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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Bisherige
Konzepte zur Diagnose einer Leckage in der Ansaugstrecke aufgeladener
Verbrennungsmotoren basieren zumeist auf einer bekannten Ansaugluftmasse,
die mittels eines Heißfilmluftmassenmessers ermittelt wird.
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Aus
der
DE 102 09 870
A1 ist ein Verfahren zum Erkennen einer Leckage in einem
Einlasskanal eines Verbrennungsmotors bekannt. Im Einlasskanal sind
eine Drosseleinrichtung und ein Luftmassenmesser angeordnet. Eine
zugeführte Kraftstoffmenge wird in Abhängigkeit
entweder eines vom Luftmassenmesser in Abhängigkeit des
gemessenen Luftmassenstroms erzeugten Hauptsignals oder eines Nebensignals,
das abhängig von dem Drosselgrad der Drosseleinrichtung
und der Drehzahl des Verbrennungsmotors erzeugt wird, ermittelt.
Eine Luftmassenkorrekturgröße wird durch Vergleich
des Hauptsignals mit dem Nebensignal ermittelt.
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Ein
Leckagesignal, das eine Leckage im Einlasskanal anzeigt, wird in
Abhängigkeit der Luftmassenkorrekturgröße
erzeugt.
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Druckbasierte
Diagnosen sind nicht in der Lage, den Leckageort bezüglich
der Ansaugstrecke vor der Drosselklappe und abgasseitig, d. h. zwischen
Auslassventil und Turbine, zu differenzieren, es sei denn, der Verbrennungsmotor
wird mit Hilfe des Abgasturboladers sowie eines vorgeschalteten mechanischen
Kompressors aufgeladen.
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Aus
der
DE 10 2004
036 064 A1 ist ein Diagnoseverfahren von Fehlern bei der
Ladedruckregelung eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader,
dessen Ladedruck durch ein hinter dem Verbrennungsmotor angeordnetes
und mit dem Ladedruck als Steuerdruck beaufschlagtes Bypassventil einer
Turbine des Abgasturboladers geregelt wird, sowie ein auf dem Abgasturbolader
vorgeschalteten mechanischen Kompressor bekannt.
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Ein
Saugrohrdruck des Verbrennungsmotors, ein Druck zwischen dem Kompressor
und einem Verdichter des Turboladers und ein Druck zwischen dem
Verdichter des Turboladers und dem Verbrennungsmotor werden gemessen.
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Zumindest
ein Teil der gemessenen Drücke bzw. ein anhand dieser Drücke
ermittelter Luftmassenfluss mit entsprechenden modellierten Drücken bzw.
mit einem entsprechenden Modellmassenstrom bei fehlerfreiem Betrieb
werden verglichen, die für einen entsprechenden Betriebszustand
ermittelt worden sind.
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Bei
bekannten druckbasierten Diagnosen des Luftpfades einfach aufgeladener
Verbrennungsmotoren kann keine Lokalisierung eines defekten Bauteils/Komponente
(sog. „pin-pointing") durchgeführt werden. D.
h. es kann nur angezeigt werden, dass eine Undichtigkeit bzw. ein
Fehler vorliegen, es wird aber nicht auf das defekte Bauteil lokalisiert.
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Außerdem
kann die Diagnose nicht im stehenden Fahrzeug, also beispielsweise
in der Werkstatt oder am Bandende durchgeführt werden,
da ein aufgeladener Fahrbetrieb hierfür erforderlich ist.
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Aufgabe der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Diagnoseverfahrens
zum Erkennen von Fehlern, bei dem fehlerbehaftete Verbrennungsmotoren
bzw. Fahrzeuge bereits beispielsweise am Bandende erkannt werden
oder in der Werkstatt die Fehlersuche erleichtert wird.
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Lösung der Aufgabe
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch ein Diagnoseverfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Für
die erfindungsgemäße Ladedruckdiagnose wird eine
Funktionsprüfung (sog. „Kurztrip") definiert,
bei der eine vorgegebene Motorlast und ein Drehzahlverlauf (sog. „Drehzahlrampe")
im Leerlauf eingestellt wird. Aus dieser positiven Lastbeaufschlagung
resultiert eine definierte Ladedruckanforderung, bei der die Sensorsignale
eines Drucksensors im Saugrohr, eines Drucksensors im Druckrohr,
der stromaufwärts der Drosselklappe angeordnet ist, sowie
eines Drucksensors für den Umgebungsdruck, der beispielsweise
in einem Motorsteuergerät angeordnet ist, ausgewertet werden.
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Entscheidend
für die Lokalisierung eines defekten Bauteils/Komponente
sind hierbei der gemessene Ladedruck zwischen dem Verdichter und
der Drosselklappe sowie der Saugrohrdruck stromabwärts
der Drosselklappe.
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Das
erfindungsgemäße Diagnoseverfahren basiert auf
der positiven Lastbeaufschlagung im Leerlauf, die zu einer Ladedruckanforderung
und damit zum Öffnen der Drosselklappe sowie zum Ansteigen
der Motordrehzahl führt.
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Diese
fahrerunabhängige, definierte positive Lastbeaufschlagung
im Leerlauf bietet den Vorteil eines sehr gut reproduzierbaren Systemverhaltens
und eignet sich damit besonders für das erfindungsgemäße
Diagnoseverfahren.
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Beim Öffnen
der Drosselklappe im Moment der Ladedruckanforderung wird das Volumen
im Druckrohr kurzzeitig leer gesaugt, so dass es zu einem Absinken
des Ladedruckes unter den Umgebungsdruck kommt. Anschließend
steigen sowohl der Ladedruck als auch der Saugrohrdruck gemeinsam
an.
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Wenn
die Motordrehzahl an die Begrenzung für die Funktionsprüfung
gelangt, wird die Ladedruckanforderung durch ein Öffnen
eines Wastegates (Turbinenbypass-Ventil) zurück genommen
und die Drosselklappe zugeworfen/geschlossen. Durch das Schließen
der Drosselklappe kommt es zu einem weiteren kurzzeitigen Ansteigen
des Ladedruckes, da sich die Luft stromaufwärts der Drosselklappe staut
und der Überdruck nicht sofort vollständig über ein
Schubumluftventil, welches in einer Schubumluftleitung zur Umgehung
des Verdichters angeordnet ist, abgebaut werden kann.
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Die
Regelung des Ladedruckes erfolgt durch das Wastegate, das mit dem
Ladedruck als Steuerdruck beaufschlagt wird, so dass das Wastegate
mit steigendem Ladedruck geöffnet wird. Über ein
in der Steuerleitung verbautes Taktventil lässt sich der Steuerdruck
des Wastegates gezielt verkleinern und somit der Turbinenmassenstrom
erhöhen.
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Für
das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren wird der
Zeitraum der Ladedruckanforderung in drei Abschnitte aufgeteilt.
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Den
ersten Abschnitt bildet der Zeitraum zu Beginn der Ladedruckanforderung,
bei dem die Drosselklappe aufgrund einer positiven Lastbeaufschlagung
geöffnet, das Wastegate geschlossen und die Motordrehzahl
erhöht wird.
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Den
zweiten Abschnitt bildet der Zeitraum der Ladedruckanforderung.
Hierbei wird die Drosselklappe kontinuierlich geöffnet
und die Motordrehzahl stetig erhöht.
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Den
dritten Abschnitt bildet der Zeitraum nach Beendigung der Ladedruckanforderung,
wenn die Drosselklappe geschlossen, das Wastegate geöffnet
und die Motordrehzahl aufgrund dieser Lastrücknahme verringert
wird.
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Bei
der erfindungsgemäßen Ladedruckdiagnose während
der Funktionsprüfung wird mindestens ein Kriterium überprüft.
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Das
erste Kriterium ist das Unterschreiten einer ersten Druck-Diagnoseschwelle
für das kurzzeitige Absinken des Ladedrucks unter den Umgebungsdruck
beim Öffnen der Drosselklappe zu Beginn der Ladedruckanforderung.
Die erste Druck-Diagnoseschwelle ist niedriger im Vergleich zum
Umgebungsdruck.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren kann eine
Leckage im Druckrohr oder ein offen klemmendes Wastegate diagnostiziert
werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
zusätzlich zum ersten Kriterium ein zweites Kriterium überprüft.
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Das
zweite Kriterium ist das Überschreiten einer zweiten Druck-Diagnoseschwelle
eines höhenabhängigen Mindest-Ladedruckes stromaufwärts
der Drosselklappe bzw. im Saugrohr während der Ladedruckanforderung.
Die zweite Druck-Diagnoseschwelle ist größer/höher
im Vergleich zu dem Umgebungsdruck.
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Mit
diesem Diagnoseverfahren kann einerseits eine Leckage im Druckrohr
oder ein offen klemmendes Wastegate und andererseits ein gering
oder teilweise geöffnetes Wastegate diagnostiziert werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
zusätzlich zum ersten Kriterium oder zusätzlich
zum ersten und zweiten Kriterium ein drittes Kriterium überprüft.
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Als
drittes Kriterium wird der Ladedruck nach dem Schließen
der Drosselklappe, und somit nach Beendigung der Ladedruckanforderung,
betrachtet. Hier muss mindestens eine dritte höhenabhängige Druck-Diagnoseschwelle
erreicht werden. Die dritte Druck-Diagnoseschwelle ist größer/höher
im Vergleich zu der zweiten Druck-Diagnoseschwelle.
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Für
alle drei Kriterien gibt es vorteilhafterweise Ereigniszähler,
so dass jedes Kriterium während der Funktionsprüfung
mehrfach auf die Funktionsfähigkeit getestet werden muss,
bevor es zur Ausgabe eines Fehlers bzw. des sog. „Healings",
d. h. Rücksetzen eines Fehlerbits bzw. der Fehlerpfad ist
funktionstüchtig geprüft (beispielsweise wichtig
für eine Bandendeprüfung), kommt.
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Durch
ein Heranziehen der ersten und dritten Druck-Diagnoseschwellen kann
einerseits eine Leckage im Druckrohr oder ein offen klemmendes Wastegate
und andererseits ein teilweise geöffnetes Wastegate diagnostiziert
werden.
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Durch
ein Heranziehen der ersten, zweiten und dritten Druck-Diagnoseschwellen
kann zum Ersten eine Leckage im Druckrohr oder großer Schließfehler
des Wastegates, d. h. ein offen klemmendes Wastegate, eine Großleckage
im Abgaspfad (zwischen Krümmer und Turbine bzw. Wastegate),
zum Zweiten ein mittlerer Schließfehler des Wastegates, d.
h. ein gering geöffnetes Wastegate, und zum Dritten ein
geringer Schließfehler des Wastegates, d. h. ein teilweise
geöffnetes Wastegate, bzw. eine Kleinleckage im Abgaspfad
diagnostiziert werden.
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In
vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung werden zur
Diagnose eine vierte und/oder fünfte Druck-Diagnoseschwelle
herangezogen.
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Die
vierte Druck-Diagnoseschwelle dient während der Ladedruckanforderung
zur Diagnose und ist niedriger im Vergleich zu der zweiten Druck-Diagnoseschwelle.
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Die
fünfte Druck-Diagnoseschwelle wird zur Diagnose nach Beendigung
der Ladedruckanforderung verwendet und ist niedriger im Vergleich
zu der dritten und vierten Druck-Diagnoseschwelle und höher
im Vergleich zum Umgebungsdruck.
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Ein
Festlegen der einzelnen Druck-Diagnoseschwellen kann aufgrund von
Erfahrungswerten, die während einer Prüfstandsarbeit
ermittelt wurden, erfolgen.
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Die
relative Lage der einzelnen Druck-Diagnoseschwellen ist zueinander
stets gleich.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
eine Kleinleckage im Druckrohr stromaufwärts der Drosselklappe
diagnostiziert, wenn vom Ladedruckwert zu Beginn der Ladedruckanforderung die
erste Druck-Diagnoseschwelle nicht unterschritten wird, da der Druckabfall
aufgrund eines Ansaugens von zusätzlicher Umgebungsluft
geringer ausfällt. Weiterhin werden während der
Ladedruckanforderung die zweite Druck-Diagnoseschwelle nicht überschritten
und die vierte Druck-Diagnoseschwelle überschritten und
nach Beendigung der Ladedruckanforderung die dritte Druck-Diagnoseschwelle nicht überschritten
und die fünfte Druck-Diagnoseschwelle überschritten.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
eine Großleckage im Druckrohr oder ein mechanisch defekter
Verdichter diagnostiziert, wenn vom Ladedruckwert zu Beginn der
Ladedruckanforderung die erste Druck-Diagnoseschwelle nicht unterschritten
wird. Weiterhin werden während der Ladedruckanforderung
die zweite und die vierte Druck-Diagnoseschwelle vom Druckwert des
Ladedrucksensors nicht überschritten. Nach Beendigung der
Ladedruckanforderung werden sowohl die dritte als auch die fünfte
Druck-Diagnoseschwelle vom Ladedruckwert nicht überschritten.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
eine Kleinleckage im Abgaspfad, ein Wastegate mit einem geringen
Schließfehler oder eine Leckage in der Schubumluftleitung
(bzw. Schließfehler des Schubumluftventils) diagnostiziert, wenn
vom Ladedruckwert zu Beginn der Ladedruckanforderung die erste Druck-Diagnoseschwelle unterschritten
wird. Weiterhin werden während der Ladedruckanforderung
die zweite und die vierte Druck-Diagnoseschwelle vom Ladedruckwert
nicht überschritten. Nach Beendigung der Ladedruckanforderung überschreitet
der Druckwert des Ladedrucksensors sowohl die dritte und die fünfte Druck-Diagnoseschwelle.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
eine Leckage im Abgasstrang, ein Wastegate mit einem mittleren Schließfehler
oder eine Leckage in der Schubumluftleitung diagnostiziert, wenn
vom Ladedruckwert zu Beginn der Ladedruckanforderung die erste Druck-Diagnoseschwelle
unterschritten wird. Weiterhin werden während der Ladedruckanforderung
die zweite und die vierte Druck-Diagnoseschwelle vom Ladedruckwert
nicht überschritten. Nach Beendigung der Ladedruckanforderung überschreitet
der Druckwert des Ladedrucksensors nur die fünfte Druck-Diagnoseschwelle.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
eine Großleckage im Abgasstrang, ein Wastegate mit einem
großen Schließfehler oder eine Leckage in der
Schubumluftleitung diagnostiziert, wenn vom Ladedruckwert zu Beginn
der Ladedruckanforderung die erste Druck-Diagnoseschwelle nicht
unterschritten wird. Weiterhin werden während der Ladedruckanforderung
die zweite und die vierte Druck-Diagnoseschwelle vom Ladedruckwert
nicht überschritten. Nach Beendigung der Ladedruckanforderung überschreitet
der Druckwert des Ladedrucksensors nur die fünfte Druck-Diagnoseschwelle.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können
gleichzeitig der Ladedrucksensor und der Saugrohrdrucksensor plausibilisiert
und gegebenenfalls als fehlerhaft ausgegeben werden.
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Dazu
wird im Moment der Ladedruckanforderung geprüft, ob beide
Sensorwerte im Bereich des Umgebungsdrucks liegen und anschließend
ein höhenabhängiger Mindestdruck erreicht wird.
Da die Drosselklappe bei einer Ladedruckanforderung stets vollständig
geöffnet ist, müssen beide Drucksensoren, abgesehen
von Bauteiltoleranzen, den gleichen Wert anzeigen.
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Im
Fehlerfall wird nur ein Sensorwert zu Beginn der Anforderung auf
Umgebungsdruckniveau liegen und anschließend den geforderten
Mindestdruck erreichen, so dass hierüber auf den defekten Sensor
gezeigt werden kann.
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Bei
den Drehzahlverläufen während der Funktionsprüfung
handelt es sich um einen gut reproduzierbaren Test, der lediglich
von Bauteiltoleranzen, beispielsweise Sensoren, Abgasturbolader,
Wastegate, in verschiedenen Fahrzeugen sowie dem Umgebungsdruck
beeinflusst wird. Um den Höheneinfluss auszugleichen, muss
daher bei mehreren Ladedruckanforderungen stets ein Mindestdruckverhältnis (Ladedruck
zu Umgebungsdruck bzw. Saugrohrdruck zu Umgebungsdruck) erreicht
werden. Diese Mindestdruckverhältnisse repräsentieren
eine sechste und siebte Druck-Diagnoseschwelle.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren können
somit eine Diagnose einer Leckage im Druckrohr (vorteilhafterweise
differenziert nach Klein- und Großleckage), eine Diagnose
einer Fehlergruppe Leckage im Abgaspfad bzw. Schließfehler des
Wastegates bzw. eine Leckage in der Schubumluftleitung bzw. ein
mechanisch defekter Verdichter (vorteilhafterweise differenziert
nach Kleinleckage im Abgaspfad bzw. geringer Schließfehler
des Wastegates und Leckage im Abgaspfad bzw. mittlerer Schließfehler
des Wastegates und Großleckage im Abgaspfad bzw. großer
Schließfehler des Wastegates) und eine Plausibilitätsprüfung
des Ladedruck- bzw. Saugrohrdrucksensors erfolgen.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren kann beispielsweise
sowohl am Bandende, als auch in der Werkstatt überprüft
werden, ob eine Undichtigkeit im Luft- oder Abgaspfad vorliegt,
ohne die Halle mit dem Fahrzeug zu verlassen.
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Da
für die erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren
lediglich die Signale der vorhandenen Drucksensoren (Ladedrucksensor
und Saugrohrdrucksensor) ausgewertet werden müssen, entstehen
keine Kosten für zusätzliche Sensoren.
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Offline-Tests
eines Funktionsprototypen können mit Hilfe von realen Messergebnissen
von Fahrzeugmessungen, bei denen ein relevanter Fehlerfall simuliert
wird, durchgeführt werden. Hierbei kann die Diagnosefunktion
hinsichtlich der Fehlererkennung und der Diagnoseschwellen überprüft
werden.
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Die
Funktion kann somit auf Fehldiagnosen überprüft
werden.
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Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1:
eine schematische Übersicht eines Verbrennungsmotors mit
einem Abgasturbolader;
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2:
Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe im
fehlerfreien Fall;
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3:
Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei
einer Kleinleckage im Druckrohr stromaufwärts der Drosselklappe;
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4:
Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei
einer Großleckage im Druckrohr stromaufwärts der
Drosselklappe oder bei einem mechanisch defekten Verdichter;
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5:
Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei
einer Kleinleckage im Abgasstrang, einem geringen Schließfehler
des Wastegates oder einer Leckage in der Schubumluftleitung;
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6:
Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei
einer Leckage im Abgasstrang, einem mittleren Schließfehler
des Wastegates oder einer Leckage in der Schubumluftleitung;
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7:
Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei
einer Großleckage im Abgasstrang, einem großen
Schließfehler des Wastegates oder einer Leckage in der
Schubumluftleitung;
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8:
Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei
fehlerfreien Sensoren;
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9:
Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei
einem fehlerbehafteten Ladedrucksensor und einem fehlerfreien Saugrohrdrucksensor;
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10:
Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei
einem fehlerbehafteten Ladedrucksensor und einem fehlerfreien Saugrohrdrucksensor.
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Die 1 zeigt
eine schematische Übersicht eines Verbrennungsmotors 1 mit
einem Abgasturbolader 2. Der Abgasturbolader 2 umfasst
einen Verdichter 3 und eine Turbine 4. Der Verdichter 3 ist
im Luftpfad 5 (Ansaugstrang) angeordnet. Stromabwärts
des Verdichters 3 ist eine Drosselklappe 6 angeordnet.
Stromabwärts des Verdichters 3 und stromaufwärts
der Drosselklappe 6 ist in einem Druckrohr 7 des
Luftpfades 5 ein Ladedrucksensor 8 angeordnet.
Stromabwärts der Drosselklappe 6 ist in einem
Saugrohr 9 des Luftpfades 5 ein Saugrohrdrucksensor 10 angeordnet.
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Ein
Luftfilter 11 ist stromaufwärts des Verdichters 3 angeordnet.
Ein Ladeluftkühler 12 ist stromabwärts
der Drosselklappe 6 und stromaufwärts des Saugrohrdrucksensors 10 angeordnet.
Zur Umgehung des Verdichters 3 ist ein Schubumluftventil 13 in
einer Schubumluftleitung 14 angeordnet.
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Der
Verbrennungsmotor 1 wird durch den Verdichter 3 des
Abgasturboladers 2 aufgeladen. Die Regelung des Ladedrucks
erfolgt durch ein Wastegate 15, das mit dem Ladedruck als
Steuerdruck beaufschlagt wird, so dass das Wastegate 15 mit
steigendem Ladedruck geöffnet wird. Das Wastegate 15 ist in
einer Umgehungsleitung 16 zur Umgehung der sich in einem
Abgaspfad 17 (Abgasstrang) angeordneten Turbine 4 angeordnet. Über
ein in einer Steuerleitung 18 verbautes Taktventil (nicht
dargestellt) lässt sich der Steuerdruck des Wastegates 15 gezielt verkleinern
und somit der Turbinenmassenstrom erhöhen.
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In 2 ist
in einem Diagramm die Drehzahl nmot_w des Verbrennungsmotors 1 im
Leerlauf, die Druckwerte pvdr_w, psr_w, pu_w des Ladedrucksensors 8,
des Saugrohrdrucksensors 10 und des Umgebungsdrucksensors
sowie der Winkel w_dkba der Drosselklappe 6 über
die Zeit t für einen fehlerfreien Zustand dargestellt.
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Beim Öffnen
der Drosselklappe 6 kommt es zu einem kurzzeitigen Absinken
des Druckwertes pvdr_w des Ladedrucksensors 8 unter den
Druckwert pu_w des Umgebungsdrucksensors und zu einem Unterschreiten
einer ersten Druck-Diagnoseschwelle S1, da das Volumen stromaufwärts
der Drosselklappe 6 leergesaugt wird.
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Anschließend
steigen sowohl der Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8,
als auch der Druckwert psr_w des Saugrohrdrucksensors 10 gemeinsam
an und eine zweite Druck-Diagnoseschwelle S2 wird überschritten.
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Wenn
die Drehzahl nmot_w des Verbrennungsmotors 1 an die Begrenzung
für die Funktionsprüfung gelangt, wird die Ladedruckanforderung durch
ein Schließen der Drosselklappe 6 und einem damit
verbundenen Öffnen des Wastegates 15 zurück
genommen. Durch das Schließen der Drosselklappe 6 kommt
es zu einem weiteren Ansteigen des Druckwertes pvdr_w des Ladedrucksensors 8 und
zu einem Überschreiten einer dritten Druck-Diagnoseschwelle
S3, da sich die Luft stromaufwärts der Drosselklappe 6 staut
und der Überdruck nicht sofort vollständig über
das Schubumluftventil 13 abgebaut werden kann. Die erste
Druck-Diagnoseschwelle S1 repräsentiert einen Mindestdruckwert
für einen sog. „Unterschwinger" des Druckwertes
pvdr_w des Ladedrucksensors 8 nach dem Öffnen
der Drosselklappe 6.
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Die
zweite Druck-Diagnoseschwelle S2 repräsentiert einen Mindestdruckwert
des Druckwertes pvdr_w des Ladedrucksensors 8 während
der Ladedruckanforderung.
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Die
dritte Druck-Diagnoseschwelle S3 repräsentiert einen Mindestdruckwert
des Druckwertes pvdr_w des Ladedrucksensors 8 nach dem
Schließen der Drosselklappe 6.
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3 zeigt
ein Diagramm bei einer Kleinleckage stromaufwärts der Drosselklappe 6.
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Im
Vergleich zu 2 ist das kurzzeitige Absinken
des Druckwertes pvdr_w des Ladedrucksensors 8 im Moment
des Öffnens der Drosselklappe 6 wesentlich geringer,
da ein Druckausgleich mit der Umgebung über die Leckstelle
erfolgt. Somit wird die erste Druck-Diagnoseschwelle S1 nicht unterschritten.
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Im
Bereich der Ladedruckanforderung fällt der maximale Druckwert
pvdr_w des Ladedrucksensors 8 deutlich geringer aus im
Vergleich zu 2, so dass die zweite Druck-Diagnoseschwelle
S2 nicht überschritten wird.
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Beim
Schließen der Drosselklappe 6 überschreitet
der Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 die dritte
Druck-Diagnoseschwelle S3 nicht.
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4 zeigt
ein Diagramm bei einer Großleckage stromaufwärts
der Drosselklappe 6, beispielsweise infolge eines Schlauchabfalls
oder bei einem mechanisch defekten Verdichter 3. Im Vergleich
zu 2 bleiben sowohl der Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8,
als auch der Druckwert psr_w des Saugrohrdrucksensors 10 auf
dem Druckwert pu_w des Umgebungsdrucksensors liegen, wenn es zu
einer Ladedruckanforderung kommt, da der Verdichter 3 des
Abgasturboladers 2 in die Umgebung fördert und
der Verbrennungsmotor 1 die Luft direkt aus der Umgebung
ansaugt. Somit wird die erste Druck-Diagnoseschwelle S1 nicht unterschritten,
und die zweite und dritte Druck-Diagnoseschwelle S2, S3 werden nicht überschritten.
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Um
beispielsweise eine Differenzierung zwischen einer Kleinleckage
gemäß 2 und einer Großleckage
gemäß 3 zu erhalten, können
zusätzlich zur zweiten Druck-Diagnoseschwelle S2 eine vierte
Druck-Diagnoseschwelle S4 und zusätzlich zur dritten Druck-Diagnoseschwelle
S3 eine fünfte Druck-Diagnoseschwelle S5 herangezogen werden.
Die vierte Druck-Diagnoseschwelle S4 ist niedriger im Vergleich
zu der zweiten Druck-Diagnoseschwelle S2. Ebenso ist die fünfte
Druck-Diagnoseschwelle S5 niedriger im Vergleich zu der dritten Druck-Diagnoseschwelle
S3.
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Bei
einer Kleinleckage werden sowohl die vierte, als auch die fünfte
Druck-Diagnoseschwelle S4, S5 überschritten.
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Im
Gegensatz zu der Kleinleckage werden bei einer Großleckage
sowohl die vierte, als auch die fünfte Druck-Diagnoseschwelle
S4, S5 nicht überschritten.
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5 zeigt
ein Diagramm bei einer Kleinleckage im Abgaspfad 17 im
Bereich des Auslasses und der Turbine 4 des Abgasturboladers 2 bzw.
des Wastegates 15, das Wastegate 15 schließt
bei einer Ladedruckanforderung nicht vollständig und bleibt gering
geöffnet oder bei einer Leckage in der Schubumluftleitung 14.
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Das
Volumen stromaufwärts der Drosselklappe 6 wird
im Moment des Öffnens der Drosselklappe 6 leer
gesaugt und es kommt zu einem Unterschreiten der ersten Druck-Diagnoseschwelle
S1 von dem Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8.
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Der
maximal erreichte Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 unterschreitet
im Bereich der Ladedruckanforderung die zweite und vierte Druck-Diagnoseschwelle
S2, S4.
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Nach
dem Schließen der Drosselklappe 6 kommt es zu
einem starken Ansteigen des Druckwertes pvdr_w des Ladedrucksensors 8,
da sich die Luft stromaufwärts der Drosselklappe 6 staut,
und die dritte und fünfte Druck-Diagnoseschwelle S3, S5
werden überschritten.
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6 zeigt
ein Diagramm bei einer Leckage im Abgaspfad 17 im Bereich
des Auslasses und der Turbine 4 bzw. des Wastegates 15,
das Wastegate 15 schließt bei einer Ladedruckanforderung
nicht vollständig und bleibt teilweise geöffnet
oder bei einer Leckage in der Schubumluftleitung 14.
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Bei
der Ladedruckanforderung bleiben beide Druckwerte pvdr_w, psr_w
des Ladedrucksensors 8 und des Saugrohrdrucksensors 10 nahezu
auf dem Druckwert pu_w des Umgebungsdrucksensors liegen.
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Zu
Beginn der Ladedruckanforderung unterschreitet der Druckwert pvdr_w
des Ladedrucksensors 8 die erste Druck-Diagnoseschwelle
S1.
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Nach
dem Schließen der Drosselklappe 6 wird die fünfte
Druck-Diagnoseschwelle S5 von dem Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 überschritten.
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7 zeigt
ein Diagramm bei einer Großleckage im Abgaspfad 17 im
Bereich des Auslasses und der Turbine 4 bzw. des Wastegates 15,
das Wastegate 15 schließt bei einer Ladedruckanforderung nicht
und bleibt vollständig geöffnet oder bei einer
Leckage in der Schubumluftleitung 14.
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Im
Bereich der Ladedruckanforderung fällt der Druckwert pvdr_w
des Ladedrucksensors 8 kontinuierlich unter den Druckwert
pu_w des Umgebungsdrucksensors ab und die erste Druck-Diagnoseschwelle
S1 wird unterschritten.
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Während
der Ladedruckanforderung werden die zweite und vierte Druck-Diagnoseschwelle
S2, S4 von dem Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 nicht überschritten.
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Erst
nach dem Schließen der Drosselklappe 6 kommt es
aufgrund des Staudruckes stromaufwärts der Drosselklappe 6 zu
einem leichten Druckanstieg und die fünfte Druck-Diagnoseschwelle S5
wird von dem Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 überschritten.
Die dritte Druck-Diagnoseschwelle S3 wird nach Beendigung der Ladedruckanforderung
dagegen nicht von dem Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 überschritten.
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Eine
Festlegung der einzelnen Werte für die Druck-Diagnoseschwellen
S1 bis S5 kann aufgrund von während eines Prüfstandsbetriebs
ermittelten Erfahrungswerten erfolgen. Während eines Prüfstandsbetriebs
können einzelne Fehlerfälle, beispielsweise ein
teilweise offen klemmendes Wastegate 15, simuliert werden
und die dabei gemessenen Druckwertverläufe mit Druckwertverläufen
im fehlerfreien Fall verglichen werden.
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8 zeigt
ein Diagramm für einen fehlerfreien Ladedrucksensor 8 und
einen fehlerfreien Saugrohrdrucksensor 10.
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Zu
Beginn der Ladedruckanforderung müssen beide Druckwerte
pvdr_w, psr_w des Ladedrucksensors 8 und des Saugrohrdrucksensors 10 im
Bereich des Druckwerts pu_w des Umgebungsdrucksensors liegen, da
die Funktionsprüfung im Leerlauf durchgeführt
wird. Aufgrund der geöffneten Drosselklappe 6 steigen
beide Druckwerte pvdr_w, psr_w im Bereich der Ladedruckanforderung
synchron an.
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Eine
sechste Druck-Diagnoseschwelle S6, die ein Mindestdruckverhältnis
des Druckwerts pvdr_w zu dem Druckwert pu_w repräsentiert,
wird vom Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 und vom
Druckwert psr_w des Saugrohrdrucksensors 10 überschritten.
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9 zeigt
ein Diagramm für einen fehlerbehafteten Ladedrucksensor 8 und
einen fehlerfreien Saugrohrdrucksensor 10.
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Der
Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 bleibt auf dem
Druckwert pu_w des Umgebungsdrucksensors hängen, weil der
Ladedrucksensor 8 neben dem Druckrohr 7 hängt,
so steigt nur der Druckwert psr_w des Saugrohrdrucksensors 10 bei einer
Ladedruckanforderung über die sechste Druck-Diagnoseschwelle
S6 an. Somit wird das Ladedrucksensorsignal als unplausibel erkannt.
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Hängt
der Druckwert psr_w des Saugrohrdrucksensors 10 auf dem
Druckwert pu_w des Umgebungsdrucksensors (nicht dargestellt), so
steigt umgekehrt der Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 bei
einer entsprechenden Ladedruckanforderung über eine siebte
Druck-Diagnoseschwelle (nicht dargestellt) an und das Saugrohrdrucksensorsignal wird
als unplausibel diagnostiziert.
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10 zeigt
ein Diagramm für einen fehlerbehafteten Ladedrucksensor 8 und
einen fehlerfreien Saugrohrdrucksensor 10.
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Bei
einem Offset-Fehler oder eines „eingefrorenen" Sensors
oberhalb des Druckwertes pu_w des Umgebungsdrucksensors würde
zu Beginn der Ladedruckanforderung nur der fehlerfreie Sensor auf dem
Druckwert pu_w des Umgebungsdrucksensors liegen und anschließend
die sechste Druck-Diagnoseschwelle S6 erreichen.
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10 zeigt
den Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 mit einem Offset-Fehler.
Der Druckwert pvdr_w des Ladedrucksensors 8 erreicht die
sechste Druck-Diagnoseschwelle S6 schon zu Beginn der Ladedruckanforderung.
-
Die
Anfangsbedingung des Druckwerts pvdr_w des Ladedrucksensors 8 auf
dem Druckwert pu_w des Umgebungsdrucksensors wird jedoch nicht erfüllt
und das Ladedrucksensorsignal kann als unplausibel diagnostiziert
werden.
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Abgasturbolader
- 3
- Verdichter
- 4
- Turbine
- 5
- Luftpfad
- 6
- Drosselklappe
- 7
- Druckrohr
- 8
- Ladedrucksensor
- 9
- Saugrohr
- 10
- Saugrohrdrucksensor
- 11
- Luftfilter
- 12
- Ladeluftkühler
- 13
- Schubumluftventil
- 14
- Schubumluftleitung
- 15
- Wastegate
- 16
- Umgehungsleitung
- 17
- Abgaspfad
- 18
- Steuerleitung
- S1
- erste
Druck-Diagnoseschwelle
- S2
- zweite
Druck-Diagnoseschwelle
- S3
- dritte
Druck-Diagnoseschwelle
- S4
- vierte
Druck-Diagnoseschwelle
- S5
- fünfte
Druck-Diagnoseschwelle
- S6
- sechste
Druck-Diagnoseschwelle
- nmot_w
- Drehzahl
- pvdr_w
- Druckwert
- psr_w
- Druckwert
- pu_w
- Druckwert
- w_dkba
- Winkel
- t
- Zeit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10209870
A1 [0003]
- - DE 102004036064 A1 [0006]