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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Überwachen eines Öldruckfehlers in einem Verbrennungsmotor sowie ein Öldruckerfassungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Ein derartiges Verfahren und System werden beispielsweise in der
US 4,504,819 A beschrieben.
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HINTERGRUND
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Verbrennungsmotoren leiten die Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches ein, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Genauer wird Luft durch eine Drosselklappe in den Motor gesaugt und an Zylinder verteilt. Die Luft wird mit Kraftstoff gemischt, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird in den Zylindern verbrannt, um Kolben hin und her anzutreiben, die eine Kurbelwelle drehbar antreiben. Neben den hin und her angetriebenen Kolben gibt es im Motor mehrere bewegliche Komponenten, die den Verbrennungsprozess ermöglichen und regeln, einschließlich der Ansaug- und Auslassventiltriebe, dies aber nicht einschränkend.
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Um einen ordentlichen Betrieb und eine reduzierte Abnutzung der internen Komponenten sicherzustellen, wird Schmieröl durch den Motor zirkuliert. Genauer pumpt eine Ölpumpe Öl aus einer Ölwanne durch den Motor. Nachdem das Öl durch den Motor zirkuliert worden ist, sammelt es sich in der Ölwanne. Ein Ölfilter ist ebenfalls vorgesehen, um das Öl zu filtern, ehe es durch den Motor zirkuliert.
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Der Öldruck wird typischerweise überwacht, um sicherzustellen, dass er innerhalb eines geeigneten Betriebsbereichs liegt. Genauer ist typischerweise ein Öldrucksensor vorgesehen, der auf den Öldruck anspricht. Beispielsweise beschreibt die
DE 35 06 705 C2 ein Verfahren, das dann, wenn ein Öldruckgradient einen Schwellwert überschreitet, auf einen geringen Ölstand schließt.
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Ein übermäßig hoher oder niedriger Öldruck kann schädlich für die Motorkomponenten sein und sich aus abgebautem Öl, einer Änderung der Ölviskosität, der Verwendung eines ungeeigneten Ölfilters, einem niedrigen Ölpegel, einer mechanischen Hardware-Fehlfunktion u. a. ergeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, der Erfassung fehlerhafter Öldruckwerte unter Berücksichtigung der tatsächlichen Ölqualität vorzubeugen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Bei anderen Merkmalen umfasst der Verfahrensparameter eine Kilometerleistung und/oder eine Motorlast und/oder eine kumulative Anzahl von Verbrennungsereignissen und/oder eine kumulative Anzahl von Motorstarts und/oder eine Zeit.
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Bei noch einem weiteren Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass bestimmt wird, ob eine Motordrehzahl konstant ist. Der erwartete Öldruckwert wird nur bestimmt, wenn die Drehzahl konstant ist.
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Bei einem weiteren Merkmal umfassen die Motorbetriebsbedingungen eine Motordrehzahl und eine Motortemperatur.
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Weitere Anwendbarkeitsbereiche werden aus der folgenden Beschreibung deutlich.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur veranschaulichenden Zwecken,
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1 ist ein funktionelles Blockdiagramm eines beispielhaften Verbrennungsmotors;
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2 veranschaulicht einen Abschnitt einer beispielhaften Nachschlagetabelle, der von der adaptiven Öldruckfehlererfassungssteuerung der vorliegenden Offenbarung implementiert sein kann;
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3 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung beispielhafter Schritte, die von der adaptiven Öldruckfehlererfassungssteuerung ausgeführt werden; und
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4 ist ein funktionelles Blockdiagramm beispielhafter Module, welche die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung ausführen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur. Zur Verdeutlichung werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugsziffern verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. In der vorliegenden Verwendung bezeichnet der Begriff Modul eine anwendungsspezifische Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam benutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführen, einen Schaltkreis mit kombinatorischer Logik oder andere geeignete Bauelemente, welche die beschriebene Funktionalität vorsehen.
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Unter Bezug auf 1 ist nun ein beispielhaftes Motorsystem 10 veranschaulicht. Das beispielhafte Motorsystem 10 umfasst einen Motor 12, ein Ansaugrohr 14 und einen Auspuffkrümmer 16. Luft wird durch eine Drosselklappe 18 in das Ansaugrohr 14 gesaugt und an Zylinder 20 verteilt. Die Luft wird mit Kraftstoff gemischt, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird in den Zylindern 20 verbrannt, um (nicht gezeigte) Kolben hin und her anzutreiben, die eine Kurbelwelle 22 drehbar antreiben. Obwohl zwei Zylinder gezeigt sind, wird vorweggenommen, dass das Motorsystem 10 mehr oder weniger Zylinder 20 umfassen kann.
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Ein Steuermodul 30 überwacht verschiedene Motorbetriebsparameter. Beispielsweise überwacht ein Motordrehzahlsensor 32 eine Motordrehzahl (RPMENG) und erzeugt ein entsprechendes Signal, das von dem Steuermodul 30 empfangen wird. Ein Öldrucksensor 34 und ein Motortemperatursensor 36 überwachen einen tatsächlichen Öldruck (POILACT) bzw. eine Motortemperatur (TENG) und erzeugen entsprechende Signale, die von dem Steuermodul 30 empfangen werden. TENG kann auf der Basis einer Temperatur eines Kühlfluids, das durch den Motor zirkuliert wird, und/oder einer Temperatur des Öls bestimmt werden, das durch den Motor zirkuliert wird. Alternativ kann TENG unter Verwendung eines Motortemperaturalgorithmus (z. B. eines virtuellen Motortemperatursensors) vorausgesagt werden, wodurch die Notwendigkeit für den Motortemperatursensor 36 beseitigt ist.
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Es wird vorweggenommen, dass die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung der vorliegenden Offenbarung in jedem Motorentyp implementiert sein kann, einschließlich des hier beschriebenen beispielhaften Motorsystems, aber nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die adaptive Öldruckfehlererfassung in einem Motor mit Zylinderabschaltung (AFM von active fuel management) implementiert sein, in welchem ein oder mehrere Zylinder selektiv deaktiviert bzw. abgeschaltet werden können.
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In einem solchen Motorsystem ist der Betrieb unter Verwendung aller Motorzylinder als ein aktivierter bzw. zugeschalteter Modus bezeichnet, und ein deaktivierter Modus bezeichnet einen Betrieb, der weniger als alle Zylinder des Motors verwendet (ein oder mehrere Zylinder sind nicht aktiv). Im deaktivierten Modus arbeiten weniger Zylinder. Als ein Ergebnis ist wenig Antriebsmoment verfügbar, um den Fahrzeugtriebstrang und Nebenaggregate (z. B. Lichtmaschine, Kühlmittelpumpe, Klimaanlagenkompressor) anzutreiben. Der Motorwirkungsgrad ist jedoch als Ergebnis des verminderten Kraftstoffverbrauchs (d. h. kein Kraftstoff wird an die deaktivierten Zylinder geliefert) und des verminderten Motorpumpens erhöht. Da die deaktivierten Zylinder keine Luft ansaugen, sind die Gesamtmotorpumpverluste reduziert.
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Die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung der vorliegenden Offenbarung erfasst einen Öldruckfehler auf der Basis eines Vergleichs des erfassten Öldrucks (POILACT) mit einem erwarteten Öldruck (POILEXP). POILEXP wird auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen bestimmt. Beispielhafte Motorbetriebsbedingungen umfassen TENG und RPMENG. POILEXP wird aus einer Nachschlagetabelle unter Verwendung der Motorbetriebsbedingungen als Eingänge für die Nachschlagetabelle bestimmt.
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Die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung umfasst auch eine adaptive Lernfunktion, welche die Anfangswerte von POILEXP während des frühen Lebens des Motors mit bekannten Ölmengen und -qualitäten abgleicht (z. B. Fabrikölfüllung). Die adaptive Lernfunktion verfeinert POILEXP für jedes einzelne Motorsystem. Die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung kann auch die POILEXP-Nachschlagetabelle auf der Basis eines normalen Verwendungsabbauwertes einstellen. Der Abbauwert kann auf einfachen Fahrzeugparametern basiert sein, die die Fahrzeugkilometerleistung umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Alternativ oder zusätzlich können kompliziertere Algorithmen implementiert werden, die detailliertere Fahrzeugparameter, aber nicht nur diese, überwachen, welche die Motorlast, die Anzahl von Verbrennungsereignissen, die Anzahl von Motorstarts, Temperaturzyklen u. ä. umfassen. Beispielsweise kann der Ölabbaufaktor durch ein Öllebensüberwachungsgerät bestimmt werden, das angibt, wann das Öl zu wechseln ist. Parameter, welche die Motordrehzahl und die Öltemperatur umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind, können verwendet werden, um die relative Lebensdauer des Öls zu bestimmen.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform bestimmt die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung, ob der Motor mit einer konstanten Drehzahl arbeitet. Da POILAC hinter RPMENG zurückbleibt, gewährleistet die Ausführung der adaptiven Öldruckfehlererfassungssteuerung, dass POILACT für die vorherrschende RPMENG stabilisiert worden ist. Ob der Motor mit einer konstanten Drehzahl arbeitet, kann z. B. bestimmt werden, indem RPMENG über einen Schwellenzeitraum überwacht wird. Wenn eine Differenz (ΔRPMENG) zwischen einem maximalen RPMENG-Wert, der während des Schwellenzeitraums auftritt, und einem minimalen RPMENG-Wert, der während des Schwellenzeitraums auftritt, kleiner oder gleich einer Schwellendifferenz (ΔRPMTHR) ist, dann gilt, dass der Motor mit konstanter Drehzahl arbeitet. Wenn ΔRPMENG größer oder gleich ΔRPMTHR ist, gilt, dass der Motor nicht mit konstanter Drehzahl arbeitet.
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Wenn gilt, dass der Motor mit konstanter Drehzahl arbeitet, werden z. B. Werte für die aktuelle RPMENG und TOIL bestimmt. POILEXP wird auf der Basis von RPMENG und TOIL bestimmt. Im Falle einer Nachschlagetabelle besteht die Nachschlagetabelle aus Zellen, die durch RPMENG auf einer Achse und TOIL auf einer anderen bestimmt sind. Ein beispielhafter Abschnitt einer solchen Nachschlagetabelle ist in 2 veranschaulicht. Die Werte in den Zellen stellen POILEXP und Toleranz für die vorherrschenden Motorbedingungen dar. Die Nachschlagetabelle wird anfänglich auf der Basis eines erwarteten neuen Motoröldrucks mit der Fabrikölfüllung und Ölfilter besetzt. Die Toleranz berücksichtigt eine Abweichung aufgrund von Faktoren, welche Öllebensdauer, Gebrauch (z. B. Oxidation, Kraftstoffverdünnung u. ä.), Ölcharakteristika (z. B. Viskosität, Additive u. ä.), Ölfiltercharakteristika (z. B. Druckabfallvariablen) und Variationen in der Öldrucklesesignalkette, die den Öldrucksensor umfasst, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Größe der Zellen kann symmetrisch sein, oder Zellen in ausgewählten Bereichen können entweder eine erhöhte oder eine verminderte Granularität haben.
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Die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung bestimmt eine Differenz (ΔPOIL) zwischen POILEXP und POILACT. Wenn ΔPOIL größer als eine Schwellendifferenz ΔPOILTHR, entweder positiv oder negativ, ist, wird ein diagnostischer Öldruckfehlercode (DTC) gesetzt. Wenn ΔPOIL innerhalb weniger als oder gleich ΔPOILTHR liegt, ist POILACT wie erwartet, und kein DTC wird gesetzt. Einige der Ausfälle, die ein Setzen eines DTC bewirken können, umfassen verfrühte Motorabnutzung, Öldruckverlust, niedriger Öldruck, Ölfilterprobleme, fehlerhafter Öldrucksensor, nicht kompatible Ölfüllung, falscher Öltyp und/oder Kühlmittel im Öl, sind aber nicht darauf beschränkt.
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Bei einem weiteren Merkmal bestimmt dann, wenn ΔPOIL innerhalb weniger als oder gleich ΔPOILTHR liegt, die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung, ob das Motoröl seit der Fabrikfüllung gewechselt worden ist, ob das Fahrzeug weniger als eine Schwellenanzahl von Kilometern gefahren ist und/oder der Motor insgesamt weniger als eine Schwellenzeit betrieben worden ist (d. h. die Gesamtstundenzahl, während derer der Motor betrieben worden ist, ist kleiner als eine Schwellenstundenzahl). Wenn eine beliebige oder jede dieser Bedingungen wahr ist, wird ein Abgleichblock-Array um die und einschließlich der spezifischen POILEXP-Zelle auf der Basis von ΔPOIL eingestellt. Genauer wird das Abgleichblock-Array einschließlich der spezifischen POILEXP-Zelle um einen vorbestimmten Prozentanteil von ΔPOIL, in Richtung von ΔPOIL eingestellt (z. B. positiv oder negativ). Wenn eine beliebige oder jede dieser Bedingungen nicht wahr ist, werden die Nachschlagetabellenwerte nicht abgeglichen. Statt dessen können die Basismotorcharakteristika zugeordnet und für zukünftige Verweise verwendet werden.
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Im Falle eines Motorsystems vom Typ einer Zylinderabschaltung (AFM) kann die adaptive Öldruckfehlererfassung implementiert werden, um selektiv eine Deaktivierung der Zylinder zu verbieten. Genauer wird dann, wenn DTC gesetzt ist, eine Deaktivierung der Zylinder verboten, wie dies oben beschrieben wurde. Durch Unterdrückung der Deaktivierung der Zylinder während dieses Fehlermodus kann eine Beschädigung des Motors verhindert werden, die sich aus Ventilstößelereignissen zur falschen Zeit ergeben. Es ist beispielsweise bewiesen worden, dass eine ungeeignete Ölviskosität die Ansprechzeit des Betätigungssystems beeinflussen kann, das zur Freigabe von AFM implementiert ist.
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Unter Bezug auf 3 werden nun beispielhafte Schritte im Einzelnen beschrieben, die von der adaptiven Öldruckfehlererfassungssteuerung ausgeführt werden. Im Schritt 300 bestimmt die Steuerung, ob RPMENG konstant ist. Wenn RPMENG nicht konstant ist, endet die Steuerung. Wenn RPMENG konstant ist, gleicht die Steuerung im Schritt 302 die PEXPOIL-Werte auf der Basis des Ölabbaus ab, wie dies oben im Einzelnen erläutert wurde. Es wird jedoch vorweggenommen, dass auf den Schritt 302 verzichtet werden kann, wenn dies gewünscht ist. Im Schritt 304 bestimmt die Steuerung POILEXP auf der Basis von TENG und RPMENG.
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Die Steuerung bestimmt ΔPOIL im Schritt 306. Im Schritt 308 bestimmt die Steuerung, ob ΔPOIL größer als ΔPOILTHR ist. Wenn ΔPOIL größer als ΔPOILTHR ist, setzt die Steuerung im Schritt 310 einen DTC, und die Steuerung endet. Wenn der Absolutwert von ΔPOIL nicht größer als ΔPOILTHR ist, geht die Steuerung im Schritt 312 weiter. Im Schritt 312 bestimmt die Steuerung, ob der erste Ölwechsel stattgefunden hat. Wenn der erste Ölwechsel nicht stattgefunden hat, endet die Steuerung. Wenn der erste Ölwechsel stattgefunden hat, geht die Steuerung im Schritt 314 weiter. Im Schritt 314 bestimmt die Steuerung, ob die Kilometerleistung kleiner als eine Schwellenkilometerleistung ist. Wenn die Kilometerleistung nicht kleiner als die Schwellenkilometerleistung ist, endet die Steuerung. Wenn die Kilometerleistung kleiner als die Schwellenkilometerleistung ist, gleicht die Steuerung die POILEXP-Werte auf der Basis von ΔPOIL im Schritt 316 ab, und die Steuerung endet.
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Unter Bezug auf 4 werden nun beispielhaft Module im Einzelnen beschrieben, welche die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung ausführen. Die beispielhaften Module umfassen ein RPMENG-Konstant-Modul 400, ein POILEXP-Modul 402, ein Addierer-Modul 404, ein Komparator-Modul 406, ein DTC-Modul 408 und ein Abgleichmodul 410. Das RPMENG-Konstant-Modul 400 bestimmt, ob RPMENG konstant ist und erzeugt ein entsprechendes Signal. Das POILEXP-Modul 402 bestimmt POILEXP auf der Basis von RPMENG und TENG, wenn es das von dem RPMENG-Konstant-Modul 400 erzeugte Signal empfängt. Die in dem POILEXP-Modul 402 gespeicherten POILEXP-Werte können, wie oben im einzelnen beschrieben, auf der Basis eines von dem Abgleichmodul 410 erzeugten Signals selektiv abgeglichen werden.
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Das Addierer-Modul 404 bestimmt ΔPOIL auf der Basis von POILEXP und POILACT. ΔPOIL und ΔPTHR werden in das Komparator-Modul 406 eingegeben. Wenn ΔPOIL größer als ΔPTHR ist, erzeugt das Komparator-Modul 406 ein entsprechendes Signal (z. B. 1). Wenn ΔPOIL nicht größer als ΔPTHR ist, erzeugt das Komparator-Modul 406 ein entsprechendes Signal (z. B. 0). Das DTC-Modul 408 setzt den DTC selektiv auf der Basis des Signals, das von dem Komparator-Modul 406 ausgegeben wird. Abgleichmodul 410 erzeugt selektiv ein Abgleichsignal, das an das POILEXP-Modul 402 ausgegeben wird. Wie oben im Einzelnen beschrieben, kann das Abgleichsignal auf der Basis von ΔPOIL, der Kilometerleistung und/oder der kumulativen Motorbetriebszeit erzeugt werden.
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Die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung der vorliegenden Offenbarung sieht eine genauere Öldruckfehlererfassung als herkömmliche Fehlererfassungsverfahren vor. Wie oben im Einzelnen beschrieben, wird dies wenigstens teilweise durch ein Abgleichen der erwarteten Öldruckwerte erreicht. Darüber hinaus kann die adaptive Öldruckfehlererfassungssteuerung in herkömmlichen Motorsystemen implementiert sein, ohne dass zusätzliche Fahrzeug-Hardware erforderlich wäre, und die zur Ausführung der Steuerung erforderliche Signalverarbeitung behindert nicht den mechanischen Betrieb des Motorsystems. Nicht nur ein Motorausfall aufgrund von fehlendem Öldruck kann erfasst und vermieden werden, sondern auch andere potenzielle Motorprobleme, die ohne Einschränkung z. B. Kühlmittel im Öl umfassen, können erfasst werden, bevor sie schädlich für das Motorsystem werden.
