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Die
Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zur
Diagnose eines Schubumluftventils eines Laders nach der Gattung
der unabhängigen
Ansprüche
aus.
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In
der
DE 197 12 850
A1 ist eine Vorgehensweise zum Steuern eines Schubumluftventils
eines Laders einer Brennkraftmaschine bekannt, das mittels eines
von einem elektronischen Steuergerät ausgegebenen elektrischen
Steuersignals gesteuert wird. Beim Öffnen des Schubumluftventils
wird eine den Verdichter des Laders im Saugrohr überbrückende Schubumluftleitung geöffnet und
auf diese Weise ein Strömungsabriss
am Verdichter des Laders bei plötzlichem
Lastwechsel vom Ladebetrieb in den Leerlauf (Saugrohrdruck größer als
Umgebungsdruck) verhindert. Lässt
sich das Schubumluftventil beispielsweise infolge Vereisung oder
anderer Ursachen, die zu einem Klemmen des Ventils führen, nicht öffnen, so
tritt der Strömungsabriss
auf und verursacht Pulsationsgeräusche
im Ansaugtrakt des Motors. Durch ungünstige Luftführung können durch diesen
Strömungsabriss
extreme Pulsationen entstehen, die bei häufigem Auftreten Lagerschäden am Turbolader
bewirken können.
Es besteht also der Bedarf, eine Diagnose eines solchen Schubumluftventils
anzugeben, insbesondere eine Vorgehensweise zu beschreiben, mit
der sicher und zuverlässig
ein geschlossen klemmendes Schubumluftventil erkannt werden kann.
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Die
korrekte Funktionsweise des Schubumlufventils wird also mittels
einer Diagnosefunktion überwacht.
Die Diagnosefunktion wird aktiviert, wenn das Schubumluftventil angesteuert
wird, um ein Verdichterpumpen des Laders zu verhindern. Dabei wird beispielsweise
der durch einen Luftmassenmesser gemessene, dem Motor zugeführte Luftmassenstrom auf
Pulsationen untersucht. Wenn solche Pulsationen trotz einem zur Öffnung angesteuerten
Schubumluftventil auftreten, bedeutet dies, dass der Verdichter
des Laders sich in einem Zustand des Verdichterpumpens befindet
und daher das Schubumluftventil trotz entsprechender Ansteuerung
nicht geöffnet
hat.
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Aus
der
DE 101 11 271
A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose
eines Schubumluftventils eines Laders bekannt. Dabei wird eine Fehlfunktion
des Schubumluftventils erkannt, wenn nach einer negativen Laständerung
Pulsationen in einem die Füllung
der Brennkraftmaschine repräsentierenden
Signal oder einem daraus abgeleiteten Signal erkannt werden. Dabei
wird das die Füllung
der Brennkraftmaschine repräsentierende
Signal aus einem zugeführten
Luftmassensignal oder einem gemessenen Saugdrucksignal ermittelt.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Diagnose eines Schubumluftventils eines Laders mit den Merkmalen der
unabhängigen
Ansprüche
haben demgegenüber den
Vorteil, dass mindestens eine charakteristische Größe des Signals
des Drucksensors ermittelt wird, dass die mindestens eine charakteristische
Größe mit mindestens
einem vorgegebenen Wert verglichen wird und dass abhängig vom
Vergleichsergebnis die Funktion des Schubumluftventils diagnostiziert
wird. Auf diese Weise kann die Funktion des Schubumluftventils direkt
anhand des Signals des Drucksensors diagnostiziert werden, ohne
dass die Ermittlung eines Luftmassenstroms mittels eines Luftmassenmessers
erforderlich ist. Dies ist insbesondere bei aufladbaren Motoren
von Vorteil, bei denen zwar mindestens ein Drucksensor verbaut ist,
aber kein Luftmassenmesser, sodass kein von einem Luftmassenmesser
gemessener Luftmassenstrom zur Diagnose des Schubumluftventils herangezogen
werden kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
lässt sich
jedoch auch in diesem Fall die Funktion des Schubumluftventils diagnostizieren.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Eine
besonders einfache Diagnose der Funktion des Schubumluftventils
ergibt sich dabei, wenn das Signal des Drucksensors an mindestens einer
Stelle mit einem Referenzsignal verglichen wird und wenn für den Fall
einer betragsmäßig über einem vorgegebenen
Schwellwert liegenden Abweichung eine Fehlfunktion des Schubumluftventils
diagnostiziert wird.
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Dabei
kann das Referenzsignal ein gefiltertes oder modelliertes Ladedrucksignal
sein. Das Referenzsignal kann auf diese Weise frei von Einflüssen durch
eine Fehlfunktion des Schubumluftventils zur Verfügung gestellt
werden und ermöglicht
so einen aussagekräftigen
Vergleich mit dem Signal des Drucksensors für eine zuverlässige Diagnose
einer Fehlfunktion des Schubumluftventils.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn als charakteristische Größe des Signals
des Drucksensors eine Frequenz des Signals des Drucksensors mit
einer Referenzfrequenz verglichen wird und wenn abhängig vom
Vergleichsergebnis eine Fehlfunktion des Schubumluftventils diagnostiziert
wird. Auf diese Weise lassen sich im Signal des Drucksensors Pulsationen
aufgrund eines fehlerhaft sperrenden Schubumluftventils und damit
die Fehlfunktion des Schubumluftventils ebenfalls zuverlässig diagnostizieren.
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Die
Zuverlässigkeit
der Diagnose wird erhöht,
wenn das Signal des Drucksensors, insbesondere mittels eines Hochpasses
oder Bandpasses gefiltert wird. Durch diese Filterung können gezielt
Pulsationen aufgrund eines fehlerhaft geschlossenen Schubumluftventils
extrahiert und damit besser und genauer detektiert werden, sodass
die Diagnose einer Fehlfunktion des Schubumluftventils noch zuverlässiger wird.
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Zu
diesem Zweck ist es von Vorteil, wenn eine untere Grenzfrequenz
eines Durchlassbereichs eines zur Filterung des Signals des Drucksensors verwendeten
Filters so gewählt
wird, dass sie kleiner als eine Frequenz von durch Verdichterpumpen
entstehenden Pulsationen ist.
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Eine
weitere zuverlässige
Diagnosemöglichkeit
ergibt sich, wenn nach einem Schließen eines Luftstellgliedes,
insbesondere einer Drosselklappe, stromab des Laders geprüft wird,
ob ein positiver zeitlicher Gradient des Signals der Drucksensors
vorliegt, dass in diesem Fall eine Fehlfunktion des Schubumluftventils
diagnostiziert wird. Da die Ermittlung des zeitlichen Gradienten
des Signals des Drucksensors wenig aufwendig ist, ergibt sich somit
eine einfache und dennoch zuverlässige
Diagnose der Funktion des Schubumluftventils.
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Die
Zuverlässigkeit
dieser Diagnosemöglichkeit
kann dadurch erhöht
werden, dass die Fehlfunktion nur dann diagnostiziert wird, wenn
ein Anstieg des Signals des Drucksensors nach Detektion des positiven
zeitlichen Gradienten einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Die
Zuverlässigkeit
der genannten Diagnosemöglichkeit
kann auch dadurch erhöht
werden, dass die Fehlfunktion nur dann diagnostiziert wird, wenn
nach dem Schließen
des Luftstellgliedes abwechselnd positive und negative zeitliche
Gradienten des Signals des Drucksensors detektiert werden. Die Zuverlässigkeit
der genannten Diagnosemöglichkeit kann
darüber
hinaus erhöht
werden, wenn jeweils nach dem Gradientenwechsel der Anstieg bzw.
der Abfall des Signals betragsmäßig jeweils
einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Eine
einfache und zuverlässige
Diagnosemöglichkeit
ist auch dadurch gegeben, dass das, insbesondere hochpaßgefilterte,
Signal des Drucksensors mit einer ersten oberen Schwelle und mit
einer zweiten unteren Schwelle, die kleiner als die erste obere
Schwelle ist, verglichen wird, dass bei abwechselndem Überschreiten
der ersten oberen Schwelle durch das Signal des Drucksensors und
Unterschreiten der zweiten unteren Schwelle durch das Signal des
Drucksensors jeweils ein Zählimpuls
gesetzt wird und dass eine Fehlfunktion des Schubumluftventils diagnostiziert
wird, wenn die Anzahl der Zählimpulse einen
vorgegebenen Wert erreicht.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen
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1 ein
schematisches Übersichtsbild
eines Motors mit einem Turbolader, einem Schubumluftventil und einem
elektronischen Steuergerät,
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2 ein
erstes Funktionsdiagramm zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß einer ersten
Ausführungsform,
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3 ein
zweites Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung,
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4 einen
zeitlichen Verlauf eines hochpaßgefilterten
Signals eines Drucksensors,
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5 einen
Ablaufplan zur Erläuterung
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung,
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6 ein
Diagramm von Ladedrucksignalen über
der Zeit und
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7 ein
Diagramm eines Druckverhältnisses
an einem Verdichter über
einem unter Umständen
temperaturkorrigierten Volumenstrom über den Verdichter.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die 1 zeigt
eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Saugrohr 2 und
einem Abgaskanal 3. Die Brennkraftmaschine 1 ist
mit einem Abgasturbolader ausgestattet, wobei eine Abgasturbine 8 im
Abgaskanal 3 und ein Verdichter 9 im Saugrohr 2 angeordnet sind.
Der Verdichter 9 wird über
eine Welle 18 von der Abgasturbine 8 angetrieben.
Die Abgasturbine 8 ist in bekannter Weise von einer Bypass-Leitung 10 überbrückt, in
der ein Bypass-Ventil 11 angeordnet ist. Ein Ansteuersignal
Ldtv für
das Bypass-Ventil 11 wird in einem Steuergerät SG generiert.
Die Steuerung des Bypass-Ventils 11 wird im folgenden nicht
näher beschrieben,
da sie dem Fachmann bekannt ist.
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Der
Verdichter 9 im Saugrohr 2 ist von einer Schubumluftleitung 12 überbrückt, über die
Luft aus dem Saugrohr 2 an der Druckseite des Verdichters 9 in
das Saugrohr 2 auf der Zugseite des Verdichters 9 rückgeführt werden
kann. In die Schubumluftleitung 12 ist ein Schubumluftventil 13 (im
gezeigten Ausführungsbeispiel
pneumatisch gesteuert) eingefügt,
das mit einer Steuerleitung 14 verbunden ist. Von dem Druck
auf der Steuerleitung 14 hängt es ab, ob das Schubumluftventil 13 öffnet oder
schließt.
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Stromab
des Verdichters 9 ist im Saugrohr 2 eine Drosselklappe 4 angeordnet.
Außerdem
ist im Saugrohr 2 stromauf der Drosselklappe 4 ein
Drucksensor 6 zur Erfassung des Ladedruckes p angeordnet.
Dabei liefert der Drucksensor 6 ein entsprechendes Messsignal
des zeitlichen Verlaufs des Ladedruckes p an das Steuergerät SG.
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In
der Steuerleitung 14 befindet sich ein elektrisch steuerbares
Magnetventil 15. Ist dieses Magnetventil 15 geschlossen,
so steht die Steuerleitung 14 mit einer Leitung 16 in
Verbindung, die in das Saugrohr 2 auf der Abstromseite
der Drosselklappe 4 einmündet. In diesem Fall liegt
der auf der Abstromseite der Drosselklappe 4 vorherrschende
Druck am Schubumluftventil 13 an. Durch Schließen der
Drosselklappe 4, zum Bsp. in einem Schubbetrieb eines von
der Brennkraftmaschine 1 angetriebenen Fahrzeugs, entsteht
auf der Abstromseite der Drosselklappe 4 ein Unterdruck.
Hat dieser an das Schubumluftventil 13 gelangende Unterdruck
eine gewisse Schwelle unterschritten, so öffnet das Schubumluftventil 13,
sodass es über
die Schubumluftleitung 12 zu einem Druckabbau auf der Druckseite
des Verdichters 9 im Saugrohr 2 kommt. Der vom
Verdichter 9 erzeugte Ladedruck auf der Aufstromseite der Drosselklappe 4 nimmt
somit ab. Dadurch wird ein Schwingen des Ladedruckes vermieden.
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Allein
die Steuerung des Schubumluftventils 13 durch den Druck
auf der Abstromseite der Drosselklappe 4 führt zu einem
nicht optimal definierten Öffnungs-
bzw. Schließverhalten
des Schubumluftventils 13. Dieser Mangel lässt sich
dadurch beheben, dass unabhängig
vom Druck im Saugrohr 2 auf der Abstromseite der Drosselklappe 4 das
Schubumluftventil 13 steuerbar ist. Dazu ist an das elektrisch steuerbare
Magnetventil 15 ein Unterdruckbehälter 17 angeschlossen.
Wird das Magnetventil 15 geöffnet, so wird dem Schubumluftventil 13 ein
Unterdruck aus dem Unterdruckbehälter 17 über die
Steuerleitung 14 zugeführt,
was zu einem sofortigen Öffnen des
Schubumluftventils 13 führt.
Von einem an dem Magnetventil 15 anliegenden Steuersignal
B_Idsua hängt
es ab, ob das Magnetventil 15 geöffnet oder geschlossen ist.
Dieses Steuersignal B_Idsua wird vom Steuergerät SG erzeugt.
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In
anderen Ausführungsbeispielen
wird anstelle des pneumatischen Schubumluftventils 13 und seiner
Steuerung ein elektrisch steuerbares Ventil in die Schubumluftleitung 12 eingesetzt,
das vom Steuergerät
SG aus geöffnet
und geschlossen wird. Aufgrund der oben geschilderten Problematik
bei einem in geschlossener Stellung klemmenden Schubumluftventil 13 ist
es wünschenswert,
diesen ungewollten Betriebszustand zu erkennen. Mit der nachfolgend
beschriebenen Diagnosefunktion wird eine derartige Erkennung bereitgestellt.
Dabei werden die verstärkt
auftretenden Pulsationen im Luftstrom der Brennkraftmaschine 1 ausgewertet,
die sich beispielsweise einstellen, wenn das Schubumluftventil 13 bei
einem plötzlichen
negativen Lastgradienten, wie er beispielsweise bei Wegnehmen des
Gases auftritt, im geschlossenen Zustand klemmt. Die Pulsationen
in der Luftströmung,
insbesondere im Ladedrucksignal des Drucksensors 6 werden
durch einen Strömungsabriss
am Verdichterrad des Verdichters 9 verursacht. Es hat sich
gezeigt, dass diese Pulsationen in dem die Luftströmung repräsentierenden
Ladedrucksignal bei geschlossen klemmendem Schubumluftventil 13 über den
gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine 1 so signifikant
sind, dass sie sich unabhängig
von der Drehzahl des Motors zur sicheren Erkennung des defekten
Schubumluftventils 13 eignen. Insbesondere ergibt sich
bei klemmendem Schubumluftventil 13 im Vergleich zum nicht klemmenden
Schubumluftventil 13 eine wesentlich größere Pulsationsamplitude und
Pulsationsdauer.
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Zur
Diagnose der Funktion des Schubumluftventils 13 wird also
erfindungsgemäß das Drucksignal
p des Drucksensors 6 ausgewertet. Dabei wird mindestens
eine charakteristische Größe des Drucksignals
p ermittelt. Die mindestens eine charakteristische Größe wird
mit mindestens einem vorgegebenen Wert verglichen. Abhängig vom
Vergleichsergebnis wird dann die Funktion des Schubumluftventils 13 diagnostiziert.
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Die
Realisierung dieser Diagnosefunktion ist in 2 mittels
eines Funktionsdiagramms veranschaulicht. Dieses Funktionsdiagramm
ist in 2 mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet
und kann zumindest teilweise software- und/oder hardwaremäßig im Steuergerät SG implementiert
sein. Mittels des Funktionsdiagramms nach 2 wird außerdem der
Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
beispielhaft dargestellt. Das vom Drucksensor 6 zur Verfügung gestellte
Ladedrucksignal p kann wie in 2 gestrichelt
dargestellt einem Filter 20 zugeführt werden. Das Filter 20 weist
einen Durchlassbereich auf, der die Frequenz oder die Frequenzen
von Pulsationen im Saugrohr 2 aufgrund eines fehlerhaft geschlossenen
Schubumluftventils 13 umfasst. Dazu müssen die obere und die untere
Grenzfrequenz des Filters 20 beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet
appliziert werden. Die untere Grenzfrequenz des Durchlassbereichs
des Filters 20 muss dabei kleiner und die obere Grenzfrequenz
des Durchlassbereichs des Filters 20 muss dabei größer als
die Frequenz oder die Frequenzen der genannten Pulsationen sein.
Somit kann das Filter 20 allgemein als Bandpass mit dem
entsprechenden Durchlassbereich ausgebildet sein. Einfacher noch
kann das Filter 20 als Hochpass ausgebildet sein, dessen
Grenzfrequenz, welche beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert
wird, kleiner als die Freguenz oder die Frequenzen der genannten
Pulsationen ist. Die Pulsationen werden wie beschrieben durch das
Pumpen des Verdichters 9 des Abgasturboladers bei fehlerhaft
geschlossenem Schubumluftventil 13 im Saugrohr 2 stromab
des Verdichters 9 erzeugt. Dieses Pumpen wird auch als
Verdichterpumpen bezeichnet. Um sicherzustellen, dass durch die
Filterung möglichst
nur die Frequenz oder die Frequenzen der genannten Pulsationen des
Ladedrucksignals p durchgelassen werden, können die untere und die obere
Grenzfrequenz im Falle des Bandpasses so geeignet appliziert werden,
dass sie möglichst
nahe an der Frequenz bzw. an den Frequenzen der genannten Pulsationen
liegen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Durchlassbereich
des Bandpasses auf den Frequenzbereich beschränkt ist, in dem die Frequenz
bzw. die Frequenzen der genannten Pulsationen auftreten können. Im
Falle der Verwendung eines Hochpasses wird die dort verwendete einzige
Grenzfrequenz in entsprechender Weise so geeignet appliziert, dass
sie ebenfalls möglichst nahe
an der Frequenz bzw. den Frequenzen der genannten Pulsationen liegt.
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Auf
diese Weise werden durch das Filter 20 gezielt die Pulsationen
aus dem Ladedrucksignal p durchgelassen. Das auf diese Weise gefilterte
Ladedrucksignal p kann dann direkt auf durch die Pulsationen bedingte
Fluktuationen hin ausgewertet werden. Wenn keine Pulsationen vorliegen,
ist das Signal nach dem Filter 20 relativ klein und ändert sich auch
vergleichsweise wenig. Das gegebenenfalls durch das Filter 20 gefilterte
Ladedrucksignal p wird einer ersten Ermittlungseinheit 35 zugeführt. Die
erste Ermittlungseinheit 35 ermittelt eine charakteristische
Größe des gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignals p. Bei dieser charakteristischen Größe kann
es sich beispielsweise um die Frequenz des gegebenenfalls gefilterten
Ladedrucksignals p handeln, die die größte Amplitude aufweist. Dies
kann beispielsweise mithilfe einer Fourieranalyse in der ersten
Ermittlungseinheit 35 ermittelt werden. Die verwendete
charakteristische Größe des gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignals p wird dann mit einem vorgegebenen
Wert verglichen. Dies ist im Falle der Wahl der Frequenz als charakteristische
Größe eine
Referenzfrequenz. Dabei kann die Referenzfrequenz beispielsweise
auf einem Prüfstand
so appliziert werden, dass sie einer Frequenz für die Pulsationen im Saugrohr 2 stromab
des Verdichters 9 bei fehlerhaft geschlossenem Schubumluftventil 13 entspricht.
Diese Referenzfrequenz kann in einem dem Steuergerät SG zugeordneten
Speicher fest abgelegt sein. In einer ersten Vergleichseinheit 45 wird
dann die von der ersten Ermittlungseinheit 35 ermittelte charakteristische
Größe, im vorliegenden
Beispiel die Frequenz, des Ladedrucksignals p mit dem vorgegebenen
Wert, in diesem Beispiel der Referenzfrequenz verglichen. Ist die
Differenz zwischen der Frequenz des gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals
p und der Referenzfrequenz betragsmäßig kleiner als ein vorgegebener,
beispielsweise auf einem Prüfstand
geeignet applizierter Toleranzwert, so ist davon auszugehen, dass
das gegebenenfalls gefilterte Ladedrucksignal p die genannten Pulsationen aufweist.
In diesem Fall erzeugt die erste Vergleichseinheit 45 einen
Setzimpuls, der einer ersten Diagnoseeinheit 60 zugeführt wird.
Die erste Diagnoseeinheit 60 erkennt bei Empfang des Setzimpulses
eine Fehlfunktion des Schubumluftventils 13, im vorliegenden
Beispiel ein fehlerhaftes Sperren des Schubumluftventils 13 und
gibt ein entsprechendes Warnsignal ab. Dieses Warnsignal kann optisch
und/oder akustisch wiedergegeben werden. Es kann zusätzlich oder
alternativ zum Einleiten einer Notlauffunktion der Brennkraftmaschine 1,
in letzter Konsequenz zum Abschalten der Brennkraftmaschine 1 verwendet
werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist eine Modellierungseinheit 80 vorgesehen,
die aus weiteren gemessenen oder modellierten Betriebskenngrößen der
Brennkraftmaschine 1 ein modelliertes Ladedrucksignal pmod
in dem Fachmann bekannter Weise erzeugt und an eine zweite Ermittlungseinheit 42 weiterleitet.
Die zweite Ermittlungseinheit 42 ermittelt eine charakteristische
Größe des modellierten
Ladedrucksignals pmod. Dabei kann es sich um die gleiche charakteristische
Größe handeln,
die auch die erste Ermittlungseinheit 35 ermittelt. Gegebenenfalls
kann dabei das von der Modellierungseinheit 80 erzeugte
modellierte Ladedrucksignal pmod vor seiner Zuführung zur zweiten Ermittlungseinheit 42 in
gleicher Weise gefiltert werden wie das Ladedrucksignal p durch
das Filter 20. Dies ist jedoch in 2 nicht
dargestellt. Bei der Bildung des modellierten Ladedrucksignals pmod
wird davon ausgegangen, dass das Schubumluftventil 13 fehlerfrei
funktioniert. Somit stellt das modellierte Ladedrucksignal pmod
letztlich ein Referenzsignal zum Ladedrucksignal p dar. Die zweite
Ermittlungseinheit 42 ermittelt somit aus dem modellierten
und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignal pmod in gleicher Weise
wie die erste Ermittlungseinheit 35 die charakteristische
Größe, im vorliegenden
Beispiel die Frequenz mit der höchsten
Amplitude, beispielsweise mit Hilfe einer Fourieranalyse. Die von
der zweiten Ermittlungseinheit 42 auf diese Weise ermittelte
Frequenz des modellierten und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals
pmod ist damit die Referenzfrequenz. Da in diesem Fall ein fehlerfrei
arbeitendes Schubumluftventil 13 bei der Bildung des modellierten
Ladedrucksignals pmod vorausgesetzt wurde, wird die von der zweiten
Ermittlungseinheit 42 ermittelte Referenzfrequenz nicht
die Frequenz der zuvor beschriebenen Pulsationen sein. Die erste
Vergleichseinheit 45 vergleicht nun die von der ersten Ermittlungseinheit 35 ermittelte
Frequenz des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals
p mit der von der zweiten Ermittlungseinheit 42 ermittelten
Referenzfrequenz. Weichen die beiden von der ersten Vergleichseinheit 45 miteinander
verglichenen Frequenzen betragsmäßig nun
um mehr als einen vorgegebenen Wert ab, so wird eine Fehlfunktion
des Schubumluftventils 13 durch ein fehlerhaftes Sperren
des Schubumluftventils 13 erkannt und der genannte Setzimpuls
am Ausgang der ersten Vergleichseinheit 45 erzeugt. Auch
der vorgegebene Wert für
den Vergleich der beiden Frequenzen durch die erste Vergleichseinheit 45 kann
geeignet beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert werden, und
zwar so, dass Modellierungsungenauigkeiten bei der Ermittlung des
modellierten Ladedrucksignals pmod und Messungenauigkeiten bei der
Ermittlung des Ladedrucksignals p noch nicht zur Detektion eines
fehlerhaften Schubumluftventils 13 führen.
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Gemäß einer
weiteren alternativen Ausführungsform
der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Modellierungseinheit 80 das
modellierte Ladedrucksignal pmod dadurch bildet, dass es das gemessene
Ladedrucksignal p geeignet filtert, beispielsweise mittels eines
Tiefpasses. Dies ist durch den gestrichelten Pfeil vom Drucksensor 6 zur
Modellierungseinheit 80 dargestellt. Die Grenzfrequenz
des Tiefpasses ist dabei so gewählt,
dass sie kleiner als die Frequenz oder die Frequenzen der durch
Verdichterpumpen bedingten Pulsationen ist, und kann beispielsweise
ebenfalls geeignet auf einem Prüfstand
in dieser Weise appliziert werden. Auf diese Weise ergibt sich ein
modelliertes Ladedrucksignal pmod, das von Pulsationen aufgrund
eines fehlerhaft geschlossenen Schubumluftventils 13 frei
ist und das in der entsprechend zuvor beschriebenen Weise von der
zweiten Ermittlungseinheit 42 ausgewertet werden kann.
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Gemäß einer
weiteren alternativen Ausführungsform
kann als charakteristische Größe des Ladedrucksignals
p ein Amplitudenwert dieses Signals zu einem vorgegebenen Zeitpunkt
gewählt
werden. Dabei ist darauf zu achten, dass das gemessene Ladedrucksignal
p und das modellierte Ladedrucksignal pmod synchron von der ersten
Ermittlungseinheit 35 bzw. von der zweiten Ermittlungseinheit 42 ausgewertet
werden, wie dies durch den gestrichelten Doppelpfeil zwischen der
ersten Ermittlungseinheit 35 und der zweiten Ermittlungseinheit 42 in 2 dargestellt
ist. Somit wird das gemessene und gegebenenfalls gefilterte Ladedrucksignal
p zum vorgegebenen Zeitpunkt mit dem modellierten und ebenfalls
gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignal pmod in seiner Amplitude
verglichen. Wenn das gemessene Ladedrucksignal p durch das Filter 20 gefiltert
wird, sollte dies auch für
das modellierte Ladedrucksignal pmod mit entsprechend gleichem Filter
durchgeführt werden,
zumindest sollte die durch das Filter 20 bedingte Zeitverzögerung für das gemessene
oder modellierte Ladedrucksignal beim modellierten oder gemessenen
Ladedrucksignal durch ein Zeitglied oder entsprechend verspätete Abtastung
in der zweiten Ermittlungseinheit 42 oder in der ersten
Ermittlungseinheit 35 berücksichtigt werden, um die Synchronität zwischen
den beiden Signalen p, pmod zu bewahren. Die erste Vergleichseinheit 45 vergleicht
nun die von der ersten Ermittlungseinheit 35 zum vorgegebenen
Zeitpunkt ermittelte Amplitude des gemessenen und gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignals p mit der von der zweiten Ermittlungseinheit 42 zum vorgegebenen
Zeitpunkt ermittelten Amplitude des modellierten und gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignals pmod. Weichen die beiden Amplituden betragsmäßig um mehr
als einen vorgegebenen Toleranzwert voneinander ab, dann wird am
Ausgang der ersten Vergleichseinheit 45 der zuvor beschriebene
Setzimpuls erzeugt. Der genannte Toleranzwert kann dabei beispielsweise
auf einem Prüfstand
geeignet appliziert werden, sodass Messungenauigkeiten bei der Ermittlung
des gemessenen Ladedrucksignals p und gegebenenfalls auftretende
Modellungenauigkeiten bei der Bildung des modellierten Ladedrucksignals
pmod noch nicht zu dem einen Setzimpuls am Ausgang der ersten Vergleichseinheit 45 und damit
zur Detektion eines fehlerhaften Schubumluftventils 13 führen.
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Gemäß einer
weiteren alternativen Ausführungsform
kann als charakteristische Größe des Ladedrucksignals
p ein Zeitpunkt gewählt
werden, zu dem das Ladedrucksignal p einen vorgegebenen Amplitudenwert
erreicht. Dabei ist wie zuvor beschrieben darauf zu achten, dass
das gemessene Ladedrucksignal p und das modellierte Ladedrucksignal
pmod synchron von der ersten Ermittlungseinheit 35 bzw.
von der zweiten Ermittlungseinheit 42 ausgewertet werden.
Somit wird der Zeitpunkt, zu dem das gemessene und gegebenenfalls
gefilterte Ladedrucksignal p den vorgegebenen Amplitudenwert erreicht
mit dem Zeitpunkt verglichen, zu dem das modellierte und ebenfalls
gegebenenfalls gefilterte La dedrucksignal pmod diesen vorgegebenen Amplitudenwert
erreicht. Wie zuvor beschrieben sollte wenn das gemessene Ladedrucksignal
p durch das Filter 20 gefiltert wird, dies auch für das modellierte
Ladedrucksignal pmod mit entsprechend gleichem Filter durchgeführt werden,
zumindest sollte die durch das Filter 20 bedingte Zeitverzögerung für das gemessene
oder modellierte Ladedrucksignal beim modellierten oder gemessenen
Ladedrucksignal durch ein Zeitglied oder entsprechend verspätete Abtastung
in der zweiten Ermittlungseinheit 42 oder in der ersten
Ermittlungseinheit 35 berücksichtigt werden, um die Synchronität zwischen
den beiden Signalen p, pmod zu bewahren. Das erste Vergleichsglied 45 vergleicht
nun den von der ersten Ermittlungseinheit 35 ermittelten
Zeitpunkt, zu dem die Amplitude des gemessenen und gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignals p den vorgegebenen Amplitudenwert erreicht,
mit dem von der zweiten Ermittlungseinheit 42 ermittelten
Zeitpunkt, zu dem die Amplitude des modellierten und gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignals pmod den vorgegebenen Amplitudenwert
erreicht. Weichen die beiden Zeitpunkte betragsmäßig um mehr als einen vorgegebenen
Toleranzwert voneinander ab, dann wird am Ausgang der ersten Vergleichseinheit 45 der
zuvor beschriebene Setzimpuls erzeugt. Der genannte Toleranzwert kann
dabei beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert
werden, sodass Messungenauigkeiten bei der Ermittlung des gemessenen
Ladedrucksignals p und gegebenenfalls auftretende Modellungenauigkeiten
bei der Bildung des modellierten Ladedrucksignals pmod noch nicht
zu dem einen Setzimpuls am Ausgang der ersten Vergleichseinheit 45 und damit
zur Detektion eines fehlerhaften Schubumluftventils 13 führen, andererseits
ein fehlerhaftes Schubumluftventil 13 aber sicher erkannt
wird.
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Diese
alternative Ausführungsform
ist anhand des Diagramms nach 6 nochmals
veranschaulicht. Dabei ist der Verlauf der Amplitude des gemessenen
und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p sowie der Verlauf
der Amplitude des modellierten und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals
pmod über
der Zeit t aufgetragen. Dabei sollte wie beschrieben dafür gesorgt
werden, dass die Synchronität
zwischen den beiden Signalen p, pmod bewahrt wird. Das modellierte
und gegebenenfalls gefilterte Ladedrucksignal pmod fällt im Beispiel nach 6 von
einem ersten Druckwert p1 zu einem ersten
Zeitpunkt t1 auf einen zweiten Druckwert
p2 zu einem zweiten Zeitpunkt t2 ab.
Der zweite Druckwert p2 ist dabei der vorgegebene
Amplitudenwert, der somit vom modellierten und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignal
pmod zum zweiten Zeitpunkt t2 erreicht wird.
Das modellierte und gegebenenfalls gefilterte Ladedrucksignal pmod
stellt dabei gleich zeitig das Referenzsignal für ein fehlerfreies Schubumluftventil 13 dar.
Das modellierte und gegebenenfalls gefilterte Ladedrucksignal pmod
fällt im
Wesentlichen asymptotisch auf einen dritten Druckwert p3,
der noch unterhalb des zweiten Druckwertes p2 liegt.
Das gemessene und gegebenenfalls gefilterte Ladedrucksignal p fällt demgegenüber vom
ersten Zeitpunkt t1 ausgehend vom ersten
Druckwert p1 periodisch schwankend ab, um
zu einem dem zweiten Zeitpunkt t2 nachfolgenden
dritten Zeitpunkt t3 den zweiten Druckwert
p2 zu erreichen und sich schließlich periodisch
dem dritten Druckwert p3 anzunähern. Wenn nun
der zeitliche Abstand zwischen dem dritten Zeitpunkt t3 und
dem zweiten Zeitpunkt t2 betragsmäßig größer als
der vorgegebene Toleranzwert ist, dann wird ein fehlerhaftes Schubumluftventil 13 erkannt. Der
mit dem ersten Zeitpunkt t, beginnende Ladedruckabfall gemäß dem Beispiel
nach 6 wird durch entsprechende Ansteuerung des Schubumluftventils 13 zum Öffnen das
Schubumluftventils 13 veranlasst. Kurz nach der Ansteuerung
zum ersten Zeitpunkt t1 des Schubumluftventils 13 können sowohl das
modellierte und gegebenenfalls gefilterte Ladedrucksignal pmod als
auch das gemessene und gegebenenfalls gefilterte Ladedrucksignal
p einen Überschwinger
aufweisen. So ein Überschwinger
tritt z. B. auf, wenn die Drosselklappe 4 deutlich schneller schließt, als
das Schubumluftventil 13 öffnet.
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Die
erste Ermittlungseinheit 35, die zweite Ermittlungseinheit 42,
die erste Vergleichseinheit 45 und die erste Diagnoseeinheit 60 bilden
gemäß 2 eine
erste Auswerteeinheit 70, zu der jedoch auch das Filter 20 und/oder
die Modellierungseinheit 80 gezählt werden kann. Die erste
Auswerteeinheit 70 kann aber beispielsweise auch nur die
erste Vergleichseinheit 45 und die erste Diagnoseeinheit 60 umfassen.
Die erste Auswerteeinheit 70 kann software- und/oder hardwaremäßig im Steuergerät SG implementiert
sein.
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Der
Drucksensor 6 ist dabei wie auch in 1 dargestellt
nicht in das Steuergerät
SG implementiert.
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Das
Funktionsdiagramm 25 stellt mit Ausnahme des Drucksensors 6 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform dar.
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Mittels
des Funktionsdiagramms 25 lassen sich auch mehrere charakteristische
Größen des
Ladedrucksignals p auswerten. So lässt sich beispielsweise das
Ausführungsbeispiel
mit der Auswertung der Frequenz des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten
Lade drucksignals p und das Ausführungsbeispiel
mit der Auswertung der Amplitude zu einem vorgegebenen Zeitpunkt
des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p
miteinander derart kombinieren, dass am Ausgang der ersten Vergleichseinheit 45 nur
dann ein Setzimpuls erzeugt wird, wenn sowohl die Auswertung der
Freguenz als auch die Auswertung der Amplitude in der beschriebenen
Weise auf ein fehlerhaftes Schubumluftventil 13 hindeuten.
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Gemäß 3 sind
weitere Ausführungsformen
der Erfindung in Form eines Funktionsdiagramms dargestellt, das
mit Ausnahme des Drucksensors 6 ebenfalls software- und/oder hardwaremäßig im Steuergerät SG implementiert
sein kann.
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Das
Funktionsdiagramm gemäß 3 ist dabei
mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet und stellt mit
Ausnahme des Drucksensors 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung
in einer alternativen Ausführungsform
dar.
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Das
vom Drucksensor 6 gemessene Ladedrucksignal p wird gemäß dem Funktionsdiagramm nach 3 wiederum
optional und wie in 3 gestrichelt dargestellt durch
das bereits zur Ausführungsform
nach 2 beschriebene Filter 20 gefiltert. Das
gemessene und gegebenenfalls gefilterte Ladedrucksignal p wird dann
einer dritten Ermittlungseinheit 40 zugeführt. Die
dritte Ermittlungseinheit 40 wertet den zeitlichen Verlauf
des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p aus.
Dabei wird die dritte Ermittlungseinheit 40 beispielsweise
durch Schließen
der Drosselklappe 4 aktiviert. Die Aktivierung der dritten
Ermittlungseinheit 40 kann generell dann erfolgen, wenn
aus physikalischen Gründen
unerwünschte
Pulsationen vorliegen können
oder müssen.
Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn für ein bestimmtes Druckverhältnis über dem Verdichter 9 der
Volumenstrom über
den Verdichter 9 so klein ist, dass das Druckverhältnis oberhalb
der so genannten Pumpgrenze liegt, d.h. vergleichsweise groß ist. Dieser
Zusammenhang ist in 7 dargestellt, die das Druckverhältnis über dem
Verdichter 9 in Abhängigkeit
des Volumenstroms über
den Verdichter 9 darstellt. Im schraffierten Bereich oberhalb der
im Diagramm nach 7 dargestellten Pumpgrenze 1000 tritt
Verdichterpumpen auf. Als Indiz dafür kann beispielsweise wie beschrieben
das Schließen
der Drosselklappe 4 aber zusätzlich oder alternativ auch
die Ansteuerung bzw. Aktivierung oder gewünschte Öffnung des Schubumluftventils 13 dienen. Dies
ist durch einen gestri chelt zur dritten Ermittlungseinheit 40 zeigenden
Pfeil in 3 angedeutet. Die dritte Ermittlungseinheit 40 ermittelt
nach ihrer Aktivierug den zeitlichen Gradienten des gemessenen und
gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p. Der ermittelte zeitliche
Gradient wird einer zweiten Vergleichseinheit 50 zugeführt, die
prüft,
ob der ermittelte zeitliche Gradient des gemessenen und gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignals p größer als Null ist. Ist dies
der Fall, so wird am Ausgang der zweiten Vergleichseinheit 50 ein
Setzimpuls erzeugt, der an eine zweite Diagnoseeinheit 65 weitergeleitet wird.
Die zweite Diagnoseeinheit 65 erkennt bei Empfang eines
Setzimpulses von der zweiten Vergleichseinheit 50 eine
Fehlfunktion des Schubumluftventils 13, in diesem Fall
ein fehlerhaft geschlossenes Schubumluftventil 13 und gibt
ein entsprechendes Warnsignal ab, das wie oben beschrieben optisch
und/oder akustisch wiedergegeben werden kann oder einen Notlauf
der Brennkraftmaschine 1 einleitet.
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Wenn
nach Schließen
der Drosselklappe 4 das Schubumluftventil 13 bei
fehlerfreier Funktionsweise öffnet,
dann sollte das Ladedrucksignal p eigentlich nur bis zu einem sich
einstellenden Endwert abfallen, d.h. es hat nach dem tatsächlichen Öffnen des
Schubumluftventils 13 bis dahin einen negativen zeitlichen
Gradienten. Oft öffnen
Schubumluftventile nicht direkt nach dem sie angesteuert wurden,
sondern mit etwas zeitlicher Verzögerung. Dadurch kann es auch
bei korrekt arbeitendem Schubumluftventil kurzfristig zu einem positiven
Gradienten des Ladedrucksignals kommen. So etwas tritt eher bei
pneumatisch als bei voll elektrischen Schubumluftventilen auf. Deswegen
kann es passieren, dass abhängig von
der Bauweise des Schubumluftventils ein positiver Gradient nach
dem Ansteuern auftritt, obwohl das Schubumluftventil 13 korrekt
arbeitet. Wenn aufgrund eines fehlerhaft nicht öffnenden Schubumluftventils 13 Verdichterpumpen
auftritt, steigt der Ladedruck p aber immer wieder periodisch an.
Deshalb deutet in dieser Situation nach dem das Schubumluftventil
sicher geöffnet
haben müsste,
das Auftreten eines positiven zeitlichen Gradienten des gemessenen
und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p auf die Fehlfunktion
des Schubumluftventils 13 hin.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform wird
das gemessene Ladedrucksignal p ebenfalls optional nach einer Filterung
mit einem dem Filter 20 entsprechenden Filter einer vierten
Ermittlungseinheit 44 zugeführt, wobei diese Filterung
in 3 nicht dargestellt ist. Die vierte Ermittlungseinheit 44 wird mit
Aktivierung der dritten Ermittlungseinheit 40 ebenfalls
aktiviert, was in 3 wiederum durch einen gestrichelten,
zur vierten Er mittlungseinheit 44 weisenden Pfeil von der
dritten Ermittlungseinheit 40 dargestellt ist. Die dritte
Ermittlungseinheit 40 und die vierte Ermittlungseinheit 44 werden
erst dann aktiviert, wenn das Schubumluftventil 13 sicher
geöffnet haben
müsste.
Die oben genannte zeitliche Verzögerung
bei der Umsetzung der Ansteuerung des Schubumluftventils 13 kann
beispielsweise auf einem Prüfstand
ermittelt und vorgegeben werden. Die vierte Ermittlungseinheit 44 ermittelt
einen maximalen Signalanstieg des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten
Ladedrucksignals p nach dem Schließen der Drosselklappe 4.
Dieser maximale Anstieg wird einer dritten Vergleichseinheit 55 zugeführt, die
prüft, ob
dieser maximale Anstieg einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Dabei ist der vorgegebene Schwellwert beispielsweise auf einem Prüfstand so
geeignet appliziert, dass Schwankungen des Ladedrucksignals p aufgrund
von Messungenauigkeiten und/oder sonstigen tolerierten Störgrößen nicht zu Überschreiten
des vorgegebenen Schwellwertes führen.
Wenn der vorgegebene Schwellwert durch den maximalen Anstieg des
gemessenen und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p überschritten
wird, so wird am Ausgang der dritten Vergleichseinheit 55 ein
Setzimpuls erzeugt und an die zweite Diagnoseeinheit 65 weitergleitet.
Die zweite Diagnoseeinheit 65 kann dann bei Empfang des
Setzimpulses von der dritten Vergleicheinheit 55 das beschriebene
Warnsignal abgeben und somit ein fehlerhaftes Schubumluftventil 13 diagnostizieren.
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Dabei
kann die Aktivierung der vierten Ermittlungseinheit 44 auch
unabhängig
von der dritten Ermittlungseinheit 40 durch ein entsprechendes
Aktivierungssignal erfolgen, wenn die Drosselklappe 4 geschlossen
wird. Somit lässt
sich für
die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
für die
zuletzt beschriebene Ausführungsform
beispielsweise nur der untere Zweig des Funktionsdiagramms 30 und
für die vorletzte
beschriebene Ausführungsform
beispielsweise nur der obere Zweig des Funktionsdiagramms 30 verwenden.
Alternativ können
auch beide Zweige des Funktionsdiagramms 30 verwendet werden.
Eine Fehlfunktion des Schubumluftventils 13 wird dabei von
der zweiten Diagnoseeinheit 65 dann erkannt, wenn am Ausgang
der zweiten Vergleichseinheit 50 oder am Ausgang der dritten
Vergleichseinheit 55 ein Setzimpuls anliegt. Alternativ
kann es auch vorgesehen sein, dass eine Fehlfunktion des Schubumluftventils 13 nur
dann von der zweiten Diagnoseeinheit 65 erkannt wird, wenn
sowohl am Ausgang der zweiten Vergleichseinheit 50 als
auch am Ausgang der dritten Vergleichseinheit 55 ein Setzimpuls
anliegt. Somit wird die Fehlfunktion des Schubumluftventils 13 nur
dann diagnostiziert, wenn der Anstieg des gemessenen und gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignal p nach oder bei Detektion des positiven zeitlichen
Gradienten den vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
die dritte Ermittlungseinheit 40 nach ihrer Aktivierung
auch einen zeitlichen Verlauf des zeitlichen Gradienten des gemessenen
und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p ermitteln. Die
zweite Vergleichseinheit 50 kann dann prüfen, ob
der zeitliche Verlauf des zeitlichen Gradienten des gemessenen und
gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p um den Wert 0 herum
schwankt, d.h. ob sich positive und negative zeitliche Gradienten
des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p abwechseln.
Ist dies der Fall, dann wird am Ausgang der zweiten Vergleichseinheit 50 der
Setzimpuls erzeugt. Somit wird eine Fehlfunktion des Schubumluftventils 13 durch
fehlerhaftes nicht öffnen
nur dann diagnostiziert, wenn nach dem Schließen der Drosselklappe 4 abwechselnd
positive und negative zeitliche Gradienten des gemessenen und gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignals p detektiert werden. Dieses Schwanken
bzw. diese Schwingung des zeitlichen Gradienten um den Wert 0 herum
stellt dabei nichts anderes dar, als ein Abbild der Pulsationen
im Saugrohr 2 stromab des Verdichters 9. Die Zuverlässigkeit
dieser Diagnose kann dadurch erhöht
werden, dass eine Fehlfunktion des Schubumluftventils 13 durch
fehlerhaftes nicht öffnen
nur dann diagnostiziert wird, wenn nach dem Schließen der
Drosselklappe 4 abwechselnd positive und negative zeitliche Gradienten
des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p
detektiert werden und jeweils nach dem Gradientenwechsel der Anstieg
und der Abfall des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals
p betragsmäßig jeweils
einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Der vorgegebene Wert kann für
den Anstieg und den Abfall des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten
Ladedrucksignals p gleich groß oder
unterschiedlich groß gewählt werden.
Der für
den Anstieg bzw. den Abfall des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten
Ladedrucksignals p jeweils vorgegebene Wert kann dabei beispielsweise
auf einem Prüfstand
derart geeignet appliziert werden, dass zum einen eine fehlerhafte
Funktion des Schubumluftventils 13 sicher diagnostiziert
wird und zum anderen Messungenauigkeiten bei der Erfassung des gemessenen
und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p und/oder sich dem
gemessenen und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignal p überlagernde
Störsignale
allein noch nicht zur Diagnose eines fehlerhaften Schubumluftventils 13 führen.
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Schließlich kann
es in einer weiteren Ausführungsform
vorgesehen sein, die die zum Funktionsdiagramm 30 beschriebenen
Ausführungsformen
kombiniert, dass die Fehlfunktion des Schubumluftventils 13 nur
dann diagnostiziert wird, wenn nach dem Schließen der Drosselklappe 4 abwechselnd
positive und negative zeitliche Gradienten im Sinne einer Schwingung
um den Wert 0 des zeitlichen Gradienten des gemessenen und gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignals p detektiert wird und wenn der Anstieg
des gemessenen und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p
bei oder nach Detektion eines positiven zeitlichen Gradienten nach
dem Schließen
der Drosselklappe 4 den vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Alternativ kann es vorgesehen sein, die genannten Bedingungen mit „oder" zu verknüpfen, d.h.
dass die Fehlfunktion des Schubumluftventils 13 dann diagnostiziert
wird, wenn nach dem Schließen
der Drosselklappe 4 ein positiver zeitlicher Gradient des
gemessenen und gegebenenfalls gefilterten Ladedrucksignals p vorliegt
oder wenn nach dem Schließen
der Drosselklappe 4 ein Anstieg des gemessenen und gegebenenfalls
gefilterten Saurohrdrucksignals p den vorgegebenen Schwellwert überschreitet
oder wenn nach dem Schließen
der Drosselklappe 4 in der beschriebenen Weise abwechselnd
positive und negative zeitliche Gradienten des gemessenen und gegebenenfalls
gefilterten Ladedrucksignals p detektiert werden.
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Beim
Funktionsdiagramm 30 nach 3 kann es
vorgesehen sein, dass die dritte Ermittlungseinheit 40,
die vierte Ermittlungseinheit 44, die zweite Vergleichseinheit 50,
die dritte Vergleichseinheit 55 und die zweite Diagnoseeinheit 55 wie
in 3 dargestellt eine zweite Auswerteeinheit 75 bilden.
Zusätzlich
kann auch das Filter 20 zur zweiten Auswerteeinheit 75 gehören. Die
zweite Auswerteeinheit 75 kann aber beispielsweise auch
nur die zweite Vergleichseinheit 50, die dritte Vergleichseinheit 55 und die
zweite Diagnoseeinheit 65 umfassen.
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Der
Verdichter 9 kann auch als Kompressor oder in sonstiger
dem Fachmann bekannter Weise ausgebildet sein, muss also nicht von
einer Turbine im Abgaskanal 3 angetrieben sein.
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Die
Erfindung lässt
sich in entsprechender Weise auf Turbolader mit variabler Turbinengeometrie
und gegebenenfalls ohne Bypass-Ventil 11 anwenden.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung wird als charakteristische Größe des Signals des Ladedrucksensors 6 ein
hochpaßgefilterter
Verlauf dieses Signals verwendet. Dabei wird das Ladedrucksignal
mit einer geeigneten Grenzfrequenz hochpaßgefiltert, um die niederfrequenten
Signalanteile von den höherfrequenten
Signalanteilen zu trennen, wobei die höherfrequenten Signalanteile
hauptsächlich
von den Pulsationen im Saugrohr 2 stromab des Verdichters 9 herrühren. Die
Grenzfrequenz des verwendeten Hochpaßfilters kann dabei beispielsweise
auf einem Prüfstand
geeignet appliziert werden, um sicherzustellen, dass das hochpaßgefiltere Signal
des Ladedrucksensors 6 auch tatsächlich im Wesentlichen die
Pulsationen aufweist. Der zeitliche Verlauf eines solchen hochpaßgefilterten
Ladedrucksignals p' ist
in 4 beispielhaft dargestellt. Das hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal p' ist
dabei über drei
Periodendauern T1, T2, T3 der jeweiligen Länge T aufgetragen. Weiterhin
ist in das Diagramm nach 4 eine erste obere Schwelle
S1 und eine zweite untere Schwelle S2 eingetragen, wobei die zweite untere
Schwelle S2 kleiner als die erste obere Schwelle S1 ist. Im Beispiel
nach 4 ist die erste obere Schwelle S1 positiv und
die zweite untere Schwelle S2 negativ, wobei die beiden Schwellen
S1, S2 beispielsweise betragsgleich sein können. Gemäß der hier beschriebenen alternativen
Ausführungsform
wird das hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal p' nun
auf Pulsationen im Saugrohr 2 stromab des Verdichters 9 derart
untersucht, dass pro Periodendauer T ein Zählimpuls ausgelöst und dadurch
ein Zähler
implementiert wird, wenn das hochpaßgefilterte Ladedrucksignal
p' während der
entsprechenden Periodendauer T sowohl die erste obere Schwelle S1 überschreitet
als auch die zweite untere Schwelle S2 unterschreitet. Erreicht
der Zählerstand
des Zählers nach
einer vorgegebenen Anzahl von Perioden des hochpaßgefilterten
Ladedrucksignals p' einen
vorgegebenen Schwellwert Sw, dann werden
die beschriebenen Pulsationen im Saugrohr 2 stromab des
Verdichters 9 und damit ein Fehler des Schubumluftventils 13 detektiert.
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Im
Folgenden wird diese alternative Ausführungsform der Erfindung anhand
des Ablaufplans nach 5 beispielhaft beschrieben.
Nach dem Start des Programms wird bei einem Programmpunkt 100 vom
Steuergerät
SG das empfangene Ladedrucksignal p des Ladedrucksensors 6 in
der beschriebenen Weise hochpaßgefiltert,
sodass sich das hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal p' beispielsweise
gemäß 4 ergibt.
Weiterhin wird bei Programmpunkt 100 vom Steuergerät SG eine
Zählvariable
Z auf Null gesetzt. Weiterhin wird bei Programmpukt 100 von
dem Steuergerät
SG eine erste Periode T1 des hoch paßgefilterten Ladedrucksignals
p' der Periodendauer
T näher
betrachtet. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 105 prüft
das Steuergerät
SG, ob das hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal p' während der
gerade betrachteten Periode des hochpaßgefilterten Ladedrucksignals
p' die erste obere Schwelle
S1 überschreitet.
Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 110 prüft
das Steuergerät
SG, ob das hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal p' während der
gerade betrachteten Periode des hochpaßgefilterten Ladedrucksignals
p' die zweite untere Schwelle
S2 unterschreitet. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 130 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 115 inkrementiert das Steuergerät SG die
Zählvariable
Z um 1, so dass Z = Z + 1 gebildet wird. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 120 prüft
das Steuergerät
SG, ob die Zählvariable
Z den vorgegebenen Schwellwert Sw erreicht
hat. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 130 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 125 erkennt das Steuergerät SG Pulsationen im Saugrohr 2 stromab
des Verdichters 9 und diagnostiziert auf diese Weise eine Fehlfunktion
des Schubumluftventils 13. Anschließend wird das Programm verlassen.
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Bei
Programmpunkt 130 prüft
das Steuergerät
SG, ob bereits die vorgegebene Anzahl der zu betrachtenden Perioden
des hochpaßgefilterten
Ladedrucksignals p' betrachtet
wurde. Ist dies der Fall, so wird das Programm verlassen, andernfalls
wird zu einem Programmpunkt 135 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 135 betrachtet das Steuergerät SG die
zur zuvor betrachteten Periode nachfolgende Periode des hochpaßgefilterten
Ladedrucksignals p'.
Anschließend
wird zu Programmpunkt 105 zurückverzweigt.
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Die
erste obere Schwelle S1 und die zweite untere Schwelle S2 können beispielsweise
auf einem Prüfstand
geeignet appliziert werden und zwar derart, dass im Falle von Pulsationen
diese sicher erkannt werden können,
d.h. das hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal p' in
diesem Fall die erste obere Schwelle S1 auch sicher periodisch überschreitet und
die zweite untere Schwelle S2 auch sicher periodisch unterschreitet.
Weiterhin kann beispielsweise der vorgegebene Schwellwert Sw für
die Zählvariable Z
beispielsweise auf einem Prüfstand
appliziert werden. Dabei kann der vorgegeben Schwellwert Sw beispielsweise so gewählt werden, dass er zum einen nicht
zu klein ist, um zu vermeiden, dass Überschreitungen der ersten
oberen Schwelle S1 und Unterschreitungen der zweiten unteren Schwelle
S2 durch das hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal p',
die auf Störungen
und nicht auf Pulsationen zurückzuführen sind,
nicht zu einer fälschlichen
Fehlerdetektion des Schubumluftventils 13 führen. Andererseits
sollte der vorgegebene Schwellwert Sw nicht
zu groß gewählt werden,
um eine möglichst
schnelle Fehlerdetektion des Schubumluftventils 13 zu ermöglichen.
Entsprechend kann auch die zu betrachtende Anzahl der Perioden des
hochpaßgefilterten
Ladedrucksignals p' beispielsweise
auf einem Prüfstand
vorgegeben werden. Dabei kann diese zu betrachtende Anzahl der Perioden
des hochpaßgefilterten
Ladedrucksignals p' beispielsweise ähnlich wie
der vorgegebene Schwellwert Sw nicht zu
klein vorgegeben werden, um eine fehlerhafte Fehlerdetektion des
Schubumluftventils 13 aufgrund von Störungen auszuschließen. Andererseits
sollte die zu betrachtende Anzahl der Perioden des hochpaßgefilterten
Ladedrucksignals p' nicht
zu groß gewählt werden,
um eine möglichst
schnelle Fehlerdetektion des Schubumluftventils 13 zu ermöglichen.
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Der
Ablaufplan nach 5 kann beispielsweise software-
und/oder hardwaremäßig im Steuergerät SG implementiert
sein.
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Für das beschriebene
alternative Ausführungsbeispiel
gemäß dem beispielhaften
Ablaufplan nach 5 ist es nicht unbedingt erforderlich,
dass das Signal des Ladedrucksensors 6 hochpaßgefiltert wird.
Die Diagnose einer Fehlfunktion des Schubumluftventils 13 kann
auch unter Verwendung des zeitlichen Verlaufs des Ladedrucksignals
p selbst als charakteristische Größe des Ladedrucksignals p in
der zuvor, insbesondere gemäß dem Ablaufplan
nach 5, beschriebenen Weise durchgeführt werden. Durch
die zuvor beschriebene Hochpaßfilterung
ist die Diagnose einer Fehlfunktion des Schubumluftventils 13 lediglich
zuverlässiger
als bei direkter Verwendung des Ladedrucksignals p.
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Ferner
kann die periodenweise Betrachtung für das lnkrementieren der Zählvariable
Z auch allgemein dadurch ersetzt werden, dass die Zählvariable Z
dann bei Programmpunkt 115 inkrementiert wird, wenn nach
einem Überschreiten
der ersten oberen Schwelle S1 das gegebenenfalls hochpaßgefilterte Ladedrucksignal
anschließend
die zweite untere Schwelle S2 unterschreitet bzw. wenn nach einem Unterschreiten
der zweiten unteren Schwelle S2 durch das gegebenenfalls hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal anschließend
die erste obere Schwelle S1 vom gegebenenfalls hochpaßgefilterten
Ladedrucksignal überschritten
wird. Die Zählvariable
Z wird dann also immer dann inkrementiert, wenn sich ein Überschreiten
der ersten oberen Schwelle S1 und ein Unterschreiten der zweiten
unteren Schwelle S2 durch das gegebenenfalls hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal abwechseln. Somit gibt die Zählvariable Z die Anzahl von Überschreitungen
der ersten oberen Schwelle S1 des gegebenenfalls hochpaßgefilterten
Ladedrucksignals an, denen jeweils eine Unterschreitung der zweiten
unteren Schwelle S2 nachfolgt. Alternativ gibt die Zählvariable
Z die Zahl der Unterschreitungen der zweiten unteren Schwelle S2 durch
das gegebenenfalls hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal an, denen jeweils eine Überschreitung der ersten oberen
Schwelle S1 nachfolgt. Statt der Anzahl der zu betrachtenden Perioden
des gegebenenfalls hochpaßgefilterten
Ladedrucksignals kann in diesem Fall allgemein das gegebenenfalls
hochpaßgefilterte
Ladedrucksignal einfach über
eine entsprechend geeignet applizierte vorgegebene Zeit betrachtet
werden. Die Verwendung der Zählvariablen Z
und deren Vergleich mit dem vorgegebenen Schwellwert Sw stellt
eine alternative Ausführung
zum Vergleich der Frequenz des gegebenenfalls hochpaßgefilterten
Ladedrucksignals mit einer Referenzfrequenz dar.
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Die
erfindungsgemäße Diagnose
des Schubumluftventils 13 sollte vorteilhafter Weise bei
allen beschriebenen Ausführungsformen
erst dann aktiviert werden, wenn die beschriebene zeitliche Verzögerung welche
sicherstellt, dass das Schubumluftventil sicher geöffnet haben
müsste,
für die
Umsetzung der Ansteuerung des Schubumluftventils 13 seit dieser
Ansteuerung auch abgelaufen ist.