DE102009029316A1 - Method for detecting drift in air intake system of internal combustion engine, involves measuring proportion of burnt material in inlet gas by inlet gas lambda sensor, where calculated volumetric efficiency is compared with stored limit - Google Patents

Method for detecting drift in air intake system of internal combustion engine, involves measuring proportion of burnt material in inlet gas by inlet gas lambda sensor, where calculated volumetric efficiency is compared with stored limit Download PDF

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Abstract

The method involves measuring a proportion of a burnt material in an inlet gas by an inlet gas lambda sensor (48). The volumetric efficiency of the engine is calculated by using the proportion of the burnt material in the inlet gas. The calculated volumetric efficiency is compared with a stored limit. An independent claim is also included for an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Drift im Lufteinlaßsystem eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung sowie einen zur Durchführung des Verfahrens eingerichteten Verbrennungsmotor, gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method for detecting a drift in the air intake system of an internal combustion engine with exhaust gas recirculation and an internal combustion engine configured for carrying out the method, according to the preambles of the independent claims.

Im Lufteinlaßsystem eines Verbrennungsmotors können verschiedene Mängel auftreten, die einen mangelhaften Betrieb des Verbrennungsmotors zur Folge haben können.In the air intake system of an internal combustion engine, various deficiencies may occur, which may result in inadequate operation of the internal combustion engine.

Dazu gehört eine Drift des volumetrischen Wirkungsgrades, d. h. des Ansaugvermögens oder der effektiven Gasfördermenge des Verbrennungsmotors. Drift des volumetrischen Wirkungsgrades kann verschiedene Ursachen haben, insbesondere eine allmähliche Ausbildung von Ablagerungen im Einlaßtrakt oder Verschleiß von mechanischen Motorteilen, wie z. B. der Einlaßventilmechanik.This includes a drift in volumetric efficiency, d. H. the intake capacity or the effective gas delivery rate of the internal combustion engine. Drift of volumetric efficiency may have various causes, in particular a gradual formation of deposits in the inlet tract or wear of mechanical engine parts, such. B. the intake valve mechanism.

Ein weiterer Mangel, der im Lufteinlaßsystem auftreten kann, stellt eine Drift der Meßgröße Luftmassenstrom eines Luftmassensensors (bzw. Luftmassenstromsensors) im Lufteinlaßsystem dar. Diese Meßgröße wird bei Diesel- und Ottomotoren zur Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge herangezogen, um eine maximale Leistung sowie einen umweltschonenden Betrieb zu gewährleisten. Bei Dieselmotoren liefert diese Meßgröße zudem eine Stellgröße für die Abgasrückführung. Eine Drift der Meßgröße Luftmassenstrom kann ebenfalls verschiedene Ursachen haben, insbesondere Veränderlichkeiten von Bauteil zu Bauteil sowie Alterungseffekte. Eine Drift des gemessenen Luftmassenstroms kann bis zu ±5% betragen.Another shortcoming that can occur in the air intake system, is a drift of the measured mass air mass flow of an air mass sensor (or air mass flow sensor) in the air intake system. This parameter is used in diesel and gasoline engines to control the injected fuel quantity to provide maximum performance and environmentally friendly operation to ensure. For diesel engines, this measurand also provides a control variable for the exhaust gas recirculation. A drift in the measured quantity of air mass flow can also have different causes, in particular variations from component to component as well as aging effects. A drift of the measured air mass flow can be up to ± 5%.

Weitere Mängel, die im Lufteinlaßsystem mit der Zeit auftreten können, sind ein erhöhter Druckabfall an den Einlaßbauteilen wie beispielsweise dem Luftfilter und – im Falle eines Verbrennungsmotors mit Turbolader – eine Verschmutzung des Kompressors und/oder eines Zwischenkühlers.Other deficiencies that may occur in the air intake system over time are increased pressure drop across the intake components such as the air filter and, in the case of a turbocharged internal combustion engine, contamination of the compressor and / or an intercooler.

Im Falle eines Verbrennungsmotors mit Turbolader und Abgasrückführung kann außerdem eine Undichtigkeit auf der Niederdruckseite (Saugseite) zwischen dem Luftmassensensor und dem Kompressor auftreten, wodurch zusätzliche Luft in den Verbrennungsmotor gesaugt wird, die vom Luftmassensensor nicht erfaßt wird. Dadurch mißt der Luftmassensensor einen geringeren Frischluftmassenstrom als tatsächlich in den Verbrennungsmotor strömt. In der Folge stellt die elektronische Motorsteuereinheit (ECU) niedrigere Abgasrückführungsraten ein als tatsächlich benötigt, was die Stickoxidemissionen erhöht.In addition, in the case of a turbocharged engine with exhaust gas recirculation, leakage may occur on the low pressure side (suction side) between the air mass sensor and the compressor, thereby sucking additional air into the engine that is not detected by the air mass sensor. As a result, the air mass sensor measures a lower fresh air mass flow than actually flows into the internal combustion engine. As a result, the electronic engine control unit (ECU) sets lower exhaust gas recirculation rates than actually needed, which increases nitrogen oxide emissions.

Im Falle eines Verbrennungsmotors mit Turbolader und Abgasrückführung kann weiterhin eine Undichtigkeit auf der Hochdruckseite (stromabwärts des Kompressors) auftreten, wodurch Frischluft abgeblasen wird und der Luftmassensensor einen höheren Frischluftmassenstrom mißt als tatsächlich in den Verbrennungsmotor gelangt. In der Folge stellt die elektronische Motorsteuereinheit aufgrund des niedrigeren Lambdawertes, den eine Lambdasonde im Abgas mißt, höhere Abgasrückführungsraten ein als tatsächlich benötigt, was die Rußemissionen erhöht.In the case of an internal combustion engine with turbocharger and exhaust gas recirculation may continue to leak on the high pressure side (downstream of the compressor) occur, whereby fresh air is blown off and the air mass sensor measures a higher fresh air mass flow than actually gets into the engine. As a result, due to the lower lambda value that a lambda probe measures in the exhaust gas, the electronic engine control unit sets higher exhaust gas recirculation rates than actually needed, which increases soot emissions.

Der Lambdawert repräsentiert das auf Basis des Restsauerstoffgehaltes im Abgas gemessene Verhältnis von Luft zu Kraftstoff im Abgas. Ein Lambdawert von eins entspricht einem optimalen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Ein Lambdawert größer als eins bedeutet einen Luftüberschuß, d. h. ein mageres Gemisch, und ein Lambdawert kleiner als eins bedeutet einen Luftmangel, d. h. ein fettes Gemisch. Bei Motoren mit katalytischer Abgasnachbehandlung wird das Verbrennungsluftverhältnis mit Hilfe der Lambdasonde geregelt. Die Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas dient einerseits dazu, die Schadstoffemissionen zu kontrollieren, und andererseits dazu, eine Soll-Leistung des Abgasnachbehandlungssystems aufrechtzuerhalten.The lambda value represents the ratio of air to fuel in the exhaust gas, which is measured on the basis of the residual oxygen content in the exhaust gas. A lambda value of one corresponds to an optimal stoichiometric air-fuel ratio. A lambda value greater than one means an excess of air, d. H. a lean mixture, and a lambda value less than one means a lack of air, d. H. a fat mixture. In engines with catalytic exhaust aftertreatment, the combustion air ratio is controlled by means of the lambda probe. The control of the air-fuel ratio in the exhaust gas serves on the one hand to control the pollutant emissions, and on the other hand to maintain a target performance of the exhaust aftertreatment system.

Typischerweise werden durch die Nutzung des Abgas-Lambdasensors robuste Maßnahmen gegen die o. g. Arten von Mängeln im Lufteinlaßsystem ermöglicht. Im Falle einer Undichtigkeit des Lufteinlaßsystems auf der Nieder- oder Hochdruckseite tritt eine Abweichung zwischen dem von der Lambdasonde gemessenen Lambdawert und dem vom Einspritzsystem geschätzten Luftmassenstrom-Einstellpunkt auf. Eine derartige Methode ist jedoch insofern beschränkt, als sie keine Unterscheidung zwischen einer Drift im Luftweg und einer Drift im Kraftstoffweg ermöglicht. Typischerweise wird bei einer derartigen Methode die Soll-Abgasrückführungsrate derart eingestellt, dass ein Nenn-Lambdawert erzielt wird, ohne zu unterscheiden, ob die Ursache der Drift des Abgas-Lambdawertes vom Luftweg und vom Kraftstoffweg herrührt.Typically, the use of the exhaust gas lambda sensor robust measures against the o. G. Types of defects in the air intake system allows. In the event of a leak on the low or high pressure side of the air intake system, a deviation occurs between the lambda value measured by the lambda probe and the air mass flow set point estimated by the injection system. However, such a method is limited in that it allows no distinction between drift in the airway and drift in the fuel path. Typically, in such a method, the desired exhaust gas recirculation rate is adjusted to achieve a nominal lambda value without distinguishing whether the cause of the exhaust lambda drift is due to the airway and fuel path.

Derzeit sind keine Wege bekannt, um zwischen einer Drift der Luftmassenmessung mittels des Luftmassensensors, welche bis zu ±5% betragen kann, und einer Drift der Kraftstoffmenge des Einspritzsystems, welche bis zu ±15% betragen kann, zu unterscheiden. Sich nur auf den gemessenen Abgas-Lambdawert zu stützen, wird durch die Tatsache beschränkt, dass eine Korrekturtätigkeit nur so gewählt werden kann, dass diese entweder auf den Luftweg-Einstellpunkt oder den Kraftstoffweg-Einstellpunkt angewandt wird.Currently, there are no known ways to differentiate between air mass sensor drift air mass measurement, which may be up to ± 5%, and fuel system drift fuel drift, which may be up to ± 15%. To rely only on the measured exhaust lambda value is limited by the fact that a corrective action can only be chosen to apply to either the airway set point or the fuel path set point.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine im Lufteinlaßsystem eines Verbrennungsmotors auftretende Drift zuverlässig zu erkennen und von einer im Kraftstoffsystem auftretenden Drift unterscheiden zu können. The invention is based on the object to reliably detect a drift occurring in the air intake system of an internal combustion engine and to be able to distinguish from a drift occurring in the fuel system.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is solved by the features of the independent claims.

Die Erfindung basiert darauf, nicht nur den Lambdawert im Abgas, sondern auch den Lambdawert im Einlaßgas, das einen Einlaßverteiler durchströmt, der das Einlaßgas in den oder die Zylinder des Verbrennungsmotors leitet bzw. verteilt, zu messen.The invention is based on measuring not only the lambda value in the exhaust gas but also the lambda value in the intake gas flowing through an intake manifold which conducts the intake gas into the cylinder (s) of the internal combustion engine.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung ist besonders zweckmäßig für Dieselmotoren mit Turbolader einsetzbar, da sich dessen Schadstoffemissionen im Falle von Undichtigkeiten oder Verschmutzungen des Lufteinlaßsystems besonders gravierend verschlechtern würden.The invention is particularly useful for use with turbocharged diesel engines, since its pollutant emissions would deteriorate particularly serious in the event of leaks or contamination of the air intake system.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by way of example with reference to an embodiment shown in FIGS. Show it:

1 eine Prinzipskizze eines Verbrennungsmotors mit Turboladung und Abgasrückführung; und 1 a schematic diagram of an internal combustion engine with turbocharging and exhaust gas recirculation; and

2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zur Erkennung von Drift im Lufteinlaßsystem des Verbrennungsmotors von 1. 2 a block diagram for explaining the method for detecting drift in the air intake system of the internal combustion engine of 1 ,

Ein in 1 schematisch dargestellter Mehrzylinder-Dieselmotor 2 weist Einlaßkanäle 4 und Auslaßkanäle 6 auf. Die Auslaßkanäle 6 münden über einen Sammler 8 in eine Abgasleitung 10, welche in eine Turbine 12 eines Turboladers 14 mündet. Die Turbine 12 ist über eine Welle 16 mit einem Verdichter 18 des Turboladers 14 gekoppelt.An in 1 schematically illustrated multi-cylinder diesel engine 2 has inlet channels 4 and outlet channels 6 on. The outlet channels 6 lead to a collector 8th in an exhaust pipe 10 which is in a turbine 12 a turbocharger 14 empties. The turbine 12 is about a wave 16 with a compressor 18 of the turbocharger 14 coupled.

An den Auslaß der Turbine 12 schließt sich ein Abgastrakt 20 an, in dem der Reihe nach ein Dieseloxidationskatalysator 22, ein Dieselpartikelfilter 24, ein Regelungssystem zur Regelung des Abgasgegendrucks, das eine Drosselklappe 26 und einen an der Drosselklappe 26 vorbei führenden Bypaß 28 mit integriertem Ventil enthält, und ein Schalldämpfer 30 angeordnet sind.To the outlet of the turbine 12 closes an exhaust tract 20 in which, in turn, a diesel oxidation catalyst 22 , a diesel particulate filter 24 , a control system for controlling the exhaust back pressure, which is a throttle valve 26 and one on the throttle 26 passing leading bypass 28 with integrated valve, and a silencer 30 are arranged.

Stromabwärts des Dieselpartikelfilters 24 zweigt eine Abgasrückführungsleitung 32 vom Abgastrakt 20 ab. Die Abgasrückführungsleitung 32 mündet über ein Abgasrückführungsventil 34 in eine Frischluftleitung 36, die Frischluft von einem Luftfilter 38 in den Verdichter 18 des Turboladers 14 leitet.Downstream of the diesel particulate filter 24 branches an exhaust gas recirculation line 32 from the exhaust tract 20 from. The exhaust gas recirculation line 32 flows through an exhaust gas recirculation valve 34 in a fresh air line 36 getting fresh air from an air filter 38 in the compressor 18 of the turbocharger 14 passes.

In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Niederdruck-Abgasrückführung gezeigt, jedoch ist das Verfahren auch bei einer Hochdruck-Abgasrückführung durchführbar, bei der das rückgeführte Abgas stromaufwärts der Turbine 12 des Turboladers 14 abgezweigt würde.In this embodiment, a low-pressure exhaust gas recirculation is shown, however, the method is also feasible in a high-pressure exhaust gas recirculation, wherein the recirculated exhaust gas upstream of the turbine 12 of the turbocharger 14 would be diverted.

Die vom Verdichter 18 verdichtete Gasmischung aus Frischluft und rückgeführtem Abgas gelangt über eine Lufteinlaßleitung 40 in einen kombinierten Einlaßluftkühler und -verteiler 42, wo sie gekühlt und auf die Einlaßkanäle 4 verteilt wird.The from the compressor 18 compressed gas mixture of fresh air and recirculated exhaust gas passes through an air inlet duct 40 in a combined intake air cooler and distributor 42 where they are cooled and on the inlet channels 4 is distributed.

Der Verbrennungsmotor enthält außerdem einen Abgas-Lambdasensor 44 im Abgastrakt 20, einen Luftmassensensor 46 in der Frischluftleitung 36, einen Einlaßgas-Lambdasensor 48 in der Lufteinlaßleitung 40 und je einen Druck- und Temperatursensor 50, 52 am Einlaßverteiler 42. Die in 1 schematisch eingezeichneten Sensoren 44, 46, 48, 50 und 52 messen die weiter unten erläuterten Größen rBrntEx, mfAir, rBrntIn, tInMan bzw. pInMan.The internal combustion engine also includes an exhaust lambda sensor 44 in the exhaust tract 20 , an air mass sensor 46 in the fresh air line 36 , an intake gas lambda sensor 48 in the air inlet duct 40 and one pressure and one temperature sensor each 50 . 52 at the inlet manifold 42 , In the 1 schematically drawn sensors 44 . 46 . 48 . 50 and 52 Measure the quantities explained below: rBrntEx, mfAir, rBrntIn, tInMan or pInMan.

Der Massenstrom der Gasmischung auf dem Weg vom Einlaßverteiler 42 in den oder die Zylinder kann wie folgt berechnet werden: mfGasCyl = [mfAir + mGasInMan(rBrntInRat/rBrntEx)]·[1/(1 – rBrntIn/rBrntEx)] – mGasInManRat worin:

mfGasCyl:
Massenstrom der Gasmischung in die Zylinder [kg/h]
mfAir:
Vom Luftmassensensor 46 gemessener Frischluftstrom [kg/h]
mGasInMan:
Masse der im Einlaßverteiler 42 gefangenen Gasmischung [kg]
rBrntIn:
Vom Einlaßgas-Lambdasensor 48 gemessener Anteil an verbrannter Masse im Einlaßgas [–]
rBrntEx:
Abgas-Lambdasensor 44 gemessener Anteil an verbrannter Masse im Abgas [–]
rBrntInRat:
Zeitliche Änderung des Anteils an verbrannter Masse im Einlaßgas [1/h]
mGasInManRat:
Zeitliche Änderung der im Einlaßverteiler gefangenen Gasmasse [kg/h]
The mass flow of the gas mixture on the way from the inlet manifold 42 The cylinder (s) can be calculated as follows: mfGasCyl = [mfAir + mGasInMan (rBrntInRat / rBrntEx)] · [1 / (1 - rBrntIn / rBrntEx)] - mGasInManRat wherein:
mfGasCyl:
Mass flow of the gas mixture into the cylinders [kg / h]
mfAir:
From the air mass sensor 46 measured fresh air flow [kg / h]
mGasInMan:
Mass in the inlet manifold 42 trapped gas mixture [kg]
rBrntIn:
From the intake gas lambda sensor 48 measured proportion of combusted mass in the inlet gas [-]
rBrntEx:
Exhaust gas oxygen sensor 44 measured proportion of combusted mass in the exhaust gas [-]
rBrntInRat:
Time change of the fraction of combusted mass in the inlet gas [1 / h]
mGasInManRat:
Temporal change in the mass of gas trapped in the inlet manifold [kg / h]

Außerdem gilt: mGasInMan = (pInMan·volInMan)/(rGasCnst·tInMan) worin:

pInMan:
gemessener Verteilerdruck [Pa]
volInMan:
Volumen des Einlaßverteilers [m3]
rGasCnst.:
Universelle Gaskonstante [J/kg/K]
tInMan:
Gemessene Temperatur des Gases im Einlaßverteiler [°C]
In addition: mGasInMan = (pInMan · volInMan) / (rGasCnst · tInMan) wherein:
PinMan:
measured manifold pressure [Pa]
volInMan:
Volume of inlet manifold [m 3 ]
rGasCnst .:
Universal gas constant [J / kg / K]
Tinman:
Measured temperature of the gas in the inlet manifold [° C]

Die zeitliche Änderung mGasInManRat der im Einlaßverteiler eingeschlossenen Gasmasse wird dann durch Differentiation der obigen Gleichung hinsichtlich der Zeit berechnet.The temporal change mGasInManRat of the gas mass trapped in the inlet manifold is then calculated by differentiation of the above equation with respect to time.

Sämtliche zur Berechnung des Massenstroms der Gasmischung in die Zylinder benötigten Größen sind somit bekannt bzw. werden gemessen.All quantities required for calculating the mass flow of the gas mixture into the cylinders are thus known or measured.

Ein Maß für den volumetrischen Wirkungsgrad (effektive Gasfördermenge oder Ansaufvermögen) des Lufteinlaßsystems kann dann wie folgt berechnet werden: rVolEff = (mfGasCyl/mGasInMan)·(volfEngDisp/volInMan) worin:

rVolEff:
Berechneter volumetrischer Wirkungsgrad
volfEngDisp:
Aus Hubraum und Drehzahl des Verbrennungsmotors berechnete zeitliche Änderung des vom Verbrennungsmotor umgesetzten Volumens
A measure of the volumetric efficiency (effective gas flow rate or lift capacity) of the air intake system can then be calculated as follows: rVolEff = (mfGasCyl / mGasInMan) · (volfEngDisp / volInMan) wherein:
rVolEff:
Calculated volumetric efficiency
volfEngDisp:
From displacement and speed of the engine calculated time change of the volume converted by the engine

Der so berechnete volumetrische Wirkungsgrad wird dann mit einem oberen und einem unteren Grenzwert für den volumetrischen Wirkungsgrad verglichen, die in einer elektronischen Motorsteuereinheit für jeden Motorbetriebszustand als Funktion des gemessenen Drucks und der gemessenen Temperatur im Einlaßverteiler gespeichert sind.The volumetric efficiency thus calculated is then compared with upper and lower volumetric efficiency limits stored in an electronic engine control unit for each engine operating condition as a function of the measured pressure and the measured temperature in the intake manifold.

Falls der berechnete volumetrische Wirkungsgrad zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert liegt, ist die Drift im Lufteinlaßsystem innerhalb der zulässigen Grenzen, und es ist nichts weiter zu tun.If the calculated volumetric efficiency is between the lower and upper limits, the drift in the air intake system is within allowable limits and nothing further to be done.

Liegt andererseits der berechnete volumetrische Wirkungsgrad außerhalb der Grenzwerte, liegt eine Drift im Lufteinlaßsystem vor, und es wird eine Korrekturmaßnahme durch vorbestimmte Einwirkung auf den Kraftstoffweg getroffen, um den richtigen Motorbetrieb im Hinblick auf Schadstoffemissionen, Kraftstoffverbrauch und Leistung sicherzustellen.On the other hand, if the calculated volumetric efficiency is out of limits, there is drift in the air intake system and a corrective action is taken by predetermined fuel path action to ensure proper engine operation in terms of pollutant emissions, fuel consumption and performance.

Für größere Abweichungen kann eine Begrenzung der Motorleistung erzwungen werden, indem die Nenndrehzahl und Leistung des Verbrennungsmotors so begrenzt werden, dass sowohl die mechanischen Bauteile des Verbrennungsmotors als auch die Komponenten des Abgassystems unversehrt bleiben, indem z. B. eine Überlastung des Dieselpartikelfilters vermieden wird. In diesem vorsorglich eingeschränkten Motorbetrieb wird dem Fahrer ein optischer oder akustischer Störungshinweis gegeben, baldmöglichst eine Werkstatt aufzusuchen.For larger deviations, a limitation of the engine power can be forced by the rated speed and power of the engine are limited so that both the mechanical components of the internal combustion engine and the components of the exhaust system remain intact, by z. B. an overload of the diesel particulate filter is avoided. In this precautionary limited engine operation, the driver is given an optical or acoustic fault indication to visit a workshop as soon as possible.

Man beachte, dass sich bei dem beschriebenen Verfahren die erkannte Drift im Lufteinlaßsystem von einer Drift im Kraftstoffsystem unterscheidet, weil der von der elektronischen Motorsteuereinheit geschätzte Kraftstoffmengen-Einstellpunkt in den obigen Gleichungen nicht benutzt wird.Note that in the described method, the detected drift in the air intake system differs from a drift in the fuel system because the fuel amount set point estimated by the electronic engine control unit is not used in the above equations.

Das oben beschriebene Verfahren wird nun anhand von 2 noch einmal zusammengefaßt. In einem Schritt S1 werden die zur Berechnung des Massenstroms der Gasmischung in die Zylinder benötigten Größen gemessen bzw. aus einem Speicher der elektronischen Motorsteuereinheit eingelesen. Im Schritt S2 wird aus diesen Größen der volumetrische Wirkungsgrad berechnet. Im Schritt S3 wird geprüft, ob der berechnete volumetrische Wirkungsgrad außerhalb gespeicherter Grenzwerte liegt. Wenn nein, beginnt das Verfahren nach einiger Zeit von neuem. Wenn ja, werden im Schritt S4 geeignete Korrekturmaßnahmen am Kraftstoffweg getroffen und wird nötigenfalls eine Störungsanzeige aktiviert.The method described above will now be described with reference to 2 summarized again. In a step S1, the quantities required for calculating the mass flow of the gas mixture into the cylinders are measured or read from a memory of the electronic engine control unit. In step S2, the volumetric efficiency is calculated from these variables. In step S3, it is checked whether the calculated volumetric efficiency is outside stored limit values. If not, the process will start again after some time. If so, in step S4, appropriate corrective actions are taken on the fuel path and, if necessary, a fault indication is activated.

In einer Weiterbildung des oben beschriebenen Verfahrens für den Fall, dass der berechnete volumetrische Wirkungsgrad innerhalb der gespeicherten Grenzwerte liegt, kann eine Größe zur Erkennung eines korrekten Kraftstoffmengenstroms wie folgt berechnet werden: mfFuInj = (rBrntEx – rBrntIn)·mfGasCyl/(1 – rBrntEx + rPhiStoich) worin:

mfFuInj:
berechnete Kraftstoffeinspritzmenge [kg/h]
rPhiStoich:
stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis [–]
In a further development of the method described above for the case where the calculated volumetric efficiency lies within the stored limit values, a quantity for the detection of a correct fuel quantity flow can be calculated as follows: mfFuInj = (rBrntEx - rBrntIn) · mfGasCyl / (1 - rBrntEx + rPhiStoich) wherein:
mfFuInj:
calculated fuel injection quantity [kg / h]
rPhiStoich:
stoichiometric air-fuel ratio [-]

Die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge kann mit dem von der elektronischen Motorsteuerung eingestellten Einstellpunkt für die Kraftstoffeinspritzmenge verglichen werden, und das Ergebnis kann wie folgt verwendet werden:

  • i) Korrektur von sehr kleinen Kraftstoffeinspritzmengen durch Additionskorrektur (Addition einer gespeicherten Korrekturgröße) des Einstellpunktes, bzw.
  • ii) Korrektur von großen Kraftstoffeinspritzmengen durch Multiplikationskorrektur (Multiplikation mit einem gespeicherten Korrekturfaktor) des Einstellpunktes.
The calculated fuel injection amount may be compared with the fuel injection amount set point set by the electronic engine control, and the result may be used as follows:
  • i) Correction of very small fuel injection quantities by addition correction (addition of a stored correction variable) of the setpoint, or
  • ii) correction of large fuel injection quantities by multiplication correction (multiplication with a stored correction factor) of the set point.

Die obige Adaptierung wird dann in einer statistischen Form durchgeführt, so dass Randbedingungen für den Eintritt des Ergebnisses erforderlich sind, um die Robustheit des Adaptierungsalgorithmus gegenüber Systemstörungen und für eine große Zahl von abgetasteten Wertepaaren für die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge und den von der elektronischen Motorsteuerung eingestellten Einstellpunkt für die Kraftstoffeinspritzmenge zu gewährleisten.The above adaptation is then performed in a statistical form such that marginal conditions are required for entry of the result, the robustness of the adaptation algorithm to system perturbations, and a large number of sampled value pairs for the calculated fuel injection amount and the engine setpoint set point to ensure the fuel injection amount.

Claims (11)

Verfahren zur Erkennung einer Drift im Lufteinlaßsystem eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung, gekennzeichnet durch folgende Schritte – Messen des Anteils an verbrannter Masse im Einlaßgas (rBrntIn) mittels eines Einlaßgas-Lambdasensors (48)(S1), – Berechnen des volumetrischen Wirkungsgrades (rVolEff) des Verbrennungsmotors unter Verwendung des Anteils an verbrannter Masse im Einlaßgas (S2); – Vergleichen des berechneten volumetrischen Wirkungsgrades mit gespeicherten Grenzwerten (S3); und – Einleiten von Korrekturmaßnahmen am Kraftstoffweg im Falle einer festgestellten Abweichung des berechneten volumetrischen Wirkungsgrades von den gespeicherten Grenzwerten (S4), wobei die Korrekturmaßnahmen vorzugsweise von der festgestellten Abweichung abhängen.Method for detecting a drift in the air intake system of an internal combustion engine with exhaust gas recirculation, characterized by the following steps - measuring the fraction of combusted mass in the intake gas (rBrntIn) by means of an intake gas lambda sensor ( 48 ) (S1), - calculating the volumetric efficiency (rVolEff) of the internal combustion engine using the fraction of combusted mass in the inlet gas (S2); Comparing the calculated volumetric efficiency with stored limit values (S3); and - introducing corrective measures on the fuel path in the event of a detected deviation of the calculated volumetric efficiency from the stored limit values (S4), the corrective measures preferably being dependent on the detected deviation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der volumetrische Wirkungsgrad (rVolEff) außerdem unter Verwendung eines mittels eines Abgas-Lambdasensors (44) gemessenen Anteils an verbrannter Masse im Einlaßgas (rBrntEx), eines mittels eines Luftmassensensors (46) gemessenen Frischluftstroms (mfAir) in das Lufteinlaßsystem, eines mittels eines Drucksensors (50) in einem Einlaßverteiler (42) des Verbrennungsmotors gemessenen Drucks (pInMan) und einer mittels eines Temperatursensors (52) in dem Einlaßverteiler (42) gemessenen Temperatur (tInMan) berechnet wird.Method according to Claim 1, characterized in that the volumetric efficiency (rVolEff) is also determined by means of an exhaust gas lambda sensor ( 44 ) measured amount of burned mass in the inlet gas (rBrntEx), one by means of an air mass sensor ( 46 ) measured fresh air flow (mfAir) in the air intake system, one by means of a pressure sensor ( 50 ) in an intake manifold ( 42 ) of the internal combustion engine measured pressure (pInMan) and one by means of a temperature sensor ( 52 ) in the inlet manifold ( 42 ) measured temperature (tInMan) is calculated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der volumetrische Wirkungsgrades (rVolEff) wie folgt berechnet wird: rVolEff = (mfGasCyl/mGasInMan)·(volfEngDisp/volInMan), wobei mfGasCyl = [mfAir + mGasInMan·(rBrntInRat/rBrntEx)]·[1/(1 – rBrntIn/rBrntEx)] – mGasInManRat und mGasInMan = (pInMan·volInMan)/(rGasCnst·tInMan) worin: mfGasCyl: Massenstrom der Gasmischung in die Zylinder mGasInMan: Masse der im Einlaßverteiler (42) gefangenen Gasmischung mfAir: Vom Luftmassensensor (46) gemessener Frischluftstrom rBrntIn: Vom Einlaßgas-Lambdasensor (48) gemessener Anteil an verbrannter Masse im Einlaßgas rBrntEx: Vom Abgas-Lambdasensor (44) gemessener Anteil an verbrannter Masse im Abgas rBrntInRat: Zeitliche Änderung des Anteils an verbrannter Masse im Einlaßgas mGasInManRat: Zeitliche Änderung der im Einlaßverteiler (42) gefangenen Gasmasse pInMan: Im Einlaßverteiler (42) gemessener Druck volInMan: Volumen des Einlaßverteilers (42) rGasCnst.: Universelle Gaskonstante tInMan: Im Einlaßverteiler (42) gemessene Temperatur volfEngDisp: Aus Hubraum und Drehzahl des Verbrennungsmotors berechnete zeitliche Änderung des vom Verbrennungsmotor umgesetzten Volumens.Method according to claim 1, characterized in that the volumetric efficiency (rVolEff) is calculated as follows: rVolEff = (mfGasCyl / mGasInMan) · (volfEngDisp / volInMan), in which mfGasCyl = [mfAir + mGasInMan · (rBrntInRat / rBrntEx)] · [1 / (1 - rBrntIn / rBrntEx)] - mGasInManRat and mGasInMan = (pInMan · volInMan) / (rGasCnst · tInMan) in which: mfGasCyl: mass flow of the gas mixture into the cylinders mGasInMan: mass of the gas in the inlet manifold ( 42 ) gas mixture mfAir: from the air mass sensor ( 46 ) measured fresh air flow rBrntIn: from the inlet gas lambda sensor ( 48 ) Measured fraction of combusted mass in the inlet gas rBrntEx: From the exhaust gas lambda sensor ( 44 ) Measured fraction of combusted matter in the exhaust gas rBrntInRat: Time change of the fraction of combusted mass in the inlet gas mGasInManRat: Temporal change in the inlet distributor ( 42 ) trapped gas mass pInMan: In the inlet manifold ( 42 ) measured pressure volInMan: volume of the inlet distributor ( 42 ) rGasCnst .: Universal gas constant tInMan: In the inlet distributor ( 42 ) measured temperature volfEngDisp: time change of the volume converted by the internal combustion engine calculated from displacement and speed of the internal combustion engine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drift im Lufteinlaßsystem des Verbrennungsmotors erkannt wird, wenn der berechnete volumetrische Wirkungsgrad außerhalb der gespeicherten Grenzwerte liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a drift in the air intake system of the internal combustion engine is detected when the calculated volumetric efficiency is outside the stored limits. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle, dass eine kleinere Drift im Lufteinlaßsystem des Verbrennungsmotors erkannt wird, derart auf den Kraftstoffweg eingewirkt wird, dass der richtige Motorbetrieb im Hinblick auf Schadstoffemissionen, Kraftstoffverbrauch und Leistung durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the event that a smaller drift is detected in the air intake system of the internal combustion engine is acted upon in the fuel path, that the correct engine operation in terms of pollutant emissions, fuel consumption and performance is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle, dass eine größere Drift im Lufteinlaßsystem des Verbrennungsmotors erkannt wird, die Nenndrehzahl und die Leistung des Verbrennungsmotors begrenzt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the event that a larger drift is detected in the air intake system of the internal combustion engine, the rated speed and the power of the internal combustion engine are limited. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem Fall außerdem dem Fahrer ein optischer oder akustischer Störungshinweis gegeben wird.A method according to claim 6, characterized in that in this case also the driver an optical or acoustic fault indication is given. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle, dass der berechnete volumetrische Wirkungsgrad innerhalb der gespeicherten Grenzwerte liegt, eine Größe zur Erkennung eines korrekten Kraftstoffmengenstroms wie folgt berechnet wird: mfFuInj = (rBrntEx – rBrntIn)·mfGasCyl/(1 – rBrntEx + rPhiStoich) worin: mfFuInj: berechnete Kraftstoffeinspritzmenge [kg/h] rPhiStoich: stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis [–], wobei die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge mit einem von einer elektronischen Motorsteuerung des Verbrennungsmotors eingestellten Einstellpunkt für die Kraftstoffeinspritzmenge verglichen wird und in Abhängigkeit von dem Vergleichergebnis eine Korrektur von kleinen Kraftstoffeinspritzmengen durch Additionskorrektur des Einstellpunktes oder eine Korrektur von großen Kraftstoffeinspritzmengen durch Multiplikationskorrektur des Einstellpunktes erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the event that the calculated volumetric efficiency within the stored Limits, a variable for detecting a correct fuel flow rate is calculated as follows: mfFuInj = (rBrntEx - rBrntIn) · mfGasCyl / (1 - rBrntEx + rPhiStoich) wherein: mfFuInj: calculated fuel injection amount [kg / h] rPhiStoich: stoichiometric air-fuel ratio [-], wherein the calculated fuel injection amount is compared with a fuel injection amount set point set by an engine electronic control of the engine and a correction depending on the comparison result of small fuel injection quantities by addition correction of the set point or correction of large amounts of fuel injection by multiplication correction of the set point. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor mit Turbolader (14) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine is a turbocharged diesel engine ( 14 ). Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung und einer elektronischen Motorsteuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lambdasensor (48) zur Messung des Anteils an verbrannter Masse im Einlaßgas vorgesehen ist, und die elektronische Motorsteuereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.Internal combustion engine with exhaust gas recirculation and an electronic engine control unit, characterized in that a lambda sensor ( 48 ) is provided for measuring the proportion of combusted mass in the inlet gas, and the electronic engine control unit is adapted to carry out the method according to one of the preceding claims. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor mit Turbolader (14) ist.Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the internal combustion engine is a turbocharged diesel engine ( 14 ).
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