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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Unterdruckversorgungssystems einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, bei dem mindestens zwei Unterdruckzweige über Schaltventile zur Versorgung von Komponenten der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs mit Unterdruck beaufschlagt werden.
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Ein derartiges Unterdrucksystem ist bekannt. Dabei wird der Unterdruck zum Beispiel von der Brennkraftmaschine an ihrem Ansaugtrakt erzeugt. Mit diesem von der Brennkraftmaschine generierten Unterdruck werden Komponenten der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs über Unterdruckzweige mit Unterdruck versorgt. Diese Komponenten benötigen den Unterdruck zum Beispiel zum Schalten, Steuern und/oder Regeln von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs. Das bedarfsgerechte Beaufschlagen der einzelnen Unterdruckzweige mit Unterdruck wird mittels Schaltventilen durchgeführt. In der Regel gibt es Unterdruckzweige, die mehrere Komponenten mit Unterdruck versorgen, wobei diese gemeinsam mittels eines dem Unterdruckzweig zugeordneten Schaltventils bedarfsgerecht mit Unterdruck beaufschlagt werden. Diese „Gruppierung” der Komponenten in Unterdruckzweige ist unabhängig von der Funktion und/oder Sicherheitsrelevanz dieser Komponenten und wird lediglich durch deren Bedarf an Unterdruck bestimmt. Bei einem Druckanstieg – zum Beispiel Aufgrund eines Lecks in einem der Unterdruckzweige – besteht die Gefahr, dass der Druck im gesamten Unterdruckversorgungssystem auf Atmosphärendruck steigt und insbesondere betriebswichtige Funktionen der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs durch den Ausfall entsprechender Komponenten nicht mehr ausgeführt werden können.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 100 39 787 A1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Unterdruckeinrichtung. Ein Unterdruckspeicher eines pneumatisch betriebenen Servoaggregats eines Kraftfahrzeugs wird über eine elektrische Saugpumpe mit Unterdruck beaufschlagt. Zur Überwachung des Unterdruckspeichers und der elektrischen Saugpumpe wird vorgeschlagen, dass ein Anfangsdruck im Unterdruckspeicher bestimmt wird. Ferner wird nach einem bestimmten Zeitintervall ein Enddruck im Unterdruckspeicher bestimmt. Weiterhin wird die Differenz zwischen Enddruck und Anfangsdruck gebildet und mit einem Grenzwert verglichen. Bei einem Unterschreiten des Grenzwerts wird ein Signal erzeugt, insbesondere ein Warn- und/oder Alarmsignal.
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Weiterhin beschreibt die Druckschrift
DE 10 2004 013 766 A1 ein Luftansaugsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Saugverteiler und mit einem ansaugseitig von der Brennkraftmaschine mit Vakuum beaufschlagbaren Unterdruckspeicherbehälter zur Versorgung von pneumatischen Aktoren mit Antriebsenergie. Dabei ist vorgesehen, dass die Unterseite des Unterdruckspeicherbehälters im Wesentlichen von einer Wandung des Saugverteilers und die Oberseite des Unterdruckspeicherbehälters im Wesentlichen von einem der Wandung zugeordneten Bauteil gebildet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit geringer Gefahr eines Druckanstiegs im gesamten Unterdruckversorgungssystem bei Auftreten eines Lecks bereitzustellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Unterdruckzweige und die von ihnen mit Unterdruck versorgten Komponenten in für den Betrieb der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeugs wichtig oder weniger wichtig klassifiziert werden, und dass im Fall eines im Unterdruckversorgungssystem erfolgenden Druckanstiegs um einen vorgebbaren Wert oder auf einen vorgebbaren Wert mindestens ein weniger wichtiger Unterdruckzweig nicht mehr durch Öffnen des entsprechenden Schaltventils mit Unterdruck beaufschlagt wird. Unter einem Druckanstieg ist ein Anstieg des absoluten Drucks zu verstehen, der einem „Unterdruck-Abfall” hin zu Atmosphärendruck entspricht. Tritt zum Beispiel ein Leck in einem der Unterdruckzweige auf und steigt der Druck über eine Druckschwelle, so funktionieren die von diesem Unterdruckzweig versorgten Komponenten nicht mehr ordnungsgemäß. Ist dieser Unterdruckzweig durch sein geöffnetes Schaltventil mit dem Rest des Unterdruckversorgungssystems verbunden, so führt dies zu einem Druckanstieg im kompletten Unterdruckversorgungssystem und alle Komponenten funktionieren nicht mehr ordnungsgemäß. Es ergibt sich eine kritische Unterdruckschwelle, über die der Druck im Unterdruckversorgungssystem nicht steigen darf. Diese kann als absoluter Wert oder als ein auf den (normalen) Unterdruck bezogener relativer Wert angegeben werden. Die Komponenten werden erfindungsgemäß in wichtig und weniger wichtig klassifiziert, sodass mindestens eine wichtige Komponente und mindestens eine weniger wichtige Komponente der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs bei Bedarf mit Unterdruck versorgt wird. Alle wichtigen Komponenten werden, vorzugsweise getrennt nach ihrem Bedarf, von mindestens einem als wichtig klassifizierten Unterdruckzweig versorgt. Die weniger wichtigen Komponenten werden von mindestens einem als weniger wichtig klassifizierten Unterdruckzweig versorgt. Tritt die Leckage in einem weniger wichtigen Unterdruckzweig auf, so wird dieser Unterdruckzweig durch Schließen des zugeordneten Schaltventils „abgeschaltet”. Die Brennkraftmaschine beziehungsweise das Fahrzeug kann somit ohne Beeinträchtigung der als wichtig klassifizierten Komponenten weiter betrieben werden. Zur Lokalisierung der Leckage können die einzelnen Unterdruckzweige durch Schließen der entsprechenden Schaltventile einzeln abgeschaltet werden. Die Schaltventile werden insbesondere von einem Steuergerät des Fahrzeugs, vorzugsweise einem Steuergerät der Brennkraftmaschine, angesteuert. Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine einen Ansaugtrakt aufweist, an dem sie den Unterdruck generiert. Die Brennkraftmaschine ist also ein Unterdruckgenerator für das Unterdruckversorgungssystem. Somit entfällt eine zusätzlich Unterdruckpumpe zum Erzeugen des Unterdrucks.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine für den Betrieb der Brennkraftmaschine wichtige Komponente eine Ladungsbewegungsklappe, eine Leckdiagnosepumpe und/oder ein Sekundärluftventil ist. Diese Komponenten sind als wichtig klassifizierte Komponenten. Bei einer Fehlfunktion dieser Komponenten wird – gemäß gesetzlicher Regelungen in vielen Ländern – eine „behörden-meldungspflichtige” Warnlampe aktiviert. Diese als wichtig klassifizierten Komponenten sind im Fahrzeug vorzugsweise in räumlicher Nähe zur Brennkraftmaschine, insbesondere zum Abgastrakt, angeordnet.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine für den Betrieb der Brennkraftmaschine weniger wichtige Komponente eine Abgasklappe und/oder eine Luftfilterklappe ist. Die Abgasklappe ist zum Beispiel eine Abgasklappe, die lediglich akustische Effekte herruft/aktiviert. Die Luftfilterklappe ist zum Beispiel eine Klappe im Luftfilter, die eine Änderung im Strömungsverlauf durch den Luftfilter hervorruft.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Druckanstieg mittels einer Druckmesseinrichtung bestimmt und/oder aufgrund einer Fehlfunktion mindestens einer Komponente ermittelt wird. Die Druckmesseinrichtung ist insbesondere im Bereich des Unterdruckgenerators, eines als wichtig klassifizierten Unterdruckzweigs und/oder eines als weniger wichtig klassifizierten Unterdruckzweigs angeordnet. Vorzugsweise wird der Druckanstieg aufgrund einer Fehlfunktion mindestens einer Ladungsbewegungsklappe ermittelt.
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Schließlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass mindestens eine erste weniger wichtige Komponente im Fahrzeug mit einem Abstand zum Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine unterhalb einer Abstandsgrenze und mindestens eine zweite weniger wichtige Komponente im Fahrzeug mit einem Abstand zum Ansaugtrakt oberhalb dieser Abstandsgrenze angeordnet ist, wobei die erste weniger wichtige Komponente über einen ersten weniger wichtigen Unterdruckzweig und die zweite weniger wichtige Komponente über einen zweiten weniger wichtigen Unterdruckzweig mit Unterdruck versorgt wird. Durch diese Aufteilung werden „brennkraftmaschinenferne” weniger wichtige Komponenten von „brennkraftmaschinennahen” weniger wichtigen Komponenten getrennt. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein Leck – zum Beispiel aufgrund einer Beschädigung – in einem Unterdruckzweig zur Versorgung der „brennkraftmaschinenfernen” weniger wichtigen Komponenten Aufgrund seiner Länge wahrscheinlicher ist als bei einem Unterdruckzweig zur Versorgung der „brennkraftmaschinennahen” weniger wichtigen Komponenten.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt die
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Figur ein Unterdruckversorgungssystem einer Brennkraftmaschine.
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Die Figur zeigt in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine 1 eines nicht gezeigten Fahrzeugs, die einen Ansaugtrakt 2 aufweist, an den ein Unterdruckversorgungssystem 3 angeschlossen ist. Der Ansaugtrakt 2 der Brennkraftmaschine 1 weist ein Saugrohr 4 auf, in dessen Ansaugbereich 5 eine als Drosselklappe 6 ausgebildete Armatur angeordnet ist. Das Saugrohr 4 ist über vier Ansaugkanäle 7 mit jeweils einem nicht gezeigten Zylinder der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Die Zylinder der Brennkraftmaschine 1 erzeugen durch ihren Ansaughub jeweils einen Unterdruck im Ansaugtrakt 2, durch den Umgebungsluft über den Ansaugbereich 5 angesaugt wird. Der Ansaugtrakt 2 ist über einen Anschlussbereich 8 des Saugrohrs 4, der dem Ansaugbereich 5 gegenüberliegt, mit einem ein Rückschlagventil 9 aufweisenden Unterdruckanschluss einer Hauptversorgungseinrichtung 10 des Unterdruckversorgungssystems 3 verbunden. Die Hauptversorgungseinrichtung 10 weist eine Hauptversorgungsleitung 11 auf, die den Unterdruckanschluss 10 an ihrem einen Ende mit einem Unterdruckreservoir 12 und an ihrem anderen Ende mit dem Abgastrakt 2 strömungstechnisch verbindet. Das Unterdruckreservoir 12 weist ein Ausgleichsvolumen zum kurzfristigen Ausgleich von Druckschwankungen im Unterdruckversorgungssystem auf. Von der Hauptversorgungsleitung 11 zweigen vier als Leitungen ausgebildete Unterdruckzweige 13, 14, 15, 16 ab, die jeweils unmittelbar hinter einem Abzweig ein Schaltventil 17, 18, 19, 20 aufweisen.
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Der erste Unterdruckzweig 13 ist als wichtig klassifiziert (erster wichtiger Unterdruckzweig 21) und wird durch Öffnen des ersten Schaltventils 17 mit Unterdruck beaufschlagt. Er führt zu einer Unterdruckdose 22, mit der vier als Ladungsbewegungsklappen 23 ausgebildete, als wichtig klassifizierte Komponenten 24 (wichtige Komponenten 24) der Brennkraftmaschine 1 angesteuert werden. Die Ladungsbewegungsklappen 23 weisen jeweils eine (vorzugsweise elektrische) Lagerückmeldungseinrichtung 25 zur Meldung ihrer Lage an ein nicht dargestelltes Steuergerät auf, von denen in der Figur nur eine Lagerückmeldungseinrichtung 25 exemplarisch dargestellt ist.
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Der zweite Unterdruckzweig 14 kann durch Öffnen des zweiten Schaltventils 18 mit Unterdruck beaufschlagt werden und versorgt eine als Sekundärluftventil 26 ausgebildete, als wichtig klassifizierte Komponente 27 (wichtige Komponente 27) und ist daher ein zweiter als wichtig klassifizierter Unterdruckzweig 28. Im zweiten wichtigen Unterdruckzweig 28 ist eine Druckmesseinrichtung 29 zur Messung des Unterdrucks in diesem Unterdruckzweig 14 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich versorgt der zweite Unterdruckzweig 14 eine als Leckdiagnosepumpe ausgebildete, als wichtig klassifizierte Komponente (nicht gezeigt). Somit versorgt der zweite Unterdruckzweig 15 ausschließlich als wichtig klassifizierte Komponenten 35 mit Unterdruck.
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Der dritte Unterdruckzweig 15 ist als weniger wichtig klassifiziert, da er „nur” eine als Luftfilterklappe 30 ausgebildete erste weniger wichtige Komponente 31 mit Unterdruck versorgt. Da diese Komponente 31 einen Abstand zum Ansaugtrakt 2 der Brennkraftmaschine 1 aufweist, der geringer ist als eine wählbare Abstandsgrenze A, ist der zweite Unterdruckzweig ein erster weniger wichtiger Unterdruckzweig 32.
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Der vierte Unterdruckzweig 16 ist als weniger wichtig klassifiziert und versorgt eine als Abgasklappe 33 ausgebildete weniger wichtige Komponente 34. Diese weniger wichtige Komponente 34 ist in einer der Brennkraftmaschine 1 zugeordneten Abgasanlage (nicht gezeigt) angeordnet. Sie weist einen Abstand zum Ansaugtrakt 2 der Brennkraftmaschine 1 auf, der größer ist als die Abstandsgrenze A. Somit ist die Komponente 34 eine zweite weniger wichtige Komponente 35 und der diese Komponente 34 versorgende vierte Unterdruckzweig 16 ein zweiter weniger wichtiger Unterdruckzweig 36.
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Es ergibt sich folgendes Verfahren zum Betrieben des Unterdruckversorgungssystems 3: Wird im Unterdruckversorgungssystem 3 ein Druckanstieg um/auf einen vorgebbaren Wert mittels der Druckmesseinrichtung 29 bestimmt und/oder aufgrund einer Fehlfunktion mindestens einer Komponente 24, 27, 31, 34 ermittelt, so wird mindestens einer der weniger wichtigen Unterdruckzweige 32, 35 nicht mehr durch Öffnen des entsprechenden Schaltventils 19, 20 mit Unterdruck beaufschlagt. Zur Diagnose, ob ein Leck im ersten weniger wichtigen Unterdruckzweig 32 oder im zweiten weniger wichtigen Unterdruckzweig 35 vorliegt, wird alternierend eines der beiden Schaltventile 19, 20 geöffnet und das jeweils andere geschlossen. In Abhängigkeit der Schaltzustände der Schaltventile 19, 20 der weniger wichtigen Unterdruckzweige 32, 35 kann zum Beispiel mittels der Druckmesseinrichtung 29 bestimmt werden, ob und in welchem der weniger wichtigen Unterdruckzweige 32, 35 ein Leck vorliegt. Liegt in keinem der weniger wichtigen Unterdruckzweige 32, 35 ein Leck vor, so wird davon ausgegangen, dass eine Leckage im Rest des Unterdruckversorgungssystems 3, also der Hauptversorgungseinrichtung 10 oder mindestens einem der als wichtig klassifizierten Unterdruckzweige 21, 28 vorliegt.
