DE102008003085A1

DE102008003085A1 - Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs und Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102008003085A1
Application number: DE102008003085A
Authority: DE
Inventors: Ingo Fecht; Klaus Herz; Martin Huber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-01-03
Filing date: 2008-01-03
Publication date: 2009-07-09

Abstract

Verbrennungskraftmaschine (10) eines Fahrzeugs, bei der eine Diagnose einer in einem Abgaskanal (13) angeordneten Verstellvorrichtung (14) mittels zumindest eines an dessen Abgasausströmseite platzierten Abgassensors (15), insbesondere Abgastemperatursensors, erfolgt, wobei die Verstellvorrichtung (14) in dem Abgaskanal (13) strömendes Abgas zwischen einem ersten und zumindest einem zweiten Abgaspfad (19; 20) aufteilt. Es ist vorgesehen, dass ein Vergleich einer mittels des zumindest einen Abgassensors (15) gemessenen Abgaskenngröße, insbesondere Abgastemperatur, mit einer modellierten Abgaskenngröße erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen einerseits und ein zugehöriges Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs mit den im Oberbegriff des Anspruchs 6 genannten Merkmalen andererseits.
Stand der Technik
Eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs und ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs der eingangs genannten Art sind aus der Offenlegungsschrift DE 10 2004 015 131 A1 bekannt. Dabei wird eine Diagnose einer in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Verstellvorrichtung durchgeführt, die durch den Abgaskanal strömendes Abgas zwischen einem ersten und wenigstens einem zweiten Abgaspfad aufteilt. Eine Laufzeit wird von einer Änderung einer Kenngröße des Abgases vor der Verstellvorrichtung bis zu einem von einem Sensor erfassten Auftreten nach der Verstellvorrichtung mit einem vorgegebenen Laufzeit-Schwellwert verglichen. Die Änderung der Kenngröße des Abgases kann hierbei gezielt durch einen Eingriff in den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine vorgegeben und entweder berechnet oder von einem Sensor erfasst werden. Der Laufzeit-Schwellwert wird hierbei in Abhängigkeit von einer Soll-Position der Verstellvorrichtung festgelegt, wobei eine Abweichung von dem Schwellwert beziehungsweise eine Überschreitung des Schwellwertes zu einer Generierung und Bereitstellung eines Fehlersignals führt. Die Auswertung beziehungsweise der Vergleich der Laufzeit hinsichtlich des Laufzeit-Schwellwertes in Abhängigkeit einer Änderung einer der Abgas-Kenngrößen ist jedoch verhältnismäßig aufwändig.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass die Diagnose der in dem Abgaskanal angeordneten Verstellvorrichtung unter Einsatz zumindest eines Abgassensors, insbesondere Abgastemperatursensors, welcher an der Abgasausströmseite der Verstellvorrichtung platziert ist, mit einem relativ geringen technischen Aufwand ausgeführt werden kann. Dabei erfolgt ein Vergleich einer mittels des zumindest einen Abgassensors gemessenen Kenngröße, insbesondere Temperatur, des Abgases mit einer modellierten Abgaskenngröße, insbesondere Abgastemperatur. Mit anderen Worten erfolgt auf Grund einer Änderung einer Abgaskenngröße vor der Verstellvorrichtung eine Bewertung darüber, ob diese Kenngröße nach der Verstellvorrichtung mittels des Abgassensors erfassbar ist. Durch die Diagnose der Verstellvorrichtung, insbesondere deren Stellung oder auch Schaltposition, werden das Abgas verschlechternde Fehler, insbesondere Fehlstellungen, frühzeitig erkannt. In der Folge können derartige Fehler somit auch zeitnah angezeigt werden, um eine Korrekturfunktion zur Fehlerbehebung einzuleiten.
Ziel des Einsatzes der Verstellvorrichtung, beispielsweise in Form einer Abgasklappe, ist es, die Führung des Abgases bis zu einem Endrohr des Abgaskanals zu variieren. Die Verstellvorrichtung kann hierbei zum Beispiel als so genannte Sound-Klappe ausgeführt sein, die je nach Betriebszustand, insbesondere Last- und/oder Drehzahlstatus oder dergleichen, eine andere Abgasführung ermöglicht und somit Geräuschemissionen der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Abgaskanals respektive der Abgasanlage beeinflusst. Solange die alternative Abgasführung nach einem Katalysator erfolgt, ist die Verstellvorrichtung optional überprüfbar, jedoch in der Regel nicht diagnosepflichtig, da sie keinen Einfluss auf Abgasemissionen in einem Testzyklus mit sich bringt.
Entsprechend eines anderen Anwendungsfalls kann eine Abgasumverteilung bei zwei getrennten Abgasbänken erfolgen, wobei im Zuge einer Ausblendung einer der beiden Abgasbänke mittels der Verstellvorrichtung das im Abgaskanal geführte Abgas von der einen auf die andere Abgasbank der Verbrennungskraftmaschine geführt wird. Bei einem derartigen System ist es erforderlich, die, Ver stellvorrichtung in einem Testzyklus auf ihre Funktionstüchtigkeit zu überprüfen, da sie einen Einfluss auf Abgasemissionen in dem besagten Testzyklus bewirkt.
Gleiches gilt in analoger Weise für das Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Diagnose und der damit einhergehende Temperaturenvergleich zwischen der gemessenen Abgaskenngröße, insbesondere Abgastemperatur, und der modellierten Abgaskenngröße mittels einer Diagnoseeinheit erfolgt, welche beispielsweise mit einem Microcontroller oder auch mit einem Steuergerät versehen ist, um einen Temperaturwerte vergleichenden Prozess durchzuführen. Dabei kann auch ein in einem Fahrzeug bereits vorhandener Microcontroller beziehungsweise ein installiertes Steuergerät für die Vergleichszwecke genutzt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Generierung der modellierten Kenngröße, insbesondere Temperatur, unter Berücksichtigung der Schaltposition der Verstellvorrichtung erfolgt. Da die Schaltposition der Verstellvorrichtung einen Einfluss auf die tatsächliche Abgaskenngrößen, insbesondere Abgastemperatur, ausübt, kann für eine präzise Erstellung der modellierten Abgaskenngröße die jeweilige Stellung der Verstellvorrichtung berücksichtigt werden. Hierbei gilt der Grundsatz, dass die Verstellvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, also in der Stellung, in der das Abgas unabgelenkt bleibt, keine Veränderung der Abgaskenngrößen, insbesondere Abgastemperatur, verursacht, wohingegen jede Auslenkung der Verstellvorrichtung aus ihrer Ausgangsstellung heraus zumindest einen Teil des Abgasstromes umlenkt und daraus eine Veränderung der Abgaskenngrößen resultiert. Je nach Einbauort des Abgassensors kann dabei eine Reduzierung oder auch eine Erhöhung der jeweiligen Kenngröße erfasst werden. Sofern der Abgassensor zur Temperaturerfassung in dem ersten Abgaspfad angeordnet ist, wird eine Temperaturreduzierung des Abgases verzeichnet, wohingegen eine Anordnung des Sensors in dem zweiten Abgaspfad zu einer Erfassung eines Temperaturanstiegs führt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kenngrößenvergleich, insbesondere Temperaturenvergleich, unter Berücksichtigung eines vorgebbaren Wertebereichs der modellierten Kenngröße, insbesondere Temperatur, erfolgt. Der vorgebbare Wertebereich dient dabei als Referenz beziehungsweise als Bezugsgröße für eine Gegenüberstellung der tatsächlich gemessenen Kenngröße und der damit zu vergleichenden modellierten Kenngröße des Abgases. Anhand des bestimmbaren Wertebereichs wird sichergestellt, dass ein verwertbarer und in puncto Verbrennungskraftmaschine und Abgasanlage fahrzeugspezifischer Kenngrößenvergleich, insbesondere Temperaturenvergleich, durchführbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei einer Abweichung der gemessenen Kenngröße, insbesondere Temperatur, von dem Wertebereich der modellierten Kenngröße die Generierung eines Fehlersignals vorgesehen ist. Das Fehlersignal kann in der Folge dazu verwendet werden, eine fehlerkorrigierende Justierung der Verstellvorrichtung in der Art einer automatisierten Fehlerheilung durchzuführen, um in einen funktionstüchtigen und mängelfreien Betriebszustand zurückzukehren.
Die Vorteile der abhängigen Ansprüche 2 bis 5 gelten in analoger Weise auch für die Merkmale der abhängigen Verfahrensansprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung der Erfindung erfolgt; diese umfasst vielmehr alle Abwandlungen, Änderungen und Äquivalente, die im Rahmen der Ansprüche möglich sind. Die einzige Figur zeigt einen schematischen Aufbau einer Verbrennungskraftmaschine mit einer daran angeordneten Baueinheit, welche neben einer Abgasanlage, eine Verstellvorrichtung und einen sich daran anschließenden Abgastemperatursensor aufweist.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der Figur ist eine schematisch dargestellte Verbrennungskraftmaschine 10 gezeigt, die über eine Wirkverbindung 11 mit einer Abgasanlage 12 in Verbindung steht. Die Abgasanlage 12 umfasst hierbei einen Abgase führenden Abgaskanal 13, in dem eine schematisch dargestellte Verstellvorrichtung 14, insbesondere Abgasklappe, angeordnet ist. Im Anschluss an die Verstellvorrichtung 14 ist ein Abgastemperatursensor 15 als Teil des Abgaskanals 13 angeordnet. Die Verstellvorrichtung 14 weist neben ihrer Ausgangsstellung 16 zwei weitere, lediglich beispielhaft anhand strichlierter Stellungslinien dargestellte, Stellungen oder Schaltpositionen 17; 18 auf. Bei unbetätigter Verstellvorrichtung 14 folgen die Abgase der Verbrennungskraftmaschine dem geradlinigen Verlauf des Abgaskanals 13. Sofern die Verstellvorrichtung 14 von ihrer Ausgangsstellung 16 hin zu einer der anderen Schaltpositionen 17; 18 bewegt wird, erfolgt eine teilweise oder auch vollständige Umleitung der Abgase von einem ersten Abgaspfad 19 hin zu einem zweiten Abgaspfad 20. Das Abgas wird in der Folge beispielsweise über den zweiten Abgaspfad 20 geleitet und mündet nach einer gewissen Wegstrecke wieder in dem ersten Abgaspfad 19. Auf Grund dieses Aufbaus und der damit zusammenhängenden Wirkungsweise der nachstehend beschriebenen Diagnose werden Voraussetzungen und ein Ablauf definiert, der es ermöglicht, die erfindungsgemäße Diagnose der Verstellvorrichtung 14, insbesondere in Form einer Abgasklappe, durchzuführen.
Bei der Diagnose kommt der Abgastemperatursensor 15 zum Einsatz, der in der Abgasführung nach der Abgasklappe verbaut ist. Je nach Position nimmt das Abgas einen anderen Weg beziehungsweise wird anders aufgeteilt. Mit der Änderung des Abgasflusses oder auch Änderung des Abgasstromes ändert sich auch die Temperatur in der Abgasführung. Die Temperatur beziehungsweise die veränderte Temperatur des Abgases wird von dem Abgastemperatursensor 15 gemessen. Die Diagnose erfolgt mittels eines Vergleichs der gemessenen Abgastemperatur mit einer modellierten Abgastemperatur. Hierbei gelten die folgenden Bedingungen: Sofern beide Temperaturen, also die gemessene Abgastemperatur und die modellierte Abgastemperatur, nahezu gleich sind, kann daraus geschlossen werden, dass die Abgasklappe respektive die Verstellvorrichtung 14 ordnungsgemäß funktioniert. Weichen die beiden Temperaturen jedoch deutlich voneinander ab, so liegt ein Fehler der Abgasklappe vor.
Die Modellierung der Temperatur an der Sensorposition kann mit üblichen und bekannten Abgastemperaturmodellen erfolgen, die für das jeweilige und spezielle Abgassystem angepasst sind. Insbesondere erfolgt in diesem Zusammenhang eine Einbeziehung der gewünschten Schaltposition der Abgasklappe in das Modell, da die Stellung der Verstellvorrichtung 14 einen Einfluss auf die Temperatur nimmt.
Zunächst sind gewisse Voraussetzungen zur Durchführung der Diagnose herbeizuführen. Zu den Voraussetzungen zählen beispielsweise, dass der Abgastemperatursensor 15 ebenso wie eine Endstufe der Abgasklappe erfolgreich auf Fehlerfreiheit diagnostiziert wurden. Ferner ist es notwendig, dass eine gewisse Zeit nach einem Startende abgelaufen und die Verbrennungskraftmaschine 10 warm genug ist. Zudem ist zu gewährleisten, dass ein bestimmter Abgasdurchsatz oberhalb einer Mindestschwelle angesiedelt ist und die Drehzahl sowie die Maschinenlast der Verbrennungskraftmaschine 10 nahezu konstant sind.
Sofern alle Eingangsbedingungen erfüllt sind, erfolgt der Vergleich der gemessenen Temperatur mit der modellierten Temperatur des Abgases. Der Vergleich ist idealerweise entprellt, um ein zuverlässiges Ergebnis bereitzustellen. Sofern beide Temperaturen nahezu gleich sind, ist die Abgasklappe in Ordnung und es kann eine so genannte Fehlerheilung vorgenommen werden. Weichen die beiden Temperaturen deutlich voneinander ab, liegt ein Fehler der Abgasklappe vor. Zusätzlich muss insbesondere nach einer Schaltung der Abgasklappe eine gewisse Zeit verstreichen, bis sich erneut stabile Verhältnisse eingestellt haben.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die erfindungsgemäße Diagnose dadurch wirksamer, dass der aktuelle Schaltzustand der Abgasklappe berücksichtigt wird. Sofern der Temperatursensor 15 hinter der Abgasklappe in einem Rohrstück angeordnet ist, das durch die Klappe nahezu vollständig geöffnet oder geschlossen werden kann, ergibt sich bei offener Klappe eine hohe Temperatur und bei geschlossener Klappe eine relativ niedrige Temperatur. Somit kann bei dem Vergleich der gemessenen Abgastemperatur zu der modellierten Abgas temperatur zusätzlich noch das Vorzeichen der Temperaturdifferenz berücksichtigt werden.
Zusammenfassend betrifft die erfindungsgemäße Lösung eine Verbrennungskraftmaschine 10 eines Fahrzeugs, bei der eine Diagnose der in dem Abgaskanal 13 angeordneten Verstellvorrichtung 14 mittels des an dessen Abgasausströmseite platzierten Abgassensors 15, insbesondere Abgastemperatursensors, erfolgt, wobei die Verstellvorrichtung 14 in dem Abgaskanal 13 strömendes Abgas zwischen dem ersten Abgaspfad 19 und zumindest dem zweiten Abgaspfad 20 aufteilt. Es ist vorgesehen, dass ein Vergleich der mittels des Abgassensors 15 gemessenen Abgaskenngröße, insbesondere Abgastemperatur, mit einer modellierten Abgaskenngröße, insbesondere Abgastemperatur, erfolgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004015131 A1 [0002]

Claims

Verbrennungskraftmaschine (10) eines Fahrzeugs, bei der eine Diagnose einer in einem Abgaskanal (13) angeordneten Verstellvorrichtung (14) mittels zumindest eines an dessen Abgasausströmseite platzierten Abgassensors (15), insbesondere Abgastemperatursensors, erfolgt, wobei die Verstellvorrichtung (14) in dem Abgaskanal (13) strömendes Abgas zwischen einem ersten und zumindest einem zweiten Abgaspfad (19; 20) aufteilt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich einer mittels des zumindest einen Abgassensors (15) gemessenen Abgaskenngröße, insbesondere Abgastemperatur, mit einer modellierten Abgaskenngröße erfolgt.
Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnose und der damit einhergehende Kenngrößenvergleich, insbesondere Temperaturenvergleich, mittels einer Diagnoseeinheit erfolgt.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Generierung der modellierten Kenngröße, insbesondere Temperatur, unter Berücksichtigung der Schaltposition der Verstellvorrichtung (14) erfolgt.
Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kenngrößenvergleich, insbesondere Temperaturenvergleich, unter Berücksichtigung eines vorgebbaren Wertebereichs der modellierten Kenngröße erfolgt.
Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung der gemessenen Kenngröße, insbesondere Temperatur, von dem Wertebereich der modellierten Kenngröße die Generierung eines Fehlersignals vorgesehen ist.
Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (10) eines Fahrzeugs, bei dem eine in einem Abgaskanal (13) angeordnete Verstellvorrichtung (14) mittels zumindest eines an dessen Abgasausströmseite platzierten Abgassensors (15), insbesondere Abgastemperatursensors, einer Diagnose unterzo gen wird, wobei die Verstellvorrichtung (14) in dem Abgaskanal (13) strömendes Abgas zwischen einem ersten und zumindest einem zweiten Abgaspfad (20) aufteilt, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittels des zumindest einen Abgassensors gemessene Abgaskenngröße, insbesondere Abgastemperatur, mit einer modellierten Kenngröße verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnose und der damit einhergehende Kenngrößenvergleich, insbesondere Temperaturenvergleich, mittels einer Diagnoseeinheit durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die modellierte Kenngröße, insbesondere Temperatur, unter Berücksichtigung der Schaltposition der Verstellvorrichtung (14) generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngrößen, insbesondere Temperaturen, unter Berücksichtigung eines vorgebbaren Wertebereichs der modellierten Kenngröße verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung der gemessenen Kenngröße, insbesondere Temperatur, von dem Wertebereich der modellierten Kenngröße ein Fehlersignal generiert wird.