbremsbetriebs vermessen worden und im Steuergerät 100 abgespeichert. Die dabei hinterlegte Abgastemperatur entspricht einer Abgastemperatur für eine Verbrennungskraftmaschine 10 in einem Dekompressionsbremsbetrieb.
Unterschreitet die Differenz zwischen der ermittelten Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} mit der hinterlegten Abgastemperatur T_exhaust,D einen vorgebbaren vierten Schwellenwert S_Texhaust,D, so wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 540 fortgesetzt. Alternativ kann der Vergleich auch mittels eines vorgebbaren vierten Schwellenwertbands S_{Band,Texhaust,D} durchgeführt werden. Dazu wird überprüft, ob die Differenz zwischen der ermittelten Abgastemperatur T_{exhaust,mbrake} mit der hinterlegten Abgastemperatur T_exhaust,D innerhalb des vorgebbaren vierten Schwellenwertband S_{Band,Texhaust,D} liegt. Liegt die Differenz innerhalb des vierten Schwellenwertband S_{Band,Texhaust,D} wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 540 fortgesetzt.
Überschreitet die Differenz den vierten Schwellenwert S_Texhaust,D oder liegt außerhalb des vierten Schwellenwertbands S_{Band,Texhaust,D}, so wird eine fehlerhafte Umschaltung durch die Nockenwellenverstelleinrichtung erkannt. Zusätzlich kann im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung, ein Fehlerkoordinator unterschiedliche Ersatzreaktionen durchführen. Im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung wird das Verfahren im Schritt 550 fortgesetzt.
In einem Schritt 540 wird einem Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen das im Schritt 530 ermittelte Ergebnis, vorzugsweise über ein Statusbit im Steuergerät 100, über eine korrekte oder fehlerhaft erkannte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb übermittelt.
Liegt eine fehlerhafte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, so wird das Verfahren in einem Schritt 550 fortgesetzt.
Liegt eine als korrekt erkannte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, können beispielsweise angeforderte Kühleinspritzungen durch den Systemkoordinator für die Einspritzdüsen erlaubt werden. Die Anforderung von Kühleinspritzungen werden vorzugsweise mittels eines auf dem Steuergerät 100 gespeicherten und ausgeführten Temperaturmodells für die Düsenspitze ermittelt. Überschreitet die modellierte Temperatur T_Düse an der Düsenspitze eine kritische Temperatur Tkrit so kann beispielsweise eine Kühleinspritzung angefordert und von der Einspritzdüse ausgeführt werden.
Anschließend kann das Verfahren so lange fortgesetzt werden, bis ein Wechsel des Betriebsmodus durch das Steuergerät 100 erkannt bzw. angefordert wird, z.B. durch einen Wechsel in den befeuerten Betrieb. Das Verfahren kann dann im Schritt 500 von vorne begonnen werden.
In einem Schritt 550 wird im Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen aufgrund der fehlerhaft erkannten Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb die Kühleinspritzung deaktiviert bzw. verboten. Da keine korrekte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb angenommen wird, könnten Kühleinspritzungen zu ungewollten positiven Motormomenten führen und dürfen daher nicht durchgeführt werden. Das Verfahren kann im Schritt 500 von vorne begonnen oder alternativ auch erneut mit Schritt 520 fortgesetzt werden.
In der 6 ist ein fünfter Ablauf des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 gezeigt.
In einem ersten Schritt 600 wird eine Freigabebedingung für das Verfahren geprüft. Eine Freigabe für die Aktivierung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 wird erteilt, wenn aufgrund eines Fahrerwunsches, z. B. durch Betätigen eines Lenkstockhebels, eine Bremsanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 erkannt wird. Die Bremsanforderung wird in Abhängigkeit des auf dem Steuergerät 100 berechneten Momentenmodells durch ein Bremsmoment m_brake ermittelt. Übersteigt beispielsweise die Bremsanforderung einen vorgebbaren Schwellenwert S₁, so erteilt das Steuergerät 100 die Freigabe zur Aktivierung des Dekompressionsbremsbetriebs und das Verfahren wird im Schritt 610 fortgesetzt.
Ansonsten wird das Verfahren im Schritt 600 von vorne begonnen.
In einem Schritt 610 wird durch das Steuergerät 100 eine geänderte Luftanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 durchgeführt, vorzugsweise durch eine Absenkung des Saugrohrdrucks p im Saugrohr für die Verbrennungskraftmaschine 10, und zusätzlich wird ein Umschalten der Ventilerhebungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb durchgeführt. Die Änderung des Saugrohrdrucks p wird vorzugsweise über eine Verstellung der Drosselklappe 7 und/oder durch eine Änderung der Drehzahl des Abgasturboladers 9 durchgeführt. Die Umschaltung der Ventilerherbungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb wird dabei mittels der Nockenwellenverstelleinrichtung durchgeführt.
Das Steuergerät 100 überwacht zusätzlich den elektronischen Schaltzustand der Endstufen für die Nockenverstelleinrichtung. Allerdings kann mittels der elektrischen Überwachung der Schaltzustände nicht sichergestellt werden, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Im Anschluss an die Umschaltung wird das Verfahren in einem Schritt 620 fortgesetzt.
Im Schritt 620 wird die Überwachung für den Dekompressionsmotorbetrieb gestartet. Dabei wird überprüft, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Hierzu wird die aktuelle Drehzahl n_eng und ein aktuelles Bremsmoment m_brake der Verbrennungskraftmaschine 10 und ein aktueller Saugrohrdruck p_mbrake bei angenommener Umschaltung der Ventilerhebungskurve für den Dekompressionsmotorbetrieb durch das Steuergerät 100 ermittelt und abgespeichert. Vorzugsweise wird der Saugrohrdruck p_mbrake, die Drehzahl n_eng und das Bremsmoment m_brake über einen vorgebbaren Zeitbereich, z. B. einem Zeitintervall, startend mit einem ersten Zeitpunkt und endend mit einem zweiten Zeitpunkt, durch das Steuergerät 100 erfasst und abgespeichert. Ein mögliches Abtastraster für die Messungen des Saugrohrdruck p_mbrake beträgt z. B. 100 ms. Vorzugsweise können die im Zeitbereich empfangenen und/oder ermittelten Saugrohrdrücke p_mbrake, Drehzahlen n_eng und Bremsmoment m_brake zu einem Mittelwert gemittelt werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein gleitender Mittelwert der Saugrohrdrücke p_mbrake berechnet und nach einer bestimmten Mittelungsdauer verwendet werden.
Anschließend wird das Verfahren in einem Schritt 630 fortgeführt.
In einem Schritt 630 wird der im Schritt 620 ermittelte Saugrohrdruck p_mbrake mit einem im Steuergerät 100 hinterlegten Saugrohrdruck p_mbrake,D, welcher einem Saugrohrdruck im Dekompressionsbremsbetrieb aus einem fünften Kennfeld K_p,D bei der ermittelten Drehzahl n_eng und dem ermittelten Bremsmoment m_brake entspricht, verglichen.
Die im fünften Kennfeld K_p,D hinterlegten Saugrohrdrücke sind vorzugsweise an einem Motorprüfstand für eine entsprechende Verbrennungskraftmaschine 10 in Abhängigkeit der Drehzahl n_eng der Verbrennungskraftmaschine 10 für einen Dekompressionsbremsbetriebs vermessen worden und im Steuergerät 100 abgespeichert. Der dabei hinterlegte Saugrohrdruck p_mbrake,D entspricht einem Saugrohrdruck für eine Verbrennungskraftmaschine 10 in einem Dekompressionsbremsbetriebs.
Unterschreitet die Differenz zwischen dem ermittelten Saugrohrdruck p_mbrake mit dem hinterlegten Saugrohrdruck p_mbrake,D einen vorgebbaren fünften Schwellenwert S_p,D, so wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 640 fortgesetzt.
Alternativ kann der Vergleich auch mittels eines vorgebbaren fünften Schwellenwertbands S_Band,p,D durchgeführt werden. Dazu wird überprüft, ob die Differenz zwischen dem ermittelten Saugrohrdruck p_mbrake mit der hinterlegten Saugrohrdruck p_mbrake,D innerhalb des vorgebbaren fünften Schwellenwertband S_Band,p,D liegt. Liegt die Differenz innerhalb des fünften Schwellenwertband S_Band,p,D, wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 640 fortgesetzt.
Überschreitet die Differenz den fünften Schwellenwert S_p,D, oder liegt außerhalb des fünften Schwellenwertbands S_Band,p,D, wird eine fehlerhafte Umschaltung durch die Nockenwellenverstelleinrichtung erkannt. Zusätzlich kann im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung, ein Fehlerkoordinator unterschiedliche Ersatzreaktionen durchführen. Im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung wird das Verfahren im Schritt 650 fortgesetzt.
In einem Schritt 640 wird einem Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen das im Schritt 630 ermittelte Ergebnis, vorzugsweise über ein Statusbit im Steuergerät 100, über eine korrekte oder fehlerhaft erkannte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb übermittelt.
Liegt eine fehlerhafte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, so wird das Verfahren in einem Schritt 650 fortgesetzt.
Liegt eine als korrekt erkannte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, so können beispielsweise angeforderte Kühleinspritzungen durch den Systemkoordinator für die Einspritzdüsen erlaubt werden. Die Anforderung von Kühleinspritzungen werden vorzugsweise mittels eines auf dem Steuergerät 100 gespeicherten und ausgeführten Temperaturmodells für die Düsenspitze ermittelt. Überschreitet die modellierte Temperatur T_Düse an der Düsenspitze eine kritische Temperatur T_krit, so kann eine Kühleinspritzung angefordert und von der Einspritzdüse ausgeführt werden.
Anschließend kann das Verfahren so lange fortgesetzt werden, bis ein Wechsel des Betriebsmodus durch das Steuergerät 100 erkannt bzw. angefordert wird, z.B. in einen befeuerten Betrieb. Das Verfahren kann dann im Schritt 600 von vorne begonnen werden.
In einem Schritt 650 wird im Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen aufgrund der fehlerhaft erkannten Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb die Kühleinspritzung deaktiviert bzw. verboten. Da keine korrekte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb angenommen wird, könnten Kühleinspritzungen zu ungewollten Motormomenten führen und dürfen daher nicht durchgeführt werden. Das Verfahren kann im Schritt 600 von vorne begonnen oder alternativ auch erneut 620 fortgesetzt werden.
In der 7 ist ein sechster Ablauf des Verfahrens zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 gezeigt.
In einem ersten Schritt 700 wird eine Freigabebedingung für das Verfahren geprüft. Eine Freigabe für die Aktivierung eines Dekompressionsbremsbetriebs für die Verbrennungskraftmaschine 10 wird erteilt, wenn aufgrund eines Fahrerwunsches, z. B. durch Betätigen eines Lenkstockhebels, eine Bremsanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 erkannt wird.
Die Bremsanforderung wird in Abhängigkeit des auf dem Steuergerät 100 berechneten Momentenmodells durch ein Bremsmoment m_brake ermittelt. Übersteigt beispielsweise die Bremsanforderung einen vorgebbaren Schwellenwert S₁, so erteilt das Steuergerät 100 die Freigabe zur Aktivierung des Dekompressionsbremsbetriebs und das Verfahren wird im Schritt 710 fortgesetzt. Ansonsten wird das Verfahren im Schritt 700 von vorne begonnen.
In einem Schritt 710 wird durch das Steuergerät 100 eine geänderte Luftanforderung für die Verbrennungskraftmaschine 10 durchgeführt, vorzugsweise durch eine Absenkung des Luftmassenstroms im Saugrohr für die Verbrennungskraftmaschine 10, und zusätzlich wird ein Umschalten der Ventilerhebungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb durchgeführt. Die Änderung des Luftmassenstroms ṁ wird vorzugsweise über eine Verstellung der Drosselklappe 7 und/oder durch eine Änderung der Drehzahl des Abgasturboladers 9 durchgeführt. Die Umschaltung der Ventilerherbungskurven von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsbremsbetrieb wird dabei mittels der Nockenwellenverstelleinrichtung durchgeführt.
Das Steuergerät 100 überwacht zusätzlich den elektronischen Schaltzustand der Endstufen für die Nockenverstelleinrichtung. Allerdings kann mittels der elektrischen Überwachung der Schaltzustände nicht sichergestellt werden, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Im Anschluss an die Umschaltung wird das Verfahren in einem Schritt 720 fortgesetzt.
Im Schritt 720 wird die Überwachung für den Dekompressionsmotorbetrieb gestartet. Dabei wird überprüft, ob die mechanische Umschaltung der Ventilerhebungskurven durch die Nockenwellenverstelleinrichtung von einem befeuerten Betrieb oder Schleppbetrieb in den Dekompressionsmotorbetrieb tatsächlich durchgeführt worden ist.
Hierzu wird die aktuelle Drehzahl n_eng und ein aktuelles ein Bremsmoment m_brake der Verbrennungskraftmaschine 10 und ein aktueller Luftmassenstrom m_mbrake bei angenommener Umschaltung der Ventilerhebungskurve für den Dekompressionsmotorbetrieb durch das Steuergerät 100 ermittelt und abgespeichert.
Vorzugsweise wird der Luftmassenstrom ṁ_mbrake, die Drehzahl n_eng und das Bremsmoment m_brake über einen vorgebbaren Zeitbereich, z. B. einem Zeitintervall, startend mit einem ersten Zeitpunkt und endend mit einem zweiten Zeitpunkt, durch das Steuergerät 100 erfasst und abgespeichert. Ein mögliches Abtastraster für die Messungen des Luftmassenstrom m_mbrake beträgt z. B. 100 ms.
Vorzugsweise können die im Zeitbereich empfangenen und/oder ermittelten Luftmassendrücke ṁ_mbrake, Drehzahlen n_eng und ein Bremsmomente m_brake zu einem Mittelwert gemittelt werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein gleitender Mittelwert der Luftmassendrücke ṁ_mbrake berechnet und nach einer bestimmten Mittelungsdauer verwendet werden.
Anschließend wird das Verfahren in einem Schritt 730 fortgeführt.
In einem Schritt 730 wird der im Schritt 720 ermittelte Luftmassenstrom ṁ_mbrαke mit einem im Steuergerät 100 hinterlegten Luftmassenstrom ṁ_mbrake, welcher einem Luftmassenstrom in einem Dekompressionsbremsbetriebs aus einem sechsten Kennfeld K_ṁ,D bei der ermittelten Drehzahl n_eng und dem ermittelten Bremsmoment m_brake entspricht, verglichen.
Die im sechsten Kennfeld K_ṁ,D hinterlegten Luftmassenströme ṁ_mbrake,D sind vorzugsweise an einem Motorprüfstand für eine entsprechende Verbrennungskraftmaschine 10 in Abhängigkeit der Drehzahl n_eng der Verbrennungskraftmaschine 10 für einen Dekompressionsbremsbetriebs vermessen worden und im Steuergerät 100 abgespeichert. Der dabei hinterlegte Luftmassenstrom ṁ_mbrake,D entspricht einem Luftmassenstrom für eine Verbrennungskraftmaschine 10 im Dekompressionsbremsbetrieb.
Unterschreitet die Differenz zwischen dem ermittelten Luftmassenstrom ṁ_mbrαke mit dem hinterlegten Luftmassenstrom ṁ_mbrake,D einen vorgebbaren sechsten Schwellenwert S_ṁ,D, so wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 740 fortgesetzt.
Alternativ kann der Vergleich auch mittels eines vorgebbaren sechsten Schwellenwertbands S_Band,ṁ,D durchgeführt werden. Dazu wird überprüft, ob die Differenz zwischen dem ermittelten Luftmassenstrom ṁ_mbrαke mit der hinterlegten Luftmassenstrom ṁ_mbrake,D innerhalb des vorgebbaren sechsten Schwellenwertband S_Band,ṁ,D liegt. Liegt die Differenz innerhalb des sechsten Schwellenwertband S_Band,ṁ,D, wird eine korrekte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb erkannt und das Verfahren im Schritt 740 fortgesetzt.
Überschreitet die Differenz den sechsten Schwellenwert S_ṁ,D, oder liegt außerhalb des sechsten Schwellenwertbands S_Band,ṁ,D, wird eine fehlerhafte Umschaltung durch die Nockenwellenverstelleinrichtung erkannt. Zusätzlich kann im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung, ein Fehlerkoordinator unterschiedliche Ersatzreaktionen durchführen. Im Fall einer fehlerhaft erkannten Umschaltung wird das Verfahren im Schritt 750 fortgesetzt.
In einem Schritt 740 wird einem Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen das im Schritt 730 ermittelte Ergebnis, vorzugsweise über ein Statusbit im Steuergerät 100, über eine korrekte oder fehlerhaft erkannte Umschaltung der Ventilerhebungskurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsmotorbetrieb übermittelt.
Liegt eine fehlerhafte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, so wird das Verfahren in einem Schritt 750 fortgesetzt.
Liegt eine als korrekt erkannte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb vor, so werden beispielsweise angeforderte Kühleinspritzungen durch den Systemkoordinator für die Einspritzdüsen erlaubt. Die Anforderung von Kühleinspritzungen werden vorzugsweise mittels eines auf dem Steuergerät 100 gespeicherten und ausgeführten Temperaturmodells für die Düsenspitze ermittelt. Überschreitet die modellierte Temperatur T_Düse an der Düsenspitze eine kritische Temperatur T_krit, so kann eine Kühleinspritzung angefordert und von der Einspritzdüse ausgeführt werden.
Anschließend kann das Verfahren so lange fortgesetzt werden, bis ein Wechsel des Betriebsmodus durch das Steuergerät 100 erkannt bzw. angefordert wird, z.B. in einen befeuerten Betrieb. Das Verfahren kann dann im Schritt 700 von vorne begonnen werden.
In einem Schritt 750 wird im Systemkoordinator für den Bauteilschutz der Einspritzdüsen aufgrund der fehlerhaft erkannten Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb die Kühleinspritzung deaktiviert bzw. verboten. Da keine korrekte Umschaltung in den Dekompressionsmotorbetrieb angenommen wird, könnten Kühleinspritzungen zu ungewollten Motormomenten führen und dürfen daher nicht durchgeführt werden. Das Verfahren kann im Schritt 700 von vorne begonnen oder alternativ auch erneut 720 fortgesetzt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Freigabe für die Kühleinspritzungen im Dekompressionsmotorbetrieb, wobei mit hinterlegten Daten für einen Dekompressionsbetrieb verglichen wird, über eine Gewichtung der Freigaben der Ausführungsbeispiele vier bis sechs miteinander kombiniert werden. Hierzu werden beispielsweise drei vorgebbare Gewichtungsfaktoren c₄, c₅ und c₆ verwendet, welche eine Gewichtung zwischen den Freigaben der Ausführungsbeispiele in Abhängigkeit der Abgastemperatur, des Saugrohrdrucks und des Luftmassenstroms gewichten. c₄ ist dabei der Gewichtungsfaktor für die Freigabe in Abhängigkeit der Abgastemperatur, c₅ der Gewichtungsfaktor für die Freigabe in Abhängigkeit des Saugrohrdrucks und c₆ der Gewichtungsfaktor für die Freigabe in Abhängigkeit des Luftmassenstroms.
Vorzugsweise ergibt die Summe der Faktoren c₄, c₅ und c₆ den Wert 1 mit c₄, c₅, c₆ ∈ [0,..,1].
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018207413 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Dekompressionsbremsbetriebs einer Verbrennungskraftmaschine (10), wobei wenn eine Anforderung zum Wechsel eines Betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine (10) in einen Dekompressionsbremsbetriebs durch ein Steuergerät (100) festgestellt wird, ein Umschaltvorgang einer Ventilumschaltkurve durch eine Nockenwellenverstelleinrichtung in den Dekompressionsbremsbetrieb durchgeführt wird, wobei in Abhängigkeit einer Drehzahl (n_eng) und eines Bremsmoments (m_brake) mindestens eine charakteristische Größe der Verbrennungskraftmaschine (10) zur Überwachung eines korrekten Umschaltvorgangs der Ventilumschaltkurve durch die Nockenwellenverstelleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine (10) in den Dekompressionsbremsbetrieb ermittelt wird, wobei die mindestens eine charakteristische Größe mit einer im Steuergerät (100) hinterlegten charakteristischen Größe in Abhängigkeit der Drehzahl (n_eng) und des Bremsmoments (m_brake) verglichen wird und in Abhängigkeit des Vergleichs eine Freigabe für Kühleinspritzungen von Einspritzventilen erteilt wird, wenn ein als korrekt erkannter Umschaltvorgang der Ventilumschaltkurve in den Dekompressionsbremsbetrieb erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine charakteristische Größe ein Saugrohrdruck (p_mbrake) und/oder eine Abgastemperatur (T_{exhaust,mbrake}) und/oder eine Luftmassenstrom (ṁ_mbrake) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine hinterlegte charakteristische Größe ein Saugrohrdruck (p_S) und/oder eine Abgastemperatur (T_exhaust,S) und/oder ein Luftmassenstrom(ṁ_S) ist, wobei diese in Abhängigkeit der Drehzahl (n_eng) und des Bremsmoments (m_brake) der Verbrennungskraftmaschine (10) in einem Schleppbetrieb, vorzugsweise an einem Motorprüfstand, ermittelt wurde.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenn eine Differenz zwischen der ermittelten charakteristischen Größe und der in dem Kennfeld (K_Texhaust,S; K_p,S; K_ṁ,S) hinterlegten charakteristischen Größe einen Schwellenwert (S_Texhaust,S; S_p,S; S_ṁ,S) oder ein Schwellenwertband (S_{BandTexhaust,S}; S_Band,p,S; S_Band,ṁ,S) überschreitet, ein korrekter Umschaltvorgang in den Dekompressionsbremsbetrieb erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine hinterlegte charakteristische Größe ein Saugrohrdruck (p_brake,D) und/oder eine Abgastemperatur (T_exhaust,D) und/oder ein Luftmassenstrom (ṁ_brake,_D) ist, wobei diese in Abhängigkeit der Drehzahl (n_eng) und des Bremsmoments (m_brake) der Verbrennungskraftmaschine (10) in einem Dekompressionsbremsbetriebs, vorzugsweise an einem Motorprüfstand, ermittelt wurde.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn eine Differenz zwischen der ermittelten charakteristischen Größe mit der in dem Kennfeld (K_Texhaust,D; K_p,D; K_ṁ,D) hinterlegten charakteristischen Größe einen Schwellenwert (S_Texhaust,D; S_p,D; S_m,D) oder ein Schwellenwertband (S_{Band,Texhaust,D}; S_Band,p,D; S_Band,ṁ,D) unterschreitet, ein korrekter Umschaltvorgang in den Dekompressionsbremsbetrieb erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabe für die Kühleinspritzungen in Abhängigkeit einer Gewichtung (c₁; c₂; c₃, c₄; c₅; c₆) zwischen den ermittelten Freigaben der Abgastemperatur und/oder des Saugrohrdrucks und/oder des Luftmassenstroms durchgeführt werden kann.
Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
Elektronisches Speichermedium mit einem Computerprogramm nach Anspruch 8.
Vorrichtung, insbesondere Steuergerät (100), welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.