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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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Ein weiteres druckbasiertes Diagnoseverfahren wird von der
DE 103 07 132 A1 offenbart. Für eine Diagnose der Verdichtung wird ein Istdruckverhältnis über den Verdichter gemessen und mit einem vorgegebenen Wert verglichen, wobei in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ein Fehler detektiert wird.
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Die Steuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß der
DE 100 65 474 C1 vergleicht reale Druckverhältnisse im Ansaugrohr mit gespeicherten Druckverhältnissen. Wird eine zu große Abweichung festgestellt, wird auf ein Leck im Ansaugrohr geschlossen und für die Kraftstoffzumessung einer Einspritzanlage ein Ersatzsignal anstelle einer gemessenen Luftmasse verwendet.
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Die
DE 10 2004 038 733 A1 beschreibt ein Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Brennkraftmaschine ohne Luftmassenmesser. Ein erster Wert für den Luftmassenstrom wird aus mindestens zwei Betriebsgrößen, insbesondere Saugrohrdruck, Motordrehzahl, Druck stromauf einer Drosselklappe und/oder Öffnungsgrad der Drosselklappe, modelliert und ein zweiter Wert aus einer Druckdifferenz über einer Komponente in der Luftzufuhr, insbesondere einem Luftfilter, ermittelt. Durch den Vergleich der beiden Werte kann einer Fehler erkannt werden.
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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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Die
DE 100 56 431 A1 offenbart ein Verfahren zur Diagnose des Strömungswiderstands im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, wobei der Saugrohrdruck im ungedrosselten Betrieb bei geringem und bei höherem Luftmassendurchsatz gemessen wird und aus der Druckdifferenz auf den Strömungswiderstand geschlossen wird.
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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.
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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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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Übersicht eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader;
- 2: Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe im fehlerfreien Fall;
- 3: Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei einer Kleinleckage im Druckrohr stromaufwärts der Drosselklappe;
- 4: Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei einer Großleckage im Druckrohr stromaufwärts der Drosselklappe oder bei einem mechanisch defekten Verdichter;
- 5: Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei einer Kleinleckage im Abgasstrang, einem geringen Schließfehler des Wastegates oder einer Leckage in der Schubumluftleitung;
- 6: Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei einer Leckage im Abgasstrang, einem mittleren Schließfehler des Wastegates oder einer Leckage in der Schubumluftleitung;
- 7: Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei einer Großleckage im Abgasstrang, einem großen Schließfehler des Wastegates oder einer Leckage in der Schubumluftleitung;
- 8: Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei fehlerfreien Sensoren;
- 9: Diagramm des Drehzahlverlaufs und der Druckverläufe bei einem fehlerbehafteten Ladedrucksensor und einem fehlerfreien Saugrohrdrucksensor;
- 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.
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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.
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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.