DE102007013250A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder Download PDF

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) vorgeschlagen, wobei der mindestens eine Zylinder (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) mindestens ein Einlassventil (60, 61) und mindestens ein Auslassventil (65, 66) umfasst und wodurch eine Diagnose mindestens eines fehlerhaften Einlassventils oder mindestens eines fehlerhaften Auslassventils ohne die Verwendung einer Lagerückmeldung ermöglicht wird. Dabei wird ein Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) diagnostiziert. Zur Detektion mindestens eines Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) auf das Vorliegen einer fehlerhaften Ventilposition wird mindestens ein vom mindestens einen zu detektierenden Einlassventil (60, 61) oder Auslassventil (65, 66) verschiedenes Einlassventil (60, 61) oder Auslassventil (65, 66) des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) in eine vorgegebene Position verbracht, die so gewählt ist, dass sich der Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) im Falle einer fehlerhaften Ventilposition des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) signifikant von dem Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) für den Fall einer fehlerfreien Ventilposition des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) ...

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
  • Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2005 047 446 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bekannt, wobei die Zylinder jeweils ein Einlassventil und ein Auslassventil umfassen und wobei eine charakteristische Größe für eine Absaugleistung eines Zylinders der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Wird dabei der sich für die charakteristische Größe ergebende Wert für die Absaugleistung mit einem Sollwert verglichen, so kann in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses die Funktion der Absaugung des Zylinders diagnostiziert werden. Auf diese Weise lässt sich mit Hilfe der charakteristischen Größe für die Absaugleistung des Zylinders besonders einfach prüfen, ob die Absaugung des Zylinders fehlerfrei ist oder nicht. Dabei wird die Absaugleistung unter Anderem abhängig von der Phasenlage und dem Hub der Ventilerhebungskurve des oder der Einlassventile des jeweiligen Zylinders und von der Dichtheit des Brennraums des jeweiligen Zylinders, insbesondere im Hinblick auf die Einlass- und Auslassventile sowie die Kolbenringe beeinflusst.
  • Vorteile der Erfindung
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass ein Gaswechsel des mindestens einen Zylinders diagnostiziert wird, dass zur Detektion mindestens eines Einlassventils oder Auslassventils auf das Vorliegen einer fehlerhaften Ventilposition mindestens ein vom mindestens einen zu detektierenden Einlassventil oder Auslassventil verschiedenes Einlassventil oder Auslassventil des mindestens einen Zylinders in eine vorgegebene Position verbracht wird, die so gewählt ist, dass sich der Gaswechsel des mindestens einen Zylinders im Falle einer fehlerhaften Ventilposition des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils oder Auslassventils signifikant von dem Gaswechsel des mindestens einen Zylinders für den Fall einer fehlerfreien Ventilposition des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils oder Auslassventils unterscheidet, dass ein für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders charakteristischer Wert ermittelt wird, der für einen fehlerfreien Zustand der eingestellten Ventilpositionen des mindestens einen Einlassventils und des mindestens einen Auslassventils des mindestens einen Zylinders aktuell erwartet wird, dass der tatsächliche für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders charakteristische Wert ermittelt wird und dass in Abhängigkeit einer Abweichung des tatsächlichen vom erwarteten Wert ein Fehler der Position des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils oder Auslassventils erkannt wird. Auf diese Weise lässt sich eine fehlerhafte Ventilposition mindestens eines Einlassventils oder Auslassventils des mindestens einen Zylinders ohne Lagerückmeldung und damit ohne zusätzliche Sensorik und damit weniger aufwendig und preisgünstiger ermitteln.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fehler der Position des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils oder Auslassventils erkannt wird, wenn die ermittelte Abweichung signifikant ist. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit der Fehlererkennung erhöht.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der charakteristische Wert für den Gaswechsel durch Auswertung eines Druckverlaufes in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine und/oder einer Absaugleistung des mindestens einen Zylinders der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Auf diese Weise lässt sich die Fehlererkennung der Ventilpositionen des mindestens einen Zylinders durch Verwendung von Größen realisieren, die ohnehin bereits ermittelt werden, so dass die Fehlerdiagnose der Ventilpositionen mit geringst möglichem Zusatzaufwand realisiert werden kann.
  • In vorteilhafter Weise ist es vorgesehen, zur Detektion eines fehlerhaft geöffneten oder fehlerhaft öffnenden Einlassventils eines abgeschalteten Zylinders, dessen sämtliche Einlassventile und Auslassventile in geschlossener Ventilposition erwartet werden, für eine Diagnose des Gaswechsels des mindestens einen Zylinders mindestens ein Auslassventil zu öffnen, den charakteristischen Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders bei geöffnetem mindestens einen Auslassventil zu ermitteln und ein fehlerhaft geöffnetes oder fehlerhaft öffnendes Einlassventil zu erkennen, wenn der ermittelte charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders das Vorhandensein eines Gaswechsels anzeigt. Auf diese Weise lässt sich ein fehlerhaft geöffnetes oder fehlerhaft öffnendes Einlassventil eines abgeschalteten Zylinders mit großer Zuverlässigkeit und geringem Rechenaufwand sicher erkennen.
  • Derselbe Vorteil ergibt sich, wenn zur Detektion eines fehlerhaft geöffneten oder fehlerhaft öffnenden Auslassventils eines abgeschalteten Zylinders, dessen sämtliche Einlassventile und Auslassventile in geschlossener Ventilposition erwartet werden, für eine Diagnose des Gaswechsels des mindestens einen Zylinders mindestens ein Einlassventil geöffnet wird, wenn der charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders bei geöffnetem mindestens einem Einlassventil ermittelt wird und wenn ein fehlerhaft geöffnetes oder fehlerhaft öffnendes Auslassventil erkannt wird, wenn der ermittelte charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders das Vorhandensein eines Gaswechsels anzeigt.
  • Vorteilhaft ist weiterhin, wenn zur Detektion eines fehlerhaft geschlossenen oder fehlerhaft schließenden Auslassventils eines eingeschalteten Zylinders, für den ein Gaswechsel, insbesondere um einen Toleranzbereich, größer als Null erwartet wird, für eine Diagnose des Gaswechsels des mindestens einen Zylinders sämtliche von dem zu detektierenden fehlerhaft geschlossenen oder fehlerhaft schließenden Auslassventil verschiedene Auslassventile des mindestens einen Zylinders geschlossen werden, wenn für diesen Fall der charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders ermittelt wird und wenn ein fehlerhaft geschlossenes oder fehlerhaft schließendes Auslassventil erkannt wird, wenn der ermittelte charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders kein Vorhandensein eines Gaswechsels anzeigt. Auf diese Weise lässt sich im Falle des eingeschalteten Zylinders auf besonders einfache und zuverlässige, wenig Rechenaufwand erfordernde Weise nicht nur erkennen, dass ein Auslassventil fehlerhaft geschlossen oder fehlerhaft schließend ist, sondern dieses fehlerhaft geschlossene oder fehlerhaft schließende Auslassventil lässt sich auch noch eindeutig identifizieren.
  • Ein entsprechender Vorteil für die Detektion eines fehlerhaft geschlossenen oder fehlerhaft schließenden Einlassventils eines eingeschalteten Zylinders, für den ein Gaswechsel, insbesondere um einen Toleranzbereich, größer als Null erwartet wird, ergibt sich, wenn für eine Diagnose des Gaswechsels des mindestens einen Zylinders sämtliche von dem zu detektierenden fehlerhaft geschlossenen oder fehlerhaft schließenden Einlassventil verschiedene Einlassventile des mindestens einen Zylinders geschlossen werden, wenn für diesen Fall der charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders ermittelt wird und wenn ein fehlerhaft geschlossenes oder fehlerhaft schließendes Einlassventil erkannt wird, wenn der ermittelte charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders kein Vorhandensein eines Gaswechsels anzeigt.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Detektion eines fehlerhaften Einlassventils oder Auslassventils während eines Betriebszustandes des Schubabschaltens durchgeführt wird, in dem je nach gewünschter Diagnose der mindestens eine Zylinder eingeschaltet oder abgeschaltet wird. Auf diese Weise lässt sich die Diagnose ohne Beeinträchtigung der Funktion der Brennkraftmaschine bei laufendem Betrieb der Brennkraftmaschine durchführen.
  • Ein entsprechender Vorteil ergibt sich, wenn die Detektion eines fehlerhaften Einlassventils oder Auslassventils während eines Betriebszustandes des Halbmotorbetriebes erfolgt, in dem die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine für den Fahrer unmerkbar, d. h. Drehmomentenneutral abgeschaltet und die andere Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine für den Fahrer unmerkbar, d. h. Drehmomentenneutral eingeschaltet sind. Zumindest für die Diagnose für Einlass- und Auslassventile eines abgeschalteten Zylinders im Halbmotorbetrieb ergibt sich somit ebenfalls keine Beeinträchtigung der Funktion der Brennkraftmaschine, auch wenn die Diagnose bei laufender Brennkraftmaschine im Halbmotorbetrieb durchgeführt wird.
  • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine,
  • 2a) ein Diagramm eines Ventilhubs über dem Kurbelwinkel,
  • 2b) ein Diagramm eines Saugrohrdrucks über dem Kurbelwinkel,
  • 2c) ein Diagramm eines in das Saugrohr zufließenden Massenstroms über dem Kurbelwinkel,
  • 3 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Ermittlung einer charakteristischen Größe für eine Absaugleistung eines Zylinders der Brennkraftmaschine,
  • 4 einen Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf eines Verfahrens zur Ermittlung der charakteristischen Größe für die Absaugleistung des Zylinders,
  • 5 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine, deren Zylinderzahl im Vergleich zur Brennkraftmaschine gemäß 1 verdoppelt ist und die im Betriebszustand des Halbmotorbetriebes operiert,
  • 6 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 7 einen Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens und
  • 8 einen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine zur Durchführung der erfindungsgemäßen Diagnose.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In 1 kennzeichnet 1 eine Brennkraftmaschine, die beispielsweise als Ottomotor ausgebildet ist. Die Brennkraftmaschine 1 treibt beispielsweise ein Kraftfahrzeug an. Sie umfasst im Beispiel nach 1 vier Zylinder 5, 10, 15, 20, von denen exemplarisch ein erster Zylinder 5 dargestellt ist. Dem ersten Zylinder 5 wird über eine Luftzufuhr 45, die stromab einer Drosselklappe 50 in der Luftzufuhr 45 in ein Saugrohr 25 übergeht, sowie über ein Einlassventil 60 Luft zugeführt. Ferner wird Kraftstoff in nicht dargestellter Weise in das Saugrohr 25 oder direkt in den Zylinder 5 eingespritzt. Das sich im Zylinder 5 befindliche Luft-/Kraftstoffgemisch wird über eine in 1 ebenfalls nicht dargestellte Zündkerze gezündet. Durch den daraufhin erfolgenden Verbrennungsvorgang wird ein in 1 nicht dargestellter Kolben des ersten Zylinders 5 angetrieben, der wiederum eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 antreibt. Das bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches entstandene Abgas wird über ein Auslassventil 65 des ersten Zylinders 5 in einen Abgasstrang 75 der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßen. Die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils 60 und des Auslassventils 65 werden entweder über eine gemeinsame Nockenwelle oder eine separate Einlassnockenwelle und eine separate Auslassnockenwelle oder wie in 1 dargestellt mittels einer variablen Ventilsteuerung direkt von einer Motorsteuerung 35 angesteuert. Ein im Bereich der Zylinder 5, 10, 15, 20 angeordneter Kurbelwinkelsensor 70 ermittelt den aktuellen Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine 1 und leitet ihn an die Motorsteuerung 35 weiter. Im Saug rohr 25 stromab der Drosselklappe 50 ist ein Saugrohrdrucksensor 55 angeordnet, der den aktuellen Wert des Saugrohrdrucks misst und an die Motorsteuerung 35 weiter leitet. Die Drosselklappe 50 wird in ihrer Position, beispielsweise abhängig von einem Fahrerwunsch oder einem externen Steuersystem, wie beispielsweise einer Antriebsschlupfregelung, einem Antiblockiersystem, einem Fahrgeschwindigkeitsregler, einer Fahrdynamikregelung oder dergleichen in dem Fachmann bekannter Weise von der Motorsteuerung 35 angesteuert und gibt an die Motorsteuerung 35 eine Lagerückmeldung über die aktuelle Position der Drosselklappe 50 beispielsweise mit Hilfe eines Potentiometers zurück. In der Luftzufuhr 45 ist ein Luftmassenmesser 80, beispielsweise in Form eines Heiß-Film-Luftmassenmessers angeordnet, der den dem Saugrohr 25 zufließenden Luftmassenstrom mszu misst und den Messwert an die Motorsteuerung 35 weiter leitet. Der von der Drosselklappe 50 zurück gemeldete Positionswert liegt beispielsweise in Form des Drosselklappenwinkels α vor. Der vom Saugrohrdrucksensor 55 ermittelte Saugrohrdruck ist in 1 mit ps gekennzeichnet. Der vom Kurbelwinkelsensor 70 gelieferte Kurbelwinkelwert ist in 1 mit KW, die daraus durch Differentiation abgeleitete Motordrehzahl mit nmot dargestellt. Die Funktionsweise der weiteren Zylinder 10, 15, 20 erfolgt in entsprechend zum ersten Zylinder 5 beschriebenen Weise.
  • Das im Folgenden beschriebene Verfahren und die im Folgenden beschriebene Vorrichtung ermöglichen die Ermittlung einer charakteristischen Größe für die Absaugleistung der einzelnen, an das gemeinsame Saugrohr 25 angeschlossenen Zylinder 5, 10, 15, 20. Unter Absaugleistung wird hier eine für den Ladungswechsel typische Größe verstanden, die charakteristisch für die im Ansaugtakt des jeweiligen Zylinders 5, 10, 15, 20 abgesaugte Frischgas- oder Luftmasse ist. Die Absaugleistung wird dabei durch folgende Größen beeinflusst:
    • – das Hubvolumen des jeweiligen Zylinders 5, 10, 15, 20
    • – die Temperatur des in den jeweiligen Zylinder 5, 10, 15, 20 einströmenden Gases
    • – die Phasenlage und der Hub der Ventilerhebungskurve des oder der Einlassventile des jeweiligen Zylinders 5, 10, 15, 20 und
    • – die Dichtheit des Brennraums des jeweiligen Zylinders 5, 10, 15, 20, insbesondere im Hinblick auf die Einlass- und Auslassventile sowie die Kolbenringe.
  • Auch die im jeweiligen Zylinder 5, 10, 15, 20 befindliche Restgasmasse, die beispielsweise durch den Partialdruck pbrint des Restgases charakterisiert ist, beeinflusst die Absaugleistung. Um jedoch für jeden Zylinder 5, 10, 15, 20 nur einen Faktor und nicht noch einen Offset detektieren zu müssen, wird in diesem Beispiel die Restgasmasse und damit der Partialdruck pbrint des Restgases fest vorgegeben.
  • Für Brennkraftmaschinen mit mehr als einem Zylinder ist insbesondere die Ermittlung von zylinderindividuell unterschiedlicher Absaugleistung interessant. Dies wird unter anderem auch zur Diagnose von Ventilsteuersystemen benötigt, die den Hub von Einlassventilen schalten oder sogar ganze Zylinder abschalten. Sofern die Brennkraftmaschine 1 über einen geeigneten stetigen Stellmechanismus zur zylinderindividuellen Beeinflussung der Absaugleistung verfügt, insbesondere zur zylinderindividuellen Ansteuerung der Einlass- und Auslassventile, kann mit Hilfe der Ermittlung der charakteristischen Größe für die Absaugleistung des jeweiligen Zylinders 5, 10, 15, 20 auch eine zylinderindividuelle Füllungsregelung realisiert werden.
  • Dazu wird erfindungsgemäß die charakteristische Größe für die Absaugleistung des jeweiligen Zylinders 5, 10, 15, 20 abhängig von dem in das Saugrohr 25 strömenden Gasmassenstrom und dem Verlauf des Saugrohrdrucks im gemeinsamen Saugrohr 25 ermittelt. Dabei soll eine Zuordnung der einzelnen Zylinder 5, 10, 15, 20 zu den ermittelten charakteristischen Werten für die Absaugleistung möglich sein.
  • Erfindungsgemäß kommt ein Saugrohrmodell und ein Ladungswechselmodell zur Bestimmung des charakteristischen Werts für die Absaugleistung und insbesondere ihrer zylinderindividuellen Unterschiede unter Verwendung der vorhandenen beschriebenen Füllungssensorik, nämlich des Lustmassenmessers 80 und des Saugrohrdrucksensors 55 zum Einsatz. Für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Verwendung des Saugrohrdrucksensors 55 vorausgesetzt. Der Luftmassenmesser 80 ist vorteilhafter Weise für eine Diagnose des Ventilsteuersystems im Bereich des Saugrohrdruckes in Höhe etwa des Umgebungsdruckes vorgesehen, seine Existenz ist jedoch andernfalls nicht zwingend. Alternativ zum Hauptlastsignal mszu des Luftmassenmessers 80 in Form des zum Saugrohr 25 zuströmenden Luftmassenstroms kann auch als Nebenlastsignal das Signal α des in diesem Beispiel als Potentiometer ausgebildeten Drosselklappenwinkelsensors ausgewertet werden, der in 1 mit dem Bezugszeichen 51 dargestellt ist. Dabei wird der dem Saugrohr 25 zugeführte Lustmassenstrom mszu aus dem Drosselklappenwinkel α und weiteren Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine 1, wie beispielsweise der Temperatur T stromauf der Drosselklappe 50 und dem Druckverhältnis über der Drosselklappe 50 in dem Fachmann bekannter Weise berechnet. Das Druckverhältnis über der Drosselklappe 50 ergibt sich dabei zu ps/pu, wobei pu der Umgebungsdruck ist. Die entsprechenden Betriebsgrößen T, pu können dabei entweder durch geeignete Sensorik in 1 nicht dargestellter Weise erfasst oder in dem Fachmann bekannter Weise aus anderen Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine 1 modelliert werden.
  • So kann beispielsweise ein Ansauglufttemperatursensor in der Luftzufuhr 45 stromauf der Drosselklappe 50 zur Ermittlung der Gastemperatur stromauf der Drosselklappe 50 vorgesehen sein. Weiterhin kann beispielsweise ein Umgebungsdrucksensor ebenfalls stromauf der Drosselklappe 50 zur Ermittlung des Umgebungsdruckes in der Luftzufuhr 45 vorgesehen sein.
  • Die gemessene Ansauglufttemperatur wird dabei der Motorsteuerung 35 zugeführt. Der gemessene Umgebungsdruck wird ebenfalls der Motorsteuerung 35 zugeführt. Die Motorsteuerung 35 ermittelt dann aus dem Drosselklappenwinkel α, dem Druckverhältnis ps/pu über der Drosselklappe 50 und der Gastemperatur T stromauf der Drosselklappe 50 in dem Fachmann bekannter Weise und wie beschreiben den dem Saugrohr 25 zugeführten Luft- bzw. Gasmassenstrom mszu.
  • Der Saugrohrdruck wird vom Saugrohrdrucksensor 55 mit einer ersten vorgegebenen Abtastrate in einem ersten in seiner Länge und Lage vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervall abgetastet. Anschließend erfolgt eine Transformation der abgetasteten Saugrohrdruckwerte in ein drehzahlsynchrones Rechenraster. Die Transformation geschieht dadurch, dass die abgetasteten Saugrohrdruckwerte über das in seiner relativen Lage und Länge vorgegebene Zeit- oder Kurbelwinkelintervall gemittelt werden. Die Mittelung geschieht vorzugsweise durch Aufsummierung der abgetasteten Saugrohrdruckwerte in einem zeitlich vorgegebenen Raster, beispielsweise 1 ms, und durch Teilen der so gebildeten Summe durch die Anzahl der Raster pro ersten vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervall. Der Zusammenhang zwischen Zeit- und zugeordnetem Kurbelwinkelintervall wird über die aktuelle Motordrehzahl nmot in dem Fachmann bekannter Weise hergestellt. Die Mittelung geschieht alternativ durch Aufsummierung lediglich einzelner Stichproben an beliebiger Stelle des ersten vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervalls und durch Teilen der gebildeten Summe durch die Anzahl der genommenen Stichproben. Dabei können die Stichproben an solchen Stellen des ersten vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervalls genommen werden, die als für besonders repräsentativ für den zeitlichen Verlauf des Saugrohrdrucks im ersten vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervall gelten. Um eine unterschiedliche Bedeutung einzelner Stichproben bei der Mittelung zu berücksichtigen, können diese auch gewichtet in den zu bildenden Mittelwert für den Saugrohrdruck im zugeordneten ersten vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervall eingehen.
  • In entsprechender Weise kann auch der in das Saugrohr 25 zuströmende Massenstrom mszu vom Luftmassenmesser 80 durch Abtastung mit einer zweiten vorgegebenen Abtastrate in einem zweiten in seiner Länge und Lage vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervall ermittelt werden. Dabei kann die zweite vorgegebene Abtastrate in vorteilhafter Weise der ersten vorgegebenen Abtastrate entsprechend gewählt werden. Die erste vorgegebene Abtastrate kann aber auch unterschiedlich von der zweiten vorgegebenen Abtastrate gewählt werden. Alternativ wird der in das Saugrohr 26 zuströmende Massenstrom in einem vorgegebenen Rechenraster, beispielsweise in Rastern von 1 ms im zweiten in seiner Länge und Lage vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelinter vall aus den Betriebskenngrößen des Drosselklappenwinkels α, der Temperatur T stromauf der Drosselklappe 50 und dem Druckverhältnis ps/pu über der Drosselklappe 50 in der beschriebenen Weise modelliert bzw. berechnet. Unabhängig von der Art der Bestimmung des in das Saugrohr 25 zuströmenden Massenstroms mszu aus Hauptlastsignal oder Nebenlastsignal erfolgt dann die Transformation der Abtast- oder Rechenwerte für den in das Saugrohr 25 zuströmenden Massenstrom mszu in ein drehzahlsynchrones Rechenraster wie beschrieben dadurch, dass die Abtast- oder Rechenwerte für den Luftmassenstrom mszu über das zweite vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervall gemittelt werden. Diese Mittelung geschieht wiederum durch Aufsummierung der Messwerte in dem beschriebenen Rechenraster von beispielsweise 1 ms und durch Teilen der gebildeten Summe durch die Anzahl der Rechenraster pro zweitem vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervall. Alternativ können wiederum einzelne Stichproben an beliebigen Stellen des zweiten vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervalls für den in das Saugrohr 25 zuströmenden Luftmassenstrom mszu ermittelt und aufaddiert werden, um anschließend durch Teilen durch die Anzahl der Stichproben einen Mittelwert zu bilden. Dabei können die Stichproben vorteilhafter Weise besonders an Stellen des zweiten vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervalls gebildet werden, die von größerer Bedeutung für den Verlauf des Luftmassenstroms mszu im zweiten vorgegebenen Zeit- oder Kurbelwinkelintervall sind, wobei je nach Bedeutung der ausgewählten Stellen für die Entnahme der Stichproben diese auch unterschiedlich gewichtet in den Mittelwert eingehen können.
  • Bei einem Vier-Takt-Motor wird als Anhaltswert für die Länge des ersten oder des zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervalls ein Wert gewählt, der mit folgender Gleichung beschrieben werden kann: Phi_Länge = 720° KW/Zylinderzahl (1)
  • Dabei entspricht Phi_Länge der Länge des ersten oder zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervalls, KW bedeutet Kurbelwinkel und die Zylinderzahl ist die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine 1, im vorliegenden Beispiel ist die Zylinderzahl = 4.
  • Es können aber auch kürzere oder längere erste oder zweite vorgegebene Kurbelwinkelintervalle gewählt werden.
  • Gemäß Gleichung (1) werden die ersten oder zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervalle mit zunehmender Zylinderzahl kleiner. Wichtig ist, dass das erste und das zweite vorgegebene Kurbelwinkelintervall der Ansaugphase des für die Ermittlung des charakteristischen Werts für die Absaugleistung betrachteten Zylinders zugeordnet werden kann.
  • Für die Saugrohrdruckerfassung gilt, dass die Phasenlage des ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervalls in Abhängigkeit von der Einbaulage des Saugrohrdrucksensors 55 im Saugrohr 25 und vor allem in Abhängigkeit von der Motordrehzahl nmot und anderen Parametern wie beispielsweise dem Mittelwert des Saugrohrdrucks ps angepasst werden kann. Dabei hat es sich für die Mittelung des Saugrohrdrucks ps als ein günstiger Wert erwiesen, wenn das erste vorgegebene Kurbelwinkelintervall etwa mittig um den Zeitpunkt „Einlass schließt" des entsprechenden Zylinders liegt. Dieser Sachverhalt ist in 2a) und 2b) dargestellt. 2a) zeigt den Verlauf des Ventilhubs VH des Einlassventils eines der Zylinder 5, 10, 15, 20 der Brennkraftmaschine 1 über dem Kurbelwinkel KW. Strich-punktiert ist dabei der Verlauf des Ventilhubs dargestellt, dem zum Vergleich mit durchgezogener Linie der Verlauf des Luftmassenstroms zu dem entsprechenden Zylinder überlagert dargestellt ist. Etwa bei dem Kurbelwinkel KW, zu dem der Ventilhub VH und mit ihm der zu dem entsprechenden Zylinder fließende Massenstrom ausgehend von seinem Maximalwert wieder den Wert 0 erreicht, wird die Mitte des ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervalls 300 gelegt. Dieses beginnt bei einem ersten Kurbelwinkel φ1 vor „Einlass schließt" und endet bei einem zweiten Kurbelwinkel φ2 nach „Einlass schließt". Gemäß dem Verlauf des Saugrohrdrucks ps über dem Kurbelwinkel KW nach 2b) entspricht der Wert des Saugrohrdrucks ps in der Mitte des ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervalls etwa dem Mittelwert des Verlaufs des Saugrohrdrucks ps über dem Kurbelwinkel KW im ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall.
  • Der Mittelwert des Saugrohrdrucks ps im ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall 300 ist in 2b) mit dem Bezugzeichen 305 gekennzeichnet.
  • Für die Massenstromerfassung gilt, dass das zweite vorgegebene Kurbelwinkelintervall für die Mittelung des Luftmassenstroms mszu in seiner Länge und Phase vom ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall zur Mittelung des Saugrohrdrucks ps abweichen kann. Da im ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall die Absaugung von Gas aus dem Saugrohr 25 erfasst wird, sollte die Mittelung des Luftmassenstroms mszu idealerweise in einem um einen vorgegebenen Kurbelwinkelabstand gegenüber dem ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall versetzt angeordneten zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall erfolgen. Vorteilhafter Weise ist dabei das zweite vorgegebene Kurbelwinkelintervall gegenüber dem ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall nach früh verschoben, vorzugsweise um einen halben Zündabstand zweier direkt aufeinander folgend gezündeter Zylinder. Dabei können das erste vorgegebene Kurbelwinkelintervall und das zweite vorgegebene Kurbelwinkelintervall auch einander überlappen oder alternativ keine gemeinsame Schnittmenge aufweisen.
  • Durch eine solche Phasenverschiebung der vorgegebenen Kurbelwinkelintervalle für die Mittelung über den Saugrohrdruck ps und den Luftmassenstrom mszu wird berücksichtigt, dass der Luftmassenstrom mszu in das Saugrohr 25 während des zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervalls als Endwert den ermittelten und insbesondere gemittelten Saugrohrdruck im ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall ergibt. Die so in der Ansaugphase des entsprechenden Zylinders über die entsprechenden Kurbelwinkelintervalle gemittelten Signale von Saugrohrdruck ps und Luftmassenstrom mszu sind klar diesem Zylinder zuzuordnen.
  • In 2c) ist der in das Saugrohr zufließende Luftmassenstrom mszu über dem Kurbelwinkel KW dargestellt. Dabei ist das zweite vorgegebene Kurbelwinkelintervall 310 von einem dritten Kurbelwinkel φ3 bis zu einem vierten Kurbelwinkel φ4 um den beschriebenen halben Zündabstand gegenüber dem ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall 300 nach früh verschoben und überlappt mit dem ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall 300. Somit deckt das zweite vorgegebene Kurbelwinkelintervall 310 den Verlauf des Ventilhubs VH bei maximalem Ventilhub ab, bei dem die größte Ansaugleistung des zugeordneten ansaugenden Zylinders vorliegt, sodass im zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall 310 ein starker Anstieg des Luftmassenstroms mszu über dem Kurbelwinkel KW zu verzeichnen ist und dessen Mittelwert über dem zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall 310 mit dem Bezugszeichen 315 gekennzeichnet ist.
  • Gemäß 2c) ist das zweite vorgegebene Kurbelwinkelintervall 310 so gewählt, dass der vierte Kurbelwinkel φ4 etwa in der Mittel des ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervalls 300 liegt. Bei der Wahl der beiden vorgegebenen Kurbelwinkelintervalle 300, 310 liegt die Annahme zugrunde, dass zwischen dem dritten Kurbelwinkel φ3 und dem zweiten Kurbelwinkel φ2 nur der der Ventilerhebungskurve gemäß 2a) zugeordnete Zylinder absaugt, die übrigen Zylinder der Brennkraftmaschine jedoch nicht absaugen.
  • Jetzt kann die Differentialgleichung des Saugrohrs 25 folgendermaßen aufgestellt werden:
    Figure 00140001
  • Gleichung (2) stellt somit das Saugrohrmodell dar. Für die Umsetzung dieser Integral-Gleichung (2) in der Motorsteuerung 35 kann diese durch eine einfache Rechenvorschrift in einem synchronen Rechenraster realisiert werden. Die Berechnung in einem synchronen Rechenraster, d. h. einmal pro Ansaugung eines Zylinders, bedingt, dass nicht mit Massenströmen, sondern mit Füllungen gerechnet wird. rlab bezeichnet die Frischluftfüllung im Brennraum des betrachteten Zylinders, die sich während der Ansaugphase des Zylinders ergibt, wenn der Luftmassenstrom msab in den Brennraum des betrachteten Zylinders strömt. msab in Gleichung (2) ist somit der Luftmassenstrom, der in den Brennraum des Zylinders während seiner Ansaugphase strömt. VolumenSaugrohr ist das Volumen des Saugrohrs 25 und DichteGas ist die Dichte des sich im Saug rohr befindlichen Frischgases. rlzu wiederum ist die Frischluftfüllung, die während der Ansaugphase des betrachteten Zylinders in das Saugrohr 25 gelangt, wenn der Luftmassenstrom mszu dem Saugrohr 25 zuströmt. rlzu ist eine normierte Füllung, die Werte zwischen 0 und 100% annimmt und sich durch folgende Gleichung ergibt:
    Figure 00150001
  • In Gleichung (3) ist KUMSRL eine zylinderzahl- und hubraumabhängige Konstante für die Umrechnung zwischen Massenstrom und Füllung und kann in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert werden oder aus dem Hubraum und der Zylinderzahl des Motors berechnet werden.
  • Die Integralgleichung (2) des Saugrohrs 25 kann nun als Summengleichung mit Füllungen im synchronen Rechenraster geschrieben werden: ps(n) = ps(n – 1) + Ksaug·[rlzu(n) – rlab(n)] (4)
  • Gleichung (4) bedeutet, dass sich der für das Rechenraster n ermittelte Saugrohrdruck ps(n) aus dem für das Rechenraster n – 1 ermittelten Saugrohrdruck ps(n – 1) zuzüglich der Differenz der in das Saugrohr 25 im Rechenraster n einfließenden Füllung rlzu(n) und der im Rechenraster n aus dem Saugrohr 25 in den betrachteten Zylinder ausströmenden Füllung rlab(n) multipliziert mit eine Konstanten Ksaug ergibt. Die Konstante Ksaug ist abhängig vom Volumen des Saugrohrs und der Temperatur im Saugrohr und kann in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert oder aus den Geometriegrößen des Saugrohrs gewonnen werden. Das Rechenraster n – 1 liegt dabei für den betrachteten Zylinder genau um ein synchrones Rechenraster früher als das Rechenraster n, liegt also in der dem Rechenraster n zugeordneten Ansaugphase des betrachteten Zylinders direkt vorhergehenden Ansaugphase dieses Zylinders. Die Auflösung der Gleichung (4) nach rlab(n) ergibt: rlab(n) = rlzu(n) + (ps(n – 1) – ps(n))/Ksaug (5)
  • Dabei ist in Gleichung (5) ps(n – 1) und ps(n) jeweils die über das erste vorgegebene Kurbelwinkelintervall gemittelte Messgröße für den Saugrohrdruck. rlzu ist das über Gleichung (3) aus dem gemessenen oder modellierten Luftmassensignal mszu gewonnene Füllungssignal, das einen Mittelwert über das zweite vorgegebene Kurbelwinkelintervall darstellt.
  • Die Ermittlung des Luftmassenstroms mszu und damit der Füllung rlzu kann insbesondere bei Druckverhältnissen über der Drosselklappe 50 ps/pu < 0,8 mit Hilfe des Nebenlastsignals wie beschrieben, d. h. aus einem Drosselklappenmodell berechnet werden, wobei dann in der beschriebenen Weise die Drosselklappenstellung α, der Saugrohrdruck ps, der Umgebungsdruck pu und die Temperatur T stromauf der Drosselklappe 50 hier entsprechend wie beschrieben berücksichtigt werden.
  • Die in den betrachteten Zylinder abgesaugte Füllung rlab(n) gemäß Gleichung (5) stellt eine erste charakteristische Größe für die Absaugleistung des betrachteten Zylinders dar. In der Regel ist die so berechnete Größe rlab aber noch nicht die gewünschte Zielgröße. Vielmehr soll in der Regel eine Größe berechnet werden, die die Absaugleistung des betrachteten Zylinders unabhängig vom Saugrohrdruck und optional auch unabhängig von der Temperatur und der Sollstellung der Nockenwelle sein. Daher wird zusätzlich zum Saugrohrmodell gemäß Gleichung (2) auch noch ein Ladungswechselmodell benötigt. Das Ladungswechselmodell beschreibt die in den betrachteten Zylinder abgesaugte Frischluftfüllung rlab in Abhängigkeit des Saugrohrdrucks ps. Wie bereits beschrieben, gibt es auch additive Anteile im Ladungswechselmodell. Diese werden durch den Partialdruck pbrint des Restgases zusammengefasst. Dieser additive Anteil soll jedoch nicht berechnet sondern fest vorgegeben werden. Einzig für jeden Zylinder 5, 10, 15, 20 zu bestimmen ist daher eine multiplikative Größe, d. h. ein Faktor, der die Absaugleistung des entsprechenden Zylinders beschreibt. Die Ladungswechselgleichung des Ladungswechselmodells nach dem Faktor der Umrechnung von Druck in Füllung aufgelöst lautet fupsrl(n) = rlab(n)/[ps(n) – pbrint(n)] (6)
  • Die in Gleichung (6) aufgeführten Größen stellen dabei jeweils wieder einen Mittelwert über das synchrone Rechenraster n bzw. das entsprechende erste oder zweite Kurbelwinkelintervall dar. Der Faktor fupsrl(n) für die Umrechnung von Druck in Füllung stellt dabei einen zweiten charakteristischen Wert für die Absaugleistung des betrachteten Zylinders dar.
  • Um eine Unabhängigkeit von der Temperatur T der Ansaugluft zu erhalten, kann der Faktor fupsrl(n) für die Umrechnung von Druck in Füllung selbst wieder auf einen Erwartungswert fupsrlsoll(n) bezogen werden: fupsrl(n) = fupsrlsoll(n)·faktorfupsrl (7)
  • Der saugrohrdruck- und temperaturunabhängige Faktor faktorfupsrl aus Gleichung (7) stellt dabei eine dritte charakteristische Größe für die Absaugleistung des betrachteten Zylinders dar. Der in den Gleichungen (5) bis (7) dargestellte Sachverhalt stellt die zentrale Idee der Erfindung dar:
    Ein charakteristischer Wert für die zylinderindividuelle Absaugleistung kann aus über das erste vorgegebene Kurbelwinkelintervall gemittelten Werten des aktuellen Saugrohrdrucks und des Saugrohrdrucks im vorherigen synchronen Rechenraster sowie aus einem über das zweite vorgegebene Kurbelwinkelintervall gemittelten Luftmassenstrom in das Saugrohr 25 gewonnen werden, also in Abhängigkeit des in das Saugrohr 25 der Brennkraftmaschine zuströmenden Luftmassenstroms in der aktuellen Ansaugphase und einer Änderung des Saugrohrdrucks in den beiden zuletzt aufeinander folgenden Ansaugphasen des betrachteten Zylinders. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in 4 in Form eines Ablaufplans beispielhaft dargestellt. Nach dem Start des Programms erfasst die Motorsteuerung 35 bei einem Programmpunkt 200 während des ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervalls die Abtastwerte des Saugrohrdrucksensors 55 und während des zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelinter valls die Abtastwerte des Luftmassenmessers 80. Im Falle der Ermittlung des Luftmassenstroms mszu aus dem Nebenlastsignal ermittelt die Motorsteuerung 35 bei Programmpunkt 200 im zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall die entsprechenden Rechenwerte für den Luftmassenstrom mszu in der beschriebenen Weise. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 205 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 205 bildet die Motorsteuerung 35 einen Mittelwert der abgetasteten Werte für den Saugrohrdruck bzw. der gewonnenen Stichproben für den Saugrohrdruck im ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall. Dieser Mittelwert ist durch die Größe ps(n) gegeben. Ferner ermittelt die Motorsteuerung 35 bei Programmpunkt 205 den Mittelwert der im zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall erfassten oder berechneten Werte für den Luftmassenstrom mszu bzw. der in diesem zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall gebildeten Stichproben für den Luftmassenstrom mszu, sodass sich mit Hilfe von Gleichung (3) unter Zuhilfenahme des Mittelwerts für die Motordrehzahl nmot im zweiten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall und der applizierten Konstanten KUMSRL die Größe rlzu(n) für die dem Saugrohr 25 zugeführte Füllung ergibt. Ferner ermittelt die Motorsteuerung 35 bei Programmpunkt 205 den Wert ps(n – 1) aus dem vorherigen Rechenraster ebenfalls als Mittelwert der in der vorherigen Ansaugphase des betrachteten Zylinders gebildeten Saugrohrdrücke im dortigen ersten vorgegebenen Kurbelwinkelintervall in der beschriebenen Weise. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 210 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 210 berechnet die Motorsteuerung 35 gemäß Gleichung (5) die vom betrachteten Zylinder aktuell abgesaugte Füllung rlab(n) als Mittelwert in der beschriebenen Weise. Anschließend liegt der erste charakteristische Wert für die Absaugleistung des betrachteten Zylinders vor, sodass das Programm verlassen werden kann. Optional wird jedoch nach Programmpunkt 210 zu einem Programmpunkt 215 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 215 wird gemäß Gleichung (6) der Faktor fupsrl(n) für die Umrechnung von Druck in Füllung wiederum in Form eines Mittelwertes berechnet und stellt die zweite charakteristische Größe für die Absaugleistung des betrachteten Zylinders dar. Anschließend kann das Programm verlassen wer den. Alternativ kann jedoch von Programmpunkt 215 zu einem Programmpunkt 220 verzweigt werden. Bei Programmpunkt 220 wird gemäß Gleichung (7) der Faktor faktorfpsrl als Mittelwert und dritte charakteristische Größe für die Absaugleistung des betrachteten Zylinders berechnet. Anschließend wird das Programm verlassen.
  • Alternativ zur Berechnung der jeweiligen charakteristischen Größe für die Absaugleistung des betrachteten Zylinders mit Hilfe der Gleichungen (5)–(7) kann die charakteristische Größe für die zylinderindividuelle Absaugleistung auch mit Hilfe einer Adaption gelernt werden. In diesem Fall wird das gemäß 3 dargestellte Saugrohr- und Ladungswechselmodell in der Motorsteuerung software- und/oder hardwaremäßig implementiert und bei jedem Ansaugvorgang eines Zylinders in einem synchronen Rechenraster gerechnet. Das Saugrohrmodell und das Ladungswechselmodell entspricht dabei exakt den Gleichungen (5)–(7), einzig unterschiedlich ist die Tatsache, dass bei der Adaption die charakteristische Größe für die zylinderindividuelle Absaugleistung durch Abgleich eines modellierten Saugrohrdrucks mit dem gemessenen Saugrohrdruck adaptiert wird.
  • In 3 kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in 1. Dabei wird für das Ausführungsbeispiel nach 3 angenommen, dass der Luftmassenstrom mszu vom Luftmassenmesser 80 erfasst wird. Die vom Kurbelwinkelsensor 70 erfassten aktuellen Kurbelwinkelwerte KW werden einem Differenzierglied 85 zugeführt, das den zeitlichen Gradienten der vom Kurbelwinkelsensor 70 erfassten Kurbelwinkel ermittelt und als Motordrehzahl nmot einem ersten Multiplikationsglied 100 zuführt, dem außerdem von einem Faktorwertspeicher 95 der Faktor KUMSRL zugeführt ist. Das am Ausgang des ersten Multiplikationsglieds 100 anliegende Produkt nmot·KUMSRL wird einem Divisionsglied 105 als Divisor zugeführt, dem außerdem vom Luftmassenmesser 80 als Dividend der gemessene Luftmassenstrom mszu zugeführt wird. Am Ausgang des Divisionsglieds 105 liegt somit der Quotient rlzu = mszu/(nmot·KUMSRL) gemäß Gleichung (3) an. Von diesem Quotienten wird in einem ersten Subtraktionsglied 110 die in den betrachteten Zylinder abfließende Füllung rlab subtrahiert, die von einem Ladungswechselmodell 30 gebildet wird. Somit liegt am Ausgang des ersten Subtraktionsglieds 110 die Differenz rlzu – rlab an. Diese wird als Eingangsgröße einem ersten Integrator 130 zugeführt, der das Saugrohrmodell darstellt. Somit ergibt sich am Ausgang des ersten Integrators 130 ein modellierter Wert für den Saugrohrdruck psmod. Vom modellierten Wert psmod des Saugrohrdrucks wird anschließend in einem zweiten Subtraktionsglied 115 der vom Saugrohrdrucksensor 55 gemessene Saugrohrdruck ps subtrahiert. Die sich bildende Differenz psmod – ps ist über einen ersten gesteuerten Schalter 140 je nach Schalterstellung entweder einem zweiten Integrator 150, einem dritten Integrator 155, einem vierten Integrator 160 oder einem fünften Integrator 165 zuführbar. Dabei ist der zweite Integrator 150 dem ersten Zylinder 5, der dritte Integrator 155 dem zweiten Zylinder 10, der vierte Integrator 160 dem dritten Zylinder 15 und der fünfte Integrator 165 dem vierten Zylinder 20 zugeordnet. Das Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 70 ist außerdem einer Auswerteeinheit 135 der Motorsteuerung 35 zugeführt, die in der Ansaugphase des ersten Zylinders 5 den ersten gesteuerten Schalter 140 zur Verbindung des Ausgangs des ersten Subtraktionsglieds 115 mit dem zweiten Integrator 150, während der Ansaugphase des zweiten Zylinders 10 zur Verbindung des Ausgangs des ersten Subtraktionsglieds 115 mit dem dritten Integrator 155, während der Ansaugphase des dritten Zylinders 15 zur Verbindung des Ausgangs des zweiten Subtraktionsglieds 115 mit dem vierten Integrator 160 und während der Ansaugphase des vierten Zylinders 20 zur Verbindung des Ausgangs des zweiten Subtraktionsglieds 115 mit dem fünften Integrator 165 ansteuert. Über einen zweiten gesteuerten Schalter 160, der synchron zum ersten gesteuerten Schalter 140 von der Auswerteeinheit 135 geschaltet wird, sind die Ausgänge der Integratoren 150, 155, 160, 165 wahlweise mit einem zweiten Multiplikationsglied 125 des Ladungswechselmodells 30 verbindbar. Dabei wird der Ausgang des zweiten Integrators 150 mit dem zweiten Multiplikationsglied 125 während der Ansaugphase des ersten Zylinders 5, der Ausgang des dritten Integrators 155 mit dem zweiten Multiplikationsglied 125 während der Ansaugphase des zweiten Zylinders 10, der Ausgang des vierten Integrators 160 mit dem zweiten Multiplikationsglied 125 während der Ansaugphase des dritten Zylinders 15 und der Ausgang des fünften Integrators 165 mit dem zweiten Multiplikationsglied 125 in der Ansaugphase des vierten Zylinders 20 verbunden. Der Ausgang der Integratoren 150, 155, 160, 165 stellt dabei den Faktor fupsrl für die Umrechnung von Druck in Füllung dar. Er wird von den Integratoren 150, 155, 160, 165 im Sinne einer Minimierung der Differenz psmod – ps adaptiert. Vom modellierten Saugrohrdruck psmod am Ausgang des ersten Integrators 130 wird in einem dritten Subtraktionsglied 120 der Partialdruck pbrint des Restgases aus einem Restgaswertspeicher 90 subtrahiert. Die sich bildende Differenz psmod – pbrint am Ausgang des dritten Subtraktionsglieds 120 wird dem zweiten Multiplikationsglied 125 zugeführt und dort mit dem Faktor fupsrl für die Umrechnung von Druck in Füllung multipliziert, sodass sich am Ausgang des zweiten Multiplikationsglied 125 die Füllung rlab, die in den betrachteten Zylinder abgesaugt wird, ergibt und die wie beschrieben dem ersten Subtraktionsglied 110 zugeführt wird. Das dritte Subtraktionsglied 120 und das zweite Multiplikationsglied 125 bilden dabei das Ladungswechselmodell 30. Die Integratoren 150, 155, 160, 165 bilden eine Ermittlungseinheit 40 zur Ermittlung eines charakteristischen Werts für die Absaugleistung der einzelnen Zylinder, also eine zylinderindividuelle Absaugleistung in Form des Faktor fupsrl für die Umrechnung von Druck in Füllung. Mit der Adaption des Faktors fupsrl für die Umrechnung von Druck in Füllung wird auch der Wert rlab für die in dem betrachteten Zylinder abgesaugte Füllung adaptiert als erster charakteristischer Wert für die Absaugleistung. Der Restgaswertspeicher 90 und der Faktorwertspeicher 95 sowie das Differenzierglied 85 sind gemäß 3 außerhalb der Motorsteuerung 35 angeordnet, können optional und unabhängig von einander auch in der Motorsteuerung 35 implementiert sein.
  • Weiterhin ist es optional vorgesehen, dass der sich für die verwendete erste, zweite oder dritte charakteristische Größe für die Absaugleistung eines Zylinders ergebende Wert mit einem Sollwert verglichen wird und dass in Abhängigkeit eines Vergleichsergebnisses die Funktion der Absaugung des betrachteten Zylinders diagnostiziert wird. Dies kann bei einem auf den Programmpunkt 220 folgenden Programmpunkt 225 gemäß 4 erfolgen, wobei der Programmpunkt 225 gestrichelt dargestellt ist. Dabei kann der Sollwert beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert werden. Stimmt der sich für die verwendete charakteristische Größe ergebende Wert bei Programmpunkt 225 mit dem Sollwert innerhalb eines vorgegebenen, beispielsweise ebenfalls auf einem Prüfstand applizierten Toleranzbereichs überein, so wird eine fehlerfreie Funktion der Ab saugung des betrachteten Zylinders diagnostiziert, andernfalls wird ein Fehler bei der Absaugung des betrachteten Zylinders diagnostiziert und eine optische und/oder akustische Warnmeldung, gegebenenfalls ein Notlauf der Brennkraftmaschine oder in letzter Konsequenz ein Abstellen der Brennkraftmaschine eingeleitet. Gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform der Erfindung kann mit Hilfe der ermittelten verwendeten charakteristischen Größe für die Absaugleistung des betrachteten Zylinders auch eine zylinderindividuelle Füllungsregelung durchgeführt werden, bei der die in der beschriebenen Weise ermittelte verwendete charakteristische Größe für die Absaugleistung des betrachteten Zylinders einem vorgegebenen Sollwert nachgeführt wird. Der Sollwert kann in diesem Fall beispielsweise abhängig von einem Fahrerwunsch oder einer Anforderung eines externen Steuersystems, wie beispielsweise einer Antriebsschlupfregelung, eines Antiblockiersystems, einer Fahrdynamikregelung, einer Fahrgeschwindigkeitsregelung oder dergleichen ermittelt oder beispielsweise auf einem Prüfstand als Festwert appliziert werden. Die zylinderindividuelle Füllungsregelung kann dann beispielsweise durch individuelle Ansteuerung mindestens eines Gaswechselventils des betrachteten Zylinders erfolgen, beispielsweise eines oder mehrerer Einlassventile und eines oder mehrerer Auslassventile des betrachteten Zylinders. Dies ist insbesondere im Falle einer vollvariablen Ventilsteuerung möglich, bei der auf diese Weise zylinderindividuelle Schwankungen der Absaugleistung detektiert und ausgeregelt werden können oder bewusst auf zylinderindividuelle Sollfüllungen in der beschriebenen Weise geregelt werden kann. Ein entsprechender Regelschritt für die aktuelle Ansaugphase des betrachteten Zylinders wird dabei bei Programmpunkt 225 gemäß 4 durchgeführt. Das Programm nach 4 wird für jede Ansaugphase des gerade betrachteten Zylinders durchlaufen. Nach Programmpunkt 225 wird das Programm verlassen.
  • Gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die ermittelte verwendete charakteristische Größe für die Absaugleistung für mehrere Zylinder ermittelt wird und dass sich für die charakteristische Größe für die Absaugleistung ergebende Werte mehrerer Zylinder miteinander verglichen werden und dass in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses die Funktion der Absaugung der Zylinder diagnostiziert wird. Auf diese Weise lässt sich eine Di agnose von unerwünschten zylinderindividuellen Unterschieden zwischen den Absaugleistungen einzelner Zylinder diagnostizieren. Eine typische Anwendung dabei ist die Diagnose von Ventiltrieben zur Zylinderabschaltung. Fälschlicherweise abgeschaltete oder fälschlicherweise aktive Zylinder werden sofort erkannt. Ferner kann dabei eine eindeutige Zylinderzuordnung aufgrund der wie beschrieben gewählten ersten und zweiten Kurbelwinkelintervalle erfolgen. Weitere Anwendungen sind bei Ventiltrieben mit Hubumschaltung denkbar. Die unterschiedlichen Absaugleistungen im Falle der Verwendung unterschiedlicher Hubkurven bei verschiedenen Zylindern können erkannt werden und mit ihren Sollwerten zu Diagnosezwecken verglichen werden. Aber auch Ventilsteuersysteme mit Phasensteuerung, wo es aufgrund der Konstruktion zu zylinderindividuellen Unterschieden kommen kann, können auf diese Weise diagnostiziert werden. Insbesondere lassen sich Unterschiede in der Absaugleistung verschiedener Zylinder bei elektromagnetischen oder elektrohydraulischen vollvariablen Ventilsteuerungen in der beschriebenen Weise diagnostizieren.
  • Im Falle des beschriebenen Vergleichs der charakteristischen Werte für die Absaugleistungen mehrerer Zylinder können Unterschiede in den Absaugleistungen einzelner Zylinder auch dadurch behoben werden, dass die charakteristischen Werte für die Absaugleistungen der einzelnen Zylinder auf einen gemeinsamen Sollwert geregelt werden, um somit eine Gleichstellung dieser Zylinder im Hinblick auf die charakteristische Größe für die Absaugleistung zu erreichen.
  • Die Diagnose eines Fehlers in der zylinderindividuellen Absaugleistung eines Zylinders kann beispielsweise dadurch bedingt sein, dass die Kolbenringe nicht mehr ausreichend dicht sind, sodass sich die Füllung des betrachteten Zylinders bei kleinen Lasten und Motordrehzahlen verringert, dadurch dass Gas aus dem Kurbelgehäuse die Frischlufteinströmung über das Saugrohr 25 beeinträchtigt. In diesem Fall kann durch die zylinderindividuelle Diagnose der Absaugleistung eine Kompressionsdiagnose realisiert werden, bei der die Kolbenringe auf ausreichende Dichtheit überprüft werden.
  • Die beschriebenen Diagnosen können beispielsweise am Bandende nach Herstellung der Brennkraftmaschine bzw. des Fahrzeugs oder bei einem Werkstattaufenthalt oder auch im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Dabei können insbesondere am Bandende alle möglichen Variationen von Ventilerhebungskurven in ihrer Auswirkung auf die Füllung der einzelnen Zylinder in der beschriebenen Weise zu Diagnosezwecken überprüft werden.
  • In 1 umfassen die vier Zylinder 5, 10, 15, 20 je ein Einlassventil 60 und ein Auslassventil 65, wie dies beispielhaft für den ersten Zylinder 5 beschrieben wurde. Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung zur Ermittlung der charakteristischen Größe für die Absaugleistung eines Zylinders der Brennkraftmaschine ist jedoch unabhängig von der Zahl der Einlassventile und der Zahl der Auslassventile des jeweils betrachteten Zylinders. Voraussetzung für die beschriebene Funktionsweise zur Ermittlung der charakteristischen Größe für die Absaugleistung eines Zylinders der Brennkraftmaschine ist lediglich das Vorhandensein mindestens eines Einlassventils und mindestens eines Auslassventils des entsprechenden Zylinders. Im Folgenden soll nun das Beispiel eines Zylinders mit zwei Einlassventilen und zwei Auslassventilen betrachtet werden. Dieser ist in 6 dargestellt und trägt das Bezugszeichen 700. Somit umfasst der Zylinder 700 ein erstes Einlassventil 60 und ein zweites Einlassventil 61 sowie ein erstes Auslassventil 65 und ein zweites Auslassventil 66. Die Ventile 60, 61, 65, 66 des Zylinders 700 lassen sich dabei hinsichtlich ihrer Öffnungs- und Schließzeiten variabel von einer Ventilsteuerung 550 einstellen. Dabei kann die Ventilsteuerung 550 beispielsweise als vollvariable Ventilsteuerung ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann die Ventilsteuerung 550 beispielsweise als elektrohydraulische Ventilsteuerung EHVS oder als elektromagnetische Ventilsteuerung EMVS ausgebildet sein, so dass die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile 60, 61, 65, 66 stufenlos verstellbar und damit vollvariabel eingestellt werden können. Die Ventilsteuerung 550 kann dabei als Bestandteil der Motorsteuerung 35 ausgebildet sein, wie in 6 dargestellt. In 6 werden nun nur diejenigen Komponenten der Motorsteuerung 35 dargestellt, die zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Hinblick auf die Detektion mindestens eines Ein lassventils 60, 61 oder Auslassventils 65, 66 auf das Vorliegen einer fehlerhaften Ventilposition benötigt werden. Dazu gehört die bereits beschriebene Ermittlungseinheit 40 zur Ermittlung des charakteristischen Wertes für die Absaugleistung der einzelnen Zylinder beispielsweise in Form des Faktors fupsrl für die Umrechnung von Druck in Füllung. Dieser Faktor wird an eine erste Ermittlungseinheit 500 weitergeleitet, die einen tatsächlichen für einen Gaswechsel des Zylinders 700 charakteristischen Wert GWT ermittelt und an eine Vergleichseinheit 300 weiterleitet. Der ersten Ermittlungseinheit 500 ist außerdem vom Saugrohrdrucksensor 55 der ermittelte Saugrohrdruck ps zugeführt. Die Vergleichseinheit 300 und die erste Ermittlungseinheit 500 sind ebenfalls Bestandteil der Motorsteuerung 35 gemäß 6. Dasselbe gilt für eine zweite Ermittlungseinheit 400, der von der Ventilsteuereinheit 550 die aktuell gestellten Ventilpositionen der Einlassventile 60, 61 und der Auslassventile 65, 66 mitgeteilt werden und die in 6 mit VPOS gekennzeichnet sind. Aus den von der Ventilsteuereinheit 550 zugeführten Ventilpositionen VPOS ermittelt die zweite Ermittlungseinheit 400 einen für den Gaswechsel des Zylinders 700 charakteristischen Wert GWE, der für einen fehlerfreien Zustand der eingestellten Ventilpositionen HPOS der Einlassventile 60, 61 und der Auslassventile 65, 66 des Zylinders 700 aktuell erwartet wird. Die zweite Ermittlungseinheit 400 führt diesen charakteristischen Wert für den erwarteten Gaswechsel GWE ebenfalls an die Vergleichseinheit 300 ab. Die Vergleichseinheit 300 vergleicht den charakteristischen Wert für den erwarteten Gaswechsel GWE mit dem charakteristischen Wert für den tatsächlichen Gaswechsel GWT und gibt in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses an ihrem Ausgang ein Signal F ab, das im gesetzten Zustand einen Fehler für die Position mindestens eines der Einlass- und Auslassventile 60, 61, 65, 66 anzeigt und das im zurückgesetzten Zustand keinen Fehler der Position der Einlass- und Auslassventile 60, 61, 65, 66 anzeigt. Somit stellt die Vergleichseinheit 300 gleichzeitig eine Fehlererkennungseinheit für die Position der Einlass- und Auslassventile 60, 61, 65, 66 des Zylinders 700 dar.
  • Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden anhand des Ablaufplans gemäß 7 beispielhaft erläutert. Das Programm wird dabei von der Motorsteuerung und den in 6 dargestellten Komponenten abgearbeitet. Nach dem Start des Diagnoseprogramms wird in der Motorsteuerung 35 bei einem Programmpunkt 1000 in einer dem Fachmann bekannten und deshalb hier nicht näher beschriebenen Weise geprüft, ob der Betriebszustand des Schubabschaltens vorliegt. Der Betriebszustand des Schubabschaltens kann dabei beispielsweise von der Motorsteuerung 35 anhand eines losgelassenen Fahrpedals bei geschlossener Kupplung erkannt werden.
  • Wird von der Motorsteuerung 35 der Betriebszustand der Schubabschaltung erkannt, so wird zu einem Programmpunkt 1200 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 1100 verzweigt. Bei Programmpunkt 1100 prüft die Motorsteuerung ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise, ob der Betriebszustand des Halbmotorbetriebs vorliegt, bei dem nur die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine 1 eingeschaltet sind, die andere Hälfte der Zylinder jedoch abgeschaltet ist. Als Beispiel hierzu ist in 5 die um vier Zylinder erweiterte Brennkraftmaschine der 1 dargestellt. Somit umfasst die Brennkraftmaschine 1 gemäß 5 neben den vier Zylindern 5, 10, 15, 20 einen fünften Zylinder 21, einen sechsten Zylinder 22, einen siebten Zylinder 23 und einen achten Zylinder 24. Gemäß der Darstellung nach 5 sind der erste Zylinder 5, der dritte Zylinder 15, der fünfte Zylinder 21 und der siebte Zylinder 23 abgeschaltet, wohingegen die übrigen Zylinder 10, 20, 22, 24 eingeschaltet sind. Der Betriebszustand des Halbmotorbetriebs wird dabei von der Motorsteuerung in dem Fachmann bekannter Weise dann erkannt, wenn wie in 8 dargestellt, die Motordrehzahl nmot sich zwischen einer ersten Motordrehzahl n1 und einer zweiten Motordrehzahl n2 befindet, wobei n2 > n1 ist und wenn gleichzeitig das vom Motor abgegebene Drehmoment Md einen Wert zwischen Null und einem oberen Schwellwert Md1 annimmt, der gleich dem halben maximal einstellbaren Motormoment Md ist. Die nachfolgend beschriebene Diagnose führt allerdings im Halbmotorbetrieb bei Motordrehmomenten im Bereich des oberen Grenzwertes Md1 zur spürbaren Drehmomenteinbrüchen während des normalen Fahrbetriebs, so dass zur Vermeidung dessen die Diagnose optional auch nur für den Fall freigegeben werden kann, dass das Motormoment um einen applizierbaren Betrag AB kleiner als der obere Grenzwert Md1 ist. Dieser Betrag wird dabei so appliziert, dass für die Durchführung der nachfolgend beschriebenen Diagnose im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine der mit der Diagnose-verbundene Drehmomenteinbruch vom Fahrer eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs möglichst unbemerkt bleibt. Wird also bei Programmpunkt 1100 von der Motorsteuerung 35 festgestellt, dass sich die Brennkraftmaschine im Halbmotorbetrieb befindet, vorzugsweise mit einem Drehmoment um den applizierbaren Betrag AB kleiner als den oberen Grenzwert Md1, so wird zu Programmpunkt 1200 verzweigt, andernfalls wird das Programm verlassen und keine Diagnose durchgeführt. Dabei sei angemerkt, dass die nachfolgend beschriebene Diagnose natürlich auch im Vollmotorbetrieb möglich ist, in dem zunächst alle Zylinder eingeschaltet sind, wie dies auch bei der Schubabschaltung der Fall ist, bei der lediglich die Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern unterbrochen ist, die Ventile aber nicht abgeschaltet sind. Im Vollmotorbetrieb ist jedoch bei der Durchführung der nachfolgend beschriebenen Diagnose mit einer spürbaren Drehmomentbeeinträchtigung zu rechnen.
  • Bei Programmpunkt 1200 wird für den Fall der Schubabschaltung der zu diagnostizierende Zylinder 700 beispielhaft ausgewählt und abgeschaltet, d. h. die Ventilsteuerung 550 steuert sämtliche Ventile 60, 61, 65, 66 derart an, dass sie permanent vollständig geschlossen werden. Im Falle des zuvor detektierten Halbmotorbetriebs wird bei Programmpunkt 1200 von der Motorsteuerung 35 einer der bereits abgeschalteten Zylinder als Zylinder 700 der 6 für die Diagnose ausgewählt, dessen Ventile bereits permanent in vollständiger Schließstellung angesteuert sind. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 1300 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 1300 prüft die Motorsteuerung 35 beispielsweise anhand eines Diagnosebefehls einer in 6 nicht dargestellten Diagnosesteuervorrichtung, ob eines oder sämtliche der Auslassventile 65, 66 des Zylinders 700 diagnostiziert werden sollen. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 1400 verzweigt, andernfalls, also wenn eines oder sämtliche der Einlassventile 60, 61 des Zylinders 700 diagnostiziert werden sollen, wird zu einem Programmpunkt 1500 verzweigt. Dabei kommt es sowohl für die Diagnose des oder der Auslassventile als auch für die Diagnose des oder der Einlassventile nicht auf deren Zahl im Zylinder 700 an.
  • Bei Programmpunkt 1400 veranlasst die Ventilsteuerung 550 das Öffnen eines oder sämtlicher Einlassventile 60, 61. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 1600 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 1500 veranlasst die Ventilsteuerung 550 das Öffnen eines oder sämtlicher Auslassventile 65, 66.
  • Anschließend wird zu Programmpunkt 1600 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 1600 ermittelt die zweite Ermittlungseinheit 400 den erwarteten charakteristischen Wert für den Gaswechsel. Der erwartete charakteristische Wert für den Gaswechsel ist dabei Null, wenn kein Gaswechsel erwartet wird und Eins, wenn ein Gaswechsel erwartet wird. Dabei wird für die Ermittlung des charakteristischen Wertes für den erwarteten Gaswechsel GWE ein fehlerfreier Zustand der eingestellten Ventilpositionen sämtlicher Einlass- und Auslassventile 60, 61, 65, 66 des Zylinders 700 vorausgesetzt. Im vorliegenden Fall wird somit bei fehlerfreiem Zustand der eingestellten Ventilpositionen aktuell kein Gaswechsel erwartet, weil bei Programmpunkt 1400 bei fehlerfreier Ventilposition sämtliche Auslassventile 65, 66 und bei Programmpunkt 1500 sämtliche Einlassventile 60, 61 geschlossen sein müssten. Deshalb ergibt sich bei Programmpunkt 1600 als charakteristischer Wert GWE der Wert Null. Wenn entweder sämtliche Einlassventile oder sämtliche Auslassventile wie bei Programmpunkt 1400 und 1500 bei fehlerfreier Ventilposition permanent geschlossen sind, so ist kein Gaswechsel, d. h. kein Gasaustausch zwischen dem Saugrohr 25 und dem Abgasstrang 75 über den Zylinder 700 möglich. Der erwartete Wert für den Gaswechsel GWE für den Zylinder 700 ist somit gleich Null. Weiterhin wird bei Programmpunkt 1600 der tatsächliche für den Gaswechsel des Zylinders 700 charakteristische Wert GWT von der ersten Ermittlungseinheit 500 in Abhängigkeit des zugeführten Saugrohrdruckes ps und der zugeführten Absaugleistung fupsrl in einer Weise ermittelt, die nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Für den Fall, dass bei Programmpunkt 1400 eines oder beide der Auslassventile 65, 66 fehlerhaft geöffnet ist oder fehlerhaft öffnet, ergibt sich ein Gaswechsel zwischen dem Saugrohr 25 und dem Abgasstrang 75, so dass der tatsächliche für den Gaswechsel des Zylinders 700 charakteristische Wert GWT gleich Eins ist. Entsprechendes gilt, wenn bei Programmpunkt 1500 eines oder beide der Einlassventile 60, 61 fehlerhaft geöffnet ist oder fehlerhaft öffnet. Sind jedoch beide Auslassventile 65, 66 bei Programmpunkt 1400 fehlerfrei und schließen permanent bzw. sind bei Programmpunkt 1500 beide Einlassventile 60, 61 fehlerfrei und schließen permanent, so ergibt sich als tatsächlicher für den Gaswechsel des Zylinders 700 charakteristischer Wert GWT der Wert Null. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 1700 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 1700 prüft die Erkennungseinheit 300, ob der aktuell erwartete charakteristische Wert GWE mit dem tatsächlich ermittelten charakteristischen Wert GWT übereinstimmt. Ist dies der Fall, so wird Fehlerfreiheit erkannt, das Signal F am Ausgang der Erkennungseinheit 300 zurückgesetzt und das Programm verlassen. Andernfalls wird zu einem Programmpunkt 1800 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 1800 wird das Signal F am Ausgang der Erkennungseinheit 300 gesetzt und ein Fehler eines der Auslassventile erkannt, wenn Programmpunkt 1800 über Programmpunkt 1400 erreicht wurde und ein Fehler eines der Einlassventile 60, 61 erkannt, wenn Programmpunkt 1800 über Programmpunkt 1500 erreicht wurde. Welches der Auslass- bzw. Einlassventile dabei fehlerhaft ist, lässt sich dabei nicht ermitteln, es sei denn der Zylinder 700 umfasst nur ein Auslassventil im Falle des zu detektierenden fehlerhaften Auslassventils über Programmpunkt 1400 oder der Zylinder 700 umfasst nur ein Einlassventil im Falle des zu detektierenden fehlerhaften Einlassventils über Programmpunkt 1500.
  • Anschließend wird zu einem Programmpunkt 1900 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 1900 wird von der Diagnosesteuerung ein zu diagnostizierender eingeschalteter oder einzuschaltender Zylinder der Brennkraftmaschine 1 ausgewählt, der im Folgenden wieder beispielhaft der Zylinder 700 gemäß 6 sein soll, der zu diesem Zweck eingeschaltet wird, wenn er zuvor ausgeschaltet war, d. h. die Ventilsteuerung 550 steuert sämtliche Ventile 60, 61 65, 66 derart an, dass sie in den nachfolgenden Arbeitszyklen in bekannter Weise öffnen und schließen und einen Gaswechsel ermöglichen, da ein eingeschalteter Zylinder Luft vom Saugrohr über das oder die Einlassventile in den Brennraum des Zylinders und Abgas vom Brennraum des Zylinders in den Abgastrakt über das oder die Auslassventile schiebt, so dass der Wert für den Gaswechsel gleich Eins ist. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 2000 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 2000 prüft die Motorsteuerung 35, ob von der Diagnosesteuerung eine Anweisung zur Diagnostizierung eines bestimmten Auslassventils vorliegt. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 2200 verzweigt, andernfalls, d. h. im Falle dass von der Diagnosesteuerung eine Vorgabe gemacht wird, ein bestimmtes Einlassventil des Zylinders 700 zu diagnostizieren, wird zu einem Programmpunkt 2100 verzweigt.
  • Im Falle der Diagnose eines eingeschalteten Zylinders lässt sich ein bestimmtes fehlerhaftes Auslassventil oder ein bestimmtes fehlerhaftes Einlassventil identifizieren, so dass von der Diagnosesteuerung eine entsprechende Vorgabe zur Diagnostizierung eines bestimmten Auslassventils über Programmpunkt 2200 oder eines bestimmten Einlassventils über Programmpunkt 2100 erfolgt.
  • Bei Programmpunkt 2200 veranlasst die Ventilsteuerung 550 für mindestens eine doppelte Kurbelwellenumdrehung das Schließen sämtlicher Auslassventile, die von dem zu diagnostizierenden Auslassventil verschieden sind. Soll also beispielsweise das erste Auslassventil 65 diagnostiziert werden, so veranlasst die Ventilsteuerung 550 ein entsprechendes Schließen des zweiten Auslassventils 66.
  • Bei Programmpunkt 2100 veranlasst die Ventilsteuerung 550 in entsprechender Weise das Schließen sämtlicher Einlassventile, die von dem zu diagnostizierenden Einlassventil verschieden sind, für mindestens eine doppelte Kurbelwellenumdrehung. Im Beispiel nach 6 wird so für den Fall, dass das erste Einlassventil 60 zu diagnostizieren ist, das zweite Einlassventil 61 in entsprechender Weise von der Ventilsteuerung 550 geschlossen.
  • Anschließend wird sowohl von Programmpunkt 2100 als auch von Programmpunkt 2200 zu einem Programmpunkt 2300 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 2300 ermittelt die zweite Ermittlungseinheit 400 den aktuell erwarteten charakteristischen Wert für den Gaswechsel GWE unter der Annahme einer fehlerfreien Ventilposition sämtlicher Ventile 60, 61, 65, 66. Der aktuell erwartete charakteristische Wert für den Gaswechsel GWE ist dabei in diesem Fall gleich Eins, da ein Gaswechsel über das zu diagnostizierende Einlassventil oder Auslassventil möglich sein sollte. Bei Programmpunkt 2300 ermittelt die erste Ermittlungseinheit 500 abhängig von dem zugeführten Saugrohrdruck ps und der zugeführten Absaugleistung fupsrl den tatsächlich ermittelten für den Gaswechsel des Zylinders 700 charakteristischen Wert GWT. Klemmt nun das zu diagnostizierende Auslassventil fehlerhaft geschlossen oder schließt fehlerhaft für mindestens die betrachtete doppelte Kurbelwellenumdrehung bzw. klemmt das zu diagnostizierende Einlassventil geschlossen oder schließt fehlerhaft für mindestens die betrachtete doppelte Kurbelwellenumdrehung, so ergibt sich für den tatsächlichen ermittelten charakteristischen Wert GWT der Wert Null für die betrachtete doppelte Kurbelwellenumdrehung, weil dann im Falle des Programmpunkts 2200 sämtliche Auslassventile und im Falle des Programmpunkts 2100 sämtliche Einlassventile für die betrachtete Kurbelwellenumdrehung geschlossen sind. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 2400 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 2400 prüft die Erkennungseinheit 300, ob der aktuell erwartete Wert GWE dem tatsächlich ermittelten Wert GWT entspricht. Ist dies der Fall, so wird das Signal F am Ausgang der Erkennungseinheit 300 zurückgesetzt und kein Fehler erkannt und das Programm verlassen, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 2500 verzweigt.
  • Bei Programmpunkt 2500 wird das Signal F am Ausgang der Erkennungseinheit 300 gesetzt und damit das zu diagnostizierende Auslassventil im Falle des Programmpunkts 2200 bzw. das zu diagnostizierende Einlassventil im Falle des Programmpunkts 2100 als fehlerhaft schließend erkannt. Anschließend wird das Programm verlassen.
  • Für den Fall, dass der Zylinder 700 im Falle des zu diagnostizierenden Auslassventils zwei oder mehr Auslassventile bzw. im Falle des zu diagnostizierenden Einlassventils zwei oder mehr Einlassventile umfasst, lässt sich das Verfahren zur Identifizierung des fehlerhaften Ventils in der beschriebenen Weise durchführen. Für den Fall, dass im Falle des zu diagnostizierenden Auslassventils der Zylinder 700 nur dieses Auslassventil und keine weiteren Auslassventile und im Falle des zu diagnostizierenden Einlassventils nur dieses Einlassventil und keine weiteren Einlassventile umfasst, kann auf die Programmpunkte 2100 und 2200 verzichtet werden und der Programmpunkt 2000 stellt lediglich die Anweisung zur Diagnostizierung des einzigen Auslassventils oder des einzigen Einlassventils seitens der Diagnosesteuerung vor. In diesem Fall ist bei einem fehlerhaft geschlossenen zu diagnostizierenden Auslassventil bzw. einem fehlerhaft geschlossenen zu diagnostizierenden Einlassventil für die Dauer mindestens einer doppelten Kurbelwellenumdrehung der tatsächlich ermittelte charakteristische Wert für den Gaswechsel bereits gleich Null ohne dass es der Schließung weiterer Ventile bedarf. Dabei können im Falle eines einzigen vorhandenen zu diagnostizierenden Auslassventils durchaus mehrere Einlassventile und im Falle eines einzigen vorhandenen zu diagnostizierenden Einlassventils auch mehrere Auslassventile im Zylinder 700 vorhanden sein.
  • Ganz allgemein liegt dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach den 6 und 7 das folgende Prinzip zugrunde:
    Zur Detektion mindestens eines Einlassventils oder Auslassventils auf das Vorliegen einer fehlerhaften Ventilposition wird mindestens ein vom mindestens einen zu detektierenden Einlassventil oder Auslassventil verschiedenes Einlassventil oder Auslassventil des mindestens einen Zylinders in eine vorgegebene Position verbracht, die so gewählt ist, dass sich der Gaswechsel des mindestens einen Zylinders im Falle einer fehlerhaften Ventilposition des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils oder Auslassventils signifikant von dem Gaswechsel des mindestens einen Zylinders für den Fall einer fehlerfreien Ventilposition des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils oder Auslassventils unterscheidet, dass ein für den Gaswechsel des mindestens einen Zy linders charakteristischer Wert ermittelt wird, der für einen fehlerfreien Zustand der eingestellten Ventilposition sämtlicher Einlass- und Auslassventile des mindestens einen Zylinders aktuell erwartet wird, dass der tatsächliche für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders charakteristischer Wert ermittelt wird und dass bei einer Abweichung des tatsächlichen vom erwarteten Wert ein Fehler der Position des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils oder Auslassventils erkannt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung liefern dabei mit Sicherheit für den Fall korrekte Diagnoseergebnisse, in dem außer dem oder den zu diagnostizierenden Ventilen keine fehlerhaften Ventile vorliegen. Andernfalls ist das Diagnoseergebnis mit einem Fehlerrisiko behaftet.
  • Ist bei Programmpunkt 1900 kein Zylinder der Brennkraftmaschine eingeschaltet, so wird beispielsweise abhängig von einer Vorgabe der Diagnosesteuerung ein zu diagnostizierender Zylinder eingeschaltet. Dies kann beispielsweise im Falle einer Schubabschaltung der Fall sein, bei der zusätzlich auch sämtliche Zylinder abgeschaltet sind, d. h. deren Ventile permanent geschlossen sind.
  • Dadurch, dass für die beschriebene Diagnose die Werte für den Gaswechsel GWE, GWT lediglich die Werte Null oder Eins annehmen können, ist sichergestellt, dass im Falle einer Abweichung diese signifikant sind.
  • Die beispielhaft am Zylinder 700 beschriebene Diagnose lässt sich für sämtliche Zylinder der Brennkraftmaschine 1 in der beschriebenen Weise durchführen.
  • Im Folgenden wird beschrieben, wie der tatsächlich ermittelte charakteristische Wert für den Gaswechsel GWT durch Auswertung des Saugrohrdruckverlaufs und/oder durch Auswertung der Absaugleistung des zu diagnostizierenden Zylinders 700 ermittelt wird. Im Falle eines für mindestens eine doppelte Kurbelwellenumdrehung fehlerhaft nicht öffnenden Einlassventils oder eines Einlassventils, das fehlerbedingt nur so kurz oder mit so geringem Hub öffnet, dass kein nennenswerter Luftmassenstrom am Einlassventil vorbeifließt, findet für diese Kurbelwellenumdrehung keine Absaugung des Zylinders 700 statt, d. h. die Absaugleistung fupsrl ist gleich Null. Ohne Absaugleistung ist auch kein Gaswechsel möglich, so dass in diesem Fall bereits aus fupsrl gleich Null der Wert GWT gleich Null geschlossen werden kann in der ersten Ermittlungseinheit 500. Im Falle eines fehlerhaft geöffneten Einlassventils hingegen ergibt sich eine Absaugleistung fupsrl größer Null, so dass aus der Absaugleistung fupsrl allein nicht geschlossen werden kann, ob ein Gaswechsel vorliegt oder nicht. Sind sämtliche Auslassventile des Zylinders 700 bei fehlerhaft öffnendem Einlassventil für mindestens die betrachtete doppelte Kurbelwellenumdrehung geschlossen, so führt dies dazu, dass die bei der Verbrennung entstehenden Abgase statt in den Abgasstrang 75 in das Saugrohr 25 gelangen. Dies hat zur Folge, dass der Saugrohrdruckverlauf einen Peak aufweist, der von dieser Rückschiebung des Abgases in das Saugrohr herrührt. Dieser Peak des Saugrohrdruckverlaufs kann von der ersten Ermittlungseinheit 500 beispielsweise anhand eines Schwellwertvergleichs oder durch Auswertung des Gradienten des Saugrohrdruckverlaufs erkannt werden. Liegt dabei im Ausschiebetakt des Zylinders 700 der Saugrohrdruck über einem vorgegebenen, geeignet applizierten Schwellwert und/oder liegt im Ausschiebetakt der Gradient des zeitlichen Verlaufs des Saugrohrdruckes über einem geeignet applizierten vorgegebenen Schwellwert, so wird das Fehlen des Gaswechsels erkannt obwohl eine Absaugleistung des Zylinders 700 vorliegt. Der Wert GWT wird dann auf Null gesetzt.
  • Sind also sämtliche Einlassventile permanent oder für mindestens eine doppelte Kurbelwellenumdrehung geschlossen, so wird für diesen Zeitraum keine Absaugleistung des Zylinders 700 und damit kein Gaswechsel durch die erste Ermittlungseinheit 500 ermittelt. Sind sämtliche Auslassventile permanent oder für eine doppelte Kurbelwellenumdrehung geschlossen oder öffnen insbesondere fehlerbedingt nur so kurz oder mit so geringem Hub, dass kein nennenswerter Abgasmassenstrom am entsprechenden Auslassventil vorbeifließt, so wird für diesen Zeitraum unabhängig vom Vorliegen einer Absaugleistung des Zylinders aufgrund der im Ausschiebetakt über das oder die fehlerfreien oder fehlerhaft öffnenden Einlassventil(e) in das Saugrohr entweichenden Abgase und der dadurch erkannten Druckspitze von der ersten Ermittlungseinheit 500 das Ausbleiben des Gaswechsels erkannt und der Wert GWT auf Null gesetzt. In allen anderen Fällen, in denen sowohl eine Absaugleistung des Zylinders 700 vorliegt als auch die genannten Druckspitzen im Ausschiebetakt ausbleiben, wird von der ersten Ermittlungseinheit 500 ein Gaswechsel erkannt und GWT auf Eins gesetzt.
  • Die beschriebene Diagnose kann auch für mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine 1 gleichzeitig durchgeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005047446 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24), wobei der mindestens eine Zylinder (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) mindestens ein Einlassventil (60, 61) und mindestens ein Auslassventil (65, 66) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) diagnostiziert wird, dass zur Detektion mindestens eines Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) auf das Vorliegen einer fehlerhaften Ventilposition mindestens ein vom mindestens einen zu detektierenden Einlassventil (60, 61) oder Auslassventil (65, 66) verschiedenes Einlassventil (60, 61) oder Auslassventil (65, 66) des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) in eine vorgegebene Position verbracht wird, die so gewählt ist, dass sich der Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) im Falle einer fehlerhaften Ventilposition des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) signifikant von dem Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) für den Fall einer fehlerfreien Ventilposition des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) unterscheidet, dass ein für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) charakteristischer Wert ermittelt wird, der für einen fehlerfreien Zustand der eingestellten Ventilpositionen des mindestens einen Einlassventils (60, 61) und des mindestens einen Auslassventils (65, 66) des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) aktuell erwartet wird, dass der tatsächliche für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) charakteristische Wert ermittelt wird und dass in Abhängigkeit einer Abweichung des tatsächlichen vom erwarteten Wert ein Fehler der Position des zu detektierenden mindestens eines Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) erkannt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler der Position des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) erkannt wird, wenn die ermittelte Abweichung signifikant ist.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der charakteristische Wert für den Gaswechsel durch Auswertung eines Druckverlaufes in einem Saugrohr (25) der Brennkraftmaschine (1) und/oder einer Absaugleistung des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion eines fehlerhaft geöffneten oder fehlerhaft öffnenden Einlassventils (60, 61) eines abgeschalteten Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24), dessen sämtliche Einlassventile (60, 61) und Auslassventile (65, 66) in geschlossener Ventilposition erwartet werden, für eine Diagnose des Gaswechsels des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) mindestens ein Auslassventil (65, 66) geöffnet wird, dass der charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) bei geöffnetem mindestens einem Auslassventil (65, 66) ermittelt wird und dass ein fehlerhaft geöffnetes oder fehlerhaft öffnendes Einlassventil (60, 61) erkannt wird, wenn der ermittelte charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) das Vorhandensein eines Gaswechsels anzeigt.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion eines fehlerhaft geöffneten oder fehlerhaft öffnenden Auslassventils (65, 66) eines abgeschalteten Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24), dessen sämtliche Einlassventile (60, 61) und Auslassventile (65, 66) in geschlossener Ventilposition erwartet werden, für eine Diagnose des Gaswechsels des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) mindestens ein Einlassventil (60, 61) geöffnet wird, dass der charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) bei geöffnetem mindestens einem Einlassventil (60, 61) ermittelt wird und dass ein fehlerhaft geöffnetes oder fehlerhaft öffnendes Auslassventil (65, 66) erkannt wird, wenn der ermittelte charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) das Vorhandensein eines Gaswechsels anzeigt.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion eines fehlerhaft geschlossenen oder fehlerhaft schließenden Auslassventils (65, 66) eines eingeschalteten Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24), für den ein Gaswechsel erwartet wird, für eine Diagnose des Gaswechsels des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) sämtliche von dem zu detektierenden fehlerhaft geschlossenen oder fehlerhaft schließenden Auslassventil (65, 66) verschiedene Auslassventile (65, 66) des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) geschlossen werden, dass für diesen Fall der charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) ermittelt wird und dass ein fehlerhaft geschlossenes oder fehlerhaft schließendes Auslassventil (65, 66) erkannt wird, wenn der ermittelte charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) kein Vorhandensein eines Gaswechsels anzeigt.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion eines fehlerhaft geschlossenen oder fehlerhaft schließenden Einlassventils (60, 61) eines eingeschalteten Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24), für den ein Gaswechsel erwartet wird, für eine Diagnose des Gaswechsels des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) sämtliche von dem zu detektierenden fehlerhaft geschlossenen oder fehlerhaft schließenden Einlassventil (60, 61) verschiedene Einlassventile (60, 61) des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) geschlossen werden, dass für diesen Fall der charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) ermittelt wird und dass ein fehlerhaft geschlossenes oder fehlerhaft schließendes Einlassventil (60, 61) erkannt wird, wenn der ermittelte charakteristische Wert für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) kein Vorhandensein eines Gaswechsels anzeigt.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion eines fehlerhaften Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) während eines Betriebszustandes des Schubabschaltens durchgeführt wird, in dem je nach gewünschter Diagnose der mindestens eine Zylinder (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) eingeschaltet oder abgeschaltet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion eines fehlerhaften Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) während eines Betriebszustandes des Halbmotorbetriebes, in dem die Hälfte der Zylinder (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) der Brennkraftmaschine (1) abgeschaltet und die andere Hälfte der Zylinder (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) der Brennkraftmaschine (1) eingeschaltet sind, durchgeführt wird.
  10. Vorrichtung (35) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24), wobei der mindestens eine Zylinder (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) mindestens ein Einlassventil (60, 61) und mindestens ein Auslassventil (65, 66) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (40, 500) zur Diagnose eines Gaswechsels des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) vorgesehen sind, dass zur Detektion mindestens eines Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) auf das Vorliegen einer fehlerhaften Ventilposition Mittel (550) vorgesehen sind, die mindestens ein vom mindestens einen zu detektierenden Einlassventil (60, 61) oder Auslassventil (65, 66) verschiedenes Einlassventil (60, 61) oder Auslassventil (65, 66) des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) in eine vorgegebene Position verbringen, die so gewählt ist, dass sich der Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) im Falle einer fehlerhaften Ventilposition des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) signifikant von dem Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) für den Fall einer fehlerfreien Ventilposition des zu detektierenden mindestens einen Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) unterscheidet, dass Mittel (400) zur Ermittlung eines für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) charakteristischen Wertes vorgesehen sind, der für einen fehlerfreien Zustand der eingestellten Ventilpositionen des mindestens einen Einlassventils (60, 61) und des mindestens einen Auslassventils (65, 66) des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) aktuell erwartet wird, dass Mittel (500) zur Ermittlung des tatsächlichen für den Gaswechsel des mindestens einen Zylinders (5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24) charakteristischen Wertes vorgesehen sind und dass Mittel (300) zur Erkennung vorgesehen sind, die in Abhängigkeit einer Abweichung des tatsächlichen vom erwarteten Wert einen Fehler der Position des zu detektierenden mindestens eines Einlassventils (60, 61) oder Auslassventils (65, 66) erkennen.
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