DE102008013766B4

DE102008013766B4 - System zur Detektion von Lecks eines hydraulischen Fluids

Info

Publication number: DE102008013766B4
Application number: DE102008013766A
Authority: DE
Inventors: Mike M. Mc Donald; William C. Albertson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2028-03-13
Also published as: CN101290262A; US8770014B2; US20080223111A1; CN101290262B; DE102008013766A1

Abstract

Steuersystem (300) zur Detektion eines Lecks eines hydraulischen Systems in einem Motor (12), umfassend:
einen Drucksensor (58), der den Druck einer Zufuhr eines hydraulischen Fluids detektiert;
ein Druckmessmodul (304), das mittels des Drucksensors (58) einen ersten Druckmesswert der Zufuhr des hydraulischen Fluids zu einem ersten Zeitpunkt vor einem Modenwechsel des Motors (12) ermittelt und einen zweiten Druckmesswert zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem Modenwechsel des Motors (12) ermittelt,
wobei das Druckmessmodul (304) den zweiten Druckmesswert nach einer Zeitdauer nach dem ersten Druckmesswert ermittelt, nach welcher zu erwarten ist, dass der Druck des hydraulischen Fluids auf den im Wesentlichen gleichen Druck wie vor dem Modenwechsel wiederhergestellt ist; und
ein Vergleichsmodul (306), das ein Druckverhältnis auf der Grundlage des ersten und des zweiten Druckmesswerts berechnet und das einen Fehlerzustand auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und einem Schwellenwert anzeigt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Motor-Steuersysteme, die Lecks eines hydraulischen Fluids in hydraulischen Systemen detektieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Einige Verbrennungsmotoren weisen Motor-Steuersysteme auf, die Zylinder unter speziellen Betriebsbedingungen mit niedriger Last deaktivieren. Beispielsweise kann ein Achtzylindermotor unter der Verwendung von vier Zylindern betrieben werden, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch ein Verringern von Pumpverlusten zu verbessern. Dieser Prozess wird im Allgemeinen als ein aktives Kraftstoffmanagement (AFM) bezeichnet. Ein Betrieb, der alle Motorzylinder verwendet, wird als ein ”aktivierter” Modus bezeichnet. Umgekehrt wird ein Betrieb, der weniger als alle Zylinder des Motors verwendet (d. h. ein oder mehrere Zylinder sind nicht aktiv), als ein ”deaktivierter” Modus bezeichnet.
In dem deaktivierten Modus gibt es weniger zündende Zylinder. Demzufolge ist ein geringeres Antriebsdrehmoment verfügbar, um die Antriebsanlage und das Zubehör (z. B. Lichtmaschine, Kühlmittelpumpe, A/C-Kompressor) des Fahrzeugs anzutreiben. Die Motoreffizienz wird jedoch infolge von verminderten Luft-Pumpverlusten erhöht, da die deaktivierten Zylinder keine frische Einlassluft aufnehmen und komprimieren.
Eine Stößel-Ölverteileranordnung (LOMA, von lifter oil manifold assembly) ist implementiert, um ausgewählte Zylinder des Motors zu aktivieren und zu deaktivieren. Die LOMA weist eine Reihe von Elektromagneten auf, die den entsprechenden Zylindern zugeordnet sind. Die Elektromagnete werden selektiv eingeschaltet, um eine Strömung des hydraulischen Fluids zu den Stößeln zu ermöglichen, um den Betrieb der Ventilstößel zu blockieren, wodurch die entsprechenden Zylinder deaktiviert werden.
Die LOMA kann einen signifikanten Ölschwund erfahren, der durch fehlerhafte Montagen hydraulische Magnetventile und/oder LOMA-Dichtungen verursacht wird. Hydraulische Lecks können das dynamische Ansprechen der LOMA-Untersysteme verlangsamen und einen Motorschaden aufgrund von AFM-Ventilstößelereignissen verursachen, wenn diese zu einem falschen Zeitpunkt auftreten.
Aus der US 2007/0028877 A1 sind ein System und ein Verfahren zum Detektieren einer Störung in einer LOMA bekannt, bei denen die Störung detektiert wird, indem eine Differenz eines Fluiddrucks vor und nach der Deaktivierung von Zylindern mit einem vorbestimmten Druckbereich verglichen wird.
In der DE 197 11 875 A1 und der DE 195 13 158 A1 sind Anordnungen und Verfahren zur Detektion von Undichtigkeiten in hydraulischen Systemen beschrieben, welche auf dem Prinzip des Vergleichs von Differenzdrücken beruhen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Detektieren eines Lecks eines hydraulischen Systems zu schaffen, die einfach zu implementieren und dennoch zuverlässig sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Steuersystem mit den Merkmalen des Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Das Steuersystem und das Verfahren zur Detektion eines Lecks eines hydraulischen Systems in einem Motor umfassen einen Drucksensor, der zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten Druckmesswert einer Zufuhr eines hydraulischen Fluids und zu einem zweiten Zeitpunkt einen zweiten Druckmesswert der Zufuhr des hydraulischen Fluids detektiert. Ein Vergleichsmodul berechnet ein Druckverhältnis auf der Grundlage des ersten und des zweiten Druckmesswertes und zeigt einen Fehlerzustand auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und einem Schwellenwert an.
Gemäß anderen Merkmalen ermittelt ein Druckmessmodul den ersten Druckmesswert vor einem Moduswechsel des Motors und ermittelt den zweiten Druckmesswert nach dem Moduswechsel des Motors. Das Vergleichsmodul zeigt einen Fehlerzustand an, wenn das Druckverhältnis unter den Schwellenwert fällt, und das Vergleichsmodul speichert den Fehlerzustand als einen Fehlercode.
Gemäß anderen Merkmalen entfernt ein Filtermodul einen hochfrequenten Anteil aus dem ersten Druckmesswert und dem zweiten Druckmesswert. Ein Druckmessmodul ermittelt den ersten Druckmesswert vor einem Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements des Motors und ermittelt einen zweiten Druckmesswert nach dem Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements des Motors. Das Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements umfasst ein Deaktivieren eines Satzes von Zylindern des Motors. Ein Druckmessmodul ermittelt den ersten Druckmesswert vor einem Betätigen eines Ventils des Motors und ermittelt einen zweiten Druckmesswert nach einem Betätigen des Ventils des Motors.
Ein Steuersystem zur Detektion eines Lecks eines hydraulischen Systems in einem Motor umfasst einen Drucksensor, der den Druck einer Zufuhr des hydraulischen Fluids detektiert, eine Druckmessung, die zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten Druckmesswert der Zufuhr des hydraulischen Fluids und zu einem zweiten Zeitpunkt einen zweiten Druckmesswert der Zufuhr des hydraulischen Fluids ermittelt, und ein Vergleichsmodul, das ein Druckverhältnis auf der Grundlage des ersten und des zweiten Druckmesswerts berechnet und einen Fehlerzustand auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und einem Druckverhältnisschwellenwert anzeigt.
Gemäß anderen Merkmalen zeigt das Vergleichsmodul den Fehlerzustand an, wenn das Druckverhältnis unter den Schwellenwert fällt und über den Schwellenwert steigt. Das Messmodul ermittelt den ersten Druckmesswert vor einem Betätigen eines Ventils des Motors und ermittelt den zweiten Druckmesswert nach einem Betätigen des Ventils des Motors. Das Druckmessmodul ermittelt den ersten Druckmesswert vor einem Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements des Motors und ermittelt den zweiten Druckmesswert nach dem Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements des Motors.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise einzuschränken.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das einen Fahrzeugantriebsstrang veranschaulicht, der gemäß der vorliegenden Erfindung ein Motorsteuersystem mit aktivem Kraftstoffmanagement (AFM) aufweist;
2 ist eine teilweise Querschnittsansicht des AFM-Motors, die eine Stößel-Ölverteileranordnung (LOMA) und einen Einlass-Ventiltrieb veranschaulicht;
3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein beispielhaftes Modul veranschaulicht, welches das Steuersystem der vorliegenden Erfindung zur Leckdetektion ausführt;
4 ist ein Flussdiagramm, welches das Steuersystem der vorliegenden Erfindung zur Leckdetektion veranschaulicht;
5A ist ein Graph, der ein beispielhaftes Druckmesssignal veranschaulicht, das gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde; und
5B ist ein Graph, der ein beispielhaftes Druckmesssignal veranschaulicht, das gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht die Erfindung, ihre Einsatzmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu kennzeichnen. Wie hierin verwendet, bezieht sich aktiviert auf einen Betrieb, der alle Motorzylinder verwendet. Deaktiviert bezieht sich auf einen Betrieb, der weniger als alle Zylinder des Motors verwendet (ein oder mehrere Zylinder sind nicht aktiv). Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Nun auf 1 Bezug nehmend, weist ein Fahrzeug 10 einen Motor 12 auf, der ein Getriebe 14 antreibt. Das Getriebe 14 ist entweder ein Automatik- oder ein Handschaltgetriebe, das von dem Motor 12 durch einen entsprechenden Drehmomentwandler oder eine Kupplung 16 angetrieben wird. Luft strömt durch eine Drossel 13 in den Motor 12. Der Motor 12 weist N Zylinder 18 auf. Ein oder mehrere ausgewählte Zylinder 18' können während des Motorbetriebs selektiv deaktiviert sein. Obwohl 1 acht Zylinder darstellt (N = 8), wird man einsehen, dass der Motor 12 zusätzliche oder weniger Zylinder 18 aufweisen kann. Beispielsweise werden Motoren mit 4, 5, 6, 8, 10, 12 und 16 Zylindern in Betracht gezogen. Luft strömt durch einen Ansaugkrümmer 20 in den Motor 12 und wird in den Zylindern 18 mit Kraftstoff verbrannt. Der Motor weist außerdem eine Stößel-Ölverteileranordnung (LOMA) 22 auf, welche die ausgewählten Zylinder 18' deaktiviert, wie unten ausführlicher beschrieben.
Ein Controller 24 kommuniziert mit dem Motor 12 sowie mit verschiedenen Eingaben und Sensoren, wie hierin diskutiert. Ein Fahrzeugbetreiber betätigt ein Gaspedal 26, um die Drossel 13 zu regeln. Insbesondere erzeugt ein Pedalpositionssensor 28 ein Pedalpositionssignal, das zu dem Controller 24 kommuniziert wird. Der Controller 24 erzeugt ein Drosselsteuersignal auf der Grundlage des Pedalpositionssignals. Ein Drosselaktuator (nicht dargestellt) stellt die Drossel 13 auf der Grundlage des Drosselsteuersignals ein, um einen Luftstrom in den Motor 12 zu regeln.
Der Fahrzeugbetreiber betätigt ein Bremspedal 30, um ein Bremsen des Fahrzeugs zu regeln. Insbesondere erzeugt ein Bremspositionssensor 32 ein Bremspedalpositionssignal, das zu dem Controller 24 kommuniziert wird. Der Controller 24 erzeugt ein Bremssteuersignal auf der Grundlage des Bremspedalpositionssignals. Ein Bremssystem (nicht dargestellt) stellt ein Bremsen des Fahrzeugs auf der Grundlage des Bremssteuersignals ein, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu regeln. Ein Motordrehzahlsensor 34 erzeugt ein Signal auf der Grundlage der Motordrehzahl. Ein Absolutdrucksensor des Ansaugkrümmers (MAP-Sensor) 36 erzeugt ein Signal auf der Grundlage eines Drucks des Ansaugkrümmers 20. Ein Drosselpositionssensor (TPS) 38 erzeugt ein Signal auf der Grundlage einer Drosselposition.
Wenn der Motor 12 einen Betriebspunkt erreicht, an dem der deaktivierte Modus möglich ist, führt der Controller 24 den Motor 12 in den deaktivierten Modus über. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind N/2 Zylinder 18' deaktiviert (d. h. die Hälfte der Zylinder N), obwohl eine beliebige Anzahl von Zylindern deaktiviert sein kann. Nach der Deaktivierung der ausgewählten Zylinder 18' erhöht der Controller 24 die Leistungsabgabe der verbleibenden oder aktivierten Zylinder 18. Einlass- und Auslassöffnungen (nicht dargestellt) der deaktivierten Zylinder 18' sind geschlossen, um Pumpverluste zu verringern.
Die Motorlast wird auf der Grundlage des Einlass-MAP, des Zylindermodus und der Motordrehzahl ermittelt. Insbesondere wird, wenn der MAP für gegebene Motorumdrehungen pro Minute (RPM) unter einem Schwellenniveau liegt, die Motorlast als leicht erachtet, und der Motor 12 könnte möglicherweise in dem deaktivierten Modus betrieben werden. Wenn der MAP für die gegebenen RPM oberhalb des Schwellenniveaus liegt, wird die Motorlast als schwer erachtet, und der Motor 12 wird in dem aktivierten Modus betrieben. Der Controller 24 steuert die LOMA 22 auf der Grundlage der Elektromagnetsteuerung, wie unten ausführlicher diskutiert wird.
Nun auf 2 Bezug nehmend, umfasst ein Einlass-Ventiltrieb 40 des Motors 12 ein Einlassventil 42, einen Kipphebel 44 und eine Schubstange 46, die jedem Zylinder 18 zugeordnet sind. Der Motor 12 weist eine drehbar angetriebene Nockenwelle 48 mit einer Vielzahl von Ventilnocken 50 auf, die an dieser entlang angeordnet sind. Eine Nockenoberfläche 52 der Ventilnocken 50 steht mit den Stößeln 54 in Eingriff, um Einlassöffnungen 53, in denen die Einlassventile 42 positioniert sind, zyklisch zu öffnen und zu schließen. Das Einlassventil 42 ist durch ein Vorspannelement (nicht dargestellt), wie beispielsweise eine Feder, in eine geschlossene Position vorgespannt. Demzufolge wird die Vorspannkraft durch den Kipphebel 44 auf die Schubstange 46 und von der Schubstange 46 auf den Stößel 54 übertragen, was bewirkt, dass der Stößel 54 gegen die Nockenoberfläche 52 gedrückt wird.
Wenn die Nockenwelle 48 zu einer Drehung veranlasst wird, löst die Ventilnocke 50 eine lineare Bewegung des entsprechenden Stößels 54 aus. Der Stößel 54 löst eine lineare Bewegung der entsprechenden Schubstange 46 aus. Wenn die Schubstange 46 angeregt wird, sich nach außen zu bewegen, wird der Kipphebel veranlasst, um eine Achse (A) zu schwenken. Das Schwenken des Kipphebels 44 löst eine Bewegung des Einlassventils 42 in eine offene Position aus, wodurch die Einlassöffnung 53 geöffnet wird. Die Vorspannkraft bewegt das Einlassventil 42 in die geschlossene Position, während die Kurbelwelle 48 fortfährt, sich zu drehen. Auf diese Weise wird die Einlassöffnung 53 zyklisch geöffnet, um einen Lufteinlass zu ermöglichen.
Obwohl der Einlass-Ventiltrieb 40 des Motors 12 in 2 veranschaulicht ist, wird man einsehen, dass der Motor 12 auch einen Auslass-Ventiltrieb aufweist (nicht dargestellt), der auf eine ähnliche Weise arbeitet. Insbesondere weist der Auslass-Ventiltrieb ein Auslassventil, einen Kipphebel und eine Schubstange auf, die jedem Zylinder 18 zugeordnet sind. Eine Drehung der Nockenwelle 48 löst eine umgekehrte Bewegung der Auslassventile aus, um zugeordnete Auslassöffnungen zu öffnen und zu schließen, wie es für den Einlass-Ventiltrieb auf eine ähnliche Weise oben beschrieben ist.
Die LOMA 22 liefert ein unter Druck stehendes Fluid an eine Vielzahl von Stößeln 54 und umfasst Elektromagnete 56 (schematisch dargestellt), die den ausgewählten Zylindern 18' zugeordnet sind, wie in 1 dargestellt. Die ausgewählten Zylinder 18' sind diejenigen, die deaktiviert sind, wenn der Motor 12 in dem deaktivierten Modus betrieben wird. Die Stößel 54 sind in dem Einlass- und Auslassventiltrieb angeordnet, um eine Schnittstelle zwischen den Nocken 50 und den Schubstangen 46 zu schaffen. Im Allgemeinen sind zwei Stößel 54 für jeden ausgewählten Zylinder 18' vorgesehen (ein Stößel für das Einlassventil 42 und ein Stößel für das Auslassventil). Es sei jedoch vorweggenommen, dass mehr Stößel 54 jedem ausgewählten Zylinder 18' zugeordnet sein können (d. h. mehrere Einlass- oder Auslassventile pro Zylinder 18'). Die LOMA 22 erfordert ferner einen Drucksensor 58, der ein Drucksignal erzeugt, das einen Druck einer Zufuhr des hydraulischen Fluids zu der LOMA 22 anzeigt. Es sei vorweggenommen, dass ein oder mehrere Drucksensoren 58 implementiert werden können.
Jeder Stößel 54, der den ausgewählten Zylindern 18' zugeordnet ist, wird hydraulisch zwischen einem ersten und einem zweiten Modus umgeschaltet. Der erste bzw. der zweite Modus entspricht dem aktivierten bzw. deaktivierten Modus. In dem ersten Modus schafft der Stößel 54 eine mechanische Verbindung zwischen der Nocke 50 und der Schubstange 46. Auf diese Weise regt die Nocke 50 eine lineare Bewegung des Stößels 54 an, die auf die Schubstange 46 übertragen wird. In dem zweiten Modus wirkt der Stößel 54 als ein Puffer, um eine mechanische Trennung zwischen der Nocke 50 und der Schubstange 46 zu schaffen. Obwohl die Nocke 50 eine lineare Bewegung des Stößels 54 anregt, wird die lineare Bewegung nicht auf die Schubstange 46 übertragen.
Die Elektromagnete 56 ermöglichen selektiv eine Strömung des hydraulischen Fluids zu den Stößeln 54, um die Stößel 54 zwischen dem ersten und dem zweiten Modus umzuschalten. Obwohl im Allgemeinen jedem ausgewählten Zylinder 18' ein Elektromagnet 56 zugeordnet ist (das heißt, ein Elektromagnet für zwei Stößel), sei vorweggenommen, dass mehr oder weniger Elektromagnete 56 implementiert werden können. Jeder Elektromagnet 56 schaltet ein zugeordnetes Ventil 60 (schematisch dargestellt) zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position um. In der geschlossenen Position verhindert das Ventil 60 eine Strömung des unter Druck stehenden hydraulischen Fluids zu den entsprechenden Stößeln 54. In der offenen Position ermöglicht das Ventil 60 mittels eines Fluiddurchgangs 62 eine Strömung des unter Druck stehenden Fluids zu den entsprechenden Stößeln 54. Die Strömung des unter Druck stehenden hydraulischen Fluids wird von einer Quelle des unter Druck stehenden hydraulischen Fluids an die LOMA 22 geliefert.
Obwohl nicht veranschaulicht, ist hierin eine kurze Beschreibung eines beispielhaften Elektromagneten vorgesehen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu schaffen. Die Elektromagnete 56 weisen im Allgemeinen eine elektromagnetische Spule und einen Kolben auf, der in der Spule koaxial angeordnet ist. Der Kolben schafft eine mechanische Schnittstelle zwischen dem Elektromagnet 56 und einem mechanischen Element, wie zum Beispiel dem Ventil 60. Der Kolben ist durch eine Vorspannkraft in einer ersten Position relativ zu der Spule vorgespannt. Die Vorspannkraft kann von einem Vorspannelement, wie zum Beispiel einer Feder, oder von einem unter Druck stehenden Fluid übermittelt werden. Der Elektromagnet 56 wird eingeschaltet, indem die Spule mit Strom versorgt wird, was eine magnetische Kraft entlang der Spulenachse induziert. Die magnetische Kraft löst eine lineare Bewegung des Kolbens in eine zweite Position aus. In der ersten Position hält der Kolben das Ventil 60 in seiner geschlossenen Position, um eine Strömung des unter Druck stehenden hydraulischen Fluids zu den entsprechenden Stößeln zu verhindern. In der zweiten Position schaltet der Kolben das Ventil 60 in seine offene Position um, um eine Strömung des unter Druck stehenden hydraulischen Fluids zu den entsprechenden Stößeln zu ermöglichen.
Das Detektions-Steuersystem der vorliegenden Erfindung ermittelt das Auftreten eines Lecks des hydraulischen Systems an oder stromabwärts des bzw. der LOMA-Elektromagneten. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das Leck des hydraulischen Systems an einer LOMA-Dichtung (nicht dargestellt) auftreten, ist aber nicht darauf beschränkt. Insbesondere ermittelt das Detektions-Steuersystem der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage von Druckmesswerten der Zufuhr des hydraulischen Fluids der LOMA vor und nach einem befohlenen Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements (AFM) (d. h. einer Deaktivierung der ausgewählten Zylinder 18'), dass ein Leck des hydraulischen Systems aufgetreten ist. Es sei jedoch vorweggenommen, dass die vorliegende Erfindung implementiert werden kann, um Lecks in anderen hydraulischen Systemen zu detektieren, in denen Strömungsbeschränkungen des hydraulischen Fluids während des Betriebs des Systems im Wesentlichen konstant bleiben.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Fluid-Drucksensor 58 in anderen ortsfesten Motor-Fluiddurchgängen oder -strecken positioniert sein, einschließlich einer Fluidstrecke eines hydraulischen Ventilspielausgleichs (nicht dargestellt), aber nicht auf diese beschränkt. Zusätzlich können bei verschiedenen Ausführungsformen anstelle eines Detektierens von Druckmesswerten vor und nach einem AFM-Ereignis Druckmesswerte vor und nach einem Umschalten zwischen anderen verschiedenartigen Betriebsmoden (d. h. einem Wechseln von Betätigungsmoden eines Ventils) erfasst werden. Solche Ausführungsformen umfassen beispielsweise zweistufige variable Systeme zur Ventilbetätigung, sind aber nicht darauf beschränkt.
Nun auf 3 Bezug nehmend, weist der Controller 24 ein Filtermodul 302 auf, das als Eingaben Drucksignale des hydraulischen Fluids (P_supply) empfängt, die von dem Drucksensor 58 geliefert werden. Das Filtermodul 302 enthält eine Tiefpass-Filterkomponente, um einen hochfrequenten Anteil des P_supply-Signals zu entfernen.
Das Leck-Detektionssystem 300 weist ein Druckmessmodul 304 auf, das einen ersten Druckmesswert des hydraulischen Fluids, das der LOMA 22 vor einem AFM-Öffnungsereignis des Ventils 62 zugeführt wird, und einen zweiten Druckmesswert nach dem AFM-Öffnungsereignis des Ventils 62 ermittelt. Bei der vorliegenden Implementierung ermittelt das Druckmessmodul 304 den ersten Druckmesswert, bevor der Controller 24 den bzw. die LOMA-Elektromagnet(e) einschaltet. Das Druckmessmodul 304 ermittelt den zweiten Druckmesswert nach einer Zeitdauer nach dem ersten Druckmesswert, in der alle angesteuerten Zylinder 18' deaktiviert sein sollten und der Druck des hydraulischen Fluids, das der LOMA 22 zugeführt wird, auf den im Wesentlichen gleichen Druck wiederhergestellt sein sollte wie vor dem Umschalten des Elektromagneten 56 durch den Controller 24. Ein Vergleichsmodul 306 berechnet ein Druckverhältnis des zweiten Druckmesswerts zu dem ersten Druckmesswert. Das Vergleichsmodul 306 vergleicht danach das berechnete Druckverhältnis mit einem Schwellenwert. Wenn das Druckverhältnis unter dem Schwellenwert liegt, erzeugt das Vergleichsmodul 306 ein Fehlersteuerungssignal, das anzeigt, dass ein Leck des hydraulischen Systems an und/oder stromabwärts des Ventils 62 existiert.
Nun auf 4 Bezug nehmend, wird ein Verfahren 400 ausführlicher beschrieben, um die Anwesenheit eines Lecks eines hydraulischen Systems in dem Leck-Detektionssystem 300 zu ermitteln. Die Steuerung beginnt das Verfahren 400 bei Schritt 402. In Schritt 404 ermittelt die Steuerung, ob der Elektromagnet 56 umgeschaltet werden soll (d. h. von dem ausgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand), was den Motor 12 in den deaktivierten Modus umschalten wird. Wenn der Motor 12 nicht umgeschaltet werden soll, kehrt die Steuerung zu Schritt 404 zurück. In Schritt 406 ermittelt die Steuerung einen ersten Druckmesswert der Zufuhr des hydraulischen Fluids, bevor die Zufuhr des hydraulischen Fluids an den Stößel 54 geliefert wird.
In Schritt 408 ermittelt die Steuerung einen zweiten Druckmesswert der Zufuhr des hydraulischen Fluids. Bei der vorliegenden Implementierung wartet die Steuerung eine Zeitdauer, bevor der zweite Druckmesswert ermittelt wird. In Schritt 410 berechnet die Steuerung ein Druckverhältnis des zweiten Druckmesswerts zu dem ersten Druckmesswert, der in Schritt 406 erfasst wurde. In Schritt 412 ermittelt die Steuerung, ob das Druckverhältnis kleiner als ein Schwellenwert ist. Wenn das Druckverhältnis über dem Schwellenwert liegt oder diesem gleich ist, ermittelt die Steuerung, dass kein Leck an der LOMA 22 existiert, und setzt in Schritt 416 einen Kein-Fehler-Zustand. Wenn das Druckverhältnis unter dem Schwellenwert liegt, ermittelt die Steuerung, dass ein Leck detektiert wurde, und setzt in Schritt 414 einen Fehlerzustand. Das Verfahren 400 endet in Schritt 418. Bei einer beispielhaften Ausführungsform können die Zustände als ein Fehleranzeigecode gespeichert werden. Zusätzlich kann der Fehleranzeigecode von einem Servicetechniker während einer Diagnose des Motors 12 angefordert werden.
Nun auf 5A und 5B Bezug nehmend, wird das Druckverhältnis des zweiten Druckmesswertes relativ zu dem ersten Druckmesswert basierend auf Testdaten unter Verwendung eines äquivalenten LOMA-Systems ermittelt. Insbesondere werden die Druckmesswerte der Zufuhr des hydraulischen Fluids im Zeitablauf überwacht. Die horizontale Achse stellt die Zeit in Sekunden und die vertikale Achse den Druck in Pfund pro Quadratzoll (PSI) dar.
5A und 5B veranschaulichen Simulationen der Druckmesswerte der Zufuhr des hydraulischen Fluids, das an die LOMA 22 geliefert wird, bevor und nachdem der Motor 12 in den Deaktivierungsmodus umgeschaltet ist. In 5A ist Punkt A ungefähr gleich 44,5 PSI (3,068 bar), und Punkt B ist ungefähr gleich 43,5 PSI (2,999 bar), was zu einem Druckverhältnis von 0,978 führt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform könnte der Schwellenwert auf 0,90 gesetzt sein. Da das Druckverhältnis den beispielhaften Schwellenwert übersteigt, zeigt das Leckdetektions-Steuersystem an, dass kein Leck des hydraulischen Systems aufgetreten ist. Man sollte einsehen, dass andere Werte für den Schwellenwert vorweggenommen werden.
5B veranschaulicht eine Simulation, in der das Leckdetektions-Steuersystem der vorliegenden Erfindung ein Systemleck anzeigen würde. Punkt A' ist ungefähr gleich 44,1 PSI (3,041 bar) und Punkt B' ist ungefähr gleich 38,4 PSI (2,648 bar), was zu einem Druckverhältnis von 0,870 führt. Das Druckverhältnis fällt unter den beispielhaften Schwellenwert, was ein Leck des hydraulischen Systems in der LOMA 22 anzeigt.
Fachleute können nun anhand der vorangegangenen Beschreibung einsehen, dass die breiten Lehren der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Formen ausgeführt werden können. Während diese Erfindung in Verbindung mit speziellen Beispielen davon beschrieben wurde, soll der wahre Umfang der Erfindung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims

Steuersystem (300) zur Detektion eines Lecks eines hydraulischen Systems in einem Motor (12), umfassend: einen Drucksensor (58), der den Druck einer Zufuhr eines hydraulischen Fluids detektiert; ein Druckmessmodul (304), das mittels des Drucksensors (58) einen ersten Druckmesswert der Zufuhr des hydraulischen Fluids zu einem ersten Zeitpunkt vor einem Modenwechsel des Motors (12) ermittelt und einen zweiten Druckmesswert zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem Modenwechsel des Motors (12) ermittelt, wobei das Druckmessmodul (304) den zweiten Druckmesswert nach einer Zeitdauer nach dem ersten Druckmesswert ermittelt, nach welcher zu erwarten ist, dass der Druck des hydraulischen Fluids auf den im Wesentlichen gleichen Druck wie vor dem Modenwechsel wiederhergestellt ist; und ein Vergleichsmodul (306), das ein Druckverhältnis auf der Grundlage des ersten und des zweiten Druckmesswerts berechnet und das einen Fehlerzustand auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und einem Schwellenwert anzeigt.
Steuersystem (300) nach Anspruch 1, wobei das Vergleichsmodul (306) den Fehlerzustand anzeigt, wenn das Druckverhältnis unter den Schwellenwert fällt.
Steuersystem (300) nach Anspruch 1, wobei das Vergleichsmodul (306) den Fehlerzustand als einen Fehlercode speichert.
Steuersystem (300) nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Filtermodul (302), das einen hochfrequenten Anteil aus dem ersten Druckmesswert und dem zweiten Druckmesswert entfernt.
Steuersystem (300) nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass das Druckmessmodul (304) den ersten Druckmesswert vor einem Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements des Motors (12) ermittelt und den zweiten Druckmesswert nach dem Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements des Motors (12) ermittelt.
Steuersystem (300) nach Anspruch 5, wobei das Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements ein Deaktivieren eines Satzes von Zylindern (18') des Motors (12) umfasst.
Steuersystem (300) nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass das Druckmessmodul den ersten Druckmesswert vor einem Betätigen eines Ventils (42) des Motors (12) ermittelt und den zweiten Druckmesswert nach einem Betätigen des Ventils (42) des Motors (12) ermittelt.
Verfahren zur Detektion eines Lecks eines hydraulischen Systems in einem Motor (12), umfassend: ein Detektieren eines ersten Druckmesswertes einer Zufuhr des hydraulischen Systems zu einem ersten Zeitpunkt vor einem Modenwechsel des Motors (12) und eines zweiten Druckmesswerts der Zufuhr des hydraulischen Systems zu einem zweiten Zeitpunkt nach einem Modenwechsel des Motors (12), wobei der zweiten Druckmesswert nach einer Zeitdauer nach dem ersten Druckmesswert ermittelt wird, nach welcher zu erwarten ist, dass der Druck des hydraulischen Fluids auf den im Wesentlichen gleichen Druck wie vor dem Modenwechsel wiederhergestellt ist; und ein Berechnen eines Druckverhältnisses auf der Grundlage des ersten und des zweiten Druckmesswerts und ein Anzeigen eines Fehlerzustands auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und einem Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner ein Anzeigen des Fehlerzustands umfassend, wenn das Druckverhältnis unter den Schwellenwert fällt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Fehlerzustand als ein Fehlercode abgespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: ein Entfernen eines hochfrequenten Anteils aus dem ersten Druckmesswert und dem zweiten Druckmesswert.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: ein Ermitteln des ersten Druckmesswerts vor einem Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements des Motors (12) und ein Ermitteln des zweiten Druckmesswertes nach dem Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements des Motors (12).
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Ereignis des aktiven Kraftstoffmanagements ein Deaktivieren eines Satzes von Zylindern (18') des Motors (12) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: ein Ermitteln des ersten Druckmesswertes vor einem Betätigen eines Ventils (42) des Motors (12) und ein Ermitteln des zweiten Druckmesswerts nach dem Betätigen des Ventils (42) des Motors (12).