DE19846526C1 - Prüfverfahren für eine aufgeladene Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bei einem Prüfverfahren für eine aufgeladene Brennkraftmaschine, deren Abgasturbine eine variable Turbinengeometrie aufweist, die zur veränderlichen Einstellung des wirksamen Turbinenquerschnitts zwischen einer Staustellung und einer Öffnungsstellung verstellt werden kann, wird auf einem Motorprüfstand in befeuerter Antriebsbetriebsweise in der Brennkraftmaschine Motorleistung erzeugt und in Bremsleistung einer Prüfstandsbremse umgewandelt. DOLLAR A Um aufgeladene Brennkraftmaschinen mit vertretbarem Aufwand auf Motorprüfständen einer Funktionsüberprüfung unterziehen zu können, wird die variable Turbinengeometrie des Abgasturboladers in die Staustellung überführt, die Befeuerung der Brennkraftmaschine zumindest teilweise aufrecht erhalten und eine Motor-Zustandsgröße gemessen und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen, wobei bei einer unzulässigen Abweichung des Istwerts vom Sollwert ein Fehlersignal erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren für eine aufgeladene Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 11.

Aus der DE 195 43 190 A1 ist ein Motorbremssystem für eine auf­ geladene Brennkraftmaschine bekannt, die mit einer Abgasturbine mit einer über ein verstellbares Leitgitter variabel einstell­ baren Turbinengeometrie versehen ist. Das Leitgitter. umfaßt Leitschaufeln, die mit Hilfe eines Stellglieds so eingestellt werden können, dass der wirksame Turbinenquerschnitt der Turbi­ ne verändert wird. Hierdurch können je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine verschieden hohe Abgasgegendrücke im Ab­ schnitt zwischen den Zylindern und dem Abgasturbolader reali­ siert werden, wodurch die Leistung der Turbine und die Leistung des Verdichters je nach Bedarf eingestellt werden können.

Um im Bremsbetrieb der Brennkraftmaschine eine Motorbremswir­ kung zu erzielen, wird das Leitgitter in eine Staustellung überführt, in der der Turbinenquerschnitt deutlich reduziert ist. Im Leitungsabschnitt zwischen den Zylindern und der Abgas­ turbine baut sich ein hoher Abgasgegendruck auf, der zur Folge hat, dass Abgas mit hoher Geschwindigkeit durch die Kanäle zwi­ schen den Leitschaufeln strömt und das Turbinenrad mit einem hohen Impuls beaufschlagt. Die Turbinenleistung wird auf den Verdichter übertragen, woraufhin die dem Motor zugeführte Ver­ brennungsluft vom Verdichter unter erhöhten Ladedruck gesetzt wird.

Dadurch wird der Zylinder eingangsseitig mit erhöhtem Ladedruck beaufschlagt, ausgangsseitig liegt zwischen dem Zylinderauslaß und dem Abgasturbolader ein erhöhter Abgasgegendruck an, der dem Abblasen der im Zylinder verdichteten Luft über Bremsventi­ le in den Abgasstrang hinein entgegenwirkt. Im Motorbremsbe­ trieb muß der Kolben im Verdichtungs- und Ausschiebehub Kom­ pressionsarbeit gegen den hohen Überdruck im Abgasstrang ver­ richten, wodurch eine starke Bremswirkung erreicht wird.

Ein vergleichbares Motorbremssystem ist auch in der Druck­ schrift DE 196 37 999 A1 beschrieben worden. Darüberhinaus ist es beispielsweise aus der DE 196 34 107 C1 bekannt, Motorbrems­ ventile in Brennkraftmaschinen mit konventionellen Abgasturbo­ ladern vorzusehen, wobei im Motorbremsbetrieb der Brennraumin­ halt über separate Motorbremsleitungen direkt vor das Turbinen­ laufrad geführt wird die Motorbremsleistung kann durch die Be­ tätigung der Motorbremsventile beeinflusst werden.

Derartige Motorbremssysteme werden bevorzugt bei schweren Nutz­ fahrzeugen eingesetzt, bei denen Motorbremsleistungen in der Größenordnung von mehreren Hundert kW erzeugt werden können.

In der Großserienfertigung werden die Brennkraftmaschinen für schwere Nutzfahrzeuge nach der Motorenmontage einer Funktions­ überprüfung auf einem Motorprüfstand unterzogen, um etwaige Fehlfunktionen des Motors noch vor dem Einbau in das Fahrzeug detektieren und lokalisieren zu können. Die Motorprüfstände sind üblicherweise mit Wasserbremsen zur Aufnahme der im Prüf­ betrieb erzeugten Motorleistung ausgestattet. Die Wasserbremsen sind jedoch als passives Bauteil nur dazu geeignet, Motorlei­ stung aufzunehmen und als Bremsleistung zu dissipieren. Sie können aber nicht aktiv angetrieben werden und sind deshalb nicht in der Lage, Leistung abzugeben, so dass ein Schleppbe­ trieb bzw. Motorbremsbetrieb mit diesem Bremsentyp nicht simu­ liert werden kann. Motorprüfstände mit Wasserbremsen werden da­ her ausschließlich im befeuerten Motorbetrieb gefahren, eine Prüfung von Motoren mit variabler Turbinengeometrie im Motor­ bremsbetrieb ist nicht möglich.

Es sind andererseits elektrische Bremsen für Prüfstände be­ kannt, die im befeuerten Motorbetrieb als Generator eingesetzt werden und im Bremsbetrieb der Brennkraftmaschine Leistung ab­ geben. Dieser Bremsentyp kann sowohl für den befeuerten An­ triebsbetrieb als auch für den Motorbremsbetrieb eingesetzt werden. Mit diesen Prüfstandsbremsen ist es jedoch nur mit ei­ nem sehr hohen Aufwand möglich, die für einen Motorbremsbetrieb großer Brennkraftmaschinen mit variabler Turbinengeometrie er­ forderlichen Leistungswerte in der Größenordnung von mehreren Hundert kW zu erzeugen. Der Motorbremsbetrieb ist bei diesem Bremsentyp üblicherweise auf geringere Leistungswerte be­ schränkt, große Brennkraftmaschinen können daher nicht in ihrem gesamten Leistungsspektrum geprüft werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Prüfverfahren an­ zugeben, mit dem aufgeladene Brennkraftmaschinen, die mit va­ riabler Turbinengeometrie ausgestattet sind und im Motorbrems­ betrieb eingesetzt werden können, mit vertretbarem Aufwand auf Motorprüfständen einer Funktionsüberprüfung unterzogen werden können.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 bzw. 11 gelöst.

Gemäß dem neuartigen Prüfverfahren wird die Brennkraftmaschine im befeuerten Antriebsbetrieb auf dem Motorprüfstand geprüft, so dass rein passive Prüfstands-Bremssysteme verwendet werden können, die mit vergleichsweise geringem Aufwand hergestellt, betrieben und unterhalten werden können und die zur Aufnahme sehr großer Leistungen ausgelegt sind. Zugleich ist es möglich, die Funktionsfähigkeit der variablen Turbinengeometrie in ihrem gesamten Leistungsspektrum zu prüfen, insbesondere in Be­ triebspunkten hoher Leistung, die im realen Motorbremsbetrieb auftreten können, ohne jedoch den Motorbremsbetrieb auf dem Prüfstand simulieren zu müssen. Hierfür wird die einstellbare Turbine des Abgasturboladers in ihre dem Motorbremsbetrieb ent­ sprechende Staustellung überführt, in der der wirksame Turbi­ nenquerschnitt auf ein Minimum reduziert ist. Entgegen dem rea­ len Motorbremsbetrieb wird nun Kraftstoff eingespritzt, die Brennkraftmaschine wird im befeuerten Antriebsbetrieb gefahren und erzeugt Antriebsleistung, die von passiven Prüfstandsbrem­ sen aufgenommen werden kann. Aufwendige aktive Prüfstandssyste­ me, die Antriebsleistung generieren können, sind nicht erfor­ derlich.

Der verengte Turbinenquerschnitt hat einen erhöhten Abgasgegen­ druck stromauf der Turbine zur Folge, der zu hohen Strömungsge­ schwindigkeiten mit einem hohen, das Turbinenlaufrad beauf­ schlagenden Impuls führt, wodurch der Ladedruck erhöht wird. Zugleich ist aber der Durchsatzparameter, definiert durch das Produkt von Massenstrom und Wurzel aus der Turbinentemperatur und dividiert durch den Turbinendruck, durch die Turbine redu­ ziert. Bei verengtem Turbinenquerschnitt und gleichzeitiger Be­ feuerung stellen sich daher eine andere Antriebsleistung und andere Motor-Zustandsgrößen ein als bei befeuertem Betrieb und erweitertem Turbinenquerschnitt. Die sich in dieser Betriebs­ weise einstellenden, das Verhalten der Brennkraftmaschine be­ schreibenden Motor-Zustandsgrößen korrelieren wegen der übli­ cherweise nur im realen Motorbremsbetrieb in Staustellung ste­ henden variablen Turbinengeometrie mit der im realen Fahrbe­ trieb erreichbaren Motorbremsleistung und können als ein Maß für die Güte und die Qualität des Motorbremssystems herangezo­ gen werden.

Gemäß der Neuerung wird nun während des befeuerten Betriebs und mit der in Staustellung versetzten variablen Turbinengeometrie eine der Motor-Zustandsgrößen gemessen und mit einem bekannten Sollwert verglichen. Weicht der gemessene Istwert der Zustands­ größe in unzulässiger Weise vom Sollwert ab, so liegt eine Fehlfunktion einer die Motorbremsfunktion beeinflussenden Kom­ ponente vor; es wird ein Fehlersignal erzeugt und zur Anzeige gebracht bzw. für eine spätere Auswertung abgespeichert. Liegt die gemessene Zustandsgrößen innerhalb zulässiger Grenzen im Bereich des Sollwerts, funktioniert das Motorbremssystem ein­ wandfrei.

Zweckmäßig werden Ventile, insbesondere Bremsventile, zwischen den Zylindern und dem Abgasstrang zumindest zeitweise geöffnet. In Phasen geöffneter Bremsventile muß der Brennrauminhalt gegen den hohen Abgasgegendruck ausgeschoben werden, wodurch die An­ triebsleistung gemindert wird. Die durch die Kraftstoffein­ spritzung und die Befeuerung des Motors erzeugte Antriebslei­ stung bewegt sich außerdem wegen der geringeren Verdichtung aufgrund der geöffneten Bremsventile auf einem geringeren Ni­ veau als bei geschlossenen Bremsventilen. Man erhält eine ins­ gesamt positive Leistungsbilanz, die als Antriebsleistung von passiven Prüfstandsbremsen aufgenommen werden kann, wobei auf­ grund des geringeren Antriebsleistungs-Niveaus kleinere passive Prüfstandsbremsen eingesetzt werden können.

Es kann andererseits aber auch vorteilhaft sein, die Bremsven­ tile in geschlossener Position zu halten. In dieser Ausführung muß der Brennrauminhalt nicht gegen den erhöhten Abgasgegen­ druck ausgeschoben werden, so dass keine Motorbremsleistung ge­ neriert wird. Es wird ausschließlich Antriebsleistung erzeugt, die von passiven Prüfstandsbremsen aufgenommen werden kann.

Als zu messende Motor-Zustandsgröße wird bevorzugt der Lade­ druck herangezogen, der bei gegebenen Bauteildimensionierungen und feststehenden Betriebspunkten, insbesondere bei konstanter, vorgegebener Last und Drehzahl, als Maßstab für die Funktions­ fähigkeit der die Motorbremsleistung beeinflussenden Komponen­ ten berücksichtigt werden kann. Die Messungen werden vorteil­ haft im Stationärbetrieb der Brennkraftmaschine vorgenommen und mit entsprechenden Sollwerten verglichen.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung, die ebenfalls mit geringem Aufwand realisiert werden kann, ist vorgesehen, die Brennkraftmaschine zunächst im Stationärbetrieb mit varia­ bler Turbinengeometrie in Staustellung und befeuertem Motor zu fahren. Anschließend wird ein Instationärbetrieb erzeugt, indem zu Beginn des Prüfvorganges die Befeuerung eingestellt und die Brennkraftmaschine von der Prüfstandsbremse abgehängt wird. Mo­ tor und Prüfstandsbremse sind nun entkoppelt. Die Brennkraftma­ schine geht daraufhin in einen Instationärbetrieb ohne Antrieb und ohne Last über, sämtliche Motor-Zustandsgrößen gehen all­ mählich auf ihre Ausgangswerte bei stillstehendem, außer Be­ trieb gesetzten Motor zurück. Das dynamische Verhalten des Mo­ tors ist unabhängig von der Prüfstandsbremse und muß bei kor­ rekter Funktionsweise einem bestimmten zeitlichen Verlauf fol­ gen.

Im Instationärbetrieb werden zwei zeitlich auseinanderliegende Messwerte ermittelt, die mit vorgegebenen Sollwerten verglichen werden. Dies entspricht der Erfassung des Gradienten der be­ treffenden Zustandsgröße und dem Vergleich mit einer entspre­ chenden Sollgröße.

Als Motor-Zustandsgröße kann beispielsweise die Motordrehzahl berücksichtigt werden. Es wird hierbei die zeitliche Abnahme der Motordrehzahl ermittelt und mit einem Sollwert verglichen.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnun­ gen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit variabler Turbinengeometrie, angeschlossen an eine Prüfstandsbremse,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des Prüfverfahrens im Stationärbe­ trieb,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des Prüfverfahrens im Instationär­ betrieb.

Gemäß Fig. 1 weist die Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahr­ zeugs, beispielsweise eine Diesel-Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeugs, einen Abgasturbolader 3 auf, der aus einem im Ansaugtrakt 8 der Brennkraftmaschine angeordneten Verdichter 10 zur Erzeugung eines erhöhten Ladedrucks am Zylindereinlaß und einer Turbine 11 im Abgasstrang 9 besteht. Die Turbine 11, die vom Abgasstrom der Brennkraftmaschine angetrieben wird, ist mit einer variablen, verstellbaren Turbinengeometrie ausgestattet, die zwischen einer Öffnungsstellung mit maximalem Turbinenein­ trittsquerschnitt und einer Staustellung mit minimalem Turbi­ neneintrittsquerschnitt verstellbar ist. In der befeuerten An­ triebsbetriebsweise weist die variable Turbinengeometrie in der Regel einen deutlich größeren Strömungsquerschnitt auf als im Motorbremsbetrieb, um einen größtmöglichen Massendurchsatzpara­ meter durch die Turbine zu ermöglichen und eine hohe Laderlei­ stung zu erzeugen. Im Motorbremsbetrieb steht die variable Tur­ binengeometrie in der Regel in Schließstellung, so dass der Ab­ gasgegendruck stark ansteigt und der Brennrauminhalt zur Erzeu­ gung von Motorbremsleistung über geöffnete Bremsventile 20 ge­ gen den hohen Abgasgegendruck ausgeschoben werden muß.

Die variable Turbinengeometrie kann durch Drehschaufeln, durch ein axial verschiebliches Leitgitter oder durch sonstige Vario­ turbinentypen realisiert sein, beispielsweise durch Klappentur­ binen mit einer zum Turbinenrad weisenden Flut, die über eine Klappe abgesperrt werden kann.

Weiterhin ist eine Abblaseeinrichtung 25 vorgesehen, über die zur Senkung das Abgasgegendrucks Abgas stromauf der Turbine 11 ausgeleitet und stromab der Turbine 11 in den Abgasstrang wie­ der eingeleitet werden kann. Die Abblaseeinrichtung 25 ist mit einem regelbaren Ventil versehen. Die variable Turbinengeome­ trie und/oder die Abblaseeinrichtung 25 werden über ein Stelle­ lement 12 auf den gewünschten Strömungsquerschnitt bzw. die Menge abzuleitenden Abgases eingestellt.

Über eine Kupplung 13 ist die Kurbelwelle 16 der Brennkraftma­ schine 1 mit einem nachgeschalteten Handschalt-Getriebe 2 ver­ bunden. Eine erste Kupplungsscheibe 14 der Kupplung 13 ist drehfest mit der Kurbelwelle 16 verbunden, eine zweite Kupp­ lungsscheibe 15 ist drehfest an eine Getriebeantriebswelle 17 des Getriebes 2 gekoppelt. Das im befeuerten Antriebsbetrieb erzeugte Antriebsmoment wird über die Kurbelwelle 16 und die Getriebeantriebswelle 17 auf eine Getriebeabtriebswelle 18 übertragen, die an eine Prüfstandsbremse 26 gekoppelt ist. Die Prüfstandsbremse 26 ist als passives Bremssystem ausgebildet, beispielsweise als Wasserbremse, und kann pendelnd gelagert sein, um das vom bewegten Wasser ausgeübte Drehmoment auf eine Meßeinrichtung zur Anzeige der Antriebsleistung zu übertragen.

Dem Fahrzeug ist eine Motorregelung und -steuerung 4 zur Rege­ lung und Steuerung der Fahr- und Betriebszustände der Brenn­ kraftmaschine 1, des Abgasturboladers 3 und gegebenenfalls des Getriebes 2 unterlagert. Der Motorregelung und -steuerung 4 sind mehrere Verarbeitungseinheiten 5, 6, 7 zugeordnet, jeweils eine für die Regelung und Steuerung von Einspritzdüsen 19, für die Bremsventile 20, über die die Zylinder der Brennkraftma­ schine zusätzlich zu den Auslaßventilen mit dem Abgasstrang 9 kommunizieren, und für das Stellelement 12 des Abgasturboladers 3. In der Motorregelung und -steuerung 4 mit den Verarbeitungs­ einheiten 5, 6, 7 werden in Abhängigkeit von Eingangssignalen, die Parameter oder Betriebszustände des Fahrzeugs repräsentie­ ren, Steuersignale erzeugt, die über Signalleitungen 21 bis 24 zur Beaufschlagung der jeweiligen Fahrzeugkomponenten bzw. ih­ rer zugehörigen Stellelemente übertragen werden.

Als Bremsventile können von den Auslaßventilen getrennt ausge­ bildete Dekompressionsventile verwendet werden, über die die Zylinder mit dem Abgasstrang kommunizieren. Es kann aber auch zweckmäßig sein, als Bremsventile die Auslaßventile selbst zu verwenden, indem abweichend vom Öffnungszyklus des befeuerten Betriebs die Auslaßventile kontinuierlich während des Schalt­ vorgangs im Motorbremsbetrieb geöffnet werden.

Nach der Montage der Brennkraftmaschine erfolgt auf einem Prüf­ stand eine Funktionsprüfung. Hierzu wird die Motorregelung und -steuerung 4 mit einer Prüfstandssteuerung und die Getriebeab­ triebswelle 18 der Brennkraftmaschine 1 mit der Prüfstandsbrem­ se 26 verbunden. Weiterhin werden - soweit nicht ohnehin in der Brennkraftmaschine vorhanden - Sensoren zur Messung diverser Motor-Zustandsgrößen und Motor-Betriebsparameter eingesetzt.

Das Ablaufdiagramm gemäß Fig. 2 ist aus Gründen der besseren Verständlichkeit in verschiedene Blöcke 27 bis 32 unterteilt. Der in dem Diagramm gezeigte Ablauf wird technisch in dem Mo­ torprüfstand realisiert.

Gemäß Block 27 wird die zu untersuchende Brennkraftmaschine im Stationärbetrieb auf dem Motorprüfstand getestet. Der Prüfstand ist vorteilhaft mit einem passiven Bremssystem, insbesondere mit einer Wasserbremse ausgerüstet, das zur Aufnahme großer Mo­ torleistungen der Brennkraftmaschine ausgelegt ist. Um das Mo­ torbremssystem zu überprüfen, ohne den Motorbremsbetrieb simu­ lieren zu müssen, wird gemäß Block 28 die variable Turbinengeo­ metrie (VTG) in die dem Motorbremsbetrieb entsprechende Stau­ stellung überführt. Zugleich wird Kraftstoff zur Befeuerung des Motors eingespritzt, so dass die Brennkraftmaschine Antriebs­ leistung erzeugt, welche vom Prüfstands-Bremssystem aufgenommen wird und angezeigt werden kann. Zweckmäßig wird eine definierte Kraftstoffmenge eingespritzt, die einer bestimmten Motordreh­ zahl entspricht. Hierfür kann ein Kennfeld für die Kraftstoff­ menge in Abhängigkeit der Motordrehzahl im Prüfstandssteuerge­ rät abgelegt sein.

Im Block 29 können optional weitere Komponenten der Brennkraft­ maschine eingestellt werden. So kann beispielsweise die Abbla­ seeinrichtung zur Überbrückung der Turbine wahlweise zur Sen­ kung des Abgasgegendrucks geöffnet werden oder geschlossen bleiben, um auf diese Weise unterschiedliche Motor- Betriebspunkte zu simulieren. Weiterhin werden die Bremsventile entweder in Öffnungs- oder in Schließstellung versetzt, wobei in Öffnungsstellung ein geringeres Antriebsleistungs-Niveau als in Schließstellung erreicht wird.

Gemäß Block 30 wird nach Erreichen eines stationären Zustands eine Motor-Zustandsgröße, insbesondere der Ladedruck im Ansaug­ rohr stromab des Verdichters, gemessen. Die gemessene Zustands­ größe korreliert mit einem bestimmten Niveau der Motorbremslei­ stung, welches im realen Motorbremsbetrieb bei geöffneten Bremsventilen und ohne Kraftstoffeinspritzung erreicht werden würde.

Im Block 31 wird der gemessene Istwert der Zustandsgröße mit einem Sollwert der Zustandsgröße verglichen, der beispielsweise aus Messungen eines Referenzmotors zur Verfügung steht. Der Sollwert ist in einem Kennfeld in Abhängigkeit der Motorlast und der Motordrehzahl abgespeichert. Von der Differenz zwischen Istwert und Sollwert wird der Betrag gebildet und mit einem vorgebbaren Toleranzwert Tol verglichen. Liegt der Betrag der Differenz innerhalb des Toleranzwertes, so liegt kein Fehler im Motorbremssystem vor und das Prüfverfahren kann gemäß der ge­ strichelten Linie fortgesetzt werden. Liegt dagegen der Betrag der Differenz außerhalb des Toleranzwertes Tol, so ist die Ab­ weichung des Istwerts vom Sollwert unzulässig hoch und es wurde eine Fehlfunktion in einer oder in mehreren am Motorbremssystem beteiligten Komponenten detektiert. In diesem Fall wird ein Fehlersignal erzeugt und gemäß Block 32 in einer Fehlerdokumen­ tation abgespeichert und angezeigt.

In Abhängigkeit der Art der gemessenen Zustandsgröße sowie wei­ terer erfasster Zustands- und Betriebsgrößen kann gegebenen­ falls zusätzlich zur Fehlerdetektion auch eine Fehlerlokalisa­ tion vorgenommen werden. Wird beispielsweise als Zustandsgröße der Ladedruck gemessen und festgestellt, dass der Ladedruck un­ zulässig gering ist, so kann in der Fehlerdokumentation nach Block 32 in Abhängigkeit weiterer Messungen angezeigt werden, dass die variable Turbinengeometrie nicht in Staustellung steht, dass ein Pneumatikfehler vorliegt, dass die Abblaseein­ richtung nicht geschlossen ist oder dass eine Leckage vorliegt. Im umgekehrten Fall deutet ein unzulässig hoher Ladedruck auf einen unzulässig geringen Turbinenquerschnitt hin, der bei­ spielsweise durch Fertigungsfehler zustande kommen kann.

Es kann zweckmäßig sein, im Block 31 einen Vergleich zwischen einem hypothetischen Motorbremswert, der mit dem gemessenen La­ dedruck korreliert, und einem Soll-Motorbremswert durchzufüh­ ren. Hierfür wird wiederum zunächst der Ladedruck gemessen, ge­ mäß einem bekannten Kennfeld bzw. einer bekannten Beziehung in einen hypothetischen Motorbremswert umgerechnet, ein Soll- Motorbremswert aus einem Kennfeld in Abhängigkeit der Motorlast und der Motordrehzahl bestimmt und der errechnete Motorbrems- Istwert vom Sollwert subtrahiert, wobei die Differenz unterhalb eines spezifischen Toleranzwertes liegen muß.

Gegebenenfalls werden Messungen und Vergleiche für eine Reihe von Motorbetriebspunkten durchgeführt, insbesondere für eine variierende Motordrehzahl und für variierende Stellungen der variablen Turbinengeometrie. Außerdem wird zweckmäßig zunächst eine Meßreihe mit geschlossener Abblaseeinrichtung durchgeführt und, falls kein Fehler festgestellt wird, anschließend eine weitere Meßreihe mit geöffneter Abblaseeinrichtung durchge­ führt. Eine unzulässige Abweichung in der zweiten Meßreihe mit geöffneter Abblaseeinrichtung deutet auf einen Fehler in der Abblaseeinrichtung hin.

Durch die Kombination nacheinander ablaufender Meßreihen mit jeweils modifizierten Parametern und Zustandsgrößen ist eine Fehlerlokalisation auf der Datengrundlage von lediglich einer bzw. von wenigen gemessenen Zustandsgröße möglich.

Das in Fig. 3 dargestellte Ablaufdiagramm zeigt gemäß Block 33 den Prüfablauf im Instationärbetrieb der Brennkraftmaschine. Dieser Prüfzyklus kann sich an einen vorhergehenden stationären Prüfzyklus anschließen. Es kann aber auch zweckmäßig sein, das instationäre Prüfverfahren unabhängig von dem in Fig. 2 gezeig­ ten stationären Prüfverfahren durchzuführen.

Vor dem Beginn der Messung im instationären Betrieb wird gemäß Block 34 die variable Turbinengeometrie VTG zunächst wieder in Staustellung überführt und die Brennkraftmaschine solange be­ feuert, bis sich ein stationärer Zustand einstellt. Die Messung des instationären Verhaltens erfolgt von einem stationären Zu­ stand ausgehend, um verfälschende dynamische Einflüsse auf die Messergebnisse zu vermeiden.

Der Block 34 kann gegebenenfalls durch einen vorangegangenen stationären Prüfzyklus ersetzt werden.

Block 34 kennzeichnet Vorbereitungshandlungen, im Block 35 be­ ginnt das eigentliche instationäre Prüfverfahren. In einem er­ sten Schritt wird die Befeuerung des Motors schlagartig beendet und die Prüfstandsbremse wird abgehängt, beispielsweise durch Öffnen der Kupplung. In einem zweiten Schritt wird gemäß Block 36 die Änderung einer Zustandsgröße erfaßt, beispielsweise durch Messung der Zustandsgröße zu zwei verschiedenen Zeitpunk­ ten und Bildung der Differenz. Als zu messende Zustandsgröße kommt zweckmäßig die Motordrehzahl oder aber der Ladedruck in Betracht. Es kann auch sinnvoll sein, die Zeitdauer bis zum Er­ reichen eines unteren Zustandsgrößen-Grenzwerts zu ermitteln.

In Block 37 wird ein Soll-Ist-Vergleich zwischen der durch Mes­ sung erfaßten Zustandsgrößenänderung und einem entsprechenden vorgegebenen Sollwert durchgeführt. Übersteigt der Betrag von Soll- und Istwert einen Toleranzwert Tol, so liegt ein Fehler vor, der im Block 38 in der Fehlerdokumentation abgespeichert und zur Anzeige gebracht wird. Durch die Bestimmung der Abso­ lutgröße des Istwerts kann außerdem festgestellt werden, ob der Verlauf der Zustandsgröße oberhalb oder unterhalb des Sollwert- Verlaufs liegt; hieraus können wiederum Rückschlüsse auf die Fehlerart gezogen werden.

Liegt der Betrag von Soll- und Istwert innerhalb des Tole­ ranzwerts Tol, so liegt kein Fehler vor und das instationäre Prüfverfahren ist beendet.

Durch das Entkoppeln der Prüfstandsbremse von der Brennkraftma­ schine (Block 35) wird erreicht, dass die Motorcharakteristik unabhängig vom eingesetzten Prüfstandssystem und von der ver­ wendeten Prüfstandsbremse erfaßt werden kann.

Zweckmäßig wird das instationäre Prüfverfahren dem stationären Prüfverfahren nachgeschaltet. Im stationären Prüfablauf kann das Verhalten der Motorbremse bereits zu einem großen Teil er­ faßt werden. Im stationären Prüfverfahren nicht erfaßte Fehler können gegebenenfalls im instationären Prüfablauf entdeckt wer­ den.

Die Prüfverfahren können auch bei Verwendung von Automatikge­ trieben eingesetzt werden.

Claims (13)

1. Prüfverfahren für eine aufgeladene Brennkraftmaschine, deren Abgasturbine (11) eine variable Turbinengeometrie aufweist, die zur veränderlichen Einstellung des wirksamen Turbinenquer­ schnitts zwischen einer Staustellung und einer Öffnungsstellung verstellt werden kann, wobei auf einem Motorprüfstand in befeu­ erter Antriebsbetriebsweise in der Brennkraftmaschine (1) Mo­ torleistung erzeugt und in Bremsleistung einer Prüfstandsbremse (26) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet,

• 1. dass zur Überprüfung der Motor-Bremseigenschaften der Brenn­ kraftmaschine die variable Turbinengeometrie des Abgasturbo­ laders (3) in die Staustellung überführt wird,
• 2. dass die Befeuerung der Brennkraftmaschine (1) zumindest zeitweise aufrecht erhalten wird und
• 3. dass eine Motor-Zustandsgröße gemessen und mit einem vorge­ gebenen Sollwert verglichen wird, wobei bei einer unzulässi­ gen Abweichung des Istwerts vom Sollwert ein Fehlersignal erzeugt wird.

2. Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ventile (20) zwischen den Zylindern und dem Abgasstrang (9) zumindest zeitweise geöffnet werden.

3. Prüfverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Motor-Zustandsgröße der Ladedruck gemessen und mit ei­ nem Sollwert verglichen wird.

4. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen bei definierter Last und Drehzahl vorgenom­ men werden.

5. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abblaseeinrichtung (25) zur einstellbaren Ableitung des Abgases stromauf der Turbine (11) vorgesehen ist und die Abblaseeinrichtung (25) bei der Vornahme der Messungen ge­ schlossen bleibt.

6. Prüfverfahren nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem unzulässig geringen Ladedruck zumindest eine der folgenden Fehleranzeigen erzeugt wird:

• 1. variable Turbinengeometrie nicht in Staustellung
• 2. Pneumatikfehler
• 3. Abblaseeinrichtung nicht geschlossen
• 4. Leckage.

7. Prüfverfahren nach Anspruch 3 und 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem unzulässig hohen Ladedruck eine auf einen unzu­ lässig kleinen Turbinenquerschnitt hindeutende Fehleranzeige erzeugt wird.

8. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Abblaseeinrichtung (25) für die Vornahme der Messungen geöffnet wird.

9. Prüfverfahren nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer unzulässigen Abweichung des gemessenen Lade­ drucks vom Ladedruck-Sollwert ein Fehlersignal erzeugt wird, das auf einen Fehler der Abblaseeinrichtung (25) hindeutet.

10. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen im Stationärbetrieb durchgeführt werden.

11. Prüfverfahren für eine aufgeladene Brennkraftmaschine, de­ ren Abgasturbine (11) eine variable Turbinengeometrie aufweist, die zur veränderlichen Einstellung des wirksamen Turbinenquer­ schnitts zwischen einer Staustellung und einer Öffnungsstellung verstellt werden kann, wobei auf einem Motorprüfstand in befeu­ erter Antriebsbetriebsweise in der Brennkraftmaschine (1) Mo­ torleistung erzeugt und in Bremsleistung einer Prüfstandsbremse (26) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet,

• 1. dass zur Überprüfung der Bremseigenschaften der Brennkraft­ maschine (1) die variable Turbinengeometrie des Abgasturbo­ laders (3) in die Staustellung überführt und in Staustellung die Brennkraftmaschine (1) im Stationärbetrieb befeuert wird,
• 2. dass die Befeuerung eingestellt und die Brennkraftmaschine (1) von der Prüfstandsbremse abgehängt wird,
• 3. dass zumindest zwei zeitlich auseinanderliegende Istwerte einer Motor-Zustandsgröße ermittelt und mit vorgegebenen Sollwerten verglichen werden, wobei bei einer unzulässigen Abweichung der Istwerte von den Sollwerten ein Fehlersignal erzeugt wird.

12. Prüfverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Abnahme der Motordrehzahl ermittelt und mit einem Sollwert verglichen wird.

13. Prüfverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Abnahme des Ladedrucks ermittelt und mit ei­ nem Sollwert verglichen wird.