WO2021185501A1 - Verfahren zum erkennen von leckagen in einspritzventilen - Google Patents

Verfahren zum erkennen von leckagen in einspritzventilen Download PDF

Info

Publication number
WO2021185501A1
WO2021185501A1 PCT/EP2021/051702 EP2021051702W WO2021185501A1 WO 2021185501 A1 WO2021185501 A1 WO 2021185501A1 EP 2021051702 W EP2021051702 W EP 2021051702W WO 2021185501 A1 WO2021185501 A1 WO 2021185501A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
fuel injection
signal
period
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/051702
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Philipp Hagemann
Robert Manfred Zielke
Thomas Mettal
Martin Speier
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN202180022335.1A priority Critical patent/CN115280006B/zh
Publication of WO2021185501A1 publication Critical patent/WO2021185501A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/006—Measuring or detecting fuel leakage of fuel injection apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/224—Diagnosis of the fuel system
    • F02D2041/225—Leakage detection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting leaks in fuel injection valves of an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine with direct fuel injection, a control device for controlling such an internal combustion engine and a computer program for controlling a computer-controlled control device for such an internal combustion engine.
  • Disclosure of the invention It is therefore an object of the invention to improve the detection of leaks in injection valves of an internal combustion engine and, in particular, to be able to reliably detect leaks in the workshop environment and to be able to assign them cylinder-specifically.
  • a method for detecting leaks in fuel injection valves, in particular in high-pressure injection valves, of an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine with direct fuel injection, with at least one cylinder the following steps are provided: starting the internal combustion engine; Operating the internal combustion engine until it has reached a predetermined operating temperature; Activation of a measuring sensor system which is at least partially arranged in or on an exhaust gas tract of the internal combustion engine; Switching off the internal combustion engine; Waiting for a specified downtime; after the predefined standstill period has elapsed: activating the starter with deactivated fuel injection and ignition in order to pump the contents of the at least one cylinder into the exhaust gas tract;
  • the method can be stored in the software of the engine control and can be started by the workshop tester by connecting a workshop tester or a diagnostic tester to the vehicle.
  • the workshop tester is connected to the vehicle via interfaces in the engine control software, so-called ATS interventions, which enable actuation specifications via actuators on the coupled workshop tester.
  • ATS interventions which enable actuation specifications via actuators on the coupled workshop tester.
  • the procedure in the workshop tester stored and carried out via ATS interventions in the engine control.
  • the method according to the invention makes it possible to assign a leakage from fuel injection valves, in particular from high-pressure injection valves, unambiguously, reliably and in a standardized manner to the corresponding fuel injection valve.
  • This is achieved by first bringing the fuel supply system to operating temperature by starting and operating the internal combustion engine, which changes the viscosity of the fuel. Due to the heating, the fuel becomes more fluid and can therefore escape through smaller leaks than viscous fuel. This means that leakage defects - if any - are more pronounced.
  • the operational readiness of the measuring sensors is established, which is then activated. Heating the internal combustion engine to a predetermined operating temperature before activating the measuring sensor system prevents damage to the measuring sensor system from occurring.
  • the internal combustion engine By activating the starter with deactivated fuel injection and ignition, the internal combustion engine is operated by the starter as an “air pump” which pumps the contents of the at least one cylinder into the exhaust tract. At least one signal is then recorded with the measuring sensor system for a predetermined measuring period and then evaluated in a further step in order to detect a leak in at least one fuel injection valve of the internal combustion engine.
  • the measuring sensor system comprises a lambda probe (I-probe), in particular a broadband lambda probe, arranged in an exhaust gas tract of the internal combustion engine.
  • the lambda probe is an oxygen partial pressure sensor, which is also characterized by cross-sensitivity to hydrocarbons (HC).
  • a broadband lambda probe is a variant of a simple lambda probe that is specially designed for use in internal combustion engines Direct fuel injection was developed. Broadband lambda probes can be used reliably in a l-value range of 0.8 and higher.
  • the specified standstill period comprises a period of at least 1 to 10 minutes, in particular a period of at least 5 minutes. However, periods of more than 10 minutes are also conceivable.
  • the idle period of the internal combustion engine is used to ensure that a detectable amount of fuel collects in the corresponding cylinder in the event of a leak.
  • the specified period of at least 1 to 10 minutes is to be regarded as an example and results from a compromise of a sufficiently long period of time to collect a detectable amount of fuel in the corresponding cylinder on the one hand and an economically justifiable period for a workshop to carry out the method according to the invention on the other.
  • the specified measurement period comprises a period of at least 1 to 10 seconds, in particular a period of at least 2 seconds. However, the measurement period can also be longer than 10 seconds.
  • the specified period is based on an assumption of the time that the internal combustion engine needs to empty the combustion chamber of each fuel injector in "air pump" mode.
  • the evaluation of the at least one recorded signal of the measuring sensor system comprises the comparison of a period of time up to a first rise in the signal after the activation of the starter with a predefined period threshold value and / or the comparison of a gradient of the signal with a predefined gradient. Threshold.
  • the respective threshold values are vehicle-specific values that are stored in the software of the respective engine control.
  • a leak is detected in at least one fuel injection valve if the time period up to a first rise in the signal is greater than the predefined time duration threshold value and / or the gradient of the signal is less than the predefined gradient threshold value.
  • An air package from a cylinder with a leak-free fuel injection valve contains pure, so to speak fresh, air and causes a strong initial increase in the signal.
  • An air packet from a cylinder with a A leaked fuel injector contains a fuel-air mixture and causes a weaker initial rise in the signal than an air packet from a cylinder with a leak-free fuel injector.
  • the evaluation of the at least one recorded signal from the measuring sensor system can therefore also include comparing the signal with a predetermined signal threshold value.
  • the time period up to the first rise of the signal is therefore preferably compared with a predetermined time period threshold value.
  • the predetermined duration threshold value corresponds to the length of time that a fresh air packet needs from the exhaust valves of the internal combustion engine to the measuring sensors. This duration threshold value is vehicle-dependent, since the arrangement of the measuring sensors can vary. If the measured duration is greater than the duration threshold, this air packet comes from a fuel injection valve that is prone to leakage.
  • the comparison of a slope of the signal with a predefined slope threshold value is relevant for determining leaks after the first increase. If the measured slope of the signal is less than the specified slope threshold value, this corresponds to a weakening of the slope of the signal and one speaks of a so-called "plateau detection", since this weakening of the slope of the signal can form a kind of plateau when the slope increases attenuates almost zero.
  • the slope threshold value can be different depending on whether the first increase comes from a fuel injection valve with or without a leak. Therefore, either different threshold values have to be stored, or the first leaked fuel injection valve has to be replaced or repaired and then the method has to be carried out again.
  • the evaluation of the at least one signal further comprises determining and determining a distance between the activation of the starter and the detection of a leak in at least one fuel injection valve identify the at least one defective fuel injection valve based on the distance thus determined.
  • the interval between the activation of the starter and the detection of a leak in at least one fuel injection valve depends on the geometry of the exhaust tract, in particular the distance between the outlet valves and the measuring sensors.
  • the interval between the activation of the starter and the detection of a leak is determined by means of the engine position, in particular the angle of rotation of a crankshaft of the internal combustion engine, when the leak is detected relative to the engine position during the standstill period.
  • the engine position is particularly suitable as a relevant variable for measuring the distance, since the combustion engine is operated as an "air pump” in this process, which pushes individual air packets into the exhaust gas tract. In this way, the origin of the air packets can be determined in relation to the individual cylinders and thus the associated fuel injection valves.
  • the motor position is independent of speed fluctuations, such as can be caused, for example, by fluctuations in the battery voltage.
  • An alternative way of determining the first rise in the signal, also referred to as the first characteristic, and the attenuation of the rise in the signal, also referred to as the second characteristic, is to derive it from an integrated or differentiated (lambda) signal curve.
  • the first characteristic can be seen in the integrated signal curve as a change from a linear to an exponential slope.
  • the second characteristic can be seen in the integrated signal curve as a change from a strong exponential slope to a linear or weak exponential slope.
  • the first characteristic can be seen as the first change to a positive value.
  • the second characteristic is in the differentiated waveform as Decline to a lower value, in some cases even to the zero line, or as a local minimum, recognizable. Similar relationships can also be derived for further transformations of the original (lambda) signal curve.
  • the size of the signal from the measuring sensor system is a measure of the extent of the leakage. In this way, the extent of the leak can be recognized on the basis of the signal curve.
  • Embodiments of the invention also include a control device for controlling an internal combustion engine, the control device being designed to carry out the method according to the invention.
  • the control device has a memory element which is designed to store engine-specific values.
  • the object of the invention is also achieved by a computer program for controlling a computer-controlled control device for an internal combustion engine, the computer program being designed to control the control device in such a way that it executes the method according to the invention.
  • Such a computer program can be installed, for example, on a workshop diagnostic device or a workshop tester, which can be connected to the control unit of the internal combustion engine via the so-called ATS intervention interfaces. If there is an existing connection, the method according to the invention can be started via the workshop tester and the results can be output on the workshop tester after the entire method has been run through.
  • FIG. 1 shows schematically a vehicle with an internal combustion engine with cylinders with fuel injection valves, a starter, an exhaust tract with measuring sensors, and a control unit;
  • FIG. 2 shows a flow diagram of a method according to the invention
  • FIG. 3 shows an exemplary test sequence with qualitative signal profiles, as it is generated according to the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a section of a diagram of an exemplary defect measurement in which, on the one hand, the engine speed and, on the other hand, the measurement signal generated over time are shown;
  • FIG. 5 shows a partial range of time of the diagram from FIG. 3 in an enlarged illustration, only the generated measurement signal being shown;
  • FIG. 6 shows the same time part of the diagram as FIG. 4, the engine speed and the engine position being shown.
  • FIG. 1 schematically shows the structure which makes it possible to carry out a method according to the invention in a workshop environment on a vehicle 2.
  • vehicle 2 has an internal combustion engine 4, a starter 6 for starting the internal combustion engine 4 and an exhaust tract 8, which is shown in abbreviated form in FIG.
  • the internal combustion engine 4 has, for example, four cylinders 10, each of which has a fuel injection valve 12.
  • the fuel injection valves 12 are connected to a fuel line (“rail”) 14 for supplying fuel.
  • a measuring sensor system 16 is arranged on the exhaust tract 8, which in the exemplary embodiments described below is designed as a broadband lambda probe.
  • the measuring sensor system 16 is coupled to a control device 18 of the internal combustion engine 4 for signal transmission.
  • the control device 18 has at least one so-called ATS intervention interface 20, via which a diagnostic device, such as a workshop tester 22, is detachably coupled to the control device 18.
  • the control unit also has a memory element 21 which is designed to store engine-specific values
  • FIG. 2 shows a sequence of the method according to the invention on the basis of a flowchart according to an exemplary embodiment of the invention and
  • FIG. 3 shows an example of a test sequence which qualitatively over time the curves of a measurement signal 24 generated by the method and a speed 26 of the internal combustion engine 4 (see FIG. 1) represents. The method is described below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the procedure is started first. This can be carried out, for example, by the workshop tester 22 coupled to the control unit 18 of the internal combustion engine 4, as is shown by way of example in FIG.
  • a first step S1 of the method the internal combustion engine 4 is started and then operated, in particular at idle, until an optimal operating temperature for the internal combustion engine 4 is reached (step S2).
  • the warming up of the internal combustion engine 4, and in particular of the fuel supply system has the effect, among other things, that the viscosity of the fuel increases, as a result of which any leakage defects that may be present are more pronounced.
  • the operational readiness of the measuring sensor system 16, in particular a (broadband) lambda probe is thereby established.
  • the measuring sensor system 16 is then activated (step S3) and the internal combustion engine 4 switched off (step S4) in order to produce an inactive vehicle state. In this state, if fuel injection valves 12 are prone to leakage, a defect-relevant and detectable amount of fuel accumulates in the associated cylinder 10.
  • the operational readiness of the measuring sensor system 16 is maintained, as is the case, for example, in the stop mode of the start / stop operation of the internal combustion engine 4.
  • a predetermined downtime in particular in the range from 1 to 10 minutes, for example 5 minutes, is awaited during which the internal combustion engine 4 remains deactivated (step S5).
  • step S6 starter 6 is activated in step S6 with deactivated fuel injection and ignition.
  • the internal combustion engine 4 is operated by the starter 6 as an “air pump”.
  • the measuring sensor system 16 for example a broadband lambda probe, is arranged in the exhaust tract 8 (see FIG. 1).
  • the measuring sensor system 16 records the content of the respective cylinder 10 by measuring technology and generates a corresponding measurement signal 24, which is recorded in step S7.
  • the size of the measurement signal 24 is, on the one hand, a measure of whether there is a defect, i.e., a leak, and, on the other hand, a measure of the extent of the leakage.
  • the measurement signal 24 is then evaluated (step S8).
  • the measurement result which contains the statement as to whether and, if so, which fuel injection valve 12 has a leak, is output to an output device such as, for example, the coupled workshop tester 22 (see FIG. 1).
  • the contents of a cylinder 10 with a leak-free fuel injection valve 12 have pure air, so to speak fresh air, and cause a strong first rise 24A of the measurement signal 24 (see FIG. 3).
  • the contents of a cylinder 10 with a leaked fuel injection valve 12 corresponds to an air-fuel mixture and causes a weak first rise 24B of the measurement signal 24.
  • the content of the cylinder 10 with the leakage fuel injection valve 12 causes a weakening of the already existing rise of the measurement signal 24 or a plateau 28 in the course of the measurement signal 24 over time (see also Figure 5).
  • FIGS. 4 to 6 show time diagrams of the measurement signal acquisition using the example of a broadband lambda probe as measurement sensor system 16.
  • FIG. 4 shows a section a time diagram over a last time range of the measurement signal acquisition, showing on the one hand the course of the sensed signal 24 of the measuring sensor system 16 and on the other hand the course of the engine speed 26.
  • FIGS. 5 and 6 show a partial section relevant for defect detection from the time range shown in FIG. 4 in an enlarged illustration.
  • FIG. 5 shows the course of the measurement signal 24
  • FIG. 6 shows the course of the engine speed 26 and the course of the engine position 30, for example measured as the angle of rotation of the crankshaft of the internal combustion engine 4.
  • the course of the measurement signal 24 is strongly influenced by the geometry of the exhaust tract 8, in particular by the distance between the exhaust valves of the cylinders 10 of the internal combustion engine 4 and the measurement sensors 16.
  • a first characteristic 32 is the first increase in the course of the measurement signal 24 after the activation of the starter 6. This first characteristic 32 is also referred to as “lambda increase detection”. With the aid of this first characteristic 32, the period of time, also referred to as the running time, is determined which the contents of the cylinders 10, also referred to below as air parcels, require from the exhaust valves of the internal combustion engine 4 to the measuring sensor system 16.
  • the first air packet that is recorded by the broadband lambda probe comes from a cylinder 10 with a fuel injection valve 12 that is prone to leakage.
  • a second characteristic 34 is a weakening of the slope of the measurement signal 24, that is to say a plateau 28 in the measurement signal 24, which indicates a fuel injection valve 12 that is prone to leakage.
  • the associated defective fuel injection valve 12 is determined from the time interval ⁇ t of the second characteristic 34 from the first characteristic 32 in the engine position 30, e.g. measured via the angle of rotation of the crankshaft of the internal combustion engine 4 (see Figure 6), taking into account the engine position above Determined standstill of the internal combustion engine 4 during the standstill period. In this way, the cylinder 10 with the leaked fuel injection valve 12 can be clearly identified.
  • Using the engine position to identify a cylinder 10 with a leaked fuel injection valve 12 is particularly suitable because the internal combustion engine 4 is operated as an "air pump" in this process, which pushes individual air packets into the exhaust tract 8 and thus the origin of the air packets based on the cylinder 10 and thus on the fuel injection valves 12, can be determined.
  • the motor position is independent of speed fluctuations, as can occur, for example, due to fluctuations in the battery voltage, and is therefore more reliable.
  • the two characteristics 32, 34 can also be derived from a course of an integrated or differentiated measurement signal 24 of the broadband lambda probe, which are not shown in the figures.
  • the first characteristic 32 can be recognized as a change from a linear to an exponential slope of the course.
  • the second characteristic 34 is shown as a change from a strong exponential slope to a weak exponential or a linear slope.
  • the first characteristic 32 can be identified as the first change to a positive value.
  • the second characteristic 34 is recognizable as a decrease to a lower value, in some cases even to the zero line, or as a local minimum. Similar relationships can also be derived for further transformations of the course of the original measurement signal 24 of the measurement sensor system 16.
  • the “pinpointing” on the individual cylinders is determined by the distance between the activation of the starter 6 and the detection of fuel components in an air package by the measurement sensor system 16 and the course of the measurement signal 24.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Verfahren zum Erkennen von Leckagen in Kraftstoff-Einspritzventilen (12) eines Verbrennungsmotors (4) mit wenigstens einem Zylinder (10), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Starten des Verbrennungsmotors (4); Betreiben des Verbrennungsmotors (4), bis dieser eine vorgegebene Betriebstemperatur erreicht hat; Aktivieren einer wenigstens teilweise in oder an einem Abgastrakt (8) des Verbrennungsmotors (4) angeordneten Messsensorik (16); Abschalten des Verbrennungsmotors (4); Abwarten eines vorgegebenen Stillstandzeitraumes; nach Ablauf des vorgegebenen Stillstandzeitraumes: Aktivieren eines Starters (6) bei deaktivierter Kraftstoffeinspritzung und Zündung, um den Inhalt des wenigstens einen Zylinders (10) in den Abgastrakt (8) zu pumpen; Erfassen wenigstens eines Signals (24) mit der Messsensorik (16) für einen vorgegebenen Messzeitraum; und Auswerten des wenigstens einen erfassten Signals (24), um eine Leckage in wenigstens einem Kraftstoff E i nsp ritzve nti I (12) des Verbrennungsmotors (4) zu bestimmen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Erkennen von Leckagen in Einspritzventilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Leckagen in Kraftstoff- Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoff- Direkteinspritzung, ein Steuergerät zur Steuerung eines solchen Verbrennungsmotors sowie ein Computerprogramm zur Steuerung eines computergesteuerten Steuergeräts für einen solchen Verbrennungsmotor.
Stand der Technik
Anforderungen an die Diagnose für das Kraftstoffsystem von Benzinmotoren werden aus Gründen der Emissionseinhaltung stetig anspruchsvoller. So kann es bspw. wünschenswert sein, erkennen zu können, wenn Kraftstoff ungewollt über den Ventilsitz in den Brennraum austritt.
Solche Undichtigkeiten bzw. Leckagen können je nach Ausprägung zu unterschiedlichen Fehlerreaktionen am Verbrennungsmotor führen und sind daher nur schwer zuverlässig zu bestimmen.
Zur Detektion von leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventilen sind aus dem Stand der Technik Verfahren bekannt, die den zeitlichen Verlauf des Raildrucks mittels eines verbauten Hochdrucksensors auswerten. Zusätzlich, aber auch alternativ kann die Brennstabilität der einzelnen Zylinder bewertet werden, welches es ermöglicht, durch die Bewertung der Brennstabilität, Leckagen zylinderspezifisch zuzuordnen.
Jedoch ist die Erkennung solcher Leckagen bzw. Defekte in der Werkstatt mit den bekannten Verfahren äußerst schwierig. Um den Defekt in der entsprechenden Ausprägung erkennbar zu machen, muss das Fahrzeug über einen längeren Zeitraum stehen. Ferner ist ein solcher Defekt nur durch eine Abgasmessung während des Startvorgangs zuverlässig nachweisbar.
Offenbarung der Erfindung: Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, das Erkennen von Leckagen in Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors zu verbessern und insbesondere Leckagen in der Werkstattumgebung zuverlässig erkennen und zylinderspezifisch zuordnen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. So sind in einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Erkennen von Leckagen in Kraftstoff- Einspritzventilen, insbesondere in Hochdruckeinspritzventilen, eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoff- Direkteinspritzung, mit wenigstens einem Zylinder die folgenden Schritte vorgesehen: Starten des Verbrennungsmotors; Betreiben des Verbrennungsmotors, bis dieser eine vorgegebene Betriebstemperatur erreicht hat; Aktivieren einer wenigstens teilweise in oder an einem Abgastrakt des Verbrennungsmotors angeordneten Messsensorik; Abschalten des Verbrennungsmotors; Abwarten eines vorgegebenen Stillstandzeitraumes; nach Ablauf des vorgegebenen Stillstandzeitraumes: Aktivieren des Starters bei deaktivierter Kraftstoffeinspritzung und Zündung, um den Inhalt des wenigstens einen Zylinders in den Abgastrakt zu pumpen;
Erfassen wenigstens eines Signals mit der Messsensorik für einen vorgegebenen Messzeitraum; und Auswerten des wenigstens einen erfassten Signals, um eine Leckage in wenigstens einem Kraftstoff- Einspritzventil des Verbrennungsmotors zu bestimmen.
Das Verfahren kann in der Software der Motorsteuerung hinterlegt sein und durch das Verbinden eines Werkstatttesters bzw. eines Diagnosetesters mit dem Fahrzeug von dem Werkstatttester gestartet werden. Dazu wird der Werkstatttester über Schnittstellen in der Software der Motorsteuerung, sogenannte ATS- Eingriffe, die Ansteuerungsvorgaben über eine Eingabe am gekoppelten Werkstatttester an Aktuatoren ermöglichen, mit dem Fahrzeug verbunden. Nach dem Durchlaufen aller Schritte des Verfahrens, werden die Ergebnisse der Auswertung an dem Werkstatttester ausgegeben. Die Bereitschaft der Messsensorik wird ab ihrer Aktivierung für die Dauer des noch verbleibenden Verfahrens aufrechterhalten.
Bei älteren Fahrzeugen, bei denen das Verfahren nicht in der Software der Motorsteuerung implementiert ist, kann das Verfahren im Werkstatttester hinterlegt sein und über ATS- Eingriffe in die Motorsteuerung durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, eine Leckage von Kraftstoff- Einspritzventilen, insbesondere von Hochdruckeinspritzventilen, eindeutig, zuverlässig und auf standardisierte Weise dem entsprechenden Kraftstoff- Einspritzventil zuzuordnen. Dies wird erreicht, indem das Kraftstoffversorgungssystem zunächst durch das Starten und Betreiben des Verbrennungsmotors auf Betriebstemperatur gebracht wird, wodurch sich die Viskosität des Kraftstoffs ändert. Aufgrund der Erwärmung wird der Kraftstoff flüssiger, und kann somit durch kleinere Undichtigkeiten entweichen als zähflüssiger Kraftstoff. Dadurch sind Leckagedefekte - sofern vorhanden - stärker ausgeprägt. Zusätzlich wird dadurch die Betriebsbereitschaft der Messsensorik hergestellt, die anschließend aktiviert wird. Durch das Erwärmen des Verbrennungsmotors auf eine vorgegebene Betriebstemperatur vor dem Aktivieren der Messsensorik wird verhindert, dass Beschädigungen an der Messsensorik auftreten.
Das Abschalten des Verbrennungsmotors und das Abwarten eines vorgegebenen Stillstandzeitraumes, wobei die Betriebsbereitschaft der Messsensorik aufrechterhalten wird, bewirkt, dass sich eine defektrelevante und detektierbare Menge Kraftstoff durch eine ggf. vorhandene Leckage im Zylinder ansammelt. Darüber hinaus wird für den weiteren Verlauf sowohl die Kraftstoffeinspritzung als auch die Zündung deaktiviert.
Durch das Aktivieren des Starters bei deaktivierter Kraftstoffeinspritzung und Zündung wird der Verbrennungsmotor von dem Starter als „Luftpumpe“ betrieben, welche den Inhalt des wenigstens einen Zylinders in den Abgastrakt pumpt. Anschließend wird mit der Messsensorik wenigstens ein Signal für einen vorgegebenen Messzeitraum erfasst und anschließend in einem weiteren Schritt ausgewertet, um eine Leckage in wenigstens einem Kraftstoff- Einspritzventil des Verbrennungsmotors zu erkennen.
Liegt an keinem der Kraftstoff- Einspritzventile ein Defekt vor, wird durch das Betreiben des Verbrennungsmotors als „Luftpumpe“ lediglich reine Luft gefördert und das Signal der Messsensorik steigt auf einen Wert, der dem Wert frischer Luft entspricht. Im Defektfall, d.h. bei Vorliegen einer Leckage, wird durch das Betreiben des Verbrennungsmotors als „Luftpumpe“ ein Luft- Kraftstoff-Gemisch gefördert, und das Signal der Messsensorik zeigt einen der Leckagestärke entsprechenden Wert an. Für den Fall, dass eine Leckage vorliegt, kann im Schritt „Auswerten des wenigstens einen erfassten Signals“ bestimmt werden, an welchem der Kraftstoff- Einspritzventile des Verbrennungsmotors die Leckage vorliegt.
Die Ausführung dieses Verfahrens in einer Werkstattumgebung ermöglicht es, definierte und reproduzierbare Randbedingungen auszunutzen, insbesondere ein Aktivieren bzw. Ansteuern des Starters ohne Kraftstoffeinspritzung und ohne Zündung, um Defekte zu erkennen und dem entsprechenden Zylinder bzw. dem entsprechenden Kraftstoff- Einspritzventil zuzuordnen. Ein weiterer Vorteil der Werkstattumgebung ist, dass der Raildruck, d.h. der Druck in der Kraftstoff zuführung, vorgegeben werden kann. Bei höherem Raildruck pro Zeiteinheit gelangt eine größere Kraftstoffmenge in den jeweiligen Zylinder, was zu einer verbesserten Güte der Defekterkennung führt. Darüber hinaus können typische Unschärfequellen für die Messung, z.B. im Fährbetrieb übliche Quellen für Kohlenwasserstoffe (HC), wie bspw. die Einspritzung oder Tankentlüftung, in der Werkstattumgebung deaktiviert bzw. unterbunden werden.
Die abhängigen Patentansprüche beanspruchen weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, die nachfolgend erläutert werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Messsensorik eine in einem Abgastrakt des Verbrennungsmotors angeordnete Lambdasonde (l-Sonde), insbesondere eine Breitbandlambdasonde, umfasst. Die Lambdasonde ist ein Sauerstoffpartialdrucksensor, der sich auch durch eine Querempfindlichkeit auf Kohlenwasserstoffe (HC) auszeichnet.
Lambdasonden eignen sich zur Ermittlung des Sauerstoffanteils der Verbrennungsluft, woraus Schlüsse hinsichtlich der verbrannten Kraftstoffmenge gezogen werden können. Durch die Eigenschaft der HC-Querempflindlichkeit sind Lambdasonden darüber hinaus geeignet, zu ermitteln, ob die von dem als Luftpumpe betriebenen Verbrennungsmotor beförderte Luft mit Kraftstoff vermischt ist. Mittels einer einfachen Lambdasonde kann das Verbrennungsluftverhältnis l nur in einem sehr engen Wertebereich um l=1 bestimmt werden. Eine Breitbandlambdasonde ist eine Variante einer einfachen Lambdasonde, die speziell für den Einsatz in Verbrennungsmotoren mit Kraftstoff-Direkteinspritzung entwickelt wurde. Breitbandlambdasonden können in einem l-Wertebereich von 0,8 und höher zuverlässig eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform umfasst der vorgegebene Stillstandzeitraum einen Zeitraum von mindestens 1 bis 10 Minuten, insbesondere einen Zeitraum von mindestens 5 Minuten. Es sind aber auch Zeiträume von mehr als 10 Minuten denkbar. Der Stillstandzeitraum des Verbrennungsmotors dient dazu, dass sich im Leckagefall eine detektierbare Menge Kraftstoff im entsprechenden Zylinder ansammelt. Der angegebene Zeitraum von mindestens 1 bis 10 Minuten ist als beispielhaft anzusehen und resultiert aus einem Kompromiss eines ausreichend langen Zeitraums, um eine detektierbare Menge Kraftstoff im entsprechenden Zylinder anzusammeln einerseits und einem für eine Werkstatt wirtschaftlich vertretbaren Zeitraum zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens andererseits.
In einer Ausführungsform umfasst der vorgegebene Messzeitraum einen Zeitraum von mindestens 1 bis 10 Sekunden, insbesondere einen Zeitraum von mindestens 2 Sekunden. Der Messzeitraum kann aber auch länger als 10 Sekunden betragen. Der angegebene Zeitraum basiert auf einer Annahme für die Zeit, die der Verbrennungsmotor benötigt, um im „Luftpumpen“-Betrieb die Verbrennungskammer jedes Kraftstoff- Einspritzventils zu entleeren.
In einer Ausführungsform umfasst das Auswerten des wenigstens einen erfassten Signals der Messsensorik, das Vergleichen einer Zeitdauer bis zu einem ersten Anstieg des Signals nach dem Aktivieren des Starters mit einem vorgegebenen Zeitdauer-Schwellwert und/oder das Vergleichen einer Steigung des Signals mit einem vorgegeben Steigungs-Schwellwert. Die jeweiligen Schwellwerte sind fahrzeugspezifische Werte, die insbesondere in der Software der jeweiligen Motorsteuerung hinterlegt sind.
In einer Ausführungsform wird eine Leckage in wenigstens einem Kraftstoff- Einspritzventil festgestellt, wenn die Zeitdauer bis zu einem ersten Anstieg des Signals größer als der vorgegebene Zeitdauer-Schwellwert ist und/oder die Steigung des Signals kleiner als der vorgegebene Steigungs-Schwellwert ist.
Ein Luftpaket aus einem Zylinder mit einem leckagefreien Kraftstoff- Einspritzventil enthält reine, also sozusagen frische, Luft und bewirkt einen starken ersten Anstieg des Signals. Ein Luftpaket aus einem Zylinder mit einem leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventil enthält ein Kraftstoff-Luft-Gemisch und bewirkt einen schwächeren ersten Anstieg des Signals als ein Luftpaket aus einem Zylinder mit einem leckagefreien Kraftstoff- Einspritzventil. Daher kann das Auswerten des wenigstens einen erfassten Signals der Messsensorik auch das Vergleichen des Signals mit einem vorgegebenen Signal-Schwellwert umfassen.
Eine Auswertung der Zeitdauer bis zum ersten Anstieg des Signals ist aber zuverlässiger als das Vergleichen des Signals mit einem vorgegebenen Signal- Schwellwert, insbesondere wenn die Abweichung nur sehr gering ist. Daher wird bevorzugt die Zeitdauer bis zum ersten Anstieg des Signals mit einem vorgegebenen Zeitdauer-Schwellwert verglichen. Der vorgegebene Zeitdauer- Schwellwert entspricht der Zeitdauer, die ein Frischluftpaket von den Auslassventilen des Verbrennungsmotors bis zur Messsensorik benötigt. Dieser Zeitdauer-Schwellwert ist fahrzeugabhängig, da die Anordnung der Messsensorik variieren kann. Ist die gemessene Zeitdauer größer als der Zeitdauer- Schwellwert, stammt dieses Luftpaket von einem leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventil.
Das Vergleichen einer Steigung des Signals mit einem vorgegeben Steigungsschwellwert ist zur Bestimmung von Leckagen nach dem ersten Anstieg relevant. Ist die gemessene Steigung des Signals kleiner als der vorgegebene Steigungsschwellwert, entspricht dies einer Abschwächung der Steigung des Signals und man spricht von einer sogenannten „Plateauerkennung“, da diese Abschwächung der Steigung des Signals im Verlauf eine Art Plateau bilden kann, wenn sich die Steigung auf nahezu Null abschwächt.
Hierbei ist zu beachten, dass der Steigungsschwellwert unterschiedlich sein kann, je nachdem, ob der erste Anstieg von einem leckagebehafteten oder einem leckagefreien Kraftstoff- Einspritzventil stammt. Daher müssen entweder unterschiedliche Schwellwerte hinterlegt sein, oder zunächst das erste leckagebehaftete Kraftstoff- Einspritzventil ausgetauscht oder repariert werden und anschließend das Verfahren erneut durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Auswerten des wenigstens einen Signals ferner, einen Abstand zwischen dem Aktivieren des Starters und dem Feststellen einer Leckage in wenigstens einem Kraftstoff- Einspritzventil zu bestimmen und das zumindest eine defekte Kraftstoff- Einspritzventil basierend auf dem so bestimmten Abstand zu identifizieren.
Der Abstand zwischen dem Aktivieren des Starters und dem Feststellen einer Leckage in wenigstens einem Kraftstoff- Einspritzventil ist abhängig von der Geometrie des Abgastrakts, insbesondere die Wegstrecke zwischen den Auslassventilen und der Messsensorik.
In einer Ausführungsform wird der Abstand zwischen dem Aktivieren des Starters und dem Feststellen einer Leckage mittels der Motorposition, insbesondere dem Drehwinkel einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, beim Feststellen der Leckage relativ zur Motorposition während des Stillstandzeitraumes bestimmt.
Die Motorposition ist als relevante Größe für die Messung des Abstands besonders geeignet, da der Verbrennungsmotor in diesem Ablauf als „Luftpumpe“ betrieben wird, die einzelne Luftpakete in den Abgastrakt schiebt. Somit kann die Herkunft der Luftpakete bezogen auf die einzelnen Zylinder und somit die zugehörigen Kraftstoff- Einspritzventile bestimmt werden. Darüber hinaus ist die Motorposition, im Gegensatz zur einer rein zeitlichen Messung des Abstandes, unabhängig von Drehzahlschwankungen, wie sie beispielsweise durch Schwankungen der Batteriespannung verursacht werden können.
Für den Fall einer Abschwächung der Steigung des Signals wird deren Abstand in der Motorposition, z.B. repräsentiert durch den Drehwinkel der Kurbelwelle, zum Erstanstieg des Signals unter Berücksichtigung der Motorposition im vorhergehenden Motorstillstand bestimmt, um das zugehörige leckagebehaftete Kraftstoff- Einspritzventil zu identifizieren.
Eine alternative Möglichkeit zur Bestimmung des ersten Anstiegs des Signals, auch als erstes Charakteristikum bezeichnet, und der Abschwächung der Steigung des Signals, auch als zweites Charakteristikum bezeichnet, ist die Ableitung aus einem integrierten oder differenzierten (Lambda-)Signalverlauf.
Das erste Charakteristikum ist im integrierten Signalverlauf als Wechsel von einer linearen zu einer exponentiellen Steigung erkennbar. Das zweite Charakteristikum ist im integrierten Signalverlauf als Wechsel von einer starken exponentiellen Steigung zu einer linearen oder schwachen exponentiellen Steigung erkennbar. Im differenzierten, mathematisch abgeleiteten Signalverlauf ist das erste Charakteristikum als erster Wechsel auf einen positiven Wert erkennbar. Das zweite Charakteristikum ist im differenzierten Signalverlauf als Rückgang auf einen niedrigeren Wert, in manchen Fällen sogar bis zur Nulllinie, bzw. als lokales Minimum, erkennbar. Ähnliche Zusammenhänge können auch für weitere Umformungen des ursprünglichen (Lambda-)Signalverlaufs hergeleitet werden.
In einer Ausführungsform ist die Größe des Signals der Messsensorik ein Maß für das Ausmaß der Leckage. So kann anhand des Signalverlaufs die Ausprägung der Leckage erkannt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen auch ein Steuergerät zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, wobei das Steuergerät dazu ausgelegt ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Das Steuergerät weist insbesondere ein Speicherelement auf, das dazu ausgelegt ist, motorspezifische Werte zu speichern.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung auch von einem Computerprogramm zur Steuerung eines computergesteuerten Steuergeräts für einen Verbrennungsmotor gelöst, wobei das Computerprogramm dazu ausgelegt ist, das Steuergerät derart zu steuern, dass es das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
Ein solches Computerprogramm kann bspw. auf einem Werkstattdiagnosegerät bzw. einem Werkstatttester installiert sein, der über die sogenannten ATS- Eingriffsschnittstellen mit dem Steuergerät des Verbrennungsmotors verbindbar ist. Bei bestehender Verbindung kann über den Werkstatttester das erfindungsgemäße Verfahren gestartet und die Ergebnisse nach Durchlaufen des gesamten Verfahrens am Werkstatttester ausgegeben werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit Zylindern mit Kraftstoff- Einspritzventilen, einem Starter, einem Abgastrakt mit Messsensorik, und einem Steuergerät;
Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Testsequenz mit qualitativen Signalverläufen, wie sie gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt wird; Figur 4 zeigt einen Ausschnitt eines Diagramms einer beispielhaften Defektmessung, in dem zum einen die Motordrehzahl und zum anderen das erzeugte Messsignal über die Zeit dargestellt sind;
Figur 5 zeigt einen zeitlichen Teilbereich des Diagramms aus Figur 3 in vergrößerter Darstellung, wobei nur das erzeugte Messsignal abgebildet ist; und
Figur 6 zeigt denselben zeitlichen Teilbereich des Diagramms wie Figur 4, wobei die Motordrehzahl und die Motorposition abgebildet sind.
Figurenbeschreibung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder entsprechende Elemente.
Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau, der es ermöglicht, ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer Werkstattumgebung an einem Fahrzeug 2 durchzuführen. Das Fahrzeug 2 besitzt einen Verbrennungsmotor 4, einen Starter 6 zum Starten des Verbrennungsmotors 4 und einen Abgastrakt 8, der in Figur 1 gekürzt dargestellt ist.
Der Verbrennungsmotor 4 weist beispielhaft vier Zylinder 10 auf, die jeweils ein Kraftstoff- Einspritzventil 12 aufweisen. Die Kraftstoff- Einspritzventile 12 sind zur Kraftstoff zufuhr mit einer Kraftstoffleitung ("Rail") 14 verbunden.
Am Abgastrakt 8 ist eine Messsensorik 16 angeordnet, die in den nachfolgend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen als eine Breitbandlambdasonde ausgeführt ist. Die Messsensorik 16 ist zur Signalübertragung mit einem Steuergerät 18 des Verbrennungsmotors 4 gekoppelt. Das Steuergerät 18 weist zumindest eine sogenannte ATS- Eingriffsschnittstelle 20 auf, über die ein Diagnosegerät, wie bspw. ein Werkstatttester 22 mit dem Steuergerät 18 lösbar gekoppelt ist. Das Steuergerät weist auch ein Speicherelement 21 auf, das dazu ausgelegt ist, motorspezifische Werte zu speichern Figur 2 zeigt einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Flussdiagramms gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und Figur 3 zeigt beispielhaft eine Testsequenz, welche die Verläufe eines durch das Verfahren erzeugten Messsignals 24 und einer Drehzahl 26 des Verbrennungsmotors 4 (siehe Figur 1) qualitativ über die Zeit darstellt. Das Verfahren wird nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben.
Zunächst wird das Verfahren gestartet. Dies kann beispielsweise durch den mit dem Steuergerät 18 des Verbrennungsmotors 4 gekoppelten Werkstatttester 22 ausgeführt werden, wie es in Figur 1 beispielhaft gezeigt ist. In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird der Verbrennungsmotor 4 gestartet und anschließend so lange, insbesondere im Leerlauf, betrieben, bis eine optimale Betriebstemperatur für den Verbrennungsmotor 4 erreicht ist (Schritt S2). Das Aufwärmen des Verbrennungsmotors 4, und insbesondere des Kraftstoffversor gungssystems bewirkt unter anderem, dass sich die Viskosität des Kraftstoffs erhöht, wodurch eventuell vorhandene Leckagedefekte stärker ausgeprägt sind. Außerdem wird dadurch die Betriebsbereitschaft der Messsensorik 16, insbesondere einer (Breitband-)Lambdasonde, hergestellt.
Anschließend wird die Messsensorik 16 aktiviert (Schritt S3) und der Verbrennungsmotor 4 abgeschaltet (Schritt S4), um einen inaktiven Fahrzeugzustand herzustellen. In diesem Zustand sammelt sich bei leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventilen 12 eine defektrelevante und detektierbare Menge Kraftstoff in dem zugehörigen Zylinder 10 an. Die Betriebsbereitschaft der Messsensorik 16 wird dabei aufrechterhalten, wie es bspw. im Stopp-Modus des Starl/Stopp- Betriebes des Verbrennungsmotors 4 gegeben ist. Nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors 4 wird eine vorgegebene Stillstandzeit, insbesondere im Bereich von 1 bis 10 Minuten, bspw. 5 Minuten, abgewartet, in der der Verbrennungsmotor 4 deaktiviert bleibt (Schritt S5). Diese Stillstandzeit ist erforderlich, damit sich bei leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventilen 12 eine ausreichende Menge Kraftstoff im entsprechenden Zylinder 10 ansammelt, die im weiteren Verlauf des Verfahrens für die Messsensorik 16 erfassbar ist. Darüber hinaus wird für den weiteren Verlauf des Verfahrens sowohl die Kraftstoffeinspritzung als auch die Zündung deaktiviert und die Betriebsbereitschaft der Messsensorik 16 weiter aufrechterhalten. Nach Ablauf der vorgegebenen Stillstandzeitdauer wird in Schritt S6 der Starter 6 bei deaktivierter Kraftstoffeinspritzung und Zündung aktiviert. Bei deaktivierter Kraftstoffeinspritzung und Zündung wird der Verbrennungsmotor 4 durch den Starter 6 als „Luftpumpe“ betrieben.
Hierunter ist zu verstehen, dass es während dieses Betriebs des Ver brennungsmotors 4 weder zu einer (erneuten) Kraftstoffeinspritzung noch zu einer Zündung eines ggf. bereits vorhandenen Luft-Kraftstoff-Gemischs in den Zylindern 10 kommt. Dadurch wird bewirkt, dass durch das Betreiben des Verbrennungsmotors 4 in diesem Zustand der Inhalt der jeweiligen Zylinder 10 in den Abgastrakt 8 gefördert wird.
In dem Abgastrakt 8 ist die Messsensorik 16, z.B. eine Breitbandlambdasonde, angeordnet (siehe Figur 1). Die Messsensorik 16 erfasst den Inhalt des jeweiligen Zylinders 10 messtechnisch und generiert ein entsprechendes Messsignal 24, das in Schritt S7 erfasst wird. Die Größe des Messsignals 24 ist zum einen ein Maß dafür, ob ein Defektfall, d.h., ein Leckagefall vorliegt, und zum anderen ein Maß für das Ausmaß der vorhandenen Leckage. Anschließend wird das Messsignal 24 ausgewertet (Schritt S8). Das Messergebnis, welches die Aussage enthält, ob und wenn ja welches Kraftstoff- Einspritzventil 12 eine Leckage aufweist, wird an einem Ausgabegerät, wie bspw. dem gekoppelten Werkstatttester 22 (siehe Figur 1), ausgegeben.
Der Inhalt eines Zylinders 10 mit einem leckagefreien Kraftstoff- Einspritzventil 12 weist reine Luft, sozusagen Frischluft, auf und bewirkt einen starken ersten Anstieg 24Ades Messsignals 24 (siehe Figur 3). Der Inhalt eines Zylinders 10 mit einem leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventil 12 entspricht einem Luft- Kraftstoff-Gemisch und bewirkt einen schwachen ersten Anstieg 24B des Messsignals 24. Für den Fall, dass der Inhalt eines Zylinders 10 mit einem leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventil 12 nach dem Inhalt eines Zylinders 10 mit einem leckagefreien Kraftstoff- Einspritzventil 12 von der Messsensorik 16 erfasst wird, bewirkt der Inhalt des Zylinders 10 mit dem leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventil 12 eine Abschwächung des bereits vorhandenen Anstiegs des Messsignals 24 bzw. ein Plateau 28 im zeitlichen Verlauf des Messsignals 24 (siehe auch Figur 5).
Die Figuren 4 bis 6 zeigen Zeitdiagramme der Messsignalerfassung am Beispiel einer Breitbandlambdasonde als Messsensorik 16. Figur 4 zeigt einen Ausschnitt eines Zeitdiagramms über einen letzten Zeitbereich der Messsignalerfassung, wobei zum einen der Verlauf des erfassten Signals 24 der Messsensorik 16 und zum anderen der Verlauf der Motordrehzahl 26 dargestellt ist. Die Figuren 5 und 6 zeigen einen für die Defekterkennung relevanten Teilausschnitt aus dem in Figur 4 dargestellten Zeitbereich in vergrößerter Darstellung. In Figur 5 ist der Verlauf des Messsignals 24 und in Figur 6 sind der Verlauf der Motordrehzahl 26 sowie der Verlauf der Motorposition 30, z.B. gemessen als Drehwinkel der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 4, dargestellt.
Mit Bezug auf Figur 5 wird eine Ausführungsform der Auswertung des Messsignals 24 näher erläutert, die es ermöglicht, ein leckagebehaftetes Kraftstoff- Einspritzventil 12 zu identifizieren, was auch als „pinpointing“ bezeichnet wird. Allgemein wird der Verlauf des Messsignals 24 stark von der Geometrie des Abgastrakts 8, insbesondere von der Wegstrecke zwischen Auslassventilen der Zylinder 10 des Verbrennungsmotors 4 und der Messsensorik 16 beeinflusst.
In Figur 5 sind zwei für das erfindungsgemäße Verfahren bedeutsame Charakteristiken im Verlauf des Messsignals 24 der Breitbandlambdasonde zu erkennen. Ein erstes Charakteristikum 32 ist der erste Anstieg im Verlauf des Messsignals 24 nach der Aktivierung des Starters 6. Dieses erste Charakteristikum 32 wird auch als „lambda increase detection“ bezeichnet. Mithilfe dieses ersten Charakteristikums 32 wird die Zeitdauer, auch als Laufzeit bezeichnet, bestimmt, die die Inhalte der Zylinder 10, nachfolgend auch als Luftpakete bezeichnet, von den Auslassventilen des Verbrennungsmotors 4 bis zu der Messsensorik 16 benötigen.
Ist die hier erfasste Laufzeit größer als ein dafür hinterlegter Schwellwert, stammt das erste Luftpaket, das von der Breitbandlambdasonde erfasst wird, von einem Zylinder 10 mit einem leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventil 12.
Ein zweites Charakteristikum 34 ist eine Abschwächung der Steigung des Messsignals 24, also ein Plateau 28 im Messsignal 24, welches auf ein leckagebehaftetes Kraftstoff- Einspritzventil 12 hindeutet. Das zugehörige defekte Kraftstoff- Einspritzventil 12 wird aus dem zeitlichen Abstand Ät des zweiten Charakteristikums 34 vom ersten Charakteristikum 32 in der Motorposition 30, z.B. gemessen über den Drehwinkel der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 4 (siehe Figur 6), unter Berücksichtigung der Motorposition im vorhergehenden Stillstand des Verbrennungsmotors 4 während der Stillstandzeitdauer bestimmt. So kann der Zylinder 10 mit dem leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventil 12 eindeutig identifiziert werden.
Die Motorposition zur Identifizierung eines Zylinders 10 mit einem leckagebehafteten Kraftstoff- Einspritzventil 12 zu nutzen, eignet sich hierfür besonders, da der Verbrennungsmotor 4 in diesem Verfahren als „Luftpumpe“ betrieben wird, die einzelne Luftpakete in den Abgastrakt 8 schiebt und somit die Herkunft der Luftpakete bezogen auf die Zylinder 10 und somit auf die Kraftstoff- Einspritzventile 12, bestimmt werden kann. Darüber hinaus ist die Motorposition, im Gegensatz zu einer rein zeitlichen Messung des Abstandes, unabhängig von Drehzahlschwankungen, wie sie bspw. durch Schwankungen in der Batterie spannung auftreten können, und somit zuverlässiger.
Alternativ können die beiden Charakteristiken 32, 34 auch aus einem Verlauf eines integrierten oder differenzierten Messsignals 24 der Breitbandlambdasonde abgeleitet werden, die in den Figuren nicht dargestellt sind. Im Verlauf eines integrierten Messsignals der Breitbandlambdasonde ist das erste Charakteristikum 32 als ein Wechsel von einer linearen zu einer exponentiellen Steigung des Verlaufs erkennbar. Das zweite Charakteristikum 34 zeigt sich als Wechsel von einer starken exponentiellen Steigung zu einer schwachen expo nentiellen oder einer linearen Steigung. Im Verlauf eines differenzierten Messsignals der Messsensorik 16, also eines mathematisch abgeleiteten Signals, ist das erste Charakteristikum 32 als erster Wechsel auf einen positiven Wert erkennbar. Das zweite Charakteristikum 34 ist als Rückgang auf einen niedrigeren Wert, in manchen Fällen sogar bis zur Nulllinie, bzw. als lokales Minimum, erkennbar. Ähnliche Zusammenhänge können auch für weitere Umformungen des Verlaufs des ursprünglichen Messsignals 24 der Messsensorik 16 hergeleitet werden.
Bei all diesen Verfahren wird das „pinpointing“ auf die einzelnen Zylinder durch den Abstand zwischen dem Aktivieren des Starters 6 und der Erfassung von Kraftstoffanteilen in einem Luftpaket durch die Messsensorik 16, und dem Verlauf des Messsignals 24 bestimmt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erkennen von Leckagen in Kraftstoff- Einspritzventilen (12) eines Verbrennungsmotors (4) mit wenigstens einem Zylinder (10), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Starten des Verbrennungsmotors (4);
Betreiben des Verbrennungsmotors (4), bis dieser eine vorgegebene Betriebstemperatur erreicht hat;
Aktivieren einer wenigstens teilweise in oder an einem Abgastrakt (8) des Verbrennungsmotors (4) angeordneten Messsensorik (16);
Abschalten des Verbrennungsmotors (4);
Abwarten eines vorgegebenen Stillstandzeitraumes; nach Ablauf des vorgegebenen Stillstandzeitraumes: Aktivieren eines Starters (6) bei deaktivierter Kraftstoffeinspritzung und Zündung, um den Inhalt des wenigstens einen Zylinders (10) in den Abgastrakt (8) zu pumpen; Erfassen wenigstens eines Signals (24) mit der Messsensorik (16) für einen vorgegebenen Messzeitraum; und
Auswerten des wenigstens einen erfassten Signals (24), um eine Leckage in wenigstens einem Kraftstoff- Einspritzventil (12) des Verbrennungsmotors (4) zu bestimmen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Messsensorik (16) eine in einem Abgastrakt (8) des Verbrennungsmotors (4) angeordnete Lambdasonde (16), insbesondere eine Breitbandlambdasonde (16), umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vorgegebene Stillstandzeitraum einen Zeitraum von mindestens 1 bis 10 Minuten, insbesondere einen Zeitraum von mindestens 5 Minuten, umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorgegebene Messzeitraum einen Zeitraum von mindestens 1 bis 10 Sekunden, insbesondere einen Zeitraum von mindestens 2 Sekunden, umfasst.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Auswerten des wenigstens einen erfassten Signals (24) der Messsensorik (16) umfasst, eine Zeitdauer bis zu einem ersten Anstieg des Signals (24) mit einem vorgegebenen Zeitdauer-Schwellwert zu vergleichen und/oder eine Steigung des Signals (24) mit einem vorgegeben Steigungs-Schwellwert zu vergleichen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Leckage in wenigstens einem Kraftstoff- Einspritzventil (12) festgestellt wird, wenn die Zeitdauer bis zu einem ersten Anstieg des Signals (24) höher als der vorgegebene Zeitdauer- Schwellwert ist und/oder die Steigung des Signals (24) kleiner als der vorgegebene Steigungs-Schwellwert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Auswerten des wenigstens einen Signals (24) ferner umfasst, einen Abstand zwischen dem Aktivieren des Starters (6) und dem Feststellen einer Leckage in wenigstens einem Kraftstoff- Einspritzventil (12) zu bestimmen und das zumindest eine defekte Kraftstoff- Einspritzventil (12) basierend auf dem so bestimmten Abstand zu identifizieren.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Abstand zwischen dem Aktivieren des Starters (6) und dem Feststellen einer Leckage mittels der Motorposition (30), insbesondere dem Drehwinkel einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (4), beim Feststellen der Leckage relativ zur Motorposition im Stillstandzeitraum bestimmt wird.
9. Steuergerät (18) zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (4), wobei das Steuergerät (18) ein Speicherelement (21) aufweist, das dazu ausgelegt ist, motorspezifische Werte zu speichern; und wobei das Steuergerät (18) dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
10. Computerprogramm zur Steuerung eines computergesteuerten Steuergeräts (18) für einen Verbrennungsmotor (4), wobei das Computerprogramm dazu ausgelegt ist, das Steuergerät (18) derart zu steuern, dass es ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
PCT/EP2021/051702 2020-03-20 2021-01-26 Verfahren zum erkennen von leckagen in einspritzventilen WO2021185501A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180022335.1A CN115280006B (zh) 2020-03-20 2021-01-26 用于识别出喷入阀中的泄漏的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020203628.4 2020-03-20
DE102020203628.4A DE102020203628A1 (de) 2020-03-20 2020-03-20 Verfahren zum Erkennen von Leckagen in Einspritzventilen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021185501A1 true WO2021185501A1 (de) 2021-09-23

Family

ID=74418430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/051702 WO2021185501A1 (de) 2020-03-20 2021-01-26 Verfahren zum erkennen von leckagen in einspritzventilen

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN115280006B (de)
DE (1) DE102020203628A1 (de)
WO (1) WO2021185501A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022122171B4 (de) 2022-09-01 2024-05-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Erkennen einer Leckage eines Kraftstoffinjektors während eines Motorbetriebs

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014218430A1 (de) * 2014-09-15 2016-03-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Erkennung von defekten Einspritzdüsen eines Verbrennungsmotors
DE102015206912A1 (de) * 2015-04-16 2016-10-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Steuervorrichtung zur Detektion einer Leckage mindestens eines Kraftstoff-Injektors einer Brennkraftmaschine
US20190234326A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for intake system hydrocarbon trap diagnostics
US20190271279A1 (en) * 2018-01-17 2019-09-05 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for determining fuel release from a fuel injector

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4246688B2 (ja) * 2004-11-18 2009-04-02 本田技研工業株式会社 蒸発燃料処理系のリーク判定装置
DE102008042605B4 (de) 2008-10-06 2019-12-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit mindestens eines Einspritzventils
DE102010062226B4 (de) * 2010-11-30 2018-10-25 Continental Automotive Gmbh Schätzen einer Leckage-Kraftstoffmenge eines Einspritzventils während einer Abstellzeit eines Kraftfahrzeugs
DE102016209390A1 (de) * 2016-05-31 2017-11-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Leckageprüfung eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine
US10808639B2 (en) 2018-07-02 2020-10-20 Fca Us Llc Techniques for measuring fuel injector flow irregularity without removal from vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014218430A1 (de) * 2014-09-15 2016-03-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Erkennung von defekten Einspritzdüsen eines Verbrennungsmotors
DE102015206912A1 (de) * 2015-04-16 2016-10-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Steuervorrichtung zur Detektion einer Leckage mindestens eines Kraftstoff-Injektors einer Brennkraftmaschine
US20190271279A1 (en) * 2018-01-17 2019-09-05 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for determining fuel release from a fuel injector
US20190234326A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for intake system hydrocarbon trap diagnostics

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020203628A1 (de) 2021-09-23
CN115280006B (zh) 2024-05-28
CN115280006A (zh) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69411153T2 (de) Integritätsbestätigung eines knistersystems mit positivem druck
EP1192340B1 (de) Verfahren zum überprüfen eines dreiwege-abgaskatalysators einer brennkraftmaschine
DE102007062794B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Detektion einer Undichtigkeit in einem Abgasabschnitt eines Verbrennungsmotors
CH685133A5 (de) Vorrichtung und Verfahren zum automatischen Prüfen von Steuerungssystemen für die Treibstoffverdunstung bei Fahrzeugen.
WO2004040104A1 (de) Verfahren zur überprüfung wenigstens dreier sensoren, die eine messgrösse im bereich einer brennkraftmaschine erfassen
DE10230834A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2017021183A1 (de) Verfahren zur erkennung fehlerhafter komponenten eines kraftstoffeinspritzsystems
WO2008080725A1 (de) Vorrichtung zur diagnose von fehlfunktionen in brennkraftmaschinen
EP2619432A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung der funktion eines abgassensors
DE19620038B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftstoffzumeßsystems
DE102016200158A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage
DE102008042605B4 (de) Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit mindestens eines Einspritzventils
WO2020143968A1 (de) Verfahren zur überwachung von sensorsignalen und quantitative ermittlung des stöchiometrischen kraftstoff-luftverhältnisses des gefahrenen kraftstoffs mittels injektortest und katalysatordiagnose in einem fahrzeug
WO2021185501A1 (de) Verfahren zum erkennen von leckagen in einspritzventilen
DE102008041537A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Leckage eines Kraftstoffinjektors
DE102019212457B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Leckage-Diagnose einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102013220814B3 (de) Diagnoseverfahren und Diagnoseeinrichtung zum Erkennen eines defekten Kraftstoffinjektors einer Verbrennungskraftmaschine
DE102020203662A1 (de) Verfahren zur Analyse eines Fluids, hierzu eine Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Computerprogramm, welches ein Ausführen des Verfahrens durch die Vorrichtung bewirkt
DE102010027987A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Abgasbrenners
DE102011005172B4 (de) Verfahren und Steuergerät zur Motor-Fehlerdiagnose
EP1450028A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines piezoelektrischen Aktors
DE102020205775A1 (de) Vergleichen der Durchflussmengen von Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors
DE102005004741A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose von Sensoren einer Luftzuführung einer Brennkraftmaschine
WO2020152236A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überprüfung der funktionsfähigkeit eines kurbelgehäuseentlüftungssystems einer brennkraftmaschine
DE102021206409B3 (de) Verfahren zur Diagnose von Kraftstoffinjektoren einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine, eingerichtet zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21702423

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202217053112

Country of ref document: IN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21702423

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1