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Dokumentenidentifikation DE102009045699A1 28.04.2011
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Fehlers bei einer Einstellung eines Ladeluftdrucks in einem Verbrennungsmotor
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Bouvier, Damien, 70499 Stuttgart, DE
DE-Anmeldedatum 14.10.2009
DE-Aktenzeichen 102009045699
Offenlegungstag 28.04.2011
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.04.2011
IPC-Hauptklasse F02D 41/22  (2006.01)  A,  F,  I,  20091014,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse F02D 33/00  (2006.01)  A,  L,  I,  20091014,  B,  H,  DE
F02B 37/12  (2006.01)  A,  L,  I,  20091014,  B,  H,  DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers bei dem Bereitstellen eines Ladedrucks, mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen einer Angabe eines gewünschten Ladeluftdrucks als einen Soll-Ladeluftdruck (PL_Soll);
- Ermitteln einer Angabe über einen momentanen Ladeluftdruck als einen Ist-Ladeluftdruck (PL_Ist);
- zeitliches Integrieren des Soll-Ladeluftdrucks (PL_Soll) abhängig von einem Integrationsfaktor, um einen Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Soll_Int) zu erhalten, und des Ist-Ladeluftdrucks (PL_Ist) abhängig von dem Integrationsfaktor (K), um einen Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Ist_Int) zu erhalten;
- Erkennen eines Fehlers, wenn eine Abweichung, insbesondere eine Differenz oder ein Verhältnis, zwischen dem Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Soll_Int) und dem Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Ist_Int) einen Schwellenwert über-bzw. unterschreitet.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet aufgeladener Verbrennungsmotoren, bei denen mit Hilfe einer Aufladeeinrichtung einem Verbrennungsmotor verdichtete Luft unter einem Ladeluftdruck lastabhängig bereitgestellt werden kann. Die Erfindung betrifft weiterhin das Erkennen von Fehlern bei der Bereitstellung des Ladeluftdrucks.

Stand der Technik

Aufgeladene Verbrennungsmotoren umfassen in der Regel eine Aufladeeinrichtung auf, wie beispielsweise einen Abgasturbolader, die Umgebungsluft ansaugt, um komprimierte Ladeluft in einem Ansaugabschnitt des Verbrennungsmotors bereitzustellen. Der Druck der Ladeluft sowie eine etwaige zwischen der Aufladeeinrichtung und dem Einlassventil des Verbrennungsmotors angeordnete Drosselklappe bestimmen neben weiteren Größen die Luftmenge, die über entsprechende Einlassventile in die Zylinder des Verbrennungsmotors strömt.

Der Ladeluftdruck, der in den Ansaugabschnitt des Verbrennungsmotors geförderten Ladeluft kann je nach Betriebspunkt und/oder Betriebsart mit Hilfe einer Ladeluftregelung eingestellt werden. Die Ladeluftregelung kann beispielsweise ein Wastegate-Ventil ansteuern. Das Wastegateventil ist in der Regel variabel einstellbar und ist so angeordnet, dass es in einer Offenstellung einen Teil des Abgases an der Aufladeeinrichtung vorbeileitet, so dass die Pumpleistung der Aufladeeinrichtung reduziert wird.

Häufig wird jedoch der Verbrennungsmotor in Betriebsarten bzw. Betriebsbereichen betrieben, bei denen die Ladeluftregelung nicht aktiv ist und lediglich eine Vorsteuerung des Wastegateventils erfolgt, um den Ladeluftdruck einzustellen.

Durch gesetzliche Vorgaben, die eine Diagnose von Fahrzeugkomponenten vorschreiben, deren Fehlfunktion eine Emissionsverschlechterung hervorrufen kann, ist es notwendig, die ordnungsgemäße Einstellung des gewünschten Soll-Ladeluftdrucks durch die Aufladeeinrichtung zu diagnostizieren. Eine solche Diagnose soll betriebsartunabhängig sowohl im geregelten als auch im ungeregelten Betrieb durchführbar sein.

Bislang wird eine solche Diagnose in Abhängigkeit vom Betriebszustand, d. h. bei aktiver Ladeluftdruckregelung bei einem bestimmten Drehzahlbereich und bei einer bestimmten Einspritzmenge, freigegeben. Es wird jedoch nicht berücksichtigt, ob die Ladeluftdruckdiagnose zu dem gerade vorherrschenden Betriebspunkt in der Lage ist, ein fehlerhaftes System zu erkennen. So ist es beispielsweise möglich, dass ein in geschlossener Stellung klemmendes Wastegateventil einen Ladeluftüberdruck erzeugen kann, jedoch nur, wenn der Fahrer nicht bereits den maximalen Ladeluftdruck fordert, wie es beispielsweise bei einem Kickdown der Fall ist, bei dem der Fahrer ein maximales Antriebsmoment abrufen möchte. Ein Kickdown würde zu einer hohen Abweichung zwischen dem Soll-Ladeluftdruck und einem momentanen Ladeluftdruck (Ist-Ladeluftdruck) führen und das System könnte unter Umständen einen Fehler diagnostizieren. Weiterhin kann ein Ladeluftunterdruck nur dann diagnostiziert werden, wenn ein ausreichender Ladeluftdruck gefordert ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose des Einstellens des Ladeluftdrucks in einem Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, mit denen ein fehlerhaftes Einstellen des Ladeluftdrucks zuverlässiger und robuster detektiert werden kann. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Diagnose sowohl im ungeregelten als auch im geregelten Betrieb des Ladeluftdrucks durchführen zu können.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgaben werden durch das Verfahren zur Diagnose des Einstellens eines Ladeluftdrucks in einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers bei dem Bereitstellen eines Ladedrucks vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  • – Bereitstellen einer Angabe eines gewünschten Ladeluftdrucks als einen Soll-Ladeluftdruck;
  • – Ermitteln einer Angabe über einen momentanen Ladeluftdruck als einen Ist-Ladeluftdruck;
  • – zeitliches Integrieren des Soll-Ladeluftdrucks abhängig von einem Integrationsfaktor, um einen Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert zu erhalten, und des Ist-Ladeluftdrucks abhängig von dem Integrationsfaktor, um einen Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert zu erhalten;
  • – Erkennen eines Fehlers, wenn eine Abweichung, insbesondere eine Differenz oder ein Verhältnis, zwischen dem Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert und dem Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert einen Schwellenwert über bzw. unterschreitet.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, durch gewichtete Integration des Soll- und Ist-Ladeluftdrucks die Robustheit der Erkennung einer Abweichung zwischen dem Soll- und Ist-Ladeluftdruck deutlich zu erhöhen. Eine aufgetretene Abweichung zwischen Soll und Ist-Ladeluftdruck wird durch Vergleich mit einem Schwellenwert erkannt. Die Gewichtung der Integration erfolgt mit Hilfe eines Integrationsfaktors, z. B. aus einem Kennfeld oder einer Funktion, wobei der Integrationsfaktor abhängig von einer Drehzahl und einem Umgebungsdruck ermittelt werden kann und als ein Gewichtungsfaktor wirkt.

Durch die Gewichtung bei der Integration ist es möglich, die Qualität verschiedener Betriebspunkte in unterschiedlichem Maße bei der Feststellung eines Fehlers bzw. einer Fehlfunktion zu berücksichtigen. So können mit Hilfe der Freigabebedingungen im Allgemeinen die Betriebspunkte für die Plausibilisierung der Funktion freigegeben werden und weiterhin kann abhängig von der Drehzahl und dem Umgebungsdruck die „Qualität” des Betriebspunkts zum Erkennen eines jeweiligen Fehlers festgelegt werden. So kann beispielsweise in einem hohen Drehzahlbereich ein Überdruck nicht erkannt werden, wenn der Fahrer bereits den maximalen Ladeluftdruck durch eine entsprechende Momentenanforderung einfordert. Wenn in diesem Fall kein Überdruck erkannt wird, weil der maximale Ladeluftdruck nicht überschritten werden kann, kann ein Fehler eines in geschlossener Stellung klemmenden Turboladerstellers nicht festgestellt werden. Weiterhin kann in einem Leerlauf bzw. in einem Betriebszustand, bei dem der Fahrer nur einen sehr geringen Ladeluftdruck, d. h. ein geringes Drehmoment, anfordert, ein defekter Turbolader nicht erkannt werden, da eine entsprechende ausreichende Abweichung zwischen dem Ist-Ladeluftdruck und dem Soll-Ladeluftdruck nicht detektiert werden kann. Auch in diesem Fall würde abhängig von der Drehzahl des Motors ein geringerer Gewichtungsfaktor für die Integration verwendet werden, als dies bei höheren Drehzahlen der Fall ist, um einen Unterschreitungsfehler festzustellen.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Überschreitungsfehler erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen dem Ist-Ladeluftdruck und dem Soll-Ladeluftdruck mehr als einen Überschreitungs-Schwellenwert übersteigt, und/oder dass ein Unterschreitungsfehler erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen dem Ist-Ladeluftdruck und dem Soll-Ladeluftdruck mehr als einen Unterschreitungs-Schwellenwert unterschreitet.

Gemäß einer Ausführungsform kann zum Erkennen des Fehlers der Integrationsfaktor abhängig von einer Drehzahl und/oder von einem Umgebungsdruck gemäß einer ersten vorgegebenen Funktion ausgewählt werden.

Insbesondere kann zum Erkennen des Überschreitungsfehlers der Integrationsfaktor so gewählt werden, dass der Integrationsfaktor bei steigenden Drehzahlen abnimmt und umgekehrt. Alternativ oder zusätzlich kann zum Erkennen des Unterschreitungsfehlers der Integrationsfaktor so gewählt werden, dass der Integrationsfaktor bei fallenden Drehzahlen abnimmt und umgekehrt.

Gemäß einer Ausführungsform kann die zeitliche Integration durchgeführt werden, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen vorliegen:

  • – eine Einspritzmenge zum Betreiben des Verbrennungsmotors liegt innerhalb eines oder mehreren bestimmten Einspritzmengenbereichen;
  • – die Drehzahl des Verbrennungsmotors liegt innerhalb eines oder mehreren gewünschten Bereichen;
  • – der insbesondere zu dem Umgebungsdruck normierte Soll-Ladeluftdruck muss innerhalb eines bestimmten Soll-Ladeluftdruckbereichs liegen;
  • – eine Soll-Laderstellerposition, die eine Stellung eines Laderstellers einer Turbine einer Aufladeeinrichtung mit variabler Turbinengeometrie angibt, liegt in einem applizierbaren vorgegebenen Bereich;
  • – es liegt ein vorgegebener Regelstatus vor.

Die Integration erfolgt entsprechend abhängig von Freigabebedingungen, so dass diese nur durchgeführt wird, wenn Betriebspunkte vorliegen, in denen ein entsprechender Fehlerfall detektiert werden kann. Es können Freigabebedingungen für die Fälle differenziert werden, bei denen der Ist-Ladeluftdruck den Soll-Ladeluftdruck übersteigt bzw. unterschreitet.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Steuereinheit zum Erkennen eines Fehlers bei dem Bereitstellen eines Ladedrucks vorgesehen. Die Steuereinheit umfasst:

  • – eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Angabe eines gewünschten Ladeluftdrucks als einen Soll-Ladeluftdruck;
  • – eine Einrichtung zum Erhalten einer Angabe über einen momentanen Ladeluftdruck als einen Ist-Ladeluftdruck;
  • – Integrationseinheiten zum zeitlichen Integrieren des Soll-Ladeluftdrucks abhängig von einem Integrationsfaktor, um einen Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert zu erhalten, und zum zeitlichen Integrieren des Ist-Ladeluftdrucks abhängig von dem Integrationsfaktor, um einen Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert zu erhalten;
  • – ein Vergleichsglied zum Erkennen eines Fehlers, wenn eine Abweichung, insbesondere eine Differenz oder ein Verhältnis, zwischen dem Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert und dem Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert einen Schwellenwert über bzw. unterschreitet.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem mit der obigen Steuereinheit vorgesehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems, bei dem der Ladeluftdruck überwacht werden soll, um Regelabweichungen aufgrund eines Fehlers festzustellen;

2 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Funktion zur Erkennung eines Überschreitungsfehlers bei der Überwachung des Ladeluftdrucks; und

3 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Funktion zur Erkennung eines Unterschreitungsfehlers bei der Überwachung des Ladeluftdrucks.

Beschreibung von Ausführungsformen

In 1 ist schematisch ein Motorsystem 1 dargestellt, das einen Verbrennungsmotor 2 aufweist, der von einem Steuergerät 3 betrieben wird. Bei dem Verbrennungsmotor 2 handelt es sich beispielsweise um einen Dieselmotor, der mit Hilfe einer Aufladeeinrichtung 4, wie beispielsweise einem Abgasturbolader, aufgeladen wird. Selbstverständlich kann der Verbrennungsmotor 2 auch ein Otto-Motor sein.

Den Zylindern 6 des Verbrennungsmotors 2 werden über ein Luftzuführungssystem 5 Luft zur Verbrennung zugeführt. Verbrennungsabgase aus den Zylindern 6 werden über einen Abgastrakt 7 abgeführt. Im Luftzuführungsabschnitt 5 und im Abgastrakt 7 ist eine Aufladeeinrichtung 4 in Form eines Abgasturboladers vorgesehen, die die Abgasenthalpie des Abgasstroms im Abgastrakt 7 aufnimmt und diese nutzt, um Umgebungsluft anzusaugen und Ladeluft unter einem höheren Luftdruck in dem Luftzuführungsabschnitt 5 bereitzustellen.

Die Aufladeeinrichtung 4 ist variabel ansteuerbar. Insbesondere ist der Wirkungsgrad der Aufladeeinrichtung 4 einstellbar. Abhängig von dem Wirkungsgrad der Aufladeeinrichtung 4 kann dann die Kompressionsleistung der Aufladeeinrichtung 4 eingestellt werden. Die Einstellung des Wirkungsgrads kann durch eine verstellbare Turbinengeometrie einer Turbine der Aufladeeinrichtung 4 oder durch ein so genanntes verstellbares Wastegate-Ventil in einer die Turbine im Abgasstrang umgehenden Umgehungsleitung vorgesehen sein.

Der Ladeluftdruck wird mit Hilfe des Steuergeräts 3, das die Aufladeeinrichtung 4 ansteuert, in geeigneter Weise abhängig vom Betriebspunkt des Motorsystems 1 eingestellt bzw. geregelt. Der momentane Ladeluftdruck PL_Ist wird mit Hilfe eines Ladeluftdrucksensors 9 erfasst und es wird eine entsprechende Angabe über den Ist-Ladeluftdruck als Ist-Ladeluftdruck-Information an das Steuergerät 3 geliefert.

Die Aufladeeinrichtung 4 kann fehlerhaft sein bzw. kann bei der Einstellung der Aufladeeinrichtung 4 durch das Steuergerät 3 Fehler auftreten, so dass eine Abweichung zwischen einem vorgegebenen Soll-Ladeluftdruck und dem Ist-Ladeluftdruck auftritt. Je nach Betriebspunkt steuert das Steuergerät 3 die Aufladeeinrichtung 4 so an, dass der Ist-Ladeluftdruck abhängig von Betriebspunktinformation gesteuert eingestellt wird oder dass eine Ladeluftdruckregelung aktiviert wird, die abhängig von dem gemessenen Ist-Ladeluftdruck bzw. abhängig von einer Regelabweichung als Differenz zwischen dem gemessenen Ist-Ladeluftdruck und dem Soll-Ladeluftdruck die Aufladeeinrichtung 4 so ansteuert, dass eine Regelabweichung ausgeglichen wird.

Tritt eine Abweichung zwischen dem Ist-Ladeluftdruck und dem Soll-Ladeluftdruck auf, die einen bestimmten Regelabweichungs-Schwellenwert übersteigt, so wird auf einen Fehler geschlossen. Da beim dynamischen Betrieb kurzfristige Abweichungen auftreten können, die über dem Regelabweichungs-Schwellenwert liegen, muss eine Maßnahme getroffen werden, die die Erkennung einer dauerhaften Abweichung zwischen dem Ist-Ladeluftdruck und dem Soll-Ladeluftdruck ermöglicht.

Liegt ein Überschreitungsfehler vor, bei dem der Ist-Ladeluftdruck für eine längere Zeitdauer größer ist als der Soll-Ladeluftdruck, so kann auf einen Fehler in der Aufladeeinrichtung 4 geschlossen werden, bei dem ein zu großer Anteil der Abgasenthalpie in Kompressionsleistung umgesetzt wird. Dies kann beispielsweise bei einer klemmenden Turbinenmechanik bei einer Turbine mit variabler Turbinengeometrie der Fall sein. Alternativ kann ein Wastegate-Ventil in einer die Turbine der Aufladeeinrichtung 4 umgehenden Umgehungsleitung in geschlossenem Zustand klemmen. Weiterhin kann ein Unterschreitungsfehler erkannt werden, wenn der Ist-Ladeluftdruck für eine bestimmte Zeitdauer kleiner ist als der Soll-Ladeluftdruck. Ein solcher Fehler kann beispielsweise ebenfalls bei einem Klemmen einer Turbinenmechanik bei einer Turbine mit variabler Turbinengeometrie oder bei einem in Offenstellung klemmenden Wastegate-Ventil auftreten.

Zum robusten Erkennen eines Fehlers im Luftzuführungssystem 5 durch Diagnose des Ladeluftdrucks ist nun eine entsprechende Funktion in dem Steuergerät 3 realisiert. Diese Funktion zum Erkennen eines Überschreitungsfehlers ist in 2 dargestellt. Die Funktion zum Erkennen eines Überschreitungsfehlers stellt ein robustes Verfahren dar, das kurzfristige hohe Abweichungen des Ist-Ladeluftdrucks vom Soll-Ladeluftdruck, wie sie im dynamischen Betrieb des Motorsystems 1 auftreten können, toleriert und weiterhin die Qualität des Betriebspunkts zur Detektion eines derartigen Überschreitungsfehlers berücksichtigt.

Kern der in 2 gezeigten Diagnosefunktion ist ein erster Integrator 11 und ein zweiter Integrator 12. Der erste Integrator 11 integriert eine mit einem Korrekturfaktor K multiplizierte Angabe über einen Soll-Ladeluftdruck PL_Soll und liefert einen Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert PL_Soll_int an ein Dividierglied 13. Der zweite Integrator 12 integriert eine mit dem Korrekturfaktor K multiplizierte Angabe über den Ist-Ladeluftdruck PL_Ist ist und liefert einen Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert PL_Ist_int an das Dividierglied 13. In dem Dividierglied 13 werden der Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert PL_Ist_Int durch den Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert PL_Soll_Int dividiert und das Divisionsergebnis einem Vergleichsglied 14 zugeführt. Das Vergleichsglied 14 vergleicht das Divisionsergebnis mit einem vorgegebenen Überschreitungsfehler-Schwellenwert S, der fest vorgegeben oder betriebspunktabhängig gewählt sein kann.

In 2 ist der Fall gezeigt, bei dem der Überschreitungsfehler-Schwellenwert S betriebspunktabhängig gewählt ist. Zur Generierung des betriebspunktabhängigen Überschreitungsfehler-Schwellenwert S wird eine Betriebspunktgröße BP mit Hilfe eines ersten Kennfelds 15 aus einer Einspritzmenge minj und einer Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 ermittelt. Die Betriebspunktgröße BP wird in einem dritten Integrator 16 integriert. Um einen von der Integrationszeit unabhängigen Durchschnittswert der Betriebspunktgröße BP zu erhalten, wird in einem vierten Integrator 17 die Zeit dt aufintegriert, d. h. die Zeitzyklen, die den Bearbeitungstakt für die beschriebene Funktion angeben, werden aufsummiert, und in einem nachfolgenden weiteren Divisionsglied 18 wird ein Betriebspunktgrößen-Integrationswert an einem Ausgang des dritten Integrators 16 durch die Integrationszeit an einem Ausgang des vierten Integrators 17 dividiert, um so den Überschreitungsfehler-Schwellenwert S zu erhalten.

Der Integrationsfaktor K wird von zweiten Kennfeld in einem zweiten Kennfeldblock 19 oder einer dem zweiten Kennfeld 19 entsprechenden Funktion bereitgestellt, deren Eingangsgrößen von der Drehzahl n abhängig sind. Weiterhin kann der Integrationsfaktor K von weiteren Faktoren, wie z. B. dem Umgebungsdruck PEnv abhängig sein. Abhängig von diesen Eingangsgrößen legt das zweite Kennfeld 19 bzw. die entsprechende Funktion in dem zweiten Kennfeldblock 19 fest, in welcher Gewichtung der Ist-Ladeluftdruck bzw. der Soll-Ladeluftdruck gewichtet werden soll.

Eignet sich der Betriebspunkt, bestimmt durch die Drehzahl n und den Umgebungsdruck PEnv, für eine Detektion eines Fehlers im Luftzuführungssystem mit Hilfe einer Diagnose des Ladeluftdrucks, so ergibt sich aus dem zweiten Kennfeld ein großer Integrationsfaktor K, während er bei weniger geeigneten Betriebspunkten kleiner ist bzw. auch 0 sein kann. Beispielsweise kann bei der Funktion zur Detektion eines Überschreitungsfehlers der Integrationsfaktor K so von der Drehzahl n abhängig sein, dass bei steigender Drehzahl, die eine steigende Motorlast angibt, ein kleinerer Integrationsfaktor K bereitgestellt wird, da ein Erkennen eines Überschreitungsfehlers bei hohen Drehzahlen in der Regel schwieriger ist bzw. nicht möglich ist, da sich der Ist-Ladeluftdruck schon nah seinem Maximum befindet.

An die Integratoren 11, 12, 16, 17 ist ein Freigabesignal F angelegt, das die Integratoren 11, 12, 16, 17 startet oder anhält, je nachdem ob eine oder mehrere Freigabebedingungen vorliegen. Das Freigabesignal F kann beispielsweise an einen Aktivierungseingang (Enable-Eingang) der Integratoren angelegt sein. Die Freigabebedingungen geben die Diagnose frei, wenn das Fehlerbild, nämlich ein Überschreitungsfehler, erkannt werden kann. Für die Generierung des Freigabesignals F für die Detektion eines Überschreitungsfehlers sind eine, mehrere oder alle der folgenden Eingangsgrößen erforderlich:

  • – Motordrehzahl
  • – Einspritzmenge
  • – Soll-Ladeluftdruck
  • – Ist-Ladeluftdruck
  • – Umgebungsdruck
  • – Regenerationszustand
  • – Regelbetrieb

Im Detail kann das Freigabesignal F bei folgenden Bedingungen bereitgestellt werden:

  • – Die Einspritzmenge ist innerhalb eines oder mehreren bestimmten Einspritzmengenbereichen. Typischerweise wird die Berechnung der Integrale im Schubbetrieb oder bei Volllast nicht freigegeben, da dort eine sinnvolle Fehlererkennung nicht möglich ist.
  • – Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 liegt innerhalb eines oder mehreren gewünschten Bereichen, um die Berechnung der Integrale zum Erkennen eines Überschreitungsfehlers nur ab einer bestimmten Drehzahl freizugeben, z. B. wenn die Aufladeeinrichtung 4 im Fehlerfall auch einen Überdruck verursachen kann. Dies ist bei sehr hohen Drehzahlbereichen üblicherweise nicht der Fall.
  • – Der mit dem Umgebungsdruck normierte Soll-Ladeluftdruck muss innerhalb eines bestimmten Soll-Ladeluftdruckbereichs liegen, um die Integration freigeben zu können.
  • – Eine Soll-Laderstellerposition, die eine Stellung eines Laderstellers einer Turbine einer Aufladeeinrichtung mit variabler Turbinengeometrie angibt, wird dahingehend überprüft, ob sie in einem applizierbaren Bereich liegt. Die Integralberechnung für eine Erkennung eines Überschreitungsfehlers kann beispielsweise bei geschlossener Laderstellerposition gesperrt werden, weil ein fehlerhafter Ladersteller in diesem Zustand nicht mehr arbeitet.
  • – Das Freigabesignal F kann auch in Abhängigkeit zu einem Regelstatus generiert werden, d. h. abhängig davon, ob eine Ladeluftdruckregelung aktiv ist oder nicht.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Integration nicht freigegeben wird, wenn bereits ein Fehler festgestellt worden ist.

In 3 ist eine schematische Darstellung der Funktion für Ladeluftdruckdiagnose zum Erkennen eines Unterschreitungsfehlers gezeigt. Die Bezugszeichen für Funktionsblöcke gleicher oder vergleichbarer Funktion sind identisch gewählt. Im Wesentlichen unterscheidet sich die Funktion zur Erkennung des Unterschreitungsfehlers von der Funktion zur Erkennung des Überschreitungsfehlers durch andere Kennfelder bzw. Funktionen in dem ersten Kennfeldblock 15 und dem zweiten Kennfeldblock 19 sowie in einem anderen Vergleichsglied 14', bei dem bei einem Unterschreitungsfehler überprüft wird, ob das Divisionsergebnis aus dem Divisionsglied 13 kleiner ist als ein vorgegebener Unterschreitungsfehler-Schwellenwert S' oder ein betriebspunktabhängiger Unterschreitungsfehler-Schwellenwert S'. Der erste Kennfeldblock 15 ist so gestaltet, um eine Betriebspunktgröße BP zur Integration bereitzustellen, die einen jeweiligen betriebspunktabhängigen Unterschreitungsfehler-Schwellenwert S angibt, der eine zu große Abweichung des Ist-Ladeluftdrucks PL_Ist vom Soll-Ladeluftdruck PL_Soll angibt. Die Freigabebedingungen für die Diagnose eines Unterschreitungsfehlers werden auf ähnliche Weise ermittelt wie bei der Erkennung eines Überschreitungsfehlers, nur die Wertebereiche für die Bedingungen sind unterschiedlich.


Anspruch[de]
Verfahren zum Erkennen eines Fehlers bei dem Bereitstellen eines Ladedrucks in einem Verbrennungsmotor (2), mit folgenden Schritten:

– Bereitstellen einer Angabe eines gewünschten Ladeluftdrucks als einen Soll-Ladeluftdruck (PL_Soll);

– Ermitteln einer Angabe über einen momentanen Ladeluftdruck als einen Ist-Ladeluftdruck (PL_Ist);

– zeitliches Integrieren des Soll-Ladeluftdrucks (PL_Soll) abhängig von einem Integrationsfaktor, um einen Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Soll_Int) zu erhalten, und des Ist-Ladeluftdrucks (PL_Ist) abhängig von dem Integrationsfaktor (K), um einen Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Ist_Int) zu erhalten;

– Erkennen eines Fehlers, wenn eine Abweichung, insbesondere eine Differenz oder ein Verhältnis, zwischen dem Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Soll_Int) und dem Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Ist_Int) einen Schwellenwert (S) über bzw. unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Überschreitungsfehler erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen dem Ist-Ladeluftdruck (PL_Ist) und dem Soll-Ladeluftdruck (PL_Soll) mehr als einen Überschreitungs-Schwellenwert übersteigt, und/oder wobei ein Unterschreitungsfehler erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen dem Ist-Ladeluftdruck (PL_Ist) und dem Soll-Ladeluftdruck (PL_Soll) mehr als einen Unterschreitungs-Schwellenwert unterschreitet. Verfahren nach Anspruch 2, wobei zum Erkennen des Fehlers der Integrationsfaktor (K) abhängig von einer Drehzahl und/oder von einem Umgebungsdruck (PEnv) gemäß einer ersten vorgegebenen Funktion ausgewählt wird. Verfahren nach Anspruch 3, wobei zum Erkennen des Überschreitungsfehlers der Integrationsfaktor (K) so gewählt wird, dass der Integrationsfaktor (K) bei steigenden Drehzahlen abnimmt und umgekehrt. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei zum Erkennen des Unterschreitungsfehlers der Integrationsfaktor (K) so gewählt wird, dass der Integrationsfaktor (K) bei fallenden Drehzahlen abnimmt und umgekehrt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zeitliche Integration durchgeführt wird, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen vorliegen:

– eine Einspritzmenge zum Betreiben des Verbrennungsmotors (2) hegt innerhalb eines oder mehreren bestimmten Einspritzmengenbereichen;

– die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) liegt innerhalb eines oder mehreren gewünschten Bereichen;

– der insbesondere zu dem Umgebungsdruck normierte Soll-Ladeluftdruck (PL_Soll) muss innerhalb eines bestimmten Soll-Ladeluftdruckbereichs liegen;

– eine Soll-Laderstellerposition, die eine Stellung eines Laderstellers einer Turbine einer Aufladeeinrichtung (4) mit variabler Turbinengeometrie angibt, liegt in einem applizierbaren vorgegebenen Bereich;

– es liegt ein vorgegebener Regelstatus vor.
Steuereinheit (3) zum Erkennen eines Fehlers bei dem Bereitstellen eines Ladedrucks in einem Verbrennungsmotor (2), umfassend:

– eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Angabe eines gewünschten Ladeluftdrucks als einen Soll-Ladeluftdruck (PL_Soll);

– eine Einrichtung zum Erhalten einer Angabe über einen momentanen Ladeluftdruck als einen Ist-Ladeluftdruck (PL_Ist);

– Integrationseinheiten (11, 12) zum zeitlichen Integrieren des Soll-Ladeluftdrucks (PL_Soll) abhängig von einem Integrationsfaktor (K), um einen Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Soll_Int) zu erhalten, und zum zeitlichen Integrieren des Ist-Ladeluftdrucks (PL_Ist) abhängig von dem Integrationsfaktor (K), um einen Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Ist_Int) zu erhalten;

– ein Vergleichsglied (14) zum Erkennen eines Fehlers, wenn eine Abweichung, insbesondere eine Differenz oder ein Verhältnis, zwischen dem Soll-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Soll_Int) und dem Ist-Ladeluftdruck-Integrationswert (PL_Ist_Int) einen Schwellenwert (S) über bzw. unterschreitet.
Motorsystem (1) mit einer Steuereinheit (3) nach Anspruch 7. Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchführt.






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