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Stand der Technik
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Wichtig für heutige und zukünftige Einspritzsysteme ist die Kenntnis verschiedener Größen, wie der Beginn der Einspritzung und Ende der Einspritzung, da diese den Verbrennungsverlauf einer Brennungskraftmaschine direkt steuern und beeinflussen. Aktuelle Dieselmotoren verfügen über einen NCS-Sensor, also ein Sensor zur Detektion des Nadelschließzeitpunktes mittels Piezosensor. Solche Sensoren werden z.B. in CRI2 und CRI3 Injektoren eingesetzt. Diese Sensoren liefern ein Signal, welches aktuell auf dem Motorsteuergerät (ECU) mittels verschiedener Funktionen ausgewertet wird. Aufgrund der reduzierten Rechen- und Speicherkapazität, welche auf dem Motorsteuergerät (ECU) zu Verfügung steht, können nicht beliebig komplexe und aufwendige Auswertealgorithmen eingesetzt werden. Dies führt zu einer endlichen Güte in der Auswertung und auch dazu, dass die NCS Signale nur in begrenzten, bzw. genau definierten Betriebspunkten analysiert werden können.
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Bei den Verfahren gemäß dem Stand der Technik müssen für einige Merkmalserkennungen wie Nadelschließen und -öffnen bestimmte Betriebspunkte angefahren werden oder eine bestimmte Mindestmenge eingespritzt werden um ein Signal zu erhalten welchen mit den auf der ECU zur Verfügung stehenden Mitteln auswertbar ist, da mit der geringen Rechenlestung des Motorsteuergeräts nur Signale mit einem hohen Verhältnis zwischen Nutzzu Rausch-Signal möglich sind.
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Ein NCS-Sensor und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine ausgened von den Signalen des NCS-Sensors (Needle Close Control - NCC) sind beispielsweise aus der
DE 10 2010 000 827 A1 bekannt.
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Moderne Fahrzeuge verfügen über eine Kommunikation-Schnittstelle (Connectivity-Einheit) um Daten an eine Cloud zu senden und von dieser zu empfangen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln von Betriebsvariablen einer Brennkraftmaschine, wobei ein Sensor einen Betriebsparameter einer Komponente der Brennkraftmaschine erfasst und den Betriebsparameter repräsentierende Messgrößen an eine Steuereinheit übermittelt, hat demgegenüber den Vorteil, dass die Steuereinheit die Messgrößen an eine Auswerteeinheit übermittelt und die Auswerteeinheit ausgehend von den Messgrößen die Betriebsvariablen ermittelt. Bei einer Betriebsvariablen kann es sich insbesondere um Eingangsgrößen für Funktionen zum Steuern der Brennkraftmaschine handeln. Bei einem Betriebsparameter kann es sich insbesondere um eine physikalische Größe, die den Betrieb der Brennkraftmaschine charakteriesiert, handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Betriebsparameter um einen Druck innerhalb eines Injektors der Brennkraftmaschine handeln.
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Vorteilhaft ist, wenn es sich bei der Komponente um einen Injektor, bei dem Sensor um einen NCS-Sensor und bei den Messgrößen um ein NCS-Signal handelt. Ein NCS-Signal ist ein Signal, dass mittels eines NCS-Sensors ermittelt wird und beispielsweise einen Druck repräsentiert.
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Vorteilhaft ist, wenn es sich bei der Steuereinheit um ein Motorsteuergerät handelt, das über eine Signalleitung mit dem Sensor in Verbindung steht. Hierbei kann zwischen dem eigentlichen Sensorelement, also einem Bauteil, das geeignet ist, elektrische Signale in Abhängigkeit einer physikalischen Größe zu generieren, und dem Motorsteuergerät eine dem Sensor zugeordnete elektronische Schaltung vorhanden ist. In diesem Fall bilden das eigentliche Sensorelement und die zugeordnete elektronische Schaltung den Sensor im Sinne der vorliegenden Erfindung.
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Vorteilhaft ist, wenn es sich bei der Auswerteeinheit um einen Server oder eine Cloud handelt, die räumlich von der Brennkraftmaschine getrennt ist. Eine räumlche Trennung soll dabei insbesondere durch einen variablen Abstand zwischen der Brennkraftmaschine und der Auswerteeinheit gekennzeichnet sein. Üblicherweise sind Steuereinheiten, insbesondere Motorsteuergeräte, fest an oder in der Nähe der zugehörigen Brennkraftmaschine verbaut, sodass der Abstand zwischen der Steuereinheit und der Brennkraftmaschine nur durch eine Demontage des aus Brennkraftmaschine und Steuereinheit bestehenden Systems verändert werden kann, sodass in diesem Fall kein variabler Abstand vorliegt. Ein variabler Abstand liegt insbesondere dann vor, wenn eine Signalübertragung zwischen der Steuereinheit und der Auswerteeinheit zunmindest teilweise mittels einer Funkstrecke erfolgt.
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Vorteilhaft ist, wenn die Messgrößen mittels einer Connectivity-Einheit, die die Messgrößen von der Steuereinheit empfängt, an die Auswerteeinheit übertragen werden. Bei der Connectivity-Einheit kann es sich vorteilhafterweise um eine Einheit handeln, die beispielsweise ein Wifi- ein LTE- oder ein 5G-Modul umfasst und somit eine Funkverbindung mit einem entsprechend eingerichteten Empfänger aufbauen kann.
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Vorteilhaft ist, wenn die Messgrößen in vorgegebenen Zeitabständen an die Auswerteeinheit übermittelt werden, wobei die Zeitabstände von einer Eigenschaft der Betriebsvariablen abhängen. Handelt es sich bei der Betriebsvariablen um eine Eingangsgröße für eine Funktion, die durch die Steuereinheit nur in, verglichen mit den typischen Zeitskalen im Betrieb von Brennkraftmaschienen, großen Zeitabständen ausgeführtwird, können die Zeitabstände der Übermittlung an die Auswerteeinheit ebenfalls entsprechend groß gewählt werden. Handelt es sich bei den Betriebsvariablen um Eingangsdaten für eine Driftausgleichsfunktion und/oder eine Verkokungskorrekturfunktion, genügen beispielsweise große Zeitabstände. Eine Driftausgleichsfunktion ist dabei eine Funktion, die Veränderungen an einem Bauteil, beispielsweise einem Injektor, ausgleicht, die durch mechanischen Verschließ über die Lebensdauer des Bauteils auftreten. Eine Verkokungskorrekturfunktion ist eine Funktion die eine Verkokung, also eine Verschmutzung, eines Injektors ausgleicht.
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Vorteilhaft ist, wenn zum Ermitteln der Betriebsvariablen von der Auswerteeinheit Machine Learning Algorithmen verwendet werden. Alternativ können auch andere Kl-Algorithmen verwendet werden. Durch die Verwendung der Auswerteeinheit steht eine deutlich erhöhte Rechenleistung zu Verfügung. Handelt es sich bei der Auswerteeinheit um eine Cloud, ist diese Rechenleistung nahezu unbegrenzt, sodass Ermittlungen der Betriebsvariablen ausgehend von den Messgrößen auch mit sehr rechenintensiven Verfahren und Auswertefunktionen ermöglicht werden. Dementsprechend können auch sehr kleine Effekte in den Messgrößen erkannt und ausgewertet werden. Somit werden auch Messgrößen auswertbar, die zu ungünstigen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, die wiederum zu ungünstigen Signal-zu-Rauch-Verhältnissen führen können, erfasst werden, sodass ein gezieltes Anfahren von bestimmten Betriebszuständen zur Erfassung der Messgrößen nicht nötig ist.
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Vorteilhaft ist, wenn zur Ermittlung der Betriebsvariablen zusätzlich Flottendaten verwendet werden, die aus Flottenmessgrößen abgeleitet sind, wobei die Flottenmessgrößen von Sensoren anderer Brennkraftmaschinen stammen. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Flottenmessgrößen von baugleichen Sensoren, die den anderen Brennkraftmaschinen zugeordnet sind, erfasst werden. Beispielsweise ist es vorteilhaft, die Flottenmessgrößen mit verschiedenen baugleichen NCS-Sensoren zu erfassen, die in verschiedenen Brennkraftmaschinen beispielsweise in verschiedenen Fahrzeugen verbaut sind.
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Vorteilhaft ist, wenn die von der Auswerteeinheit ermittelten Betriebsvariablen an die Steuereinheit übermittelt werden und für den Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet werden. Hierfür kann in vorteilhafter Weiterbildung die Connectivity-Einheit verwendet werden.
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Vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln von Betriebsvariablen einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug verwendet.
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Erfindungsgemäß vorgesehen ist außerdem eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgestellt. Dabei zeigt:
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Figurenliste
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- 1 Eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, deren Betriebsvariablen mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt werden.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs (10), das eine Brennkraftmaschine (12), eine Steuereinheit (16) sowie eine Connectivity-Einheit (14) umfasst. Die Brennkraftmaschine (12) umfasst einen Injektor (18), der wiederum einen Sensor (19) umfasst, wobei der Sensor eingerichtet ist, einen Druck innerhalb des Injektors (18) zu erfassen. Bei dem Sensor (19) kann es sich insbesondere um einen NCS-Sensor handeln. Der Sensor (19) steht mit der Steuereinheit (16) über eine Signalleitung in Verbindung, sodass Messgrößen, die den Druck innerhalb des Injektors (18) repräsentieren, an die Steuereinheit (16) übertragen werden können. Die Steuereinheit (12) steht über eine Signalleitung mit der Connectivity-Einheit (14) in Verbindung, sodass die Connectivity-Einheit (14) die Messgrößen von der Steuereinheit (12) empfangen und über eine Funkstrecke an eine Cloud (20) weiterleiten kann. Die Steuereinheit (16) umfasst einen Speicher, auf dem Programmcode zum Steuern der Brennkraftmaschine (12) sowie Betriebsvariablen für den Betrieb der Brennkraftmaschine (12) gespeichert sind. Bei den Betriebsvariablen handelt es sich insbesondere um numerische Werte, die beim Ausführen des Programmcodes berücksichtigt werden.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben: Der Sensor (19) erfasst den Druck in dem Injektor (18) und überträgt den Druck repäsentierende Messgrößen an die Steuereinheit (16). Zu vorgegebenen Zeitabständen sendet die Steuereinheit (16) die Messgrößen mittels der Conncetivity-Einheit (14) an die Cloud (20), wo die Messgrößen unter Verwendung von Maschine-Learning-Algorithmen analysiert werden. Dabei werden aus den Messgrößen Betriebsvariablen wie z.B. Eingangsdaten für eine Driftausgleichsfunktion und/oder eine Verkokungskorrekturfunktion ermittel. Anschließend werden die ermittelten Betriebsvariablen an die Connectivity-Einheit (14) übertragen, die die ermittelten Betriebsvariablen an die Steuereinheit (16) weiterleitet. In der Steuereinheit (16) werden die Betriebsvariablen gespeichert und anschließend bei der Ausführung von Programmcode, insbesondere der Driftausgleichsfunktion und/oder der Verkokungskorrekturfunktion berücksichtigt. Der Injektor (18) der Brennkraftmaschine (12) wird also unter Verwendung der in der Cloud (20) ermittelten Betriebsvariablen betrieben.
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In vorteilhafter Weiterbildung werden die Betriebsvariablen in der Cloud (20) zusätzlich unter Berücksichtigung von Flottendaten ermittelt, wobei die Flottendaten aus Flottenmessgrößen abgeleitet sind, wobei die Flottenmessgrößen von Sensoren anderer Brennkraftmaschinen in anderen Fahrzeugen stammen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010000827 A1 [0003]
