DE102008040633A1

DE102008040633A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008040633A1
Application number: DE102008040633A
Authority: DE
Inventors: Matthias Heinkele; Lutz Reuschenbach; Michael Drung; Soenke Mannal
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: US20100023243A1; DE102008040633B4; US8275535B2

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), bei dem mindestens eine erste Einflussgröße eine Zustandsgröße der Luft im Saugrohr (16) beeinflusst. Es wird vorgeschlagen, dass - die Zustandsgröße der Luft im Saugrohr (16) unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von Einflussgrößen, die die Zustandsgröße beeinflussen, unter Verwendung eines ersten physikalischen Zusammenhangs ermittelt wird, - die gleiche Zustandsgröße unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von Einflussgrößen, die die Zustandsgröße der Luft im Saugrohr (16) beeinflussen, unter Verwendung eines zweiten physikalischen Zusammenhangs ermittelt wird, - mit jeder Einflussgröße ein spezifischer Adaptionsparameter, der einen spezifischen Fehler der Einflussgröße repräsentiert, verknüpft ist, - die Adaptionsparameter im Betrieb der Brennkraftmaschine (10) gelernt und überwacht werden, - eine bestimmter Adaptionsparameter in einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (10) gelernt und überwacht wird, in dem die anderen Adaptionsparameter einen geringeren Einfluss auf die Zustandsgröße haben als der bestimmte Adaptionsparameter, und dabei der bestimmte Adaptionsparameter so angepasst wird, dass die unter Verwendung des ersten physikalischen Zusammenhangs ermittelte Zustandsgröße wenigstens in etwa gleich der unter Verwendung des zweiten physikalischen Zusammenhangs ermittelten Zustandsgröße ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche.
Vom Markt her sind Brennkraftmaschine bekannt, bei denen die Füllung der Brennräume mit Frischluft durch mindestens eine Drosselklappe eingestellt wird. Hierfür ist die Kenntnis der tatsächlichen Füllung der Brennräume mit Luft wichtig. Bei bisherigen Brennkraftmaschinen wird hierzu in ein Ansaugrohr stromaufwärts von der Drosselklappe ein Heißfilmluftmassenmesser (HFM) eingebaut, mit dem der durch das Ansaugrohr strömende Luftmassenstrom erfasst werden kann. Ein Trend bei moderneren Brennkraftmaschinen geht jedoch hin zu Systemen, die anstelle eines HFM-Sensors Drucksensoren verwenden, um die Luftfüllung in den Brennräumen zu ermitteln. Hierzu gehören Saugrohrdrucksensoren, Ladedrucksensoren und Umgebungsdrucksensoren. Bei derartigen Brennkraftmaschinen ist es daher wichtig, die Plausibilität beziehungsweise Verlässlichkeit der erhaltenen Druckinformationen prüfen zu können. Auch vor dem Hintergrund sich verschärfender Abgasvorschriften und sich hieraus ableitender Anforderungen an eine On-Board-Diagnose ergibt sich die Notwendigkeit, fehlerhafte Komponenten möglichst gut identifizieren und diagnostizieren zu können.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist eine möglichst eindeutige Identifizierung beziehungsweise Diagnose von nichts funktionsgemäß arbeitenden Einrichtungen wie beispielsweise Saugrohrdrucksensoren, Umgebungsdrucksensoren, Ladedrucksensoren, Drosselklappen etc.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Lösungen sind in nebengeordneten Patentansprüchen angegeben, die ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung betreffen. Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus finden sich für die Erfindung wichtige Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung. Dabei können die Merkmale für die Erfindung sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen wichtig sein, ohne dass hierauf explizit hingewiesen wird.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass es den Einsatz druckbasierter Systeme auch bei hohen Gesetzesanforderungen hinsichtlich Abgasqualität und sich daraus ableitender Anforderungen an eine On-Board-Diagnose ermöglicht. Grundlage hierfür ist, dass es für manche Zustandsgrößen der Luft im Saugrohr zwei oder mehr physikalische Beschreibungsmöglichkeiten gibt, die im Grundsatz jeweils das gleiche Ergebnis liefern sollten. Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass bestimmte Einflussgrößen, die eine Zustandsgröße der Luft im Saugrohr beeinflussen, sowohl in die eine als auch in die andere physikalische Beschreibungsmöglichkeit für die Zustandsgröße eingehen, und dass darüber hinaus die Sensitivität der Beschreibungsmöglichkeiten auf die genannten Einflussgrößen betriebspunktabhängig ist. Damit kann eine Adaption dieser Einflussgrößen durchgeführt werden, indem mit der Einflussgröße verknüpfte Adaptionsparameter so angepasst werden, dass die genutzten physikalischen Zusammenhänge den gleichen Wert für die Zustandsgröße liefern. Aufgrund der betriebspunktabhängigen Sensitivität ist dabei jeder Einflussgröße beziehungsweise dem ihr zugeordneten Adaptionsparameter ein spezifischer Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zugeordnet, in dem diese Einflussgröße beziehungsweise dieser Adaptionsparameter einen im Vergleich zu den anderen Einflussgrößen beziehungsweise den anderen Adaptionsparametern überwiegenden Einfluss auf das Ergebnis hat. Verändert sich die Einflussgröße beziehungsweise der entsprechende Adaptionsparameter im Laufe des Betriebs der Brennkraftmaschine, kann hieraus auf einen Fehler der entsprechenden Komponente geschlossen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist daher nicht nur eine allgemeine Diagnose, sondern auch ein gezieltes ”Pin-Pointing” möglich.
Als besonders gut geeignete Zustandsgröße für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich ein Massenstrom gezeigt, der über die Drosselklappe hinwegströmt. Zu den in diesem Falle besonders gut geeigneten, da signifikanten Einflussgrößen gehören ein stromaufwärts von einer Drosselklappe herrschender Druck (”Druck vor Drosselklappe”), der beispielsweise unter Verwendung eines von einem Drucksensor erfassten Umgebungsdrucks mittels eines Modells ermittelt werden kann, ein aus einem Drosselklappenwinkel beispielsweise mittels einer Kennlinie ermittelter Massenstrom, und ein von einem Drucksensor erfasster Saugrohrdruck. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also gezielt ein Fehler dieser Einflussgrößen und/oder des entsprechenden Sensors, beispielsweise eines Saugrohrdrucksensors oder eines Umgebungsdrucksensors, diagnostiziert werden.
Der Massenstrom über die Drosselklappe hinweg eignet sich auch deshalb besonders gut als Zustandsgröße für das vorliegende Verfahren, da einfache physikalische Zusammenhänge zur Berechnung dieser Zustandsgröße bekannt sind. Ein physikalischer Zusammenhang basiert auf einem ”Behältermodell” für das Saugrohr, ein anderer physikalischer Zusammenhang auf einer ”Drosselgleichung”. Beim Behältermodell werden unter anderem der zeitliche Saugrohrdruckgradient, der vom Drucksensor erfasste Saugrohrdruck und der Druck eines internen Restgases berücksichtigt. Bei Letzterem können auch noch Temperatur und Pulsationen berücksichtigt werden, man spricht dann von einem ”Liefergrad”. Dieser wird anhand eines numerischen Modells ermittelt. Bei der Drosselgleichung wird ein über den Drosselklappenwinkel ermittelter und einer Druck- und Temperaturkorrektur unterworfener Normmassenstrom benutzt, und es wird das Druckgefälle und die damit zusammenhängende Drosselwirkung über die Drosselklappe hinweg in Form einer so genannten ”Ausflusskennlinie” berücksichtigt. Diese basiert auf der Ausflussgleichung nach Saint-Vernant und Wantzell. Die Verwendung dieser beiden physikalischen Zusammenhänge gestattet die Diagnose von drei Komponenten: Über einen Adaptionsparameter ”Saugrohrdruck” kann ein Offset-Fehler des verwendeten Drucksensors diagnostiziert werden. Über einen Adaptionsparameter ”Normmassenstrom” kann ein Leck oder eine Verschmutzung im Bereich der Drosselklappe diagnostiziert werden, und über einen Adaptionsparameter ”Druck vor Drosselklappe” kann ein Fehler des Umgebungsdrucksensors diagnostiziert werden, da der bei der Ausflusskennlinie verwendete Druck vor, also stromaufwärts von der Drosselklappe, wie bereits oben erwähnt, üblicherweise aus dem Umgebungsdruck modelliert wird.
Einen überwiegenden Einfluss auf die Zustandsgröße hat der Adaptionsparameter ”Saugrohrdruck-Offset” in einem oberen Drehzahlbereich, bei vergleichsweise niedrigem Saugrohrdruck. Der Einfluss des Adaptionsparameters ”Normmassenstrom-Offset” überwiegt dagegen insgesamt in einem vergleichsweise niedrigen Drehzahlbereich. Der Adaptionsparameter ”Druck vor Drosselklappe-Offset” hat den größten Einfluss auf die Zustandsgröße bei einem vergleichsweise hohen Saugrohrdruck und einer nicht ganz niedrigen Drehzahl. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass Drehzahl und Saugrohrdruck durch entsprechende Grenzwerte überwacht werden, und dass immer dann der entsprechende Adaptionsparameter gelernt beziehungsweise überwacht wird, wenn die Brennkraftmaschine in einem durch die Grenzwerte definierten Betriebsbereich arbeitet. Dabei versteht sich, dass die Grenzwerte durchaus auch variabel sein können. Beispielsweise wird der Betriebsbereich, in dem der Adaptionsparameter ”Druck vor Drosselklappe” gelernt und überwacht wird, letztlich durch eine solche Kurve begrenzt, die Saugrohrdruck und Drehzahl bei konstantem Drosselklappenwinkel miteinander verknüpft. Ähnliches gilt auch für den Betriebsbereich, in dem der Adaptionsparameter ”Normmassenstrom” gelernt und überwacht wird.
Unzuverlässige Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vermieden, wenn zumindest bei der Ermittlung beziehungsweise Überwachung der Adaptionsparameter ”Normmassenstrom” und ”Druck vor Drosselklappe” von einem Lernen beziehungsweise Überwachen abgesehen wird, wenn der Saugrohrdruck höher ist als ein Grenzwert oder wenn das Verhältnis zwischen Saugrohrdruck und Druck stromaufwärts von der Drosselklappe größer ist als ein Grenzwert.
Die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist umso höher, je öfter die einzelnen Adaptionsparameter gelernt beziehungsweise überwacht werden. Da sich auch in den spezifischen Lern- beziehungsweise Überwachungsbetriebsbereichen die Adaptionsparameter wechselseitig beeinflussen, ist es für ein gutes Verfahrensergebnis ferner sinnvoll, die Adaptionsparameter alternierend anzupassen. Die Anzahl der durchgeführten Anpassungen sowie der Trend der über die Mehrzahl von Anpassungen beobachteten Änderungen der Adaptionsparameter können als Qualitätsmerkmal für einen Adaptionsparameter dienen. Beispielsweise kann so einem Adaptionsparameter ein Zuverlässigkeitskoeffizient zugeordnet werden, und der Adaptionsparameter kann erst dann zur Verwendung freigegeben werden, wenn der Zuverlässigkeitskoeffizient einen bestimmten Grenzwert mindestens erreicht.
Eine einfache Möglichkeit, einen Fehler zu erkennen und beispielsweise in einem Fehlerspeicher einen entsprechenden Eintrag zu veranlassen, besteht darin, entweder einen Absolutwert eines Adaptionsparameters oder eine Differenz zwischen einem beim Lernen ermittelten und einem beim Überwachen ermittelten Wert eines Adaptionsparameters mit einem Grenzwert zu vergleichen.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beispielhaft erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine von 1;
3 ein Diagramm, in dem verschiedene Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine dargestellt sind; und
4 ein Blockschaltbild des Verfahrens von 2.
Eine Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst mehrere Zylinder, von denen in 1 nur einer mit einem Brennraum 12 gezeigt ist. Verbrennungsluft gelangt in den Brennraum 12 über ein Einlassventil 14 und ein Ansaugrohr 16. Heiße Verbrennungsabgase werden aus dem Brennraum 12 über ein Auslassventil 18 und ein Abgasrohr 20 abgeleitet. Kraftstoff wird in den Brennraum 12 direkt von einem Injektor 22 eingespritzt, der an ein Kraftstoffversorgungssystem 24 angeschlossen ist. Eine Zündkerze 26 entzündet ein im Brennraum 12 vorhandenes Kraftstoff/Luft-Gemisch. Sie ist an ein Zündsystem 28 angeschlossen. Das nachfolgend beschriebene Verfahren ist aber auch auf Diesel-Brennkraftmaschinen anwendbar.
Die Menge der in den Brennraum 12 gelangenden Luft wird durch einer Drosselklappe 30 im Ansaugrohr 16 eingestellt. Hierzu verfügt die Drosselklappe 30 über eine elektrische Stelleinrichtung 32. Im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird eine Kurbelwelle 34 in Drehung versetzt.
Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 36 gesteuert und geregelt. Beispielsweise steuert die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 36 den Injektor 22 und das Zündsystem 28 an. Ferner wird von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 36 auch die Stelleinrichtung 32 der Drosselklappe 30 angesteuert. Für die Steuerung und Regelung erhält die Steuer- und Regeleinrichtung 36 Signale von verschiedenen Sensoren. So wird eine aktuelle Winkelstellung wdk der Drosselklappe 30 von einem Winkelsensor 38 erfasst. Eine Drehzahl nmot der Kurbelwelle 34 wird von einem Drehzahlsensor 40 erfasst. Ein im Saugrohr 16 im Bereich zwischen Drosselklappe 30 und Einlassventil 14 herrschender Saugrohrdruck p_s wird von einem Drucksensor 42 erfasst. Eine Umgebungstemperatur T_u und ein Umgebungsdruck p_u werden von einem Temperatursensor 44 und einem Umgebungsdrucksensor 46 erfasst.
Die korrekte Funktion der Drosselklappe 30, des Drucksensors 42 und des Umgebungsdrucksensors 46 wird von der Steuer- und Regeleinrichtung 36 nach einem Verfahren diagnostiziert, welches als Computerprogramm auf einem Speicher der Steuer- und Regeleinrichtung 36 abgespeichert ist. Das Verfahren wird nun unter Bezugnahme auf die 2 und 3 näher erläutert.
Grundlage des in den 2 und 3 dargestellten Verfahrens ist die Berechnung eines Massenstroms dm, der sich über die Drosselklappe 30 hinweg einstellt. Der Massenstrom kann unter Verwendung von zwei unterschiedlichen physikalischen Zusammenhängen dargestellt werden: Ein erster physikalischer Zusammenhang basiert auf einem ”Behältermodell” für das Saugrohr 16 und wird durch folgende Formel ausgedrückt: dm1 = dmdps/dt + K1·K2·(ps + F1 – pr) (1)wobei:

dm_dps/dt: = Massenstrom durch Saugrohrdruckgradient
K₁: = Umrechnung Massenstrom in relative Füllung
K₂: = Umrechnung Saugrohrdruck in relative Füllung
p_s: = Saugrohrdruck
F₁: = Adaptionsparameter ”Saugrohrdruck” (Sensor-Offsetfehler)
p_r: = Druck internes Restgas

Der andere physikalische Zusammenhang basiert auf einer ”Drosselgleichung” und genügt der folgenden Formel:
wobei:

dm_wdk: = Normmassenstrom aus Drosselklappenwinkel
F₂: = Adaptionsparameter ”Normmassenstrom” (Drosselklappenleckagefehler)
K₃: = Temperaturkorrektur für Normmassenstrom
K₄: = Druckkorrektur für Normmassenstrom
F₃: = Adaptionsparameter ”Druck vor Drosselklappe” (Fehler Umgebungsdrucksensor)
K₅: = Ausflusskennlinie
p_s: = Saugrohrdruck
F₁: = Adaptionsparameter ”Saugrohrdruck” (Sensor-Offsetfehler)
p_vdk: = Druck vor Drosselklappe

Es versteht sich, dass beide Formeln zu dem gleichen Ergebnis führen sollten, so dass gilt: dm = dm1 = dm2. (3)
Bei dem Verfahren von 2 wird der Sachverhalt genutzt, dass bestimmte Einflussgrößen, nämlich der Saugrohrdruck p_s, der Druck p_vdk stromaufwärts von der Drosselklappe 30 und der sich aus dem Drosselklappenwinkel wdk ergebende Normmassenstrom dm_wdk in unterschiedlichen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine 10 den Massenstrom dm₁ beziehungsweise dm₂ unterschiedlich stark beeinflussen. Fehler dieser Einflussgrößen werden daher gelernt beziehungsweise überwacht, indem die obige Gleichung (3) in einem bestimmten Betriebsbereich für eine bestimmte Einflussgröße gelöst wird. Um den Fehler leichter quantifizieren zu können, sind in den obigen Gleichungen (1) und (2) die Adaptionsparameter F₁, F₂ und F₃ vorhanden. Der Adaptionsparameter F₁ wird in einem Betriebsbereich OP₁ (vergleiche 3) gelernt beziehungsweise überwacht. Der Betriebsbereich OP₁ ist durch eine Mindestdrehzahl nmot₂ und einen maximalen Saugrohrdruck p_s1 definiert. Der Adaptionsparameter F₂ wird in einem Betriebsbereich OP₂ gelernt beziehungsweise überwacht, der durch eine maximale Drehzahl nmot₁ (die kleiner ist als nmot₂) und eine Kurve begrenzt ist, die einem konstanten und vergleichsweise kleinen Öffnungswinkel wdk₁ der Drosselklappe 30 entspricht. Der Adaptionsparameter F₃ wird in einem Betriebsbereich OP₃ der Brennkraftmaschine 10 gelernt beziehungsweise überwacht, der einerseits durch einen minimalen Saugrohrdruck p_s2 und einen maximalen Saugrohrdruck p_s3 und andererseits durch eine Begrenzungslinie begrenzt ist, die einem konstanten und vergleichsweise großen Öffnungswinkel wdk₂ der Drosselklappe 30 entspricht.
Bezogen auf 2 wiederum bedeutet all dies Folgendes: Nach einem Start in 48, beispielsweise bei einer ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 10 oder unmittelbar nach einer erfolgreichen Inspektion, wenn von einem fehlerfreien Betrieb der Brennkraftmaschine 10 ausgegangen werden kann, werden die Adaptionsparameter F₁, F₂ und F₃ in 50 zu Null gesetzt. Dann wird in 52 abgewartet, bis die Brennkraftmaschine 10 im Betriebsbereich OP₁ betrieben wird. Ist dies der Fall, wird in 54 zum ersten Mal der Adaptionsparameter F₁ durch Lösen der obigen Gleichung (3) ermittelt. Der in diesem mutmaßlich fehlerfreien Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 ermittelte Adaptionsparameter F₁ trägt zusätzlich den Index 0.
Danach wird in 56 abgewartet, bis sich die Brennkraftmaschine im Betriebsbereich OP₂ befindet. Ist dies der Fall, wird, analog zu 54, in 58 der Adaptionsparameter F₂ ermittelt, der ebenfalls zusätzlich mit dem Index 0 versehen ist, da er im mutmaßlich fehlerfreien Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 ermittelt wird. In 60 wird schließlich abgewartet, bis sich die Brennkraftmaschine 10 im Betriebszustand OP₃ befindet, und in 62 wird dann der Adaptionsparameter F_{3_0} ermittelt. In 64 wird ein Zähler n um 1 inkrementiert und in 66 mit einem Grenzwert G₁ verglichen. Ist der Zähler kleiner als der Grenzwert, erfolgt ein Rücksprung vor 52. Hierdurch wird sichergestellt, dass in diesem mutmaßlich fehlerfreien Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 die Adaptionsparameter F₁, F₂ und F₃ mehrfach gelernt werden, und zwar jeweils unter Berücksichtigung der zuvor ermittelten Adaptionsparameter. Hierdurch wird die Qualität der ermittelten Adaptionsparameter verbessert. Man erkennt aus 2 auch, dass das Verfahren sicherstellt, dass die Adaptionsparameter F₁, F₂ und F₃ grundsätzlich nur alternierend ermittelt werden, das heißt, dass der gleiche Adaptionsparameter nie zweimal unmittelbar hintereinander gelernt wird. Alternativ könnte man das Verfahren auch so ausgestalten, dass ein Zuverlässigkeitskoeffizient nur dann erhöht wird, wenn zuvor ein alternierendes Lernen der Adaptionswerte stattgefunden hat.
Überschreitet der Zähler n den Grenzwert G₁, wird davon ausgegangen, dass die Adaptionsparameter F₁–F₃ mit ausreichender Zuverlässigkeit für den mutmaßlich fehlerfreien Betrieb der Brennkraftmaschine 10 gelernt wurden. Sie werden nun in einem Speicher abgelegt und für die nun folgende Überwachung im normalen Betrieb verwendet. Bei dieser wird in 68 analog zu 52 wieder gewartet, bis die Brennkraftmaschine 10 im Betriebsbereich OP₁ betrieben wird. Dann wird analog zu 54 in 70 der Adaptionsparameter F₁ durch Lösen der Gleichung (3) ermittelt, die Differenz mit dem im mutmaßlich fehlerfreien Zustand gelernten Adaptionsparameter F_{1_0} gebildet, und diese Differenz betragsmäßig mit einem Grenzwert G₂ verglichen. Ist der Betrag der Differenz größer als der Grenzwert G₂, bedeutet dies, dass sich der Adaptionsparameter ”Saugrohrdruck” und damit ein Offset des Signals des Drucksensors 42 in unzulässiger Weise geändert hat. Daher erfolgt in diesem Fall in 72 ein Eintrag in einen Fehlerspeicher und es erfolgt beispielsweise eine Anzeige in einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, in welches die Brennkraftmaschine 10 eingebaut ist, die den Fahrer auf eine Fehlfunktion des Drucksensors 42 hinweist.
Analog hierzu wird in 74 gewartet, bis sich die Brennkraftmaschine 10 wieder im Betriebsbereich OP₂ befindet. In 76 wird dann der Adaptionsparameter F₂ ermittelt, die Differenz zum im mutmaßlich fehlerfreien Zustand ermittelten Adaptionsparameter F_{2_0} gebildet, und der Betrag der Differenz mit einem Grenzwert G₃ verglichen. Überschreitet der Betrag der Differenz den Grenzwert G₃, deutet dies auf einen Fehler an der Drosselklappe 30 hin, beispielsweise eine Verschmutzung oder ein Leck. Es erfolgt daher in 78 ein Eintrag in einen entsprechenden Fehlerspeicher und, analog zu oben, eine Anzeige, die auf den Fehler hinweist.
In 80 wird gewartet, bis die Brennkraftmaschine im Betriebsbereich OP₃ betrieben wird. Ist dies der Fall, wird in 82 der Adaptionsparameter F₃ ermittelt, die Differenz zum im mutmaßlich fehlerfreien Betriebszustand ermittelten Adaptionsparameter F_{3_0} gebildet, die betragsgemäße Differenz mit einem Grenzwert G₄ verglichen, und in 84 ein Eintrag in einen Fehlerspeicher vorgenommen, wenn die betragsmäßige Differenz den Grenzwert G₄ überschreitet. Letzteres ist ein Indiz dafür, dass der stromaufwärts von der Drosselklappe 30 herrschende Druck p_vdk fehlerhaft ist, was auf einen Fehler am Umgebungsdrucksensor 46 hindeutet. Der Druck p_vdk wird nämlich über ein Modell aus dem Umgebungsdruck p_u, den der Umgebungsdrucksensor 46 bereitstellt, ermittelt. Das Verfahren endet in 86.
Es versteht sich, dass zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Überwachung in den Blöcken 68–84 ebenfalls vorgesehen sein kann, dass ein Eintrag in einen Fehlerspeicher nur dann erfolgt, wenn die festgestellte unzulässige Abweichung eines Adaptionsparameters F₁–F₃ nach einem mehrmaligen und alternierenden Durchlaufen der Verfahrensblöcke 70, 76 und 82 festgestellt wurde.
Das Verfahren ist in verkürzter Form auch noch in 4 gezeigt: In 88 werden in den verschiedenen Betriebsbereichen OP₁, OP₂ und OP₃ die Adaptionsparameter F₁–F₃ so bestimmt, dass die beiden Gleichungen (1) und (2) die gleiche Aussage liefern. Zusätzlich ist im Block 88 auch ein Algorithmus abgelegt, der eine Aussage über die Güte der einzelnen Adaptionsparameter F₁–F₃ liefert. Hierzu gehört beispielsweise die Bedingung, dass die Betriebszustände OP₁–OP₃ mehrmals erreicht wurden und dass sich die Adaptionsparameter F₁–F₃ nicht mehr wesentlich ändern. In den Blöcken 90 und 92 werden die jeweiligen Gleichungen (1) und (2) gelöst.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), bei dem mindestens eine erste Einflussgröße eine Zustandsgröße der Luft im Saugrohr (16) beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zustandsgröße der Luft im Saugrohr (16) unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von Einflussgrößen, die die Zustandsgröße der Luft im Saugrohr (16) beeinflussen, unter Verwendung eines ersten physikalischen Zusammenhangs ermittelt wird, – die gleiche Zustandsgröße unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von Einflussgrößen, die die Zustandsgröße der Luft im Saugrohr (16) beeinflussen, unter Verwendung eines zweiten physikalischen Zusammenhangs ermittelt wird, – mit jeder Einflussgröße ein spezifischer Adaptionsparameter, der einen spezifischen Fehler der Einflussgröße repräsentiert, verknüpft ist, – die Adaptionsparameter im Betrieb der Brennkraftmaschine (10) gelernt und überwacht werden, – wobei ein bestimmter Adaptionsparameter in einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (10) gelernt und überwacht wird, in dem die anderen Adaptionsparamater einen geringeren Einfluss auf die Zustandsgröße haben als der bestimmte Adaptionsparameter, und dabei der bestimmte Adaptionsparameter so angepasst wird, dass die unter Verwendung des ersten physikalischen Zusammenhangs ermittelte Zustandsgröße wenigstens in etwa gleich der unter Verwendung des zweiten physikalischen Zusammenhangs ermittelten Zustandsgröße ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsgröße ein Massenstrom über eine Drosselklappe (30) hinweg ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Mehrzahl von Einflussgrößen ein stromaufwärts von einer Drosselklappe (30) herrschender Druck und/oder ein aus einem Drosselklappenwinkel ermittelter Massenstrom und/oder ein Saugrohrdruck und/oder ein Umgebungsdruck gehören, und dass aus dem entsprechenden Adaptionsparameter darauf geschlossen wird, ob die Einflussgröße fehlerhaft ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohrdruck und/oder der Umgebungsdruck von einem Sensor (42) erfasst werden und aus dem entsprechenden Adaptionsparameter darauf geschlossen wird, ob ein Fehler des Sensors (42) vorliegt.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstrom unter Verwendung des ersten physikalischen Zusammenhangs gemäß folgender Formel ermittelt wird: dm1 = dmdps/dt + K1·K2·(ps + F1 – pr)wobei: dm_dps/dt = Massenstrom durch Saugrohrdruckgradient K₁ = Umrechnung Massenstrom in relative Füllung K₂ = Umrechnung Saugrohrdruck in relative Füllung p_s = Saugrohrdruck F₁ = Adaptionsparameter ”Saugrohrdruck” (Sensor-Offsetfehler) p_r = Druck internes Restgas und unter Verwendung des zweiten physikalischen Zusammenhangs gemäß der folgenden Formel:
wobei: dm_wdk = Normmassenstrom aus Drosselklappenwinkel F₂ = Adaptionsparameter ”Normmassenstrom” (Drosselklappenleckagefehler) K₃ = Temperaturkorrektur für Normmassenstrom K₄ = Druckkorrektur für Normmassenstrom F₃ = Adaptionsparameter ”Druck vor Drosselklappe” (Fehler Umgebungsdrucksensor) K₅ = Ausflusskennlinie p_s = Saugrohrdruck F₁ = Adaptionsparameter ”Saugrohrdruck” (Sensor-Offsetfehler) p_vdk = Druck vor Drosselklappe
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionsparameter ”Saugrohrdruck” gelernt und überwacht wird, wenn die Drehzahl einen Grenzwert überschreitet und der Saugrohrdruck einen Grenzwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionsparameter ”Normmassenstrom” gelernt und überwacht wird, wenn die Drehzahl einen Grenzwert unterschreitet und/oder ein Drosselklappenwinkel einen Grenzwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionsparameter ”Druck vor Drosselklappe” gelernt und überwacht wird, wenn der Saugrohrdruck einen Grenzwert überschreitet und wenn ein Drosselklappenwinkel einen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionsparameter ”Normmassenstrom” und der Adaptionsparameter ”Druck vor Drosselklappe” nicht gelernt oder überwacht werden, wenn der Saugrohrdruck höher ist als ein Grenzwert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Adaptionsparameter alternierend und mehrfach angepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Anzahl der durchgeführten Anpassungen und/oder dem Trend der Änderungen bei den Anpassungen ein Qualitätsmerkmal für einen Adaptionsparameter gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung entweder ein Absolutwert eines Adaptionsparameters und/oder eine Differenz zwischen einem beim Lernen ermittelten und einem beim Überwachen ermittelten Wert eines Adaptionsparameters mit mindestens einem Grenzwert verglichen wird.
Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.
Elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (36) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 12 abgespeichert ist.
Steuer- und/oder Regeleinrichtung (36) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 programmiert ist.