Die
Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum
Betreiben einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.The
The invention relates to a method and a device for
Operating an internal combustion engine according to the preamble of the independent claims.
Verfahren
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Verdichter zur
Verdichtung der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft sind bereits bekannt.
Dabei wird eine Drehzahl des Verdichters von einem Sensor erfasst.method
for operating an internal combustion engine with a compressor for
Compression of the internal combustion engine supplied air are already known.
In this case, a speed of the compressor is detected by a sensor.
Vorteile der
ErfindungAdvantages of
invention
Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben
demgegenüber
den Vorteil, dass die charakteristische Größe für die Drehzahl des Verdichters
aus mindestens einer Größe der Brennkraftmaschine
modelliert wird und dass ein abhängig
von einem vom Sensor erfassten Wert für die charakteristische Größe gebildeter
Wert mit einem abhängig
von einem modellierten Wert für
die charakteristische Größe gebildeten
Wert verglichen wird und dass abhängig vom Vergleichsergebnis
auf einen Fehler geschlossen wird. Auf diese Weise ist eine Überwachung
der Funktionsfähigkeit
des Sensors zur Erfassung der charakteristischen Größe für die Drehzahl
des Verdichters möglich.
Auf diese Weise lässt
sich die Zuverlässigkeit
der Funktion des Sensors erhöhen.
Entsprechend ist auf diese Weise auch eine Überwachung von Komponenten
zur Aufladung der Brennkraftmaschine sowie eine Überwachung der Erfassung von
Betriebsgrö ßen der
Brennkraftmaschine möglich
und auch eine Überwachung auf
Leckagen in der Luftzufuhr oder einem Saugrohr der Brennkraftmaschine.The
inventive method
and the device according to the invention
for operating an internal combustion engine having the features of the independent claims
In contrast,
the advantage that the characteristic size for the speed of the compressor
from at least one size of the internal combustion engine
is modeled and that one dependent
from a value for the characteristic quantity detected by the sensor
Value with a dependent
from a modeled value for
the characteristic size formed
Value is compared and that depends on the comparison result
closed on a mistake. This way is a surveillance
the functionality
of the sensor for detecting the characteristic quantity for the rotational speed
of the compressor possible.
That way
reliability
increase the function of the sensor.
Accordingly, in this way, a monitoring of components
for charging the internal combustion engine and monitoring the detection of
Operating variables of
Internal combustion engine possible
and also a surveillance on
Leaks in the air supply or a suction pipe of the internal combustion engine.
Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.By
in the subclaims
listed
activities
are advantageous developments and improvements of the main claim
specified method possible.
Eine
einfache Realisierung der Überwachungsfunktion
besteht dabei darin, dass für
den Fall, dass der abhängig
von dem vom Sensor erfassten Wert für die charakteristische Größe gebildete
Wert um mehr als einen vorgegebenen Betrag vom abhängig von
dem modellierten Wert für
die charakteristische Größe gebildeten
Wert abweicht, ein Fehler bei der Erfassung der charakteristischen
Größe durch den
Sensor erkannt wird.A
simple realization of the monitoring function
is that for
the case that depends
from the value of the characteristic quantity detected by the sensor
Value by more than a predetermined amount depending on
the modeled value for
the characteristic size formed
Value deviates, an error in the detection of the characteristic
Size by the
Sensor is detected.
Die
Aussagekraft und die Zuverlässigkeit
der beschriebenen Überwachung
wird erhöht,
wenn als Betriebsgröße der Brennkraftmaschine
zur Modellierung der charakteristischen Größe mindestens eine Größe gewählt wird,
die das Verhalten des Verdichters beeinflusst, bspw. ein Ladedruck,
ein Luftmassenstrom und/oder eine Ansteuergröße für die Verdichtung.The
Expressiveness and reliability
the described monitoring
will be raised,
if as the operating size of the internal combustion engine
for modeling the characteristic size at least one size is selected
which influences the behavior of the compressor, for example a charge pressure,
an air mass flow and / or a control variable for the compression.
Als
Ansteuergröße für die Verdichtung
eignet sich besonders eine Stellgröße einer Steuerung oder Regelung
der Verdichtung, insbesondere eine Stellgröße zur Ansteuerung eines Bypassventils
oder zur Verstellung einer Turbinengeometrie bei Verwendung eines
Abgasturboladers mit variabler Turbinengeometrie.When
Control variable for the compression
is particularly suitable a manipulated variable of a control or regulation
the compression, in particular a manipulated variable for controlling a bypass valve
or for adjusting a turbine geometry when using a
Exhaust gas turbocharger with variable turbine geometry.
Die
Zuverlässigkeit
der Überwachung
wird erhöht,
wenn als Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine zur Modellierung der charakteristischen Größe zusätzlich eine
Motordrehzahl, ein Saugrohrdruck und/oder eine Drosselklappenstellung
gewählt
werden.The
reliability
the surveillance
will be raised,
if as operating variables the
Internal combustion engine for modeling the characteristic size in addition one
Engine speed, an intake manifold pressure and / or a throttle position
chosen
become.
Die
Modellierung der charakteristischen Größe aus der mindestens einen
Betriebsgröße kann
besonders einfach unter Verwendung mindestens eines Kennfeldes und/oder
mindestens einer Kennlinie erfolgen.The
Modeling the characteristic size of the at least one
Company size can
particularly simple using at least one characteristic map and / or
at least one characteristic.
Entsprechendes
gilt für
die Verwendung eines physikalischen Modells zur Modellierung der charakteristischen
Größe aus der
mindestens einen Betriebsgröße.The same
applies to
the use of a physical model to model the characteristic
Size from the
at least one company size.
Die
Zuverlässigkeit
der Überwachung
kann weiter dadurch erhöht
werden, dass auf den Fehler nur dann geschlossen wird, wenn der
abhängig
von dem vom Sensor erfassten Wert für die charakteristische Größe gebildete
Wert vom abhängig
von dem modellieren Wert für
die charakteristische Größe gebildeten
Wert um mehr als den vorgegebenen Betrag für mindestens eine vorgegebene
Zeit abweicht.The
reliability
the surveillance
can further increase this
be concluded that the error only when the
dependent
from the value of the characteristic quantity detected by the sensor
Value depends on
of the modeling value for
the characteristic size formed
Value by more than the specified amount for at least one predetermined
Time deviates.
Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn nach erkanntem Fehler der Verdichter in einem
Fehlerbetriebsmodus betrieben wird. Auf diese Weise können Beschädigungen
des Verdichters oder der Brennkraftmaschine bei erkanntem Fehler
der Erfassung der charakteristischen Größe für die Drehzahl des Verdichters
vermieden werden.Advantageous
is still if, after a detected error, the compressor in one
Error operating mode is operated. In this way can damage
the compressor or the internal combustion engine when detected error
the detection of the characteristic quantity for the speed of the compressor
be avoided.
Eine
besonders einfache Realisierung der Erfindung ergibt sich, wenn
als abhängig
von dem vom Sensor erfassten Wert für die charakteristische Größe gebildeter
Wert der vom Sensor erfasste Wert für die charakteristische Größe und als
abhängig
von dem modellierten Wert für
die charakteristische Größe gebildeter
Wert der modellierte Wert für
die charakteristische Größe gewählt werden.A
Particularly simple realization of the invention results when
as dependent
from the value of the characteristic quantity detected by the sensor
Value of the value for the characteristic variable detected by the sensor and as
dependent
from the modeled value for
the characteristic size educated
Value of the modeled value for
the characteristic size can be chosen.
Eine
im Hinblick auf eine Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine
möglichst
neutrale Realisierung der Erfindung ist möglich, wenn als abhängig von dem
vom Sensor erfassten Wert für
die charakteristische Größe gebildeter
Wert eine Änderung
des vom Sensor erfassten Wertes für die charakteristische Größe und als
abhängig
von dem modellierten Wert für
die charakteristische Größe gebildeter
Wert eine Änderung
des modellierten Wert für
die charakteristische Größe gewählt werden.A
in view of an output of the internal combustion engine
preferably
neutral realization of the invention is possible if as dependent on the
Sensor detected value for
the characteristic size educated
Value a change
the value for the characteristic quantity detected by the sensor and as
dependent
from the modeled value for
the characteristic size educated
Value a change
the modeled value for
the characteristic size can be chosen.
Zeichnungdrawing
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigenOne
embodiment
The invention is illustrated in the drawing and in the following description
explained in more detail. It
demonstrate
1 eine
schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine, 1 a schematic view of an internal combustion engine,
2 eine
Luftseite eines typischen Abgasturboladers mit den Schaufeln eines
Verdichters und 2 an air side of a typical exhaust gas turbocharger with the blades of a compressor and
3 ein
Funktionsdiagramm zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3 a functional diagram for explaining the method and apparatus of the invention.
Beschreibung
des Ausführungsbeispielsdescription
of the embodiment
In 1 kennzeichnet 15 eine
Brennkraftmaschine, die bspw. ein Fahrzeug antreiben kann. Die Brennkraftmaschine 15 ist
bspw. als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet. Im Folgenden
soll beispielhaft angenommen werden, dass die Brennkraftmaschine 15 als
Ottomotor ausgebildet ist. Über eine
Luftzufuhr 55 wird einem oder mehreren Zylindern eines
Motorblocks 85 Frischluft zugeführt. In der Luftzufuhr 55 ist
dabei ein Luftmassenmesser 65, bspw. in Form eines Heißfilm-Luftmassenmessers angeordnet,
der den Luftmassenstrom ml zum Motorblock 85 misst und
das Messergebnis an eine Motorsteuerung 105 weiterleitet.
Die Strömungsrichtung der
Frischluft in der Luftzufuhr 55 ist in 1 durch Pfeile
gekennzeichnet. Stromab des Luftmassenmessers 65 ist in
der Luftzufuhr 55 ein Verdichter 1 angeordnet,
der die dem Motorblock 85 zugeführte Luft verdichtet. Im Beispiel
nach 1 ist der Verdichter 1 über eine
Welle 25 von einer Turbine 20 in einem Abgasstrang 95 der
Brennkraftmaschine 15 angetrieben. Verdichter 1,
Turbine 20 und Welle 25 bilden dabei einen Abgasturbolader.
Der Verdichter 1 könnte
alternativ auch durch einen Elektromotor oder als Kompressor vom
Motorblock 85 selbst über
eine Kurbelwelle des Motorblocks 85 in dem Fachmann bekannter
Weise angetrieben werden. Ein Sensorelement 10 im Bereich
des Verdichters 1 erfasst eine charakteristische Größe für die Drehzahl
des Verdichters 1, bspw. die Drehzahl nVmess des Verdichters 1 selbst
und leitet den Messwert an die Motorsteuerung 105 weiter.
Als charakteristische Größe für die Drehzahl
des Verdichters 1 kann im Falle der Verwendung des Abgasturboladers
gemäß 1 auch die
Drehzahl der Welle 25 oder die Drehzahl der Turbine 20 durch
einen geeigneten Drehzahlsensor gemessen und das Messergebnis an
die Steuerung 105 weitergeleitet werden. Im Folgenden soll
jedoch beispielhaft und wie in 1 dargestellt
angenommen werden, dass als charakteristische Größe für die Drehzahl des Verdichters 1 die
Drehzahl nVmess des Verdichters 1 selbst vom Sensorelement 10 gemessen
und an die Steuerung 105 weitergeleitet wird. Stromab des
Verdichters 1 ist in der Luftzufuhr 55 ein Ladedrucksensor 70 angeordnet,
der den Ladedruck pl stromab des Verdichters 1 misst und
den Messwert an die Steuerung 105 weiterleitet. Stromab
des Ladedrucksensors 70 ist gemäß 1 eine Drosselklappe 80 in
der Luftzufuhr 55 angeordnet, deren Öffnungsgrad von der Motorsteuerung 105 eingestellt wird.
Ein Sensor im Bereich der Drosselklappe 80, bspw. in Form
eines Potentiometers, misst den Öffnungsgrad α der Drosselklappe 80 und
leitet diesen Messwert an die Motorsteue rung 105 weiter.
Der Sensor für
die Erfassung der Stellung bzw. des Öffnungsgrades der Drosselklappe 80 ist
in 1 aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt. Der Teil der Luftzufuhr 55 stromab der
Drosselklappe 80 wird auch als Saugrohr bezeichnet und
ist in 1 mit dem Bezugszeichen 60 gekennzeichnet.
Stromab der Drosselklappe 80 ist im Saugrohr 60 ein
Saugrohrdrucksensor 75 angeordnet, der den Druck im Saugrohr 60,
mit anderen Worten den Saugrohrdruck ps misst und den Messwert an
die Steuerung 105 weiterleitet. Im Bereich des Motorblocks 85 ist
ein Drehzahlsensor 90 angeordnet, der in dem Fachmann bekannter
Weise die Motordrehzahl n der Brennkraftmaschine 5 ermittelt
und an die Motorsteuerung 105 weiterleitet. Das bei der
Verbrennung im Motorblock 85 entstehende Abgas wird in
den Abgasstrang 95 ausgestoßen und treibt dort die Turbine 20 an.
Zur Steuerung oder Regelung des Ladedruckes pl kann wie in 1 dargestellt
der Öffnungsgrad
eines Bypassventils 30 in einem Bypass 100 um
die Turbine 20 im Abgasstrang 95 durch ein geeignetes Ansteuersignal
AS von der Motorsteuerung 105 in dem Fachmann bekannter
Weise eingestellt bzw. verändert
werden. Weist die Turbine 20 eine variable Turbinengeometrie
auf, so kann der Ladedruck pl auch dadurch geregelt oder gesteuert
werden, dass mittels eines zweiten Ansteuersignals AS' die Turbinengeometrie
der Turbine 20 in dem Fachmann bekannter Weise geeignet
eingestellt bzw. verändert wird.
Dies ist in 1 durch einen gestrichelten
Pfeil dargestellt. Die Steuerung oder Regelung des Ladedruckes pl
kann in dem Fachmann bekannter Weise auch durch Ansteuerung eines
Bypassventils 1000, auch als Schubumluftventil bezeichnet,
in einem Bypass 1100 um den Verdichter 1 in der
Luftzufuhr 55 erfolgen, wobei diese Ansteuerung wiederum
von der Motorsteuerung 105 durchgeführt wird. Die Strömungsrichtung
der Luft im Bypass 1100, sofern dieser je nach Öffnungsgrad
des Schubumluftventils 1000 zumindest teilweise geöffnet ist,
ist in 1 durch Pfeile gekennzeichnet.In 1 features 15 an internal combustion engine that can, for example, drive a vehicle. The internal combustion engine 15 is, for example, designed as a gasoline engine or as a diesel engine. In the following, it is to be assumed by way of example that the internal combustion engine 15 is designed as a gasoline engine. About an air supply 55 is one or more cylinders of an engine block 85 Fresh air supplied. In the air supply 55 is an air mass meter 65 , For example, arranged in the form of a hot-film air mass meter, the air mass flow ml to the engine block 85 measures and the measurement result to a motor control 105 forwards. The flow direction of the fresh air in the air supply 55 is in 1 indicated by arrows. Downstream of the air mass meter 65 is in the air supply 55 a compressor 1 arranged, which is the engine block 85 compressed air is compressed. In the example below 1 is the compressor 1 over a wave 25 from a turbine 20 in an exhaust system 95 the internal combustion engine 15 driven. compressor 1 , Turbine 20 and wave 25 form an exhaust gas turbocharger. The compressor 1 could alternatively also by an electric motor or as a compressor from the engine block 85 even over a crankshaft of the engine block 85 be driven in the manner known in the art. A sensor element 10 in the area of the compressor 1 detects a characteristic quantity for the speed of the compressor 1 , For example, the speed nVmess the compressor 1 itself and passes the measured value to the motor control 105 further. As a characteristic variable for the speed of the compressor 1 can in the case of using the exhaust gas turbocharger according to 1 also the speed of the shaft 25 or the speed of the turbine 20 measured by a suitable speed sensor and the measurement result to the controller 105 to get redirected. In the following, however, by way of example and as in 1 be assumed that as a characteristic variable for the speed of the compressor 1 the speed nVmess of the compressor 1 even from the sensor element 10 measured and sent to the controller 105 is forwarded. Downstream of the compressor 1 is in the air supply 55 a boost pressure sensor 70 arranged, the boost pressure pl downstream of the compressor 1 measures and the reading to the controller 105 forwards. Downstream of the boost pressure sensor 70 is according to 1 a throttle 80 in the air supply 55 arranged, whose degree of opening from the engine control 105 is set. A sensor near the throttle 80 , for example in the form of a potentiometer, measures the opening degree α of the throttle valve 80 and forwards this measured value to the motor control 105 further. The sensor for detecting the position or opening degree of the throttle valve 80 is in 1 not shown for reasons of clarity. The part of the air supply 55 downstream of the throttle 80 is also called suction tube and is in 1 with the reference number 60 characterized. Downstream of the throttle 80 is in the intake manifold 60 an intake manifold pressure sensor 75 arranged the pressure in the intake manifold 60 in other words measures the intake manifold pressure ps and the measured value to the controller 105 forwards. In the area of the engine block 85 is a speed sensor 90 arranged in the manner known in the art, the engine speed n of the internal combustion engine 5 determined and to the engine control 105 forwards. The combustion in the engine block 85 emerging exhaust gas is in the exhaust system 95 ejected and drives there the turbine 20 at. To control or regulate the boost pressure pl can as in 1 illustrated the degree of opening of a bypass valve 30 in a bypass 100 around the turbine 20 in the exhaust system 95 by a suitable drive signal AS from the engine control 105 be set or changed in the manner known in the art. Indicates the turbine 20 a variable turbine geometry, so the boost pressure pl can also be controlled or controlled by means of a second drive signal AS ', the turbine geometry of the turbine 20 suitably adjusted or changed in a manner known to those skilled in the art. This is in 1 represented by a dashed arrow. The control or regulation of the boost pressure pl can in the expert known manner by controlling a bypass valve 1000 , also referred to as a diverter valve, in a bypass 1100 around the compressor 1 in the air supply 55 take place, this control in turn of the motor control 105 is carried out. The flow direction of the air in the bypass 1100 , if this depending on the degree of opening of the diverter valve 1000 at least partially open is in 1 indicated by arrows.
Aufgabe
des Abgasturboladers ist es, die Luftfüllung des Motorblocks mit einem
gewünschten Überdruck
bereitzustellen. Dazu wird der Ladedruck pl durch den Ladedrucksensor 70 gemessen
und bspw. in einem geschlossenen Regelkreis gesteuert. Der geschlossene
Regelkreis ist dabei software- und/oder hardwaremäßig in der
Motorsteuerung 105 implementiert. Der Abgasturbolader und
das durch die Luftzufuhr 55 und das Saugrohr 60 gebildete
Luftsystem besitzen eine ausgeprägte
Zeitkonstante, die die Regelung des Ladedruckes pl erschwert. Vorteilhaft
wäre es
daher, eine Zustandsgröße des zu
regelnden Systems zu erfassen. Besonders geeignet dafür ist die
Drehzahl des Verdichters 1 bzw. allgemein eine charakteristische
Größe für die Drehzahl des
Verdichters 1. Die Drehzahl nVmess des Verdichters 1 wird
wie beschrieben vom Sensorelement 10 erfasst und an die
Motorsteuerung 105 weitergeleitet. Vorteile ergeben sich
dann auch für
die Überwachung
des Abgasturboladers, die ein Überschreiten
einer vorgegebenen maximalen Drehzahl des Verdichters sicher verhindern
muss.The task of the exhaust gas turbocharger is to provide the air filling of the engine block with a desired overpressure. For this purpose, the boost pressure pl through the boost pressure sensor 70 measured and controlled, for example, in a closed loop. The closed loop is software and / or hardware in the engine control 105 implemented. The exhaust gas turbocharger and that through the air supply 55 and the suction tube 60 formed air system have a pronounced time constant, which makes the regulation of the boost pl difficult. It would therefore be advantageous to detect a state variable of the system to be controlled. Particularly suitable for this is the speed of the compressor 1 or in general a characteristic variable for the speed of the compressor 1 , The speed nVmess of the compressor 1 is as described by the sensor element 10 recorded and to the engine control 105 forwarded. Advantages then also result for the monitoring of the exhaust gas turbocharger, which must reliably prevent exceeding a predetermined maximum speed of the compressor.
Eine
technische Ausführung
für die
Erfassung der Drehzahl des Verdichters 1 zeigt 2. 2 zeigt
die Luftseite eines typischen Abgasturboladers, mit anderen Worten
den Verdichter 1 des Abgasturboladers. Erkennbar sind dabei
in 2 die Schaufeln 110 des Verdichters 1.
Die Erfassung der Drehzahl des Verdichters 1 durch das
Sensorelement 10 hat gegenüber der Erfassung der Drehzahl der
Turbine 20 den Vorteil, dass die Temperaturen auf der Luftseite
des Abgasturboladers, also sprich im Bereich der Luftzufuhr 55 im
Vergleich zu den Temperaturen im Abgasstrang 95 niedriger
sind und in einem Bereich liegen, der auch für Halbleiterschaltungen geeignet
ist. Der zur Erfassung der Drehzahl des Verdichters 1 verwendete
Drehzahlsensor besteht bspw. aus zwei Sensorelementen. Ein erstes Sensorelement 5 ist
ein Dauermagnet, der sich auf einer Welle 115 des Verdichters
befindet. Das kann vorzugsweise das Ende der Welle 115 sein.
Dieser Dauermagnet 5 ist mit mindestens einem Polpaar magnetisiert.
Ein zweites Sensorelement, das bereits zuvor eingeführte Sensorelement 10,
ist der eigentliche Geber und enthält ein Messelement auf der
Basis bspw. des GMR-Effekts (Giant Magneto Resistance), ein magneto-resistiver
Effekt, bei dem sich der elektrische Widerstand spezieller Schichten
des Messelements mit der Richtung eines einwirkenden Magnetfeldes,
hier des Dauermagneten 5, ändert.A technical version for detecting the speed of the compressor 1 shows 2 , 2 shows the air side of a typical exhaust gas turbocharger, in other words the compressor 1 the exhaust gas turbocharger. Recognizable are in 2 the blades 110 of the compressor 1 , The detection of the speed of the compressor 1 through the sensor element 10 has versus the detection of the speed of the turbine 20 the advantage that the temperatures on the air side of the turbocharger, so speak in the air supply 55 compared to the temperatures in the exhaust system 95 are lower and in a range that is also suitable for semiconductor circuits. The for detecting the speed of the compressor 1 used speed sensor consists, for example, of two sensor elements. A first sensor element 5 is a permanent magnet that is on a shaft 115 of the compressor is located. This may preferably be the end of the shaft 115 be. This permanent magnet 5 is magnetized with at least one pair of poles. A second sensor element, the previously introduced sensor element 10 , is the actual encoder and contains a measuring element based on, for example, the GMR effect (Giant Magneto Resistance), a magneto-resistive effect, in which the electrical resistance of specific layers of the measuring element with the direction of an applied magnetic field, here the permanent magnet 5 , changes.
Weiterhin
bekannt ist alternativ die Verwendung des Wirbelstromprinzips. In
diesem Fall enthält das
zweite Sensorelement 10 bspw. einen elektrischen Schwingkreis
aus Spule und Kondensator. Die metallischen Schaufeln 110 des
Verdichters 1 bedämpfen
periodisch diesen Schwingkreis abhängig von der Drehzahl der Verdichters 1.
Durch entsprechende Auswertung der Schwingkreisspannung lässt sich
somit die Drehzahl des Verdichters 1 ermitteln. Ein Magnet
und damit das erste Sensorelement 5 ist dann nicht erforderlich.Also known is alternatively the use of the eddy current principle. In this case, the second sensor element contains 10 For example, an electrical resonant circuit of coil and capacitor. The metallic blades 110 of the compressor 1 Periodically damp this resonant circuit depending on the speed of the compressor 1 , By appropriate evaluation of the resonant circuit voltage can thus be the speed of the compressor 1 determine. A magnet and thus the first sensor element 5 is not necessary then.
In
allen beschriebenen Fällen
sitzt das zweite Sensorelement 10 bspw. an der in 2 dargestellten
Stelle im Bereich der Außenwand
der Luftzufuhr 55 auf gleicher Ebene wie das erste Sensorelement 5 bzw.
bei Ausnutzung des Wirbelstromprinzips auf gleicher Ebene wie die
metallischen Schaufeln 110.In all cases described sits the second sensor element 10 eg at the in 2 represented point in the region of the outer wall of the air supply 55 on the same level as the first sensor element 5 or when using the eddy current principle on the same level as the metal blades 110 ,
Erfindungsgemäß geht es
um die Überwachung
der Funktionsfähigkeit
des Drehzahlsensors, der bei Verwendung des GMR-Effektes die beiden Sensorelemente 5, 10 umfasst
und der bei Verwendung des Wirbelstromprinzips lediglich das zweite Sensorelement 10 umfasst,
das dann den elektrischen Schwingkreis umfasst und kein Messelement zur
Ermittlung der GMR-Effektes aufweisen muss. Der Einfachheit halber
wird daher im Folgenden stellvertretend für den Drehzahlsensor zur Erfassung
der Verdichterdrehzahl das zweite Sensorelement 10 als Drehzahlgeber
betrachtet. Erfindungsgemäß geht es somit
im Folgenden um die Überwachung
der Funktionsfähigkeit
des Drehzahlgebers 10. Dabei wird erfindungsgemäß die charakteristische
Größe für die Drehzahl
des Verdichters 1, in diesem Ausführungsbeispiel die Drehzahl
des Verdichters 1 selbst, aus mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 15 modelliert.
Ein vom Drehzahlgeber 10 erfasster Wert für die charakteristische
Größe, hier
die Drehzahl des Verdichters 1, wird mit einem modellierten
Wert für
die charakteristische Größe, hier
die Drehzahl des Verdichters 1 selbst, verglichen. Abhängig vom
Vergleichsergebnis wird auf einen Fehler geschlossen. Im hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel
soll also die Überwachung
der Funktionsfähigkeit
des Drehzahlgebers 10 durch Vergleich der gemessenen Drehzahl
nVmess des Verdichters 1 aus dem Ausgangssignal des Drehzahlgebers 10 mit einer
modellierten Drehzahl nVmod des Verdichters 1 erfolgen.
Die Modellierung der Drehzahl des Verdichters 1 erfolgt
dabei unter Berücksichtigung
des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine 15. Dieser Betriebspunkt
wird durch die mindestens eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 15 repräsentiert. Als
Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 15 zur Modellierung
der charakteristischen Größe, in diesem
Beispiel der Drehzahl des Verdichters 1, wird dabei vorteilhafterweise
mindestens eine Größe gewählt, die
das Verhalten des Verdichters 1 beeinflusst. Dabei kann
es sich bspw. um den Ladedruck pl, den Luftmassenstrom ml und/oder
eine Ansteuergröße für die Verdichtung
handeln. Als Ansteuergröße für die Verdichtung
kann dabei eine Stellgröße der Steuerung
oder Regelung der Verdichtung verwendet werden, in diesem Beispiel
eine Stellgröße für die Steuerung
bzw. Regelung des Ladedruckes pl. Bei dieser Stellgröße kann
es sich bspw. um eine Stellgröße zur Ansteuerung
des Bypassventils 30, oder wie in 1 gestrichelt
dargestellt zur Verstellung der Turbinengeometrie für den Fall
handeln, dass die Turbine 22 eine variable Turbinengeometrie
aufweist. Als Stellgröße für die Steuerung
oder Regelung der Verdichtung kann auch eine Stellgröße zur Ansteuerung
eines in 1 nicht dargestellten Bypassventils eines
in 1 ebenfalls nicht dargestellten Bypasses um den
Verdichter 1 in der Luftzufuhr 55 verwendet werden.
Im Folgenden soll bspw. angenommen werden, dass als Stellgröße das Ansteuersignal
AS zur Ansteuerung des Bypassventils 30 gewählt wird.
Um die Modellierung der Drehzahl des Verdichters 1 und damit
die Überwachung
der Funktionsfähigkeit
des Drehzahlgebers 10 zuverlässiger zu machen, kann es weiterhin
vorgesehen sein, dass als Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 15 zur
Modellierung der charakteristischen Größe, in diesem Ausführungsbeispiel
der Drehzahl der Verdichters 1 selbst, zusätzlich die
Motordrehzahl n, der Saugrohrdruck ps und/oder die Drosselklappenstellung α gewählt werden.The invention involves the monitoring of the functionality of the speed sensor, the two sensor elements when using the GMR effect 5 . 10 includes and when using the eddy current principle, only the second sensor element 10 includes, which then comprises the electrical resonant circuit and must have no measuring element for determining the GMR effect. For the sake of simplicity, the second sensor element will therefore be representative of the rotational speed sensor for detecting the compressor rotational speed in the following 10 considered as a speed sensor. According to the invention, therefore, the following is the monitoring of the functionality of the speed sensor 10 , In this case, according to the invention, the characteristic variable for the rotational speed of the compressor 1 , in this embodiment, the speed of the compressor 1 itself, from at least one operating variable of the internal combustion engine 15 modeled. One from the tachometer 10 detected value for the characteristic size, here the speed of the compressor 1 , with a modeled value for the characteristic size, here the speed of the compressor 1 himself, compared. Depending on the result of the comparison, an error is concluded. In the embodiment described here, therefore, the monitoring of the functionality of the speed sensor 10 by comparing the measured speed nVmess of the compressor 1 from the output signal of the speed sensor 10 with a modeled speed nVmod of the compressor 1 respectively. The modeling of the speed of the compressor 1 takes place taking into account the operating point of the internal combustion engine 15 , This operating point is determined by the at least one operating variable of the internal combustion engine 15 represents. As operating variable of the internal combustion engine 15 for modeling the characteristic size, in this example, the speed of the compressor 1 , It is advantageously chosen at least one size that the behavior of the compressor 1 affected. This may be, for example, the boost pressure pl, the air mass flow ml and / or a drive act size for the compression. As a control variable for the compression can be used a control variable of the control or regulation of the compression, in this example, a manipulated variable for the control or regulation of the boost pressure pl. This manipulated variable may be, for example, a manipulated variable for controlling the bypass valve 30 , or as in 1 dashed lines to adjust the turbine geometry in the event that the turbine 22 has a variable turbine geometry. As a manipulated variable for the control or regulation of the compression can also be a manipulated variable for controlling a in 1 Bypass valve not shown in a 1 also not shown bypasses around the compressor 1 in the air supply 55 be used. In the following, for example, it should be assumed that the control signal AS for controlling the bypass valve is used as manipulated variable 30 is selected. To model the speed of the compressor 1 and thus the monitoring of the functionality of the speed sensor 10 To make more reliable, it can also be provided that as operating variables of the internal combustion engine 15 for modeling the characteristic variable, in this embodiment, the speed of the compressor 1 itself, in addition the engine speed n, the intake manifold pressure ps and / or the throttle valve position α are selected.
In 3 ist
ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt. Das Funktionsdiagramm ist dabei mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichnet
und stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung
dar. Es kann software- und/oder hardwaremäßig in der Motorsteuerung 105 implementiert
sein. Einer Modellierungseinheit 35 sind vom Ladedrucksensor 70 der
gemessene Ladedruck pl, vom Luftmassenmesser 65 der gemessene
Luftmassenstrom ml und von der Ladedruckregelung der Motorsteuerung 105 das
Ansteuersignal AS zugeführt.
Optional und wie in 3 gestrichelt dargestellt kann
der Modellierungseinheit 35 noch die Motordrehzahl n vom
Drehzahlsensor 90, die Drosselklappenstellung α von dem
in 1 nicht dargestellten Potentiometer der Drosselklappe 80 und/oder
vom Saugrohrdrucksensor 75 der Saugrohrdruck ps zugeführt werden.
Mindestens eine der genannten Betriebsgrößen pl, ml, n, α und ps kann
auch statt von einem Sensor gemessen auch in dem Fachmann bekannter
Weise aus anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 15 modelliert
werden. Die Modellierungseinheit 35 modelliert aus den
zugeführten Eingangsgrößen einen
Wert nVmod für
die Drehzahl des Verdichters 1.In 3 is a functional diagram for explaining the method and apparatus of the invention shown. The functional diagram is denoted by the reference numeral 40 It can be software and / or hardware in the engine control 105 be implemented. A modeling unit 35 are from the boost pressure sensor 70 the measured boost pressure pl, from the air mass meter 65 the measured air mass flow ml and the boost pressure control of the engine control 105 supplied to the drive signal AS. Optional and as in 3 shown dashed, the modeling unit 35 nor the engine speed n from the speed sensor 90 , the throttle position α of the in 1 not shown potentiometer of the throttle 80 and / or the intake manifold pressure sensor 75 the intake manifold pressure ps are supplied. At least one of the aforementioned operating variables pl, ml, n, α and ps can also be measured from other operating variables of the internal combustion engine instead of a sensor, also in a manner known to the person skilled in the art 15 be modeled. The modeling unit 35 models a value nVmod for the speed of the compressor from the supplied input variables 1 ,
Die
Modellierungseinheit 35 kann gemäß einer ersten Alternative
ein Kennfeld oder eine Verknüpfung
mehrerer Kennfelder umfassen, die die modellierte Drehzahl nVmod
des Verdichters 1 abhängig
von den genannten Eingangsgrößen ausgibt. Dabei
sind verschiedene Werte für
die modellierte Drehzahl nVmod des Verdichters 1 für verschiedene Betriebspunkte
der Brennkraftmaschine 15 abhängig von den genannten Eingangsgrößen der
Modellierungseinheit 35 in dem Kennfeld oder in der Verknüpfung der
Kennfelder gespeichert. Das Kennfeld bzw. die Kennfelder selbst
können
bspw. auf einem Motoren prüfstand
appliziert werden. Das Kennfeld bzw. die Verknüpfung der Kennfelder wird dabei
so eingestellt, dass für
den jeweils zugeordneten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 15 die
vom Drehzahlgeber 10 gemessene Drehzahl nVmess des Verdichters 1 mit
der vom Kennfeld bzw. der Verknüpfung
der Kennfelder ausgegebenen modellierten Drehzahl nVmod des Verdichters 1 übereinstimmt.
Der Begriff Kennfeld umfasst hier auch die Kennlinie als eindimensionales
Kennfeld sowie Kennfelder mit zwei und mehr Eingangsgrößen.The modeling unit 35 For example, according to a first alternative, a map or a combination of multiple maps may include the modeled speed nVmod of the compressor 1 depending on the mentioned input values. There are different values for the modeled speed nVmod of the compressor 1 for different operating points of the internal combustion engine 15 depending on the input variables of the modeling unit 35 stored in the map or in the linkage of the maps. The map or the maps themselves can, for example, be applied to a motor test bench. The map or the combination of maps is set so that for each associated operating point of the internal combustion engine 15 that of the speed sensor 10 measured speed nVmess of the compressor 1 with the modeled speed nVmod of the compressor output from the map or the combination of the maps 1 matches. The term map here also includes the characteristic as a one-dimensional map and maps with two or more input variables.
Gemäß einer
zweiten Alternative wird die Modellierungseinheit 35 als
physikalisches Modell der Verdichterdrehzahl in der Motorsteuerung 105 gespeichert.
In diesem Fall wird die Verdichterdrehzahl aus den genannten Eingangsgrößen der
Modellierungseinheit 35 berechnet, wobei die berechnete Verdichterdrehzahl
am Ausgang der Modellierungseinheit 35 dann die modellierte
Drehzahl nVmod ist.According to a second alternative, the modeling unit 35 as a physical model of the compressor speed in the engine control 105 saved. In this case, the compressor speed is calculated from the input variables of the modeling unit 35 calculated, wherein the calculated compressor speed at the output of the modeling unit 35 then the modeled speed nVmod is.
Wird
die modellierte Drehzahl nVmod durch die Modellierungseinheit 35 lediglich
aus einer einzigen Eingangsgröße der Modellierungseinheit 35 gewonnen,
bspw. aus dem Ansteuersignal AS oder dem Ladedruck pl oder dem Luftmassenstrom
ml, so kann die Modellierungseinheit 35 auch als Kennlinie
ausgebildet sein oder wie beschrieben auch als physikalisches Modell
mit einer einzigen Eingangsgröße. Bei Verwendung
der Kennlinie kann diese ebenfalls auf einem Motorenprüfstand geeignet
appliziert werden, und zwar so, dass für verschiedene Werte der Eingangsgröße der Kennlinie
die Ausgangsgröße der Kennlinie,
also die modellierte Drehzahl nVmod des Verdichters 1,
der vom Drehzahlgeber 10 gemessenen Drehzahl nVmess des
Verdichters 1 entspricht.If the modeled speed nVmod by the modeling unit 35 only from a single input of the modeling unit 35 obtained, for example, from the drive signal AS or the boost pressure pl or the air mass flow ml, so the modeling unit 35 be designed as a characteristic or as described as a physical model with a single input. When the characteristic curve is used, it can also be suitably applied to an engine test bench, in such a way that for different values of the input variable of the characteristic curve, the output variable of the characteristic curve, ie the modeled rotational speed nVmod of the compressor 1 from the tachometer 10 measured speed nVmess of the compressor 1 equivalent.
Der
vom Drehzahlgeber 10 gemessene Wert nVmess für die Drehzahl
des Verdichters 1 und der von der Modellierungseinheit 35 modellierte
Wert nVmod für
die Drehzahl des Verdichters 1 werden gemäß dem Funktionsdiagramm
nach 3 einer Vergleichseinheit 45 zugeführt. Die
Vergleichseinheit 45 vergleicht die gemessene Drehzahl
nVmess mit der modellierten Drehzahl nVmod des Verdichters 1 bspw.
durch Differenzbildung. Die Vergleichseinheit 45 gibt somit
die Differenz Δ =
nVmess – nVmod
an eine Fehlerdetektionseinheit 50 ab. Die Fehlerdetektionseinheit 50 vergleicht
den Betrag der Differenz Δ mit
einem vorgegebenen Betrag. Überschreitet
der Betrag der Differenz Δ den
vorgegebenen Betrag, so wird ein Fehler bei der Erfassung der charakteristischen
Größe, hier
der Drehzahl der Verdichters 1 selbst, durch den Drehzahlgeber 10 erkannt.
Dieser Fehler kann dabei sowohl im zweiten Sensorelement 10 als
auch im ersten Sensorelement 5 liegen, sofern das erste
Sensorelement 5 verwendet wird, bspw. bei Ausnutzung des
GMR-Effektes für
die Drehzahlmessung. Der vorgegebene Betrag kann dabei so gewählt werden,
dass ein Überschreiten
des vorgegebenen Betrages durch den Betrag der Differenz Δ nur durch
einen Fehler bei der Erfassung der Drehzahl des Verdichters 1 resultieren
kann und nicht durch Messungenauigkeiten oder Einbautoleranzen der Sensorelemente 5, 10.
Die Zuverlässigkeit
der Überwachung
der Drehzahlmessung wird dabei erhöht, wenn der Fehler von der
Fehlerdetektionseinheit 50 nur dann erkannt wird, wenn
der vom Drehzahlgeber 10 erfasste Wert nVmess für die charakteristische Größe, hier
die Drehzahl des Verdichters 1 selbst, um mehr als den
vorgegebenen Betrag vom modellierten Wert nVmod für die charakteristische
Größe, hier
die Drehzahl des Verdichters 1 selbst, für mindestens eine
vorgegebene Zeit abweicht. Der Betrag für die Differenz Δ muss also
den vorgegebenen Betrag um mindestens die vorgegebene Zeit überschreiten,
damit ein Fehler bei der Erfassung der Verdichterdrehzahl erkannt
wird. Die vorgegebene Zeit kann dabei so geeignet gewählt werden,
dass kurzfristige Überschreitungen
des vorgegebenen Betrages durch den Betrag der Differenz Δ bspw. aufgrund
von sich überlagernden
kurzfristigen Störsignalen
noch nicht zur Detektion eines Fehler bei der Erfassung der Verdichterdrehzahl
führen.The from the speed sensor 10 measured value nVmess for the speed of the compressor 1 and that of the modeling unit 35 modeled value nVmod for the speed of the compressor 1 will follow the function diagram 3 a comparison unit 45 fed. The comparison unit 45 compares the measured speed nVmess with the modeled speed nVmod of the compressor 1 eg by subtraction. The comparison unit 45 thus gives the difference Δ = nVmeas - nVmod to an error detection unit 50 from. The error detection unit 50 compares the amount of the difference Δ with a predetermined amount. If the amount of the difference Δ exceeds the predetermined amount, an error in the detection of the characteristic becomes size, here the speed of the compressor 1 itself, by the tachometer 10 recognized. This error can both in the second sensor element 10 as well as in the first sensor element 5 lie, provided the first sensor element 5 is used, for example, when using the GMR effect for the speed measurement. The predetermined amount can be chosen so that exceeding the predetermined amount by the amount of the difference Δ only by an error in the detection of the speed of the compressor 1 can result and not by measurement inaccuracies or installation tolerances of the sensor elements 5 . 10 , The reliability of the monitoring of the speed measurement is thereby increased when the error from the error detection unit 50 is only detected when the from the speed sensor 10 detected value nVmess for the characteristic size, here the speed of the compressor 1 itself, by more than the predetermined amount of the modeled value nVmod for the characteristic size, here the speed of the compressor 1 itself, for at least a predetermined time differs. The amount for the difference Δ must therefore exceed the predetermined amount by at least the predetermined time so that an error in the detection of the compressor speed is detected. The predetermined time can be chosen so suitable that short-term excesses of the predetermined amount by the amount of the difference Δ, for example, due to overlapping short-term interference signals do not lead to the detection of an error in the detection of the compressor speed.
Der
vorgegebene Betrag sollte allerdings auch nicht zu groß gewählt werden,
um sicherzustellen, dass eine fehlerhafte Verdichterdrehzahlerfassung
auch tatsächlich
erkannt werden kann. Wird der vorgegebene Betrag zu groß gewählt, dann
kann ein unter diesem vorgegebenen Betrag liegender Betrag der Differenz Δ, der sich
aufgrund einer fehlerhaften Verdichterdrehzahlerfassung ergibt,
fälschlicherweise
von der Fehlerdetektionseinheit 50 nicht erkannt werden.
Gleiches gilt für
die Wahl der vorgegebenen Zeit. Wird diese zu groß gewählt, dann
kann eine temporäre Überschreitung
des vorgegebenen Betrages durch den Betrag der Differenz Δ aufgrund
einer fehlerhaften Verdichterdrehzahlerfassung unentdeckt bleiben.However, the predetermined amount should also not be too large to ensure that a faulty compressor speed detection can actually be detected. If the predetermined amount is too large, then an amount of the difference Δ resulting from erroneous compressor speed detection, which is below this predetermined amount, may be erroneously detected by the error detection unit 50 not be recognized. The same applies to the choice of the given time. If this is chosen too large, then a temporary exceeding of the predetermined amount by the amount of the difference Δ due to a faulty compressor speed detection can remain undetected.
Weiterhin
kann es vorgesehen sein, dass nach erkanntem Fehler bei der Verdichterdrehzahlerfassung
der Verdichter 1 anschließend in einem Fehlerbetriebsmodus
betrieben wird. In einem solchen Fehlerbetriebsmodus kann das Ansteuersignal
AS bzw. AS' bspw.
so gewählt
werden, dass die Verdichterdrehzahl auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt
wird, bei dem sichergestellt ist, dass es nicht zu einer Beschädigung des
Ver dichters 1 oder der Brennkraftmaschine 15 kommen
kann. Eine fehlerhafte Messung der Verdichterdrehzahl hätte in diesem
Fall keine schädigenden
Auswirkungen auf den Verdichter 1 oder sonstige Komponenten
der Brennkraftmaschine 15.Furthermore, it can be provided that after the detected error in the compressor speed detection of the compressor 1 subsequently operated in an error mode of operation. In such an error operating mode, the drive signal AS or AS ', for example, be selected so that the compressor speed is limited to a predetermined maximum value, in which it is ensured that there is no damage to the United poet 1 or the internal combustion engine 15 can come. A faulty compressor speed measurement in this case would have no damaging effects on the compressor 1 or other components of the internal combustion engine 15 ,
Für die beschriebene
Detektion einer fehlerhaften Verdichterdrehzahlerfassung ist es
erforderlich, dass die Erfassung der Eingangsgrößen der Modellierungseinheit 35 als
fehlerfrei vorausgesetzt werden kann. Ebenfalls muss die Ansteuerung
des Bypassventils 30 mittels des Ansteuersignals AS als fehlerfrei
vorausgesetzt werden. Eine solche Fehlerfreiheit bei der Signalerfassung
der Eingangsgrößen der
Modellierungseinheit 35 bzw. bei der Ansteuerung des Bypassventils 30 kann
beispielsweise aufgrund dem Fachmann bekannter Plausibilisierungsverfahren
festgestellt werden.For the described detection of a faulty compressor speed detection, it is necessary that the detection of the input variables of the modeling unit 35 can be assumed to be faultless. Likewise, the control of the bypass valve 30 be assumed to be error-free by means of the drive signal AS. Such freedom from errors in the signal acquisition of the input variables of the modeling unit 35 or when controlling the bypass valve 30 can be determined, for example, based on the plausibility method known to the person skilled in the art.
Dies
bedeutet aber im Umkehrschluss, dass das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
bei vorausgesetzter Fehlerfreiheit der Verdichterdrehzahlerfassung
auch zur Ermittlung eines Fehlers bei der Erfassung der Eingangsgrößen der
Modellierungseinheit 35 inklusive der Ansteuerung des Bypassventils 30 in
entsprechender Weise verwendet werden kann. Bis auf die zu überprüfende Größe müssen alle übrigen Größen dabei
als fehlerfrei vorausgesetzt werden können.By implication, however, this means that the inventive method and the device according to the invention, assuming freedom from errors in the compressor speed detection, are also used to determine an error in the detection of the input variables of the modeling unit 35 including the control of the bypass valve 30 can be used in a corresponding manner. Except for the size to be checked, all other variables must be assumed to be error-free.
Für den Fall
einer bekannten korrekten Verdichterdrehzahlerfassung kann das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung in
der beschriebenen Weise also beispielsweise auch dazu verwandt werden,
die Ansteuerung des Bypassventils 30 auf Fehler zu überprüfen. Für eine bestimmte
vorgegebene Ansteuerung des Bypassventils 30 mittels des
Ansteuersignals AS ermittelt die Modellierungseinheit 35 unter
Berücksichtigung
der übrigen
als fehlerfrei vorausgesetzten verwendeten Eingangsgrößen der
Modellierungseinheit 35 wie zuvor beschrieben die modellierte
Drehzahl nVmod des Verdichters 1. Erkennt nun die Fehlerdetektionseinheit 50 in
der zuvor beschriebenen Weise einen Fehler, so ist dieser auf eine
fehlerhafte Ansteuerung des Bypassventils 30 zurückzuführen. Als
Fehler- oder Notlaufmaßnahme
kann dann beispielsweise die Steuerung oder Regelung des Abgasturboladers
in einen geeigneten Betriebsmodus umgeschaltet werden, beispielsweise
mit einer Verdichterdrehzahlbegrenzung. In letzter Konsequenz kann
die Brennkraftmaschine auch abgeschaltet werden.In the case of a known correct compressor speed detection method of the invention and the inventive device in the manner described so, for example, also be used to control the bypass valve 30 to check for errors. For a certain predetermined control of the bypass valve 30 by means of the drive signal AS determines the modeling unit 35 taking into account the other input parameters of the modeling unit assumed to be error-free 35 as previously described the modeled speed nVmod of the compressor 1 , Now recognize the error detection unit 50 in the manner described above an error, so this is a faulty control of the bypass valve 30 due. As a fault or emergency operation can then be switched, for example, the control or regulation of the exhaust gas turbocharger in a suitable operating mode, for example with a compressor speed limit. In the last consequence, the internal combustion engine can also be switched off.
Wird
als Stellgröße für die Steuerung
bzw. Regelung des Ladedruckes eine Stellgröße zur Verstellung der Turbinengeometrie
oder eine Stellgröße zur Ansteuerung
des Schubumluftventils 1000 im optional vorgesehenen Bypass 1100 um
den Verdichter 1 gewählt,
so kann in ganz entsprechender Weise ein Fehler bei der Ansteuerung
der Turbinengeometrie bzw. bei der Ansteuerung des Schubumluftventils 1000 im
Bypass 1100 um den Verdichter 1 erkannt werden.
Die Verwendung des Schubumluftventils 1000 ermöglicht beim
Schließen
der Drosselklappe 80 der Luft eine Öffnung des Bypasses 1100 zum Verdichter 1 und
verhindert somit unerwünschtes Verdichterpumpen.Is used as a manipulated variable for the control or regulation of the boost pressure a manipulated variable for adjusting the turbine geometry or a manipulated variable for controlling the diverter valve 1000 in the optional bypass 1100 around the compressor 1 selected, so can in quite the same way an error in the control of the turbine geometry or in the control of the diverter valve 1000 in the bypass 1100 around the compressor 1 recognized become. The use of the diverter valve 1000 allows when closing the throttle 80 the air an opening of the bypass 1100 to the compressor 1 and thus prevents unwanted compressor pumps.
Basierend
auf dem beschriebenen Verfahren zur Erkennung einer fehlerhaften
Ansteuerung des Bypassventils 30 lässt sich eine Erweiterung dieses Verfahrens
dadurch realisieren, dass durch eine Änderung des Ansteuersignals
AS zur Ansteuerung des Bypassventils 30 und gleichzeitige Überwachung
der Drehzahl des Verdichters 1 in der zuvor beschriebenen
Weise auf eine fehlerhafte oder fehlerfreie Ansteuerung des Bypassventils 30 geschlossen
werden kann. Für
das Bypassventil 30 wird das Ansteuersignal AS aus dem
Ladedruckregelkreis für
eine vorgegebene Zeit um einen vorgegebenen Betrag verändert. Zweckmäßigerweise
wird der Ladedruckregelkreis dabei abgeschaltet. Da jede Änderung
des Querschnitts des Bypasses 100 mit großer Dynamik und
damit sehr schnell im Vergleich zur Zeitkonstante des Ladedruckregelkreises
in eine entsprechende Änderung
der Drehzahl des Verdichters 1 umgesetzt wird, kann der
vorgegebene Betrag möglichst
gering bzw. auch eine möglichst
kurze Zeit der veränderten Ansteuerung
des Bypassventils 30 gewählt werden. Somit ist die Auswirkung
dieser Änderung
der Ansteuerung des Bypassventils 30 auf das von der Brennkraftmaschine 15 abgegebene
Drehmoment vernachlässigbar.
Der vorgegebene Betrag und die vorgegebene Zeit sollten andererseits
wiederum genügend
groß gewählt werden,
um überhaupt
einen Effekt bei der Drehzahl des Verdichters 1 messen
zu können.
Der vorgegebene Betrag und die vorgegebene Zeit können beispielsweise
auf einem Prüfstand
geeignet zur Erfüllung
der genannten Anforderungen gewählt
werden. Entsprechendes lässt
sich analog auch für
das ggf. vorhandene Schubumluftventil 1000 im ggfs. vorhandenen
Bypass 1100 um den Verdichter 1 realisieren.Based on the described method for detecting a faulty control of the bypass valve 30 can be an extension of this method realize that by a change of the control signal AS for controlling the bypass valve 30 and simultaneous monitoring of the speed of the compressor 1 in the manner described above on a faulty or error-free control of the bypass valve 30 can be closed. For the bypass valve 30 the drive signal AS is changed from the boost pressure control loop for a predetermined time by a predetermined amount. Appropriately, the boost pressure control circuit is turned off. As any change in the cross section of the bypass 100 with great dynamics and thus very fast compared to the time constant of the boost pressure control loop in a corresponding change in the speed of the compressor 1 is implemented, the predetermined amount may be as low as possible or a shortest possible time the changed control of the bypass valve 30 to get voted. Thus, the effect of this change is the control of the bypass valve 30 on that of the internal combustion engine 15 delivered torque negligible. On the other hand, the predetermined amount and the predetermined time should again be chosen to be large enough to have any effect on the speed of the compressor 1 to be able to measure. The predetermined amount and the predetermined time, for example, can be selected on a test bench suitable for meeting the requirements mentioned. The same can be analogously for the possibly existing diverter valve 1000 in possibly existing bypass 1100 around the compressor 1 realize.
Das
von der Brennkraftmaschine 15 abgegebene Drehmoment kann
beispielsweise bei der Änderung
des Ansteuersignals AS konstant gehalten werden, indem eine geeignete
andere Stellgröße der Brennkraftmaschine,
z.B. der Zündwinkel
oder die Menge des ein gespritzten Kraftstoffes, durch die Motorsteuerung 105 synchron
zur Änderung
des Ansteuersignals AS beeinflusst wird. Eine Erhöhung des
von der Brennkraftmaschine 15 abgegebenen Drehmoments durch
eine Änderung
des Ansteuersignals AS zur Betätigung
des Bypassventils 30 in Schließrichtung und damit zur Verringerung
des Öffnungsquerschnittes
des Bypasses 100 kann beispielsweise durch eine Zündwinkelspätverstellung und/oder
durch Drosselung der Kraftstoffzufuhr seitens der Motorsteuerung 105 in
dem Fachmann bekannter Weise kompensiert werden. Somit lässt sich die
Erfindung im Hinblick auf eine Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine 15,
hier des Drehmoments, möglichst
neutral realisieren.That of the internal combustion engine 15 delivered torque can be kept constant, for example, in the change of the control signal AS by a suitable other manipulated variable of the internal combustion engine, such as the ignition angle or the amount of a sprayed fuel, by the engine control 105 is influenced in synchronism with the change of the drive signal AS. An increase of the engine 15 delivered torque by a change of the drive signal AS for actuating the bypass valve 30 in the closing direction and thus to reduce the opening cross-section of the bypass 100 For example, by a Zündwinkelspätverstellung and / or by throttling the fuel supply from the engine control 105 be compensated in the manner known in the art. Thus, the invention can be in terms of an output of the internal combustion engine 15 , here the torque, as neutral as possible.
Während der
Veränderung
des Ansteuersignals AS wird die Änderung
der Drehzahl des Verdichters 1 durch die Motorsteuerung 105 vom
Sensorelement 10 anhand des Signals nVmess erfasst. Wird z.B.
das Ansteuersignal AS zur Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts
des Bypasses 100 verändert, so
nimmt die Drehzahl des Verdichters 1 um einen entsprechenden
Betrag ab. Die Änderung
der Drehzahl des Verdichters 1 wird dabei von der Vergleichseinheit 45 zum
einen aus dem Signal nVmess des Sensorelementes 10 als
ein gemessener Änderungswert
und zum anderen aus dem Signal nVmod der Modellierungseinheit 35 als
ein modellierter Änderungswert
bestimmt, wobei die Vergleichseinheit 45 den gemessenen Änderungswert
mit dem modellierten Änderungswert
vergleicht. Die Differenz zwischen der gemessenen und der modellierten Änderung
ist in 3 als δ gekennzeichnet
und wird an die Fehlerdetektionseinheit 50 weitergeleitet.
Die Fehlerdetektionseinheit 50 wertet dann zur Fehlererkennung
die Differenz δ in
der zuvor zur Differenz Δ beschriebenen
Weise aus. Erkennt also beispielsweise die Fehlerdetektionseinheit 50,
dass der gemessene Änderungswert
vom modellierten Änderungswert
um mehr als einen geeignet applizierten Toleranzbetrag und/oder über mehr
als eine geeignet applizierte Toleranzzeit abweicht, so wird die
Ansteuerung des Bypassventils 30 als fehlerhaft erkannt.
Der Toleranzbetrag und/oder die Toleranzzeit können beispielsweise auf einem
Prüfstand
so geeignet appliziert werden, dass auf der einen Seite Mess- und
Modellungenauigkeiten noch nicht zur Fehlerdetektion führen, auf
der anderen Seite aber Fehler in der Ansteuerung des Bypassventils 30 sicher
erkannt werden.During the change of the drive signal AS, the change in the speed of the compressor 1 through the engine control 105 from the sensor element 10 detected by the nVmess signal. If, for example, the drive signal AS increases the opening cross section of the bypass 100 changed, so the speed of the compressor decreases 1 by an appropriate amount. The change in the speed of the compressor 1 is from the comparison unit 45 on the one hand from the signal nVmess of the sensor element 10 as a measured change value and on the other hand from the signal nVmod of the modeling unit 35 is determined as a modeled change value, wherein the comparison unit 45 compares the measured change value with the modeled change value. The difference between the measured and the modeled change is in 3 is indicated as δ and is sent to the error detection unit 50 forwarded. The error detection unit 50 then evaluates the error δ the difference δ in the manner previously described for the difference Δ. So, for example, recognize the error detection unit 50 in that the measured change value deviates from the modeled change value by more than a suitably applied tolerance amount and / or via more than one suitably applied tolerance time, the control of the bypass valve becomes 30 recognized as faulty. The tolerance amount and / or the tolerance time can be applied so suitably, for example, on a test bench that on the one hand measurement and model inaccuracies do not lead to error detection, but on the other hand errors in the control of the bypass valve 30 be reliably recognized.
Fehler
bei der Ansteuerung des Bypassventils 30 können sich
dabei insbesondere durch ein fehlerhaftes Ansteuersignal AS oder
durch eine fehlerhafte Aktuatorik zur Umsetzung des Ansteuersignals AS
in einen entsprechenden Ventilöffnungsgrad
des Bypassventils 30 ergeben.Error in controlling the bypass valve 30 can in particular by a faulty drive signal AS or by a faulty actuator for the implementation of the drive signal AS in a corresponding valve opening degree of the bypass valve 30 result.
Im
von der Fehlerdetektionseinheit 50 erkannten Fehlerfall
werden dann beispielsweise wieder die beschriebenen Fehler- oder
Notlaufmaßnahmen
eingeleitet.Im from the error detection unit 50 detected error case then be initiated again, for example, the described error or emergency operations.
Basierend
auf dem beschriebenen Verfahren zur Erkennung einer fehlerhaften
Ansteuerung des Bypassventils 30 lässt sich eine Erweiterung dieses Verfahrens
dadurch realisieren, dass durch eine Änderung des Ansteuersignals
AS zur Ansteuerung des Bypassventils 30 und gleichzeitige Überwachung
der Drehzahl des Verdichters 1 in der zuvor beschriebenen
Weise auf eine fehlerhafte oder fehlerfreie Ansteuerung des Bypassventils 30 geschlossen
werden kann. Für
das Bypassventil 30 wird das Ansteuersignal AS für eine vorgegebene
Zeit um einen vorgegebenen Betrag verändert. Üblich ist das Öffnen des Bypassventils 30 bei
Reduzierung der Motorlast. Da jede Änderung des Querschnitts des
Bypasses 100 mit großer
Dynamik und damit sehr schnell im Vergleich zur Zeitkonstante des
Ladedruckregelkreises in eine entsprechende Änderung der Drehzahl des Verdichters 1 umgesetzt
wird, kann der vorgegebene Betrag möglichst gering bzw. auch eine
möglichst kurze
Zeit der veränderten
Ansteuerung des Bypassventils 30 gewählt werden. Der vorgegebene
Betrag und die vorgegebene Zeit sollten andererseits wiederum genügend groß gewählt werden,
um überhaupt
einen Effekt bei der Drehzahl des Verdichters 1 messen
zu können.
Der vorgegebene Betrag und die vorgegebene Zeit können beispielsweise
auf einem Prüfstand
geeignet zur Erfüllung
der genannten Anforderungen gewählt
werden.Based on the described method for detecting a faulty control of the bypass valve 30 can be an extension of this method realize that by a change of the control signal AS for controlling the bypass valve 30 and simultaneous monitoring of the speed of the compressor 1 in the manner described above on a faulty or error-free control of the bypass valve 30 getting closed can. For the bypass valve 30 the drive signal AS is changed by a predetermined amount for a predetermined time. It is usual to open the bypass valve 30 with reduction of engine load. As any change in the cross section of the bypass 100 with great dynamics and thus very fast compared to the time constant of the boost pressure control loop in a corresponding change in the speed of the compressor 1 is implemented, the predetermined amount may be as low as possible or a shortest possible time the changed control of the bypass valve 30 to get voted. On the other hand, the predetermined amount and the predetermined time should again be chosen to be large enough to have any effect on the speed of the compressor 1 to be able to measure. The predetermined amount and the predetermined time, for example, can be selected on a test bench suitable for meeting the requirements mentioned.
Während der
Veränderung
des Ansteuersignals AS wird die Änderung
der Drehzahl des Verdichters 1 durch die Motorsteuerung 105 vom
Sensorelement 10 anhand des Signals nVmess erfasst. Wird z.B.
das Ansteuersignal AS zur Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts
des Bypasses 100 verändert, so
nimmt die Drehzahl des Verdichters 1 um einen entsprechenden
Betrag ab. Die Änderung
der Drehzahl des Verdichters 1 wird dabei von der Vergleichseinheit 45 zum
einen aus dem Signal nVmess des Sensorelementes 10 als
ein gemessener Änderungswert
und zum anderen aus dem Signal nVmod der Modellierungseinheit 35 als
ein modellierter Änderungswert
bestimmt, wobei die Vergleichseinheit 45 den gemessenen Änderungswert
mit dem modellierten Änderungswert
vergleicht. Die Differenz zwischen der gemessenen und der modellierten Änderung
ist in 3 als δ gekennzeichnet
und wird an die Fehlerdetektionseinheit 50 weitergeleitet.
Die Fehlerdetektionseinheit 50 wertet dann zur Fehlererkennung
die Differenz δ in
der zuvor zur Differenz Δ beschriebenen
Weise aus. Erkennt also beispielsweise die Fehlerdetektionseinheit 50,
dass der gemessene Änderungswert
vom modellierten Änderungswert
um mehr als einen geeignet applizierten Toleranzbetrag und/oder über mehr
als eine geeignet applizierte Toleranzzeit abweicht, so wird die
Ansteuerung des Bypassventils 30 als fehlerhaft erkannt.
Der Toleranzbetrag und/oder die Toleranzzeit können beispielsweise auf einem
Prüfstand
so geeignet appliziert werden, dass auf der einen Seite Mess- und
Modellungenauigkeiten noch nicht zur Fehlerdetektion führen, auf
der anderen Seite aber Fehler in der Ansteuerung des Bypassventils 30 sicher
erkannt werden.During the change of the drive signal AS, the change in the speed of the compressor 1 through the engine control 105 from the sensor element 10 detected by the nVmess signal. If, for example, the drive signal AS increases the opening cross section of the bypass 100 changed, so the speed of the compressor decreases 1 by an appropriate amount. The change in the speed of the compressor 1 is from the comparison unit 45 on the one hand from the signal nVmess of the sensor element 10 as a measured change value and on the other hand from the signal nVmod of the modeling unit 35 is determined as a modeled change value, wherein the comparison unit 45 compares the measured change value with the modeled change value. The difference between the measured and the modeled change is in 3 is indicated as δ and is sent to the error detection unit 50 forwarded. The error detection unit 50 then evaluates the error δ the difference δ in the manner previously described for the difference Δ. So, for example, recognize the error detection unit 50 in that the measured change value deviates from the modeled change value by more than a suitably applied tolerance amount and / or via more than one suitably applied tolerance time, the control of the bypass valve becomes 30 recognized as faulty. The tolerance amount and / or the tolerance time can be applied so suitably, for example, on a test bench that on the one hand measurement and model inaccuracies do not lead to error detection, but on the other hand errors in the control of the bypass valve 30 be reliably recognized.
Fehler
bei der Ansteuerung des Bypassventils 30 können sich
dabei insbesondere durch ein fehlerhaftes Ansteuersignal AS oder
durch eine fehlerhafte Aktuatorik zur Umsetzung des Ansteuersignals AS
in einen entsprechenden Ventilöffnungsgrad
des Bypassventils 30 ergeben.Error in controlling the bypass valve 30 can in particular by a faulty drive signal AS or by a faulty actuator for the implementation of the drive signal AS in a corresponding valve opening degree of the bypass valve 30 result.
Im
von der Fehlerdetektionseinheit 50 erkannten Fehlerfall
werden dann beispielsweise wieder die beschriebenen Fehler- oder
Notlaufmaßnahmen
eingeleitet.Im from the error detection unit 50 detected error case then be initiated again, for example, the described error or emergency operations.
Das
beschriebene Verfahren zur Auswertung der Differenz δ zwischen
gemessenem und modelliertem Änderungswert
kann wiederum in entsprechender Weise zur Detektion von Fehlern
bei der Verdichterdrehzahlerfassung oder bei der Erfassung der Eingangsgrößen der
Modellierungseinheit 35 verwendet werden, unter der Voraussetzung
der angenommenen oder geprüften
Fehlerfreiheit derjenigen zur Fehlerdetektion benötigten Größen, die
gerade nicht Gegenstand der Überwachung
durch die Fehlerdetektionseinheit 50 sind.The method described for evaluating the difference δ between the measured and the modeled change value can, in turn, be used in a corresponding manner for the detection of errors in the compressor rotational speed detection or in the acquisition of the input variables of the modeling unit 35 are used, on the assumption of the approved or tested accuracy of those required for error detection sizes that just not subject to monitoring by the error detection unit 50 are.
In
einer Erweiterung der Erfindung kann auch auf eine Leckage in der
Luftzufuhr 55 oder im Saugrohr 60 stromab des
Verdichters 1 geschlossen werden.In an extension of the invention may also be to a leakage in the air supply 55 or in the intake manifold 60 downstream of the compressor 1 getting closed.
Bei
vergleichsweise kleinen Luftmassenstrom ml und/oder kleinem Ladedruck
pl kann der geforderte einzustellende Sollladedruck durch die Ladedruckregelung
eingestellt werden und die gemessene Drehzahl nVmess des Verdichters 1 entspricht bei
Fehlerfreiheit der Verdichterdrehzahlerfassung, der Ansteuerung
des Bypassventils 30 und der Erfassung der übrigen verwendeten
Eingangsgrößen der Modellierungseinheit 35 der
model lierten Drehzahl nVmod des Verdichters 1, so dass Δ = 0, bzw.
der gemessene Änderungswert
entspricht bei Fehlerfreiheit der Verdichterdrehzahlerfassung, der
Ansteuerung des Bypassventils 30 und der Erfassung der übrigen verwendeten
Eingangsgrößen der
Modellierungseinheit 35 dem modellierten Änderungswert,
so dass δ = 0.With comparatively small air mass flow ml and / or small boost pressure pl, the required setpoint charging pressure to be set can be set by the charge pressure control and the measured rotational speed nVmess of the compressor 1 corresponds to faultless compressor speed detection, the control of the bypass valve 30 and the acquisition of the remaining input variables of the modeling unit 35 the model lated speed nVmod of the compressor 1 , so that Δ = 0, or the measured change value corresponds to accuracy of the compressor speed detection, the control of the bypass valve 30 and the acquisition of the remaining input variables of the modeling unit 35 the modeled change value such that δ = 0.
Wird
dann ein vergleichsweise großer
Luftmassenstrom ml und/oder ein vergleichsweise hoher Ladedruck
pl von der Motorsteuerung 105 eingestellt und steigt die
gemessene Drehzahl nVmess des Verdichters 1 über die
modellierte Drehzahl nVmod des Verdichters 1 um mehr als
den dafür
vorgegebenen Betrag an, so kann die Fehlerdetektionseinheit 50 als Fehler
auf eine Leckage in der Luftzufuhr 55 oder im Saugrohr 60 stromab
des Verdichters 1 schließen. Entsprechendes gilt, wenn
die Fehlerdetektionseinheit 50 einen gemessenen Änderungswert
detektiert, der den modellierten Änderungswert um mehr als den
dafür vorgegebenen
Toleranzbetrag überschreitet.Will then be a comparatively large air mass flow ml and / or a relatively high boost pressure pl of the engine control 105 set and increases the measured speed nVmess of the compressor 1 about the modeled speed nVmod of the compressor 1 by more than the predetermined amount, so the error detection unit 50 as a mistake on a leak in the air supply 55 or in the intake manifold 60 downstream of the compressor 1 shut down. The same applies if the error detection unit 50 detects a measured change value that exceeds the modeled change value by more than the tolerance amount specified for it.
Die
obigen Betrachtungen geltend entsprechend für die Verwendung der Stellgröße zur Verstellung
der Turbinengeometrie, sofern verstellbar, bzw. für die Verwendung
der Stellgröße zur Ansteuerung des
ggfs. vorhandenen Schubumluftventils 1000 in dem ggfs.
vorhandenen Bypass 1100 um den Verdichter 1.The above considerations apply accordingly for the use of the manipulated variable for adjusting the turbine geometry, if adjustable, or for the use of the manipulated variable for controlling the possibly existing diverter valve 1000 in the possibly existing bypass 1100 around the compressor 1 ,
Entsprechend
ist durch das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Überwachung
von Komponenten zur Aufladung der Brennkraftmaschine 15,
insbesondere der Ansteuerung und Aktuatorik des Bypassventils 30,
die Ansteuerung und Aktuatorik einer Verstellung der ggfs. verstellbaren
Turbinengeometrie und/oder die Ansteuerung und Aktuatorik des ggfs.
vorhandenen Schubumluftventils 1000 in dem ggfs. vorhandenen Bypass 1100 um
den Verdichter 1, sowie eine Überwachung der Erfassung von
Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine,
die als Eingangsgrößen der Modellierungseinheit 35 vorgesehen
sind, möglich und
auch eine Überwachung
auf Leckagen in der Luftzufuhr 55 oder dem Saugrohr 60 der
Brennkraftmaschine 15.Accordingly, by the method according to the invention and the device according to the invention a monitoring of components for charging the internal combustion engine 15 , in particular the control and actuation of the bypass valve 30 , The control and actuation of an adjustment of the possibly. Adjustable turbine geometry and / or the control and actuation of the possibly existing diverter valve 1000 in the possibly existing bypass 1100 around the compressor 1 , As well as a monitoring of the detection of operating variables of the internal combustion engine, as input variables of the modeling unit 35 are provided, possible and also monitoring for leaks in the air supply 55 or the suction tube 60 the internal combustion engine 15 ,
Die
beschriebene Aktuatorik kann in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise
elektro-pneumatisch oder aber rein elektrisch gesteuert werden.The
described actuator can be known in the art, for example
be controlled electro-pneumatic or purely electrical.