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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum
Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylinderbänken nach der
Gattung der unabhängigen
Ansprüche
aus.
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Aus
der noch nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung mit
dem Aktenzeichen 10 2005 036 441 ist bereits ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit zwei
Zylinderbänken
bekannt, wobei in mindestens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine
neben einer ersten Zylinderbank mit aktiviertem Gaswechsel sämtlicher
Zylinder eine Deaktivierung des Gaswechsels sämtlicher Zylinder einer zweiten
Zylinderbank veranlasst wird, wobei der ersten und der zweiten Zylinderbank
jeweils ein eigener Ansaugtrakt zugeordnet ist.
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Vorteile der Erfindung
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben
demgegenüber
den Vorteil, dass in mindestens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine
neben mindestens einer ersten Zylinderbank mit aktiviertem Gaswechsel
mindestens eines Zylinders eine Deaktivierung des Gaswechsels sämtlicher
Zylinder mindestens einer zweiten Zylinderbank veran lasst wird,
wobei der mindestens einen zweiten Zylinderbank ein eigener Ansaugtrakt
zugeordnet ist, und dass in dem mindestens einen Betriebszustand
eine für
einen Druck im Ansaugtrakt der mindestens einen zweiten Zylinderbank charakteristische
Größe gemessen
und auf das Vorliegen von unerwünschten
Druckpulsationen ausgewertet wird. Auf diese Weise lässt sich
zum einen eine Diagnose der mindestens einen zweiten Zylinderbank
hinsichtlich einer erfolgreichen Deaktivierung des Gaswechsels sämtlicher
Zylinder der mindestens einen zweiten Zylinderbank realisieren und bei
fehlerfreier Deaktivierung des Gaswechsels sämtlicher Zylinder der mindestens
einen zweiten Zylinderbank besonders einfach auf den aktuell vorliegenden
Umgebungsdruck schließen,
unabhängig vom Öffnungsgrad
einer Drosselklappe. Ein separater Sensor zur Messung des Umgebungsdruckes
ist dabei nicht erforderlich.
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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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Besonders
vorteilhaft ist es, dass im Falle des Vorliegens von unerwünschten
Druckpulsationen auf einen Fehler bei der Deaktivierung des Gaswechsels
geschlossen wird. Auf diese Weise lässt sich ein Fehler bei der
Deaktivierung des Gaswechsels besonders einfach und mit minimalem
Aufwand detektieren. Allein die Detektion des Vorliegens von Druckpulsationen
lässt bereits
auf einen Fehler bei der Deaktivierung des Gaswechsels schließen.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass im Falle des Ausbleibens
von unerwünschten
Druckpulsationen mit einer Amplitude oberhalb eines vorgegebenen
Wertes der aus der gemessenen charakteristischen Größe abgeleitete
Druck als Maß für den Umgebungsdruck
interpretiert wird. Auf diese Weise lässt sich bei nicht fehlerhafter
Deaktivierung des Gaswechsels besonders einfach und unabhängig von
der Position einer Drosselklappe sowie ohne das Erfordernis der
Verwendung eines separaten Sensors der Umgebungsdruck ermitteln.
Er entspricht dann dem aus dem Messwert für die charakteristische Größe abgeleiteten
Druck. Dies gilt vor allem für den
Fall, in dem der Ansaugtrakt der mindestens einen zweiten Zylinderbank
keine Verbindung zu dem Ansaugtrakt einer Zylinderbank aufweist,
bei der der Gaswechsel mindestens eines Zylinders aktiviert ist.
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Anderenfalls
kann jedoch der Umgebungsdruck unter zusätzlicher Berücksichtigung
eines Druckabfalls über
einem gemeinsamen Ansaugtrakt, der in den mindestens einen ersten
Ansaugtrakt und den mindestens einen zweiten Ansaugtrakt verzweigt,
ermittelt werden. Auf diese Weise lässt sich der Umgebungsdruck
auch bei Verwendung eines solchen gemeinsamen Ansaugtraktes aus
der für den
Druck im Ansaugtrakt der mindestens einen zweiten Zylinderbank charakteristischen
Größe ermitteln,
ohne dass ein separater Sensor für
den Umgebungsdruck erforderlich ist.
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Im
Falle eines Luftfilters im gemeinsamen Ansaugtrakt lässt sich
der Druckabfall über
den gemeinsamen Ansaugtrakt besonders einfach dadurch berücksichtigen,
dass der Druckabfall über
dem Luftfilter im gemeinsamen Ansaugtrakt bei der Ermittlung des
Umgebungsdruckes berücksichtigt
wird.
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Dieser
Druckabfall über
dem gemeinsamen Ansaugtrakt, insbesondere über dem Luftfilter im gemeinsamen
Ansaugtrakt, lässt
sich besonders einfach und wenig aufwendig beispielsweise mittels
eines auf einem Prüfstand
applizierten Kennfeldes abhängig
von Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine ermitteln.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn die für
den Druck im Ansaugtrakt der mindestens einen zweiten Zylinderbank
gemessene charakterisierende Größe kurbelwellensynchron
abgetastet wird. Auf diese Weise kann der fehlerhafte Zylinder identifiziert
werden.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
erstes Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit vollständig separaten
Ansaugtrakten für
verschiedene Zylinderbänke,
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2 ein
zweites Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit einem gemeinsamen
Ansaugtrakt, der in separate Ansaugtrakte für verschiedene Zylinderbänke verzweigt,
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3 ein
Funktionsdiagramm zur Erläuterung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
und
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4 einen
Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet 1 eine
Brennkraftmaschine, die beispielsweise ein Fahrzeug antreibt. Die Brennkraftmaschine 1 kann
beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein.
Im Folgenden wird beispielhaft angenommen, dass die Brennkraftmaschine 1 als
Ottomotor ausgebildet ist. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst
eine erste Zylinderbank 5 mit einem ersten Zylinder 11,
einem zweiten Zylinder 12, einem dritten Zylinder 13 und
einem vierten Zylinder 14. Ferner umfasst die Brennkraftmaschine 1 eine
zweite Zylinderbank 10 mit einem fünften Zylinder 15,
einem sechsten Zylinder 16, einem siebten Zylinder 17 und
einem achten Zylinder 18. Die Anzahl der Zylinder pro Zylinderbank
kann dabei alternativ auch größer oder
kleiner als vier gewählt
werden. Auch kann alternativ für
verschiedene Zylinderbänke
jeweils eine unterschiedliche Zylinderzahl vorgesehen sein. Die
Brennkraftmaschine 1 kann alternativ auch mehr als die
beiden dargestellten Zylinderbänke 5, 10 umfassen.
Im Folgenden wird die Erfindung jedoch beispielhaft anhand der in 1 dargestellten
Brennkraftmaschine mit den beiden Zylinderbänken 5, 10 zu
jeweils 4 Zylindern beschrieben. Den Zylindern 11, 12, 13, 14 der
ersten Zylinderbank 5 ist über einen ersten Ansaugtrakt 20 Frischluft
zugeführt.
Die Strömungsrichtung
der Frischluft im ersten Ansaugtrakt 20 ist durch Pfeile gekennzeichnet.
Der erste Ansaugtrakt 20 umfasst eine erste Drosselklappe 85,
die von einer Motorsteuerung 80 angesteuert wird. Die Ansteuerung
erfolgt dabei in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise zur
Umsetzung eines abhängig
vom Betätigungsgrad
eines Fahrpedals vorgegebenen Fahrerwunsches stromab der Drosselklappe 85 ist
im ersten Ansaugtrakt 20 ein erster Saugrohrdrucksensor 95 angeordnet,
der den Druck stromab der ers ten Drosselklappe 85 misst
und das Messergebnis an die Motorsteuerung 80 weiterleitet.
Zusätzlich
oder alternativ zum ersten Saugrohrdrucksensor 95 ist stromauf der
ersten Drosselklappe 85 ein erster Luftmassenmesser 50 angeordnet,
der beispielsweise als Heißfilm-
oder als Ultraschallluftmassenmesser ausgebildet sein kann und den
Luftmassenstrom misst und das Messergebnis an die Motorsteuerung 80 weiterleitet.
Stromauf des ersten Luftmassenmessers 50 ist optional ein
erster Luftfilter 60 im ersten Ansaugtrakt 20 angeordnet.
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Den
Zylindern 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 ist über einen zweiten Ansaugtrakt 25 Frischluft
zugeführt.
Der zweite Ansaugtrakt 25 umfasst eine zweite Drosselklappe 90,
die ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise von der Motorsteuerung 80 beispielsweise
zur Einstellung eines Öffnungsgrades
abhängig
von der Betätigung
eines in 1 nicht dargestellten Fahrpedals
angesteuert wird. Stromab der zweiten Drosselklappe 90 ist
im zweiten Ansaugtrakt 25 ein zweiter Saugrohrdrucksensor 100 angeordnet,
der den Druck stromab der zweiten Drosselklappe 90 im zweiten
Ansaugtrakt 25 misst und das Messergebnis an die Motorsteuerung 80 überträgt. Zusätzlich oder
alternativ zum zweiten Saugrohrdrucksensor 100 ist stromauf
der Drosselklappe 90 ein zweiter Luftmassenmesser 55,
beispielsweise in Form eines Heißfilm- oder Ultraschallluftmassenmessers,
angeordnet, der den Luftmassenstrom misst und das Messergebnis der
Motorsteuerung 80 zuführt.
Stromauf des zweiten Luftmassenmessers 55 kann optional
im zweiten Ansaugtrakt 25 ein zweiter Luftfilter 65 angeordnet
sein. Ferner steuert die Motorsteuerung 80 die Zylinder 11, 12,
..., 18 der beiden Zylinderbänke 5, 10 hinsichtlich
Kraftstoffeinspritzung und Zündwinkel
in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise zur Erzielung eines gewünschten
Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses und
eines gewünschten
Wirkungsgrades zur Verbrennung an. Die bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches
gebildeten Abgase in der ersten Zylinderbank 5 werden in
einen ersten Abgasstrang 70 und die bei der Verbrennung
des Luft-/Kraftstoffgemisches in der zweiten Zylinderbank 10 gebildeten
Abgase werden in einen zweiten Abgasstrang 75 ausgestoßen. Die
Strömungsrichtung des
Abgases in den beiden Abgassträngen 70, 75 ist ebenfalls
in 1 durch jeweils einen Pfeil gekennzeichnet. Die
beiden Abgasstränge 70, 75 können vollständig voneinander
getrennt sein oder in einen gemeinsamen Abgasstrang münden, was
in 1 jedoch nicht mehr dargestellt ist.
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Der
Gas- oder Ladungswechsel der einzelnen Zylinder 11, 12, 13,
..., 18 stellt die Umsetzung der diesen Zylindern zugeführten Frischluft über die Ansaugtrakte 20, 25 in
das von den Zylindern in die Abgasstränge 70, 75 ausgestoßene Abgas
dar. Dieser Gaswechsel wird durch das Öffnen und das Schließen der
Einlass- und Auslassventile
des jeweiligen Zylinders 11, 12, ..., 18 gesteuert.
Dabei können die
Zylinder 11, 12, ..., 18 jeweils eines
oder mehrere Einlassventile und jeweils eines oder mehrere Auslassventile
umfassen. Das Schließen
und Öffnen
der Einlass- und der Auslassventile erfolgt mit Hilfe einer oder
mehrerer Nockenwellen in dem Fachmann bekannter Weise. Zur Deaktivierung
des Gaswechsels haben beispielsweise alle Einlass- und Auslassventile
einer Bank eine Vorrichtung, mit der der Kraftschluss zwischen Nockenwelle
und Einlass- bzw. Auslassventil unterbrochen werden kann. Diese
Vorrichtung kann elektrisch oder hydraulisch betätigt sein. Alternativ kann
das Schließen
und das Öffnen der
Einlass- und der Auslassventile ebenfalls in dem Fachmann bekannter
Weise durch elektrohydraulische oder elektromagnetische Ventilsteuerung
erfolgen. Durch die elektrohydraulische oder elektromagnetische
Ventilsteuerung lassen sich die Öffnungs- und
die Schließzeitpunkte
für die
Einlass- und Auslassventile der einzelnen Zylinder individuell beliebig vorgeben
und einstellen. Bekannt ist dabei beispielsweise, die Brennkraftmaschine 1 in
einem ersten Betriebszustand, dem so genannten Vollmotor-Betriebszustand,
zu betreiben, in dem der Gaswechsel für sämtliche Zylinder 11, 12,
..., 18 der beiden Zylinderbänke 5, 10 aktiviert
ist, d. h., in dem mindestens ein Einlassventil und mindestens ein
Auslassventil der Zylinder 11, 12, ..., 18 zweimal
pro Arbeitstakt zum Öffnen
und zum Schließen
angesteuert wird, um einen Gaswechsel durch den entsprechenden Zylinder
zu ermöglichen.
In einem zweiten Betriebszustand, dem so genannten Halbmotor-Betriebszustand,
wird hingegen der Gaswechsel für
die Hälfte der
Zylinder deaktiviert, indem für
jeden dieser Zylinder sämtliche
Einlassventile und sämtliche
Auslassventile deaktiviert, d. h. dauerhaft geschlossen werden,
um einen Gaswechsel zu verhindern. Dabei kann es beispielsweise
vorgesehen sein, dass die Zylinder 11, 12, 13, 14 der
ersten Zylinderbank 5 sämtlich
hinsichtlich des Gaswechsels aktiviert bleiben, die Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 jedoch sämtlich hinsichtlich des Gaswechsels
deaktiviert werden. Alternativ können
natürlich umgekehrt
die Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 hinsichtlich des Gaswechsels sämtlich aktiviert
bleiben und die Zylinder 11, 12, 13, 14 der ersten
Zylinderbank 5 hinsichtlich des Gaswechsels sämtlich deaktiviert
werden.
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Für die Erfindung
ist es wesentlich, dass es mindestens einen Betriebszustand der
Brennkraftmaschine 1 gibt, in dem der Gaswechsel mindestens eines
Zylinders einer oder mehrerer Zylinderbänke aktiviert ist, jedoch gleichzeitig
der Gaswechsel sämtlicher
Zylinder einer oder mehrerer anderer Zylinderbänke deaktiviert ist. Im vorliegenden
Beispiel nach 1 soll angenommen werden, dass
der Gaswechsel mindestens eines der Zylinder 11, 12, 13, 14 der
ersten Zylinderbank 5 aktiviert ist, während gleichzeitig der Gaswechsel
sämtlicher
Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 deaktiviert, d. h. dauerhaft ausgesetzt
ist. Ferner ist für
die Erfindung Voraussetzung, dass mindestens einer der Zylinderbänke, deren
Zylinder sämtlich
hinsichtlich des Gaswechsels deaktiviert sind, ein eigener Ansaugtrakt
zugeordnet ist, der im Idealfall, jedoch nicht unbedingt notwendigerweise
keine Verbindung zu einem Ansaugtrakt einer Zylinderbank aufweist,
bei dem mindestens ein Zylinder hinsichtlich des Gaswechsels aktiviert
ist. Dieser Idealfall ist in 1 dargestellt,
in der der zweiten Zylinderbank 10 mit dem zweiten Ansaugtrakt 25 ein
eigener Ansaugtrakt zugeordnet ist, der keine Verbindung zum ersten
Ansaugtrakt 20 aufweist.
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Alternativ
und wie in 2 dargestellt, kann jedoch auch
ein gemeinsamer Ansaugtrakt 30 vorgesehen sein, der in
den ersten Ansaugtrakt 20, der der ersten Zylinderbank 5 zugeordnet
ist, und in den zweiten Ansaugtrakt 25, der der zweiten
Zylinderbank 10 zugeordnet ist, mündet. Dabei kennzeichnen in 2 gleiche
Bezugszeichen gleiche Elemente wie in 1. Der Aufbau
der Brennkraftmaschine 1 in 2 ist dabei
identisch wie der Aufbau der Brennkraftmaschine in 1 mit
dem einzigen Unterschied, dass nicht für jeden Ansaugtrakt 20, 25 ein
eigener Luftfilter vorgesehen ist, sondern ein gemeinsamer Luftfilter 35 im
gemeinsamen Ansaugtrakt 30 angeordnet ist.
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Weiterhin
ist jedoch in gleicher Weise wie auch in 1 bei der 2 im
ersten Ansaugtrakt 20 der erste Luftmassenmesser 50 und/oder
der erste Saugrohrdrucksensor 95 sowie die erste Drosselklappe 85 angeordnet
und im zweiten Ansaugtrakt 25 der zweite Luftmassenmesser 55 und/oder
der zweite Saugrohrdrucksensor 100 sowie die zweite Drosselklappe 90.
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3 zeigt
nun ein Funktionsdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie beispielsweise
software- und/oder hardwaremäßig in der
Motorsteuerung 80 implementiert sein kann. Der Vorrichtung 40 wird
vom zweiten Saugrohrdrucksensor 100 das Messsignal für den Druck
stromab der zweiten Drosselklappe 90 im zweiten Ansaugtrakt 25 zugeführt. Dieses
Signal wird einer Auswerteeinheit 45 der Vorrichtung 40 zugeführt. Alternativ
kann der Auswerteeinheit 45 auch das Luftmassenmesssignal des
zweiten Luftmassenmessers 55 zusätzlich zugeführt sein.
Dieses wird dann in der Auswerteeinheit 45 in dem Fachmann
bekannter Weise abhängig
von weiteren Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine 1, wie beispielsweise der Motordrehzahl
und dem Öffnungswinkel
der zweiten Drosselklappe 90 in den entsprechenden Druck
im zweiten Ansaugtrakt 25 stromab der zweiten Drosselklappe 90 umgerechnet. Im
Folgenden soll jedoch beispielhaft angenommen werden, dass das in
der Auswerteeinheit 45 auszuwertende Drucksignal direkt
vom zweiten Saugrohrdrucksensor 100 in der Auswerteeinheit 45 empfangen
wird.
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Die
Ermittlung der Motordrehzahl erfolgt dabei mit Hilfe eines Drehzahlsensors 140 in
dem Fachmann bekannter Weise, wobei das Messsignal des Drehzahlsensors 140 ebenfalls
der Motorsteuerung 80 wie in den 1 und 2 dargestellt
zugeführt wird.
Die Position der ersten Drosselklappe 85 und die Position
der zweiten Drosselklappe 90 kann beispielsweise in dem
Fachmann bekannter Weise mittels jeweils eines Drosselklappenpotenziometers
gemessen und ebenfalls der Motorsteuerung 80 zugeführt werden.
Wird also statt des Signals des zweiten Saugrohrdrucksensors 100 in
der Auswerteeinheit 45 das Signal des zweiten Luftmassenmessers 55 ausgewertet,
so ist zur Bestimmung des Drucksignals in der Auswerteeinheit 45 außerdem der
Auswerteeinheit 45 das Signal des Drehzahlsensors 140 und
das Signal des Drosselklappenpotenziometers der zweiten Drosselklappe 90 zuzuführen.
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Der
Auswerteeinheit 45 ist außerdem das Signal einer Deaktivierungseinheit 105 zugeführt, die beispielsweise
in der Motorsteuerung 80 und außerhalb der Vorrichtung 40 angeordnet
ist und in dem Fachmann bekannter Weise bei Erreichen eines Betriebszustandes,
in dem der Halbmotorbetrieb möglich
ist, eine Umschaltung vom Vollmotorbetrieb in den Halbmotorbetrieb
und damit eine Deakti vierung des Gaswechsels sämtlicher Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 veranlasst. Diese Deaktivierung
wird beispielsweise mittels eines gesetzten Deaktivierungssignals
D der Deaktivierungseinheit 105 veranlasst, das auch der
Vorrichtung 40 zugeführt
ist. Alternativ kann die Deaktivierungseinheit 105 auch
in der Vorrichtung 40 angeordnet sein. Das Deaktivierungssignal
D wird auch einem Aktivierungsglied 110 der Vorrichtung 40 zugeführt. Das
Aktivierungsglied 110 ist mit der Auswerteeinheit 45 verbunden
und führt
der Auswerteeinheit 45 ein Aktivierungssignal A zu. Ist
das Aktivierungssignal A gesetzt, so wird die Auswerteeinheit veranlasst,
das Drucksignal in der nachfolgend beschriebenen Weise auszuwerten,
anderenfalls wird die Auswertung des Drucksignals durch ein zurückgesetztes
Aktivierungssignal A von der Aktivierungseinheit 110 gesperrt.
Sobald das Aktivierungsglied 110 eine positive Flanke des
Deaktivierungssignals D empfängt,
mit der auch die Deaktivierung des Gaswechsels der Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 in nicht dargestellter Weise eingeleitet
wird, startet das Aktivierungsglied 110 ein Zeitglied,
das nach Ablauf einer vorgegebenen Einschwingzeit seit Empfang der
positiven Flanke des Deaktivierungssignals D das zuvor zurückgesetzte
Aktivierungssignal A setzt und damit die Auswertung des Drucksignals
durch die Auswerteeinheit 45 einleitet. Die vorgegebene Einschwingzeit
kann dabei beispielsweise auf einem Prüfstand derart appliziert sein,
dass Schwingungen des Drucksignals, die sich aufgrund der Deaktivierung
des Gaswechsels der Zylinder 15, 16, 17, 18 der zweiten
Zylinderbank 10 ergeben, nicht durch die Auswerteeinheit 45 ausgewertet
werden können. Dazu
kann die vorgegebene Einschwingzeit beispielsweise derart appliziert
werden, dass die Zeit seit der Deaktivierung des Gaswechsels der
Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 bis zum Abklingen der dadurch verursachten
Schwingungen des Drucksignals kleiner oder im Idealfall gleich der vorgegebenen
Einschwingzeit ist. Je kleiner dabei die vorgegebene Einschwingzeit
gewählt
wird, umso früher
kann die Diagnose der Deaktivierung des Gaswechsels der Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 und gegebenenfalls eine Messung
des Umgebungsdruckes erfolgen.
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Sobald
der Gaswechsel mindestens eines der Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 wieder aktiviert werden soll, beispielsweise
weil ein Betriebszustand erreicht wird, in dem die Brennkraftmaschine 1 wieder
im Vollmotorbetrieb betrieben werden soll, wird das Deaktivierungssignal
D zurückgesetzt
und damit auch das Aktivierungssignal A, sodass die weitere Auswertung
des Drucksignals gesperrt wird. Die Auswerteeinheit 45 prüft das Drucksignal
im Halbmotorbetriebszustand auf das Vorliegen unerwünschter
Druckpulsationen. Eine unerwünschte
Druckpulsation wird dabei von der Auswerteeinheit 45 beispielsweise
dadurch erkannt, dass ihre Amplitude einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Der vorgegebene Wert für
die Amplitude kann dafür
beispielsweise auf einem Prüfstand
geeignet derart appliziert werden, dass der Wert zum Einen kleiner
ist als die Amplitude der Druckpulsationen, die bei einem fehlerhaften,
nicht deaktivierten Gaswechsel eines oder mehrerer Zylinder der
zweiten Zylinderbank 10 sich ergeben und Andererseits größer ist als
die Amplitude von Druckpulsationen, die sich aufgrund von Umgebungsdruckschwankungen
ergeben, deren Amplitude in der Regel geringer ist als die Amplitude
der Druckpulsationen aufgrund eines fehlerhaften, nicht deaktivierten
Gaswechsels eines oder mehrerer Zylinder der zweiten Zylinderbank 10.
Für den
Fall des Ausführungsbeispiels
nach 2 kann der vorgegebene Wert für die Amplitude der Druckpulsationen
auch so gewählt
werden, dass er größer ist
als die Amplitude von Druckstörungen,
die sich aufgrund der Kopplung des zweiten Ansaugtraktes 25 mit
dem ersten Ansaugtrakt 20 ergeben, deren Amplitude jedoch
noch unter der Amplitude der Druckpulsationen liegt, die sich im
Falle des fehlerhaften, nicht deaktivierten Gaswechsels eines oder mehrerer
Zylinder der zweiten Zylinderbank ergibt.
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Auf
diese Weise lassen sich in der Auswerteeinheit 45 Druckpulsationen
aufgrund eines fehlerhaft, nicht deaktivierten Gaswechsels eines
oder mehrerer Zylinder der zweiten Zylinderbank 10 eindeutig
von Umgebungsdruckschwankungen oder sonstigen Druckstörungen unterscheiden,
die nicht durch einen fehlerhaften nicht deaktivierten Gaswechsel
eines oder mehrerer Zylinder der zweiten Zylinderbank 10 bedingt
sind.
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Für den Fall,
dass die Auswerteeinheit 45 Druckpulsationen mit einer
Amplitude oberhalb des vorgegebenen Wertes detektiert, gibt sie
ein Setzsignal an ihrem Ausgang ab, das einem ersten UND-Glied 120 zugeführt wird.
Dem ersten UND-Glied 120 wird
außerdem
das Deaktivierungssignal D der Deaktivierungseinheit 105 zugeführt. Das Ausgangsignal
F des ersten UND-Gliedes 120 ist gesetzt, wenn die beiden
Eingangssignale des ersten UND-Gliedes 120 gesetzt sind,
anderenfalls ist das Ausgangssignal F des ersten UND-Gliedes 120 zurückgesetzt.
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Somit
ist das Signal F am Ausgang des ersten UND-Gliedes 120 nur
gesetzt, wenn sowohl der Gaswechsel der vier Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 deaktiviert sein soll und außerdem von
der Auswerteeinheit 45 Druckpulsationen im zweiten Ansaugtrakt 25 erkannt
wurden, deren Amplitude oberhalb des vorgegebenen Wertes liegt. In
diesem Fall wird auf ein fehlerhaft nicht deaktivierten Gaswechsel
eines oder mehrerer Zylinder der zweiten Zylinderbank 10 geschlossen
und durch das gesetzte Fehlersignal F eine entsprechende Information
beispielsweise an einem Kombiinstrument des Fahrzeugs wiedergegeben
und ein weiterer Halbmotorbetriebszustand für diesen Fahrzyklus gesperrt. Das
Ausgangssignal der Auswerteeinheit 45 wird außerdem einem
Inversionsglied 115 zugeführt, dessen Ausgangssignal
gesetzt ist, wenn das Ausgangssignal der Auswerteeinheit 45 zurückgesetzt
ist und dessen Ausgangssignal zurückgesetzt ist, wenn das Ausgangssignal
der Auswerteeinheit 45 gesetzt ist. Das Ausgangssignal
des Inversionsgliedes 115 wird einem zweiten UND-Glied 125 zugeführt, dem
außerdem
das Deaktivierungssignal D zugeführt
ist. Somit ist das Ausgangssignal des zweiten UND-Gliedes 125 nur
gesetzt, wenn das Ausgangssignal der Auswerteeinheit 45 zurückgesetzt
und das Deaktivierungssignal D gesetzt ist. Das Ausgangssignal des zweiten
UND-Gliedes 125 ist somit nur gesetzt, wenn die Auswerteeinheit 45 keine
Druckpulsationen mit einer Amplitude größer als dem vorgegebenen Wert detektiert
und gleichzeitig der Gaswechsel der Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 deaktiviert sein soll. Anderenfalls
ist das Ausgangssignal des zweiten UND-Gliedes 125 zurückgesetzt.
Somit ist das Ausgangssignal des zweiten UND-Gliedes 125 nur
dann gesetzt, wenn keine fehlerhaft nicht durchgeführte Deaktivierung
eines Gaswechsels eines oder mehrerer Zylinder der zweiten Zylinderbank 10 von
der Auswerteeinheit 45 detektiert wurde. Bei gesetztem
Ausgangssignal des zweiten UND-Gliedes 125 wird ein gesteuerter
Schalter 135 zur Verbindung des Ausgangs des zweiten Saugrohrdrucksensors 100 mit
einem Umgebungsdruck-Ausgang
pu der Vorrichtung 40 angesteuert, sodass das vom zweiten
Saugrohrsensor 100 ermittelte Drucksignal als Umgebungsdrucksignal
von der Vorrichtung 40 abgegeben wird. Anderenfalls, also
wenn das Ausgangssignal des zweiten UND-Gliedes 125 zurückgesetzt
ist, wird der gesteuerte Schalter 135 dazu veranlasst,
den Umgebungsdruck-Ausgang pu mit einer Umgebungsdruckermittlungseinheit 130 zu
verbinden, die den Umgebungsdruck in herkömmlicher Weise und lediglich
in einem dafür
geeigneten Betriebszustand der Brennkraftma schine 1 in
dem Fachmann bekannter Weise aus Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 moduliert.
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Alternativ
kann bei nicht gesetztem Ausgangssignal des zweiten UND-Gliedes 125 der
gesteuerte Schalter 135 auch zur Verbindung des Umgebungsdruck-Ausgangs mit einem
Nullwertspeicher veranlasst werden, der für den Umgebungsdruck pu den
Wert Null abgibt, sodass am Umgebungsdruck-Ausgang pu erkannt wird,
dass kein gültiger Wert
für den
Umgebungsdruck pu ermittelt werden konnte.
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Im
Falle des Ausführungsbeispiels
nach 1 kann wie in 3 beschrieben
bei gesetztem Ausgangssignal des zweiten UND-Gliedes 125 das Ausgangssignal
des zweiten Saugrohrdrucksensors 100 direkt als Umgebungsdrucksignal
pu verwendet werden, da in diesem Fall der Druck im zweiten Ansaugtrakt 25 dem
Umgebungsdruck pu entspricht. Dies deshalb, weil im zweiten Zylinderblock 10 kein Gaswechsel
stattfindet. Im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels nach 2 ist
jedoch bei gesetztem Ausgangssignal des zweiten UND-Gliedes 125 bei der
Ermittlung des Umgebungsdruckes ausgehend vom Druck im zweiten Ansaugtrakt 25 auch
der Druckabfall im gemeinsamen Ansaugtrakt 30 zu berücksichtigen,
der durch den aktiven Gaswechsel im ersten Zylinderblock 5 verursacht
wird. Dieser Druckabfall im gemeinsamen Ansaugtrakt 30 kann
beispielsweise über
den gemeinsamen Luftfilter 35 anfallen. Dabei kann der
Druckabfall über
den gemeinsamen Luftfilter 35 beispielsweise mittels eines
auf einem Prüfstand
applizierten Kennfeldes abhängig von
der Motorlast und der Motordrehzahl ermittelt werden. Für diesen
Zweck ist in der Vorrichtung 40 optional und in 3 gestrichelt
dargestellt ein Kennfeld 145 vorgesehen, dem einerseits
vom Drehzahlsensor 140 die Motordrehzahl n und andererseits die
Motorlast tl zugeführt
ist. Die Motorlast kann dabei in dem Fachmann bekannter Weise von
der Motorsteuerung 80 als Brennraumfüllung oder als Einspritzmenge
angegeben sein. In Abhängigkeit
der beiden Eingangsgrößen liefert
das Kennfeld 145 an seinem Ausgang den Druckabfall Δp über den
gemeinsamen Luftfilter 35, der über ein Additionsglied 150 dem
Ausgangssignal des zweiten Saugrohrdrucksensors 100 hinzuaddiert
wird, um am Ausgang des Additionsgliedes 150 das Umgebungsdrucksignal
pu zu bilden, das bei gesetztem Ausgangssignal des zweiten UND- Gliedes 125 über den
gesteuerten Schalter 135 an den Umgebungsdruck-Ausgang der Vorrichtung 40 gelangt.
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In 4 ist
ein Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Nach dem Start des Programms wird bei einem Programmpunkt 200 im
Aktivierungsglied 110 geprüft, ob das Deaktivierungssignal
D gesetzt ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 205 verzweigt,
anderenfalls wird zu Programmpunkt 200 zurück verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 205 startet das Aktivierungsglied 110 das
Zeitglied. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 210 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 210 prüft
das Zeitglied des Aktivierungsgliedes 110, ob die vorgegebene Einschwingzeit
abgelaufen ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 215 verzweigt,
anderenfalls wird zu Programmpunkt 210 zurück verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 215 setzt das Aktivierungsglied 110 das
Aktivierungssignal A und veranlasst damit die Auswertung des vom
zweiten Saugrohrdrucksensor 100 in der Auswerteeinheit 45 empfangenen
Drucksignals durch die Auswerteeinheit 45. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 220 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 220 prüft
die Auswerteeinheit 45, ob im Drucksignal Druckpulsationen
mit einer Amplitude oberhalb des vorgegebenen Wertes detektiert
werden. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 225 verzweigt,
anderenfalls wird zu einem Programmpunkt 230 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 225 wird das Ausgangssignal der Auswerteeinheit 45 gesetzt,
sodass es bei gesetztem Deaktivierungssignal D zum Setzen des Fehlersignals
F und zum Zurücksetzen
des Ausgangssignals des zweiten UND-Gliedes 125 kommt. Dabei
wird durch das gesetzte Fehlersignal F in der beschriebenen Weise
beispielsweise eine Information am Kombiinstrument des Fahrzeugs
angezeigt, optional ein Halbmotor-Betriebszustand für den aktuellen
Fahrzyklus verboten.
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Anschließend wird
das Programm verlassen.
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Bei
Programmpunkt 230 ist das Ausgangssignal des zweiten UND-Gliedes 125 gesetzt
und das von der Vorrichtung 40 abgegebene Umgebungsdrucksignal
pu wird in der beschriebenen Weise aus dem Signal des zweiten Saugrohrdrucksensors 100 abgeleitet.
Anschließend
wird das Programm verlassen.
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Wird
das Drucksignal vom zweiten Luftmassenmesser 55 ermittelt,
so kann es erst nach Umwandlung in der beschriebenen Weise in das
Drucksignal als Umgebungsdrucksignal im Falle der Ausführungsform
nach 1 oder nach Korrektur um den Druckabfall im gemeinsamen
Ansaugtrakt 30 gemäß der Ausführungsform
nach 2 als Umgebungsdrucksignal abgegeben werden. In
diesem Fall muss also das vom zweiten Luftmassenmesser 55 abgegebene
Signal vor seiner Zufuhr zum gesteuerten Schalter 135 bei
der ersten Ausführungsform nach 1 bzw.
vor seiner Zufuhr zum Additionsglied 150 bei der zweiten
Ausführungsform
nach 2 in der beschriebenen Weise in das beschriebene
Drucksignal umgewandelt werden.
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Aus
dem in der beschriebenen Weise ermittelten Umgebungsdruck lässt sich
in dem Fachmann bekannter Weise die Höhe der Brennkraftmaschine über dem
Meeresspiegel ermitteln.
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Sind
sämtliche
Zylinder einer Zylinderbank hinsichtlich des Gaswechsels deaktiviert,
so gibt es in dem dieser Zylinderbank zugeordneten Ansaugtrakt keine
Luftströmung
mehr. Im vorliegenden Beispiel gibt es somit bei Deaktivierung des
Gaswechsels sämtlicher
Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 im zweiten Ansaugtrakt 25 keine
Luftströmung
mehr.
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Ein
fehlerhaft nicht deaktivierter Gaswechsel eines oder mehrerer Zylinder
der zweiten Zylinderbank 10 kann sich dadurch ergeben,
dass trotz Veranlassung der Deaktivierung des Gaswechsels sämtlicher
Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 für mindestens einen der Zylinder 15, 16, 17, 18 der
zweiten Zylinderbank 10 sowohl ein Einlassventil als auch
ein Auslassventil weiterhin aktiv und damit nicht dauerhaft geschlossen
sind, sodass durch den zugeordneten Zylinder weiterhin ein Gaswechsel
stattfindet. Dasjenige der beiden Ventile des betroffenen Zylinders,
das für
die Deaktivierung des Gaswechsels deaktiviert und damit dauerhaft
geschlossen werden muss, ist fehlerhaft aktiviert und damit zumindest
einmal pro Arbeitszyklus offen geblieben.
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Druckpulsationen,
deren Amplitude oberhalb des vorgegebenen Wertes liegen, stellen
somit unerwünschte
Druckpulsationen dar, die auf einen Fehler bei der Deaktivierung
des Gaswechsels eines oder mehrerer Zylinder der zweiten Zylinderbank 10 zurückzuführen sind.
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Bei
geeigneter kurbelwellensynchronen Abtastung der Druckpulsationen
auf der deaktivierten Zylinderbank kann unter Berücksichtigung
der Zündreihenfolge
und eines Zylinderzählers
auf den fehlerhaften Zylinder geschlossen werden.
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Werden
der erste Luftmassenmesser 50 und/oder insbesondere der
zweite Luftmassenmesser 55 nicht für die beschriebene Druckmessung
benötigt,
sondern wird die Druckmessung vom ersten Saugrohrdrucksensor 95 bzw.
vom zweiten Saugrohrdrucksensor 100 durchgeführt, dann
kann gemäß der Ausführungsform
nach 2 stromab des gemeinsamen Luftfilters 35 optional
ein gemeinsamer Luftmassenmesser im gemeinsamen Ansaugtrakt 30 angeordnet
sein. Der gemeinsame Ansaugtrakt 30 muss jedoch stromauf
der Drosselklappen 85, 90 in den ersten Ansaugtrakt 20 und
den zweiten Ansaugtrakt 25 verzweigen, da ansonsten beide
Ansaugtrakte 20, 25 ein gemeinsames Saugrohr bilden würden, das
die beschriebene Auswertung des Drucksignals auf die Druckpulsationen
in unerwünschter
Weise verfälschen
würde.