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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,
die für
die Berechnung der Steuersignale eine Mehrzahl von Steuersignalen
unterschiedlicher Temperatursensoren verarbeitet. Derartige Temperatursignale
werden beispielsweise von einem Motortemperatursensor, einem Umgebungslufttemperatursensor,
einem Ansauglufttemperatursensor, einem Ladelufttemperatursensor
oder einem Saugrohrtemperatursensor gemessen. Beim Betrieb einer
Brennkraftmaschine treten zumindest in den meisten Bereichen Europas,
in den USA oder Japan selten Temperaturen von weniger als -35°C auf. Eine
Motortemperatur von weniger als -35°C wird daher üblicherweise
als fehlerhaft betrachtet und verursacht in dem Steuergerät der Brennkraftmaschine
einen entsprechenden Notlauf mit ausgefallenem Motortemperatursensor.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
hat demgegenüber
den Vorteil, dass die verschiedenen Temperatursignale miteinander
verglichen werden und in Abhängigkeit
von Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine auf ihre Plausibilität untereinander überprüft werden.
Es kann so festgestellt werden, ob die Temperatursignale der verschiedenen
Temperatursensoren sinnvoll sind oder auf einen Defekt der entsprechenden
Sensoren zurückzuführen sind.
Es kann so ein unnötiger
Notlauf der Steuerungsvorrichtung vermieden werden und die Qualität der Steuerung
der Brennkraftmaschine wird erhöht.
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Weitere
Vorteile und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ergeben sich
durch die Merkmale der abhängigen
Patentansprüche.
Als besonders geeigneter Betriebszustand zur Erkennung unplausibler
Temperatursignale hat sich eine lange Betriebsunterbrechung der
Brennkraftmaschine herausgestellt. Nach einer derartig langen Betriebsunterbrechung
können
einfach Temperatursignale als fehlerhaft erkannt werden, die unplausible tiefe
Temperaturen anzeigen. Sehr tiefe Temperaturen machen nur dann Sinn,
wenn sie von allen Sensoren gleichzeitig angezeigt werden. Dies
gilt insbesondere für
die Motortemperatur, die besonders einfach im Zusammenhang mit Temperatursignalen
von Umgebungstemperatursensoren, Ansaugtemperatursensoren, Ladelufttemperatursensoren
oder Saugrohrtemperatursensoren plausibilisiert werden können. Weiterhin
ist ein Temperatursignal unsinnig, welches eine Motortemperatur
anzeigt, die geringer ist als die Temperatur der Umgebungsluft oder
der angesaugten Luft oder die Temperatur eines Saugrohrs oder Abgasturboladers.
Das Temperatursignal eines Ladelufttemperatursensors kann plausibilisiert werden,
indem es mit der Temperatur eines Umgebungstemperatursensors oder
eines Ansaugtemperatursensors verglichen wird.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Die 1 zeigt
schematisch einen Motor mit mehreren Komponenten im Saugrohr und
Abgasrohr.
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In
der 1 wird schematisch eine Brennkraftmaschine gezeigt,
die einen Zylinder 8 und einen darin angeordneten Kolben 10 aufweist.
Der nicht vom Kolben 10 ausgefüllte Raum des Zylinders 8 bildet
einen Brennraum 9, in dem ein brennfähiges Gemisch eingebracht wird,
welches verbrannt wird. Durch die Verbrennung wird der Druck im
Brennraum 9 erhöht,
was dann durch eine Bewegung des Kolbens 10 in mechanische Arbeit
umgesetzt wird. Um dem Brennraum 9 brennfähiges Gemisch
zuzuführen,
ist ein Saugrohr 21 vorgesehen, und um die Verbrennungsprodukte
wegzuführen,
ist ein Abgasrohr 22 vorgesehen. Die Ein- und Auslassventile,
die hier die Zuführung
von brennfähigem
Gemisch aus dem Saugrohr 21 in den Brennraum 9 ermöglichen
bzw. Auslassventile, die den Auslass der Verbrennungsabgase aus
dem Brennraum 9 in das Abgasrohr 22 ermöglichen,
sind hier aus Vereinfachungsgründen nicht
dargestellt.
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Durch
das Saugrohr 21 wird Luft angesaugt und durch einen Luftmassensensor 2 geführt. Durch den
Luftmassensensor 2 wird die Menge an Luft, die durch das
Saugrohr 21 strömt,
bestimmt. Weiterhin weist der Luftmassensensor noch einen Temperatursensor
auf (Ansaugtemperatursensor), um die Temperatur der angesaugten
Luft zu bestimmen. Nach dem Luftmassensensor 2 wird hier
die Luft durch einen Turbolader 6 verdichtet, wodurch die
Menge an in den Brennraum 9 eingebrachten Luft erhöht wird. Der
Antrieb des Turboladers 6 erfolgt durch die Gase, die durch
das Abgasrohr 22 strömen.
Auch der Turbolader 6 weist einen Temperatursensor auf
(Turboladertemperatursensor). Nach dem Turbolader 6 ist ein
Ladeluftfühler 3 angeordnet,
in dem die Luft gekühlt
wird. Durch diese Ladeluftkühlung
wird die thermische Belastung des Motors, die Abgastemperatur sowie
der Kraftstoffverbrauch verringert. Der Ladeluftfühler 3 weist
ebenfalls einen Temperatursensor auf (Ladelufttemperatursensor).
Nach dem Ladeluftkühler 3 ist
eine Drosselklappe 4 angeordnet, durch die der Zufluss
an Luft in den Brennraum 9 gesteuert werden kann. Zusätzlich weist
die Drosselklappe auch ein Temperatursensor auf (Saugrohrtemperatursensor).
Unmittelbar auf der Außenseite
des Zylinders 8 oder an geeigneter Stelle im Kühlsystem
kann noch ein weiterer Motortemperatursensor 5 angeordnet
sein, der die Temperatur des Motors misst. Weiterhin ist noch ein
Außentemperatursensor 1 vorgesehen,
der die Temperatur in der Umgebung des Kraftfahrzeuges, in dem die
Brennkraftmaschine eingebaut ist, misst. Üblicherweise sind einige aber
nicht alle dieser Sensoren bei realen Brennkraftmaschinen vorgesehen.
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Ein
Steuergerät 7 steuert
die verschiedenen Komponenten der Brennkraftmaschine durch hier nicht
dargestellte elektrische Verbindungsleitungen. Weiterhin liest das
Steuergerät 7 die
Werte der verschiedenen Temperatursensoren, d. h. des Außentemperatursensors 1,
des Ansaugtemperatursensor 2, des Ladelufttemperatursensor 3,
des Saugrohrtemperatursensors in der Drosselklappe 4, dessen Motortemperatursensors 5 und
des Turboladertemperatursensor 6 ein und bearbeitet die
Signale entsprechend. In der 1 sind jetzt
eine Vielzahl von Komponenten und Temperatursensoren dargestellt.
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Es
handelt sich hierbei um eine maximale Anzahl von Komponenten und
Temperatursensoren. Viele Kraftfahrzeuge werden auch ohne einen
Turbolader 6 und eine entsprechende Ladeluftkühlung 3 betrieben.
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Weiterhin
ist in der 1 auch nicht dargestellt, wie
der Kraftstoff in den Brennraum 9 eingebracht wird. Dies
kann im Fall eines Benzinmotors beispielsweise durch Einspritzen
von Kraftstoff in das Saugrohr 21 oder aber sowohl für Benzin-
wie auch für
Dieselmotoren unmittelbar in den Zylinder 8 eingespritzt
werden.
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Das
Steuergerät 7 berechnet
die für
die Ansteuerung der Brennkraftmaschine notwendigen Steuerdaten und
betätigt
die entsprechenden Komponenten wie beispielsweise die Drosselklappe 4. Weiterhin
verarbeitet das Steuergerät
eine Vielzahl von Sensordaten, insbesondere auch die Temperaturdaten
aller hier dargestellten Temperatursensoren. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine
in einem Kraftfahrzeug bestehen eine Vielzahl von Abhängigkeiten zwischen
den Signalen der einzelnen Temperatursensoren. Diese Abhängigkeiten
können
genutzt werden, um die Messdaten der einzelnen Temperatursensoren
zu plausibilisieren, d. h. dahingehend zu überprüfen, ob die von einem bestimmten
Temperatursensor angezeigte Temperatur realistisch ist. Wenn dabei
unplausible, d. h. nicht realistische Messwerte auftreten, kann
geschlossen werden, dass der entsprechende Temperatursensor entweder vorübergehend
oder dauerhaft gestört
ist, und es werden entsprechende Temperaturwerte ignoriert bzw.
durch Ersatzwerte ersetzt. Dies ist vor allen Dingen von Bedeutung,
wenn in Abhängigkeit
von Temperaturen unterschiedliche Betriebsbedingungen bzw. unterschiedliche
Steuerdaten für
den Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet werden. Bei tiefen
Temperaturen sollten beispielsweise andere Zündwinkel und andere Mengen
an Kraftstoff pro Verbrennungsvorgang verwendet werden als bei erhöhten Temperaturen.
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Bei
einem Kaltstart der Brennkraftmaschine weisen alle Temperatursensoren
den gleichen Wert, nämlich
den Wert der Außentemperatur
auf. Ein Kaltstart ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine
für eine
ausreichend lange Zeit, beispielsweise 24 Stunden, nicht benutzt
wurde. Nach einer derartig langen Abstellzeit hat der Motor annähernd die
gleiche Temperatur wie die das Kraftfahrzeug umgebene Luft. Bei
einem Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgen im Brennraum 9 Verbrennungsvorgänge, die
zu einer starken Erwärmung
des Motors führen.
Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine ist daher die Motortemperatur
generell höher als
die Umgebungstemperatur.
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Bei
einer Brennkraftmaschine mit Turbolader und Ladeluftkühlung ist
die Temperatur, die in oder hinter dein Ladeluftkühler 3 gemessen
wird, in dem Betriebszustand ohne Aufladung, d. h. der Ladedruck des
Turboladers 6 ist kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck
nach Abklingen von dynamischen Effekten, kleiner oder gleich der
Motortemperatur.
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Die
Ladeluftkühlung
im Ladeluftkühler 3 erfolgt
in der Regel durch Luft oder Wasser ohne Kühlkompressor, wodurch die untere
Temperatur der Ladeluftkühlung
auf die Umgebungstemperatur beschränkt ist. Die hinter dem Ladeluftkühler 3 gemessene
Temperatur ist daher größer als
die Umgebungstemperatur, die am Außentemperatursensor 1 gemessen
wird. Bei einem normalen Betrieb der Brennkraftmaschine sind in
der Regel alle Temperaturen der einzelnen Sensoren unterschiedlich,
wobei die genannten Abhängigkeiten
gelten. Dies gilt auch für
einen Heißstart,
d. h. nach einem kurzen Abstellen der Brennkraftmaschine.
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Weiterhin
treten in gemäßigten Breiten,
wie beispielsweise Mitteleuropa, USA und Japan bestimmte tiefe Temperaturen,
beispielsweise tiefer als -35°C
so gut wie nicht auf. Bei herkömmlichen
Systemen werden daher entsprechend tiefe Temperaturen in der Regel
als fehlerhaft betrachtet. Es ist jedoch möglich, aufgrund einer Plausibilisierung
der Messwerte der Temperatursensoren zu entscheiden, ob diese Temperaturwerte
realistisch sind oder auf Fehlmessungen der Sensoren zurückzuführen sind.
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Erfindungsgemäß wird daher
vorgeschlagen, die Signale der unterschiedlichen Temperatursensoren
miteinander zu vergleichen und in Abhängigkeit von Betriebszuständen der
Brennkraftmaschine die Plausibilität dieser Messwerte zu überprüfen. Ein
derartiger Betriebszustand der Brennkraftmaschine kann beispielsweise
darin bestehen, dass die Brennkraftmaschine über einen längeren Zeitraum, beispielsweise
24 Stunden, nicht betrieben wurde. Wenn unter dieser Voraussetzung
eine sehr tiefe Temperatur, beispielsweise geringer als -35°C von allen
Sensoren angezeigt wird, so wird davon ausgegangen, dass dieser
Wert korrekt ist und die entsprechenden Sensorsignale werden nicht
als fehlerhaft gewertet. Umgekehrt wird ein Temperatursignal als fehlerhaft
bewertet, wenn nach dieser langen Betriebsunterbrechung nur ein
einzelner dieser Sensoren einen derartig niedrigen Wert anzeigt
und die anderen Sensoren nicht. Es kann dann geschlossen werden,
dass der entsprechende Sensor, der einen derartig tiefen Wert für die Temperatur
anzeigt, fehlerhaft ist. Wenn beispielsweise der Motortemperatursensor
eine Temperatur von -40°C
anzeigt und der Temperatursensor des Ladeluftkühlers eine wärmere Temperatur,
so wird daraus geschlossen, dass der Sensor für die Motortemperatur 5 defekt
ist. Wenn beispielsweise der Außenlufttemperatursensor
eine derartig niedrige Temperatur anzeigt und der Temperatursensor
des Ladeluftkühlers 3 eine
deutlich höhere
Temperatur, so wird davon ausgegangen, dass der Außentemperatursensor 1 defekt
ist.
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Besonders
einfach kann der Motortemperatursensor 5 überprüft werden,
da sowohl während des
Starts wie auch während
des Betriebs der Brennkraftmaschine die Temperatur dieses Motortemperatursensors
immer höher
sein muss als die Temperatur der anderen Sensoren. Es kann so ein
Fehler des Motortemperatursensors besonders einfach erkannt werden.
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Ähnlich einfach
ist die Diagnose des Temperatursensors, der im bzw. hinter dem Ladeluftkühler 3 angeordnet
ist. Die Temperatur dieses Sensors ist immer höher als die Temperatur, die
von dem Außentemperatursensor 1 oder
von dem Temperatursensor im Luftmassenmesser 2 angezeigt
wird.
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Bei
dem beschriebenen Verfahren ist weiterhin zu berücksichtigen, dass einige Motoren
mit Blockheizern ausgestattet sind, die eine Erwärmung des Motorblocks unabhängig vom
Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglichen. Derartige Heizer werden dazu
verwendet, bei sehr kalten Temperaturen bereits einen vorgewärmten Motorblock
bzw. ein vorgewärmtes
Kraftfahrzeug zu ermöglichen.
Bei einem Betrieb eines derartigen Heizers ist natürlich trotz
einer langen Abstellzeit die Temperatur des Motorblocks und der
damit verbundenen Komponenten gegenüber der Außentemperatur erhöht. Dies
muss bei der Plausibilisierung der Messwerte berücksichtigt werden.
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Zur
Durchführung
der Plausibilisierung ließt das
Steuergerät 7 die
Messwerte der verschiedenen Temperatursensoren ein und vergleicht
die Werte miteinander. In Abhängigkeit
von Stillstandzeiten, Betrieb eines Blockheizers und anderer Werte
werden dann die einzelnen Temperaturen miteinander verglichen und
plausibilisiert. Im Fall des Fehlers erfolgen entsprechende Fehlereinträge, was
in der Regel dazu führt,
dass die entsprechenden Messwerte nicht berücksichtigt werden.