DE102007013460A1 - Method for testing an air mass sensor for an internal combustion engine comprises determining a cylinder pressure to determine a combustion center of gravity position and/or an induced average pressure and further processing - Google Patents

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Abstract

Method for testing an air mass sensor comprises determining a cylinder pressure to determine a combustion center of gravity position and/or an induced average pressure, determining a possible energy release and/or fuel amount to be injected from the combustion center of gravity position and/or an induced average pressure, determining the oxygen amount and air mass from a lambda value describing a ratio of oxygen to fuel and comparing the air mass with an air mass measured by the sensor. Preferred Features: A correction coefficient is formed from the comparison between the determined air mass and the measured air mass and is considered in a control unit for controlling the combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung eines Luftmassensensors für einen Verbrennungsmotor.The The invention relates to a method for checking an air mass sensor for one Combustion engine.

Zur Optimierung von Kraftstoffverbrauch, Leistung und Emissionsverhalten bei Verbrennungsprozessen in Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen wird ein vorgebbares stöchiometrisches Verhältnis von Kraftstoff und Sauerstoff angestrebt. Dieses liegt beispielsweise im Falle von Benzin als Kraftstoff bei etwa 1:14,8. Um eine Kraftstoffmenge für eine Einspritzung zu dosieren, ist daher die Kenntnis einer in der angesaugten Luft enthaltenen Sauerstoffmenge erforderlich. In einem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors ist daher gewöhnlich ein Luftmassensensor vorgesehen, der ein zu einer Masse der pro Zeiteinheit durchströmenden Luft proportionales Signal erzeugt. Aus der bekannten Konzentration von Sauerstoff in der Luft von etwa 23 % (massebezogen) ist so die Sauerstoffmasse bestimmbar.to Optimization of fuel consumption, performance and emission behavior in combustion processes in internal combustion engines of motor vehicles becomes a specifiable stoichiometric relationship aspired to fuel and oxygen. This is for example in the case of gasoline as fuel at about 1: 14.8. To a fuel quantity for one To dose injection, therefore, is the knowledge of a sucked in the Air required amount of oxygen required. In an intake tract an internal combustion engine is therefore usually an air mass sensor provided, the one to a mass of air flowing through per unit time generates proportional signal. From the known concentration of Oxygen in the air of about 23% (by mass) is the oxygen mass determinable.

Als Luftmassensensoren kommen verbreitet Heißfilm-Luftmassensensoren zum Einsatz. Ein Heißfilm-Luftmassensensor umfasst meist zwei temperaturabhängige Metallfilmwiderstände als Teil einer Brückenschaltung. Die Metallschichtwiderstände erhitzen sich durch Stromfluss, einer davon wird im Ansaugluftstrom gekühlt. Durch die infolgedessen unterschiedlichen elektrischen Widerstände verstimmt sich die Brückenspannung der Brückenschaltung. Die von dem Metallschichtwiderstand an den Luftstrom abgegebene Wärme ist von der Menge der vorbeiströmenden Luft abhängig, so dass sich eine Proportionalität zwischen der am Heißfilm-Luftmassensensor umgesetzten Heizleistung und der Luftmenge bzw. Luftmasse ergibt. Über die Lebenszeit eines Luftmassensensors ergibt sich alterungsbedingt eine Drift, die den Messwert um bis zu 10 % verfälschen kann. Dies führt zu einem nicht-optimalen Kraftstoff-Luft-Verhältnis, wodurch Drehmoment, Leistung und Emission des Verbrennungsmotors beeinträchtigt sind.When Air mass sensors are widely used for hot film air mass sensors Commitment. A hot-film air mass sensor usually includes two temperature-dependent Metal film resistors as part of a bridge circuit. The metal film resistors heat up by current flow, one of them is cooled in the intake air flow. By the consequently different electrical resistances detuned the bridge voltage the bridge circuit. The votes of the metal film resistance to the air flow Heat is from the crowd of passing people Dependent on air, so that is a proportionality between the on the hot film air mass sensor converted heat output and the amount of air or air mass. About the Lifetime of an air mass sensor results due to aging a drift that can falsify the reading by up to 10%. This leads to a non-optimal air-fuel ratio, reducing torque, power and emission of the internal combustion engine are impaired.

Aus der DE 10 2005 010 785 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur eines Luftmassenmessfehlers beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs-Verbrennungsmotors bekannt, bei dem beim ersten Befeuern des Verbrennungsmotors oder bei einer Einfahrrunde eines mit diesem Verbrennungsmotor ausgestatteten Neufahrzeugs eine Offsetdriftkorrektur der Luftmassenmessung durchgeführt wird. Nachteilig ist hier, dass eine alterungsbedingte Drift des Messwerts des Luftmassensensors nicht erfassbar ist, da das Verfahren nur einmalig bei einem neuen Fahrzeug angewandt wird.From the DE 10 2005 010 785 A1 a method for correcting an air mass measurement error in the operation of a motor vehicle internal combustion engine is known, in which an offset drift correction of the air mass measurement is carried out at the first firing of the internal combustion engine or at a driving circle of a vehicle equipped with this engine new vehicle. The disadvantage here is that an age-related drift of the measured value of the air mass sensor is not detectable, since the method is applied only once in a new vehicle.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Überprüfung eines Luftmassensensors anzugeben.It is therefore an object of the invention, an improved method to check a Specify air mass sensor.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The The object is achieved by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überprüfung eines Luftmassensensors für einen Verbrennungsmotor wird zunächst ein Zylinderdruck bestimmt. Dies kann durch einen Zylinderdrucksensor erfolgen. Der Zylinderdruck wird zur Ermittlung einer Verbrennungsschwerpunktlage und/oder eines indizierten Mitteldrucks verwendet. Der indizierte Mitteldruck kann direkt aus dem gemessenen Zylinderdruck bestimmt werden. Er ist aus der Volumenänderungsarbeit ableitbar und charakterisiert die Energieumsetzung eines Arbeitsgases im Zylinder. Die Verbrennungsschwerpunktlage ist thermodynamisch bestimmbar. Sie ist definiert als ein Kurbelwinkel einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, bei dem 50 % einer Spanne zwischen einem globalen Minimum und einem globalen Maximum eines integralen Heizverlaufs überschritten sind. Aus der Verbrennungsschwerpunktlage und/oder dem indizierten Mitteldruck wird dann zusammen mit einem bekannten thermischen Wirkungsgrad eine Energiefreisetzung und/oder eine einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt.at a method according to the invention to check a Air mass sensor for an internal combustion engine is first a cylinder pressure determined. This can be done by a cylinder pressure sensor. The cylinder pressure is used to determine a focal point of combustion and / or an indicated mean pressure. The indexed Mean pressure can be determined directly from the measured cylinder pressure become. He is from the volume change work derivable and characterizes the energy conversion of a working gas in the cylinder. The center of gravity of the combustion is thermodynamic determinable. It is defined as a crank angle of a crankshaft of the internal combustion engine, at which 50% of a span between a global minimum and a global maximum of integral heating are. From the focal point of combustion and / or the indexed Medium pressure is then combined with a known thermal efficiency an energy release and / or an amount of fuel to be injected certainly.

Der thermische Wirkungsgrad ist von einer Reihe Parameter abhängig, unter anderem einem Verdichtungsverhältnis, einem Höchstdruckverhältnis, der Energiedichte, einem Umsetzungsgrad und einem Luftverhältnis (auch Lambdawert genannt). Die Energiedichte von Dieselkraftstoff beträgt beispielsweise 39,6 MJ/kg bis 43,2 MJ/kg, der von Benzin 43 MJ/kg.Of the Thermal efficiency depends on a number of parameters, among other a compression ratio, a maximum pressure ratio, the Energy density, a degree of conversion and an air ratio (also Lambda value). The energy density of diesel fuel is for example 39.6 MJ / kg to 43.2 MJ / kg, that of gasoline 43 MJ / kg.

Der Lambdawert beschreibt ein Verhältnis einer Sauerstoffmenge zur Kraftstoffmenge. Aus dem Lambdawert, der beispielsweise von einer in einem Abgastrakt des Verbrennungsmotors angeordneten Lambdasonde bestimmt wird, und der Kraftstoffmenge wird zumindest in einem stationären Fall die umgesetzte Sauerstoffmenge und mittels der bekannten Sauerstoffkonzentrati on in Luft die Luftmasse bestimmt. Der stationäre Fall liegt vor, wenn der Verbrennungsmotor mit einer konstanten Kraftstoffmenge bei gleichem Drehmoment betrieben wird. Bei einer Beschleunigung oder Verzögerung des Verbrennungsmotors liegt ein dynamischer Fall vor. Die bestimmte Luftmasse wird mit einer vom Luftmassensensor gemessenen Luftmasse verglichen. Aus einer sich dabei ergebenden Differenz kann auf eine Drift der Genauigkeit des Luftmassensensors geschlossen werden. Die Differenz kann zur Generierung eines Korrekturkoeffizienten für ein Messsignal des Luftmassensensors verwendet werden, so dass ein Austausch auch bei fortgeschrittener Alterung des Luftmassensensors nicht erforderlich ist. Bei defektem Luftmassensensor kann dieser durch das Verfahren zumindest teilweise ersetzt werden. Mittels des beschriebenen Verfahrens ist eine Überprüfung des Luftmassensensors, beispielsweise eines Heißfilm-Luftmassensensors, zu einem beliebigen Zeitpunkt, insbesondere im laufenden Betrieb des Verbrennungsmotors möglich.The lambda value describes a ratio of an amount of oxygen to the amount of fuel. From the lambda value, which is determined, for example, by a lambda probe arranged in an exhaust tract of the internal combustion engine, and the fuel quantity, the amount of oxygen reacted is determined, at least in a stationary case, and the air mass is determined by means of the known oxygen concentration in air. The stationary case occurs when the internal combustion engine is operated with a constant amount of fuel at the same torque. In an acceleration or deceleration of the internal combustion engine is a dynamic case. The determined air mass is compared to an air mass measured by the air mass sensor. From a difference that results, a drift in the accuracy of the air mass sensor can be deduced. The difference can be used to generate a correction coefficient for a measurement signal of the Air mass sensors are used, so that an exchange even with advanced aging of the air mass sensor is not required. If the air mass sensor is defective, it can be at least partially replaced by the method. By means of the described method, it is possible to check the air mass sensor, for example a hot-film air mass sensor, at any time, in particular during operation of the internal combustion engine.

Weiterhin besteht die Möglichkeit einen herkömmlichen Luftmassensensor durch das angegebene Verfahren nicht nur zu korrigieren oder Justieren, sondern zu ersetzen. Die mittels dieses Verfahrens ermittelte Luftmasse kann in dieser alternativen Ausführung direkt als Eingangsgröße zur Motorsteuerung verwendet werden.Farther it is possible a conventional one Not only correct the air mass sensor using the specified procedure or adjust, but replace. The determined by this method Air mass can in this alternative embodiment directly as an input to the engine control be used.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.One embodiment The invention is explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine schematische Ansicht eines Zylinders eines Verbrennungsmotors mit einem Luftmassensensor und 1 a schematic view of a cylinder of an internal combustion engine with an air mass sensor and

2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Zylinders eines Verbrennungsmotors mit zwei Luftmassensensoren. 2 a schematic view of another embodiment of a cylinder of an internal combustion engine with two air mass sensors.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Zylinders 1 eines Verbrennungsmotors. In einem Ansaugtrakt 2 ist ein Luftmassensensor 3 zur Messung einer Luftmasse m1 angeordnet. In einem Abgastakt 4 ist eine Lambdasonde 5 vorgesehen. Ein Teil der vom Zylinder 1 infolge einer Verbrennung in den Abgastrakt 4 ausgestoßenen Abgase wird durch eine Abgasrückführung 6 in den Ansaugtrakt 2 zurück geführt. 1 shows a schematic view of a cylinder 1 an internal combustion engine. In an intake tract 2 is an air mass sensor 3 arranged to measure an air mass m 1 . In an exhaust stroke 4 is a lambda sensor 5 intended. Part of the cylinder 1 as a result of combustion in the exhaust tract 4 discharged exhaust gases is through an exhaust gas recirculation 6 in the intake tract 2 led back.

Im Zylinder 1 wird von einem nicht gezeigten Zylinderdrucksensor ein Zylinderdruck pzyl gemessen. Der Zylinderdruck pzyl wird zur Ermittlung einer Verbrennungsschwerpunktlage und/oder eines indizierten Mitteldrucks verwendet. Aus der Verbrennungsschwerpunktlage und/oder dem indizierten Mitteldruck wird zusammen mit einem bekannten thermischen Wirkungsgrad eine Energiefreisetzung und/oder eine in den Zylinder 1 einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt. Aus einem von der Lambdasonde 5 bestimmten Lambdawert und der Kraftstoffmenge wird zumindest in einem stationären Fall die umgesetzte Sauerstoffmenge und mittels der bekannten Sauerstoffkonzentration in Luft eine Luftmasse m2 bestimmt. Hierzu werden die entsprechenden Parameter und Messgrößen, wie der Lambdawert und die Kraftstoffmenge sowie die gemessene Luftmasse m1 einer nicht näher dargestellten Datenverarbeitungseinheit, z. B. einem vorhandenen Steuergerät, zur Bestimmung der Luftmasse m2 und zum Vergleich dieser mit der gemessenen Luftmasse m1. Die bestimmte Luftmasse m2 wird mit der vom Luftmassensensor 3 gemessenen Luftmasse m1 verglichen. Aus einer sich dabei ergebenden Differenz kann auf eine Drift der Genauigkeit des Luftmassensensors 3 geschlossen werden.In the cylinder 1 a cylinder pressure p cyl is measured by a not-shown cylinder pressure sensor. The cylinder pressure p cyl is used to determine a combustion center position and / or an indicated mean pressure. From the combustion focus position and / or the indicated mean pressure together with a known thermal efficiency, an energy release and / or into the cylinder 1 Fuel quantity to be injected determined. From one of the lambda probe 5 determined lambda value and the amount of fuel at least in a stationary case, the amount of oxygen reacted and by means of the known oxygen concentration in air an air mass m 2 determined. For this purpose, the corresponding parameters and measured variables, such as the lambda value and the fuel quantity and the measured air mass m 1 of a data processing unit not shown in detail, for. B. an existing controller, for determining the air mass m 2 and to compare this with the measured air mass m. 1 The determined air mass m 2 is compared with that of the air mass sensor 3 compared measured air mass m 1 . From a resulting difference can be a drift in the accuracy of the air mass sensor 3 getting closed.

Die Differenz kann zur Generierung eines Korrekturkoeffizienten für ein die Luftmasse m1 repräsentierendes Messsignal des Luftmassensensors 3 verwendet werden. In einem stationären Fall, bei dem der Verbrennungsmotor mit konstanter Kraftstoffmenge, konstanter Drehzahl und konstantem Drehmoment betrieben wird, beeinflusst die durch die Abgasrückführung 6 zurückgeführte Abgasmenge die bestimmte Luftmasse m2 nicht. In einem dynamischen Fall, also bei Beschleunigung oder Verzögerung, kann die Genauigkeit der bestimmten Luftmasse m2 beeinträchtigt sein.The difference may for generating a correction coefficient for the air mass m 1 representing the measuring signal of the air mass sensor 3 be used. In a stationary case, where the internal combustion engine is operated with constant fuel quantity, constant speed and constant torque, this is influenced by the exhaust gas recirculation 6 recirculated exhaust gas quantity the specific air mass m 2 not. In a dynamic case, ie during acceleration or deceleration, the accuracy of the determined air mass m 2 may be impaired.

2 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Zylinders 1 eines Verbrennungsmotors mit zwei Luftmassensensoren 3. Aus Platzgründen kann es beispielsweise bei Verbrennungsmotoren, bei denen die Zylinder 1 V-förmig angeordnet sind, erforderlich sein, den Ansaugtrakt 2 so zu teilen, dass zwei oder mehr Luftmassensensoren 3 angeordnet sein können. Die von diesen Luftmassensensoren 3 gemessenen Luftmassen m1', m1'' summieren sich dann entsprechend zu einer Luftmasse m1. In der gezeigten, für einen Turbomotor exemplarischen Ausführungsform sind weitere Aggregate, wie ein Kompressor 7, ein Ladeluftkühler 8, eine Turbine 9, ein Abgasrückführungsventil 10 sowie ein Abgaskühler 11 in der Abgasrückführung 6 gezeigt. Ebenso wie die durch weitere Sensoren bestimmten Drücke p1, p2 und p3 und die Temperaturen T1, T2 und T3 sind diese Aggregate für das Verfahren jedoch ohne Belang. 2 shows a schematic view of another embodiment of a cylinder 1 an internal combustion engine with two air mass sensors 3 , For reasons of space, it may, for example, in internal combustion engines, in which the cylinder 1 V-shaped, be required, the intake tract 2 so to divide that two or more air mass sensors 3 can be arranged. The ones from these air mass sensors 3 measured air masses m 1 ' , m 1'' then add up corresponding to an air mass m 1 . In the illustrated embodiment, which is exemplary of a turbo engine, there are further units, such as a compressor 7 , a charge air cooler 8th , a turbine 9 , an exhaust gas recirculation valve 10 as well as an exhaust gas cooler 11 in the exhaust gas recirculation 6 shown. Like the pressures p 1 , p 2 and p 3 determined by additional sensors and the temperatures T 1 , T 2 and T 3 , however, these units are irrelevant to the process.

Der Luftmassensensor 3 kann als ein Heißfilm-Luftmassensensor ausgebildet sein.The air mass sensor 3 may be formed as a hot-film air mass sensor.

Das Verfahren ist auch bei Verbrennungsmotoren ohne Abgasrückführung 6 anwendbar.The method is also in internal combustion engines without exhaust gas recirculation 6 applicable.

Das Verfahren ist vorstehend beispielhaft in Zusammenhang mit einem Heißfilm-Luftmassensensor dargestellt. Selbstverständlich ist die Anwendung des Verfahrens nicht auf einen Heißfilm-Luftmassensensor begrenzt, sondern mit jedem anderen Luftmassensensor vorteilhaft durchführbar.The The method is above by way of example in connection with a Hot film air mass sensor shown. Of course the application of the method is not to a hot-film air mass sensor limited, but with any other air mass sensor advantageous feasible.

Claims (3)

Verfahren zur Überprüfung eines Luftmassensensors (3) für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zylinderdruck (pzyl) bestimmt, der Zylinderdruck (pzyl) zur Ermittlung einer Verbrennungsschwerpunktlage und/oder eines indizierten Mitteldrucks verwendet wird, dass aus der Verbrennungsschwerpunktlage und/oder dem indizierten Mitteldruck zusammen mit einem thermischen Wirkungsgrad eine mögliche Energiefreisetzung und/oder eine einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt wird, dass aus einem ein Verhältnis einer Sauerstoffmenge zur Kraftstoffmenge beschreibenden Lambdawert und der Kraftstoffmenge zumindest in einem stationären Fall die Sauerstoffmenge und die Luftmasse (m2) bestimmt und die bestimmte Luftmasse (m2) mit einer vom Luftmassensensor (3) gemessenen Luftmasse (m1) verglichen wird.Method for checking an air mass sensor ( 3 ) for an internal combustion engine, thereby characterized in that a cylinder pressure (p zyl ) is determined, the cylinder pressure (p zyl ) is used to determine a combustion center position and / or an indicated mean pressure, that from the combustion center position and / or the indicated mean pressure together with a thermal efficiency a possible energy release and / or an amount of fuel to be injected, it is determined that the oxygen quantity and the air mass (m 2 ) are determined from a lambda value describing a ratio of an amount of oxygen to the fuel quantity and the quantity of fuel at least in a stationary case, and the determined air mass (m 2 ) is determined by an air mass sensor ( 3 ) measured air mass (m 1 ) is compared. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturkoeffizient aus dem Vergleich der bestimmten Luftmasse (m2) mit der gemessenen Luftmasse (m1) gebildet und in einem Motorsteuergerät zur Steuerung des Verbrennungsmotors berücksichtigt wird.A method according to claim 1, characterized in that a correction coefficient from the comparison of the determined air mass (m 2 ) with the measured air mass (m 1 ) is formed and taken into account in an engine control unit for controlling the internal combustion engine. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von einem als ein Heißfilm-Luftmassensensor ausgebildeten Luftmassensensor (3) gemessene Luftmasse (m1) mit der bestimmten Luftmasse (m2) verglichen wird.Method according to one of the claims 1 or 2, characterized in that the air mass sensor formed as a hot-film air mass sensor ( 3 ) measured air mass (m 1 ) with the determined air mass (m 2 ) is compared.
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