DE102008027762B3

DE102008027762B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008027762B3
Application number: DE102008027762A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Burkhardt; Jürgen DINGL
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-06-12
Also published as: US8463490B2; CN102057147B; KR101532905B1; KR20110030563A; CN102057147A; US20110098876A1; WO2009150057A1

Abstract

Verfahren zum Diagnostizieren eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine, die einen Verdichter (42) umfasst, bei dem
– überprüft wird, ob mindestens eine vorgegebene Aktivierungsbedingung erfüllt ist,
– ein Ladedruck (PUT) stromabwärts des Verdichters (42) erfasst oder ermittelt wird,
– eine Adaptionskennlinie oder ein Adaptionskennfeld (KF_AD) abhängig von einer Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine und dem Ladedruck (PUT) adaptiert wird, wenn die mindestens eine Aktivierungsbedingung erfüllt ist,
– eine Steigung (A) ermittelt wird, die repräsentativ ist für eine Steigung der Adaptionskennlinie oder des Adaptionskennfelds (KF_AD), und
– abhängig von der ermittelten Steigung (A) auf einen Fehler des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine erkannt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfasst einen Verdichter. Der Verdichter ist insbesondere Teil eines Abgasturboladers.
Fehler von Komponenten der Brennkraftmaschine können zu einem in Bezug auf eine fehlerfreie Brennkraftmaschine abweichenden Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine führen. Dies kann zu einer Verschlechterung von Emissionen der Brennkraftmaschine und/oder zu einem Betrieb von Komponenten der Brennkraftmaschine außerhalb ihres spezifizierten Betriebsbereichs führen. Letzteres kann ferner zu einer Zerstörung der betroffenen Komponente führen. Daher ist vorgeschrieben oder erwünscht, Fehler zu erkennen, um sie baldmöglichst beheben zu können.
In DE 100 65 474 C1 wird ein Verfahren für die Kraftstoffzumessung einer Einspritzanlage vorgeschlagen, bei welchem die angesaugte Luftmasse im Ansaugrohr als eine Hauptsteuergröße für die Kraftstoffzumessung gemessen wird und die Zylinderfüllung berechnet wird. Es wird auf ein Ersatzsignal als Hauptsteuergröße umgeschaltet, wenn ein Leck im Ansaugrohr über eine Veränderung von gespeicherten und realen Druckverhältnissen erkannt wird.
In DE 10 2004 038 733 A1 wird ein Verfahren zur Leckageerkennung ohne Luftmassenmesser vorgeschlagen, wobei ein erster Wert für einen Luftmassenstrom zur Brennkraftmaschine aus mindestens zwei Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine modelliert wird. Ein zweiter Wert für den Luftmassenstrom wird aus einer Druckdifferenz über einer Komponente einer Luftzufuhr ermittelt. Die beiden Werte für den Luftmassenstrom werden miteinander verglichen. Bei einer betragsmäßigen Abweichung der beiden Werte für den Luftmassenstrom um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert wird ein Fehler erkannt.
DE 10 2006 032 836 A1 offenbart ein Verfahren zur Luftdruckregelung einer Brennkraftmaschine, mit einer Ladedruckregeleinrichtung, mittels der der Ladedruck einer Brennkraftmaschine geregelt wird, wobei die Ladedruckregeleinrichtung eine Bypasseinrichtung aufweist und wobei die Bypasseinrichtung eine Stelleinrichtung aufweist, die die Bypasseinrichtung bei Erreichen eines vorgegebenen Stelleinrichtungs-Sollwertes freigibt. Dabei wird in Abhängigkeit von vorgegebenen Brennkraftmaschinenparametern ein Adaptionsbetrag als Korrekturwert ermittelt, mittels dem der betriebspunktabhängig vorgegebene Sollwert der Stelleinrichtung für eine vorgegebene Regelabweichung zwischen einem Ladedruck-Istwert und einem Ladedruck-Sollwert adaptiert wird.
DE 100 62 350 A1 offenbart ein Verfahren zur Regelung einer Aufladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei ein Regelbereich in Abhängigkeit eines Gradienten der zu regelnden Größe und einer Differenz der zu regelnden Größe von einer Führungsgröße in wenigstens vier Teilbereiche mit jeweils unterschiedlicher Regelcharakteristik unterteilt wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise die ein einfa ches und zuverlässiges Erkennen von Fehlern in dem Ansaugtrakt ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine um fasst einen Verdichter. Es wird überprüft, ob mindestens eine vorgegebene Aktivierungsbedingung erfüllt ist. Ein Ladedruck stromabwärts des Verdichters wird erfasst oder ermittelt. Eine Adaptionskennlinie oder ein Adaptionskennfeld wird abhängig von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Ladedruck adaptiert, wenn die mindestens eine Aktivierungsbedingung erfüllt ist. Eine Steigung wird ermittelt, die repräsentativ ist für eine Steigung der Adaptionskennlinie oder des Adaptionskennfelds. Abhängig von der ermittelten Steigung wird auf einen Fehler des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine erkannt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Fehler des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine sich in der Adaptionskennlinie oder dem Adaptionskennfeld und insbesondere in der Steigung der Adaptionskennlinie oder des Adaptionskennfelds aufgrund einer charakteristischen Abhängigkeit des Ladedrucks von der Drehzahl der Brennkraftmaschine im Fehlerfall widerspiegeln. Insbesondere sind als Fehler des Ansaugtrakts eine Leckage stromabwärts des Verdichters oder ein verschmutzter Luftfilter abhängig von der ermittelten Steigung einfach und zuverlässig erkennbar und voneinander unterscheidbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die mindestens eine Aktivierungsbedingung, dass der Ladedruck für einen vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfasst oder ermittelt wird, bei dem bei fehlerfreier Brennkraftmaschine der erfasste oder ermittelte Ladedruck einem Grundladedruck entspricht. Insbesondere entspricht in dem vorgegebenen Betriebszustand ein Sollladedruck dem Grundladedruck. Der vorgegebene Betriebszustand kann insbesondere bei verschiedenen Drehzahlen der Brennkraftmaschine eingenommen werden. In der Adaptionskennlinie oder dem Adaptionskennfeld werden insbesondere drehzahlabhängig Veränderungen des Grundladedrucks adaptiert und somit gelernt, wie sie beispielsweise durch Verschleiß und Alterung hervorgerufen werden können. Bei Vorherrschen des vorgegebenen Betriebszustands sind Einflussgrößen weitgehend eliminiert, die den Ladedruck beeinflussen können. Der Vorteil ist, dass der Ladedruck dann im Wesentlichen nur von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und von einem Umgebungsdruck abhängig ist. Der Ladedruck ist dadurch besonders zuverlässig und präzise ermittelbar und entsprechend ist der Grundladedruck besonders zuverlässig und präzise adaptierbar, das heißt lernbar. Das Erkennen des Fehlers des Ansaugtrakts ist dadurch einfach und zuverlässig möglich.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der vorgegebene Betriebszustand, bei dem bei fehlerfreier Brennkraftmaschine der erfasste oder ermittelte Ladedruck dem Grundladedruck entspricht, umfasst, dass eine Drosselklappe derart angesteuert wird, dass die Drosselklappe mindestens einen vorgegebenen maximalen Öffnungsgrad aufweist, und ein Turbinenüberbrückungsventil eines Abgasturboladers derart angesteuert wird, dass eine Leistung des Abgasturboladers einer vorgegebenen minimalen Leistung entspricht. Bei dem vorgegebenen Betriebszustand ist die Drosselklappe insbesondere, soweit möglich, vollständig entdrosselt und weist die Leistung des Abgasturboladers insbesondere, soweit möglich, einen minimalen Wert auf. Der vorgegebene maximale Öffnungsgrad der Drosselklappe ist insbesondere abhängig von einem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorgegeben und ist insbesondere abhängig von einem Luftmassenstrom durch die Drosselklappe und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgegeben. Der vorgegebene maximale Öffnungsgrad der Drosselklappe ist insbesondere derart vorgegeben, dass ein Druckabfall über der Drosselklappe minimal ist, das heißt der Druckabfall über der Drosselklappe durch ein gegebenenfalls mögliches weiteres Öffnen der Drosselklappe nicht mehr wesentlich ver ringert werden kann. Beispielsweise muss die Drosselklappe gegebenenfalls bei einem geringen Luftmassenstrom durch diese weniger weit geöffnet werden als bei einem großen Luftmassenstrom. Entsprechend wird das Turbinenüberbrückungsventil derart angesteuert, dass die Leistung des Abgasturboladers und insbesondere des Verdichters nicht mehr oder zumindest nicht mehr wesentlich verringert werden kann. Dazu wird das Turbinenüberbrückungsventil beispielsweise derart angesteuert, dass das Abgas vollständig oder nahezu vollständig an einer Turbine des Abgasturboladers vorbei geleitet wird, so dass die Turbine durch das Abgas nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang angetrieben wird. Durch eine solche Drosselklappenstellung und Turbinenüberbrückungsventilstellung sind diese als Einflussgrößen auf den Ladedruck weitgehend beseitigt. Dadurch ist das Erkennen des Fehlers in dem Ansaugtrakt einfach und präzise möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die mindestens eine Aktivierungsbedingung, dass der vorgegebene Betriebszustand für eine vorgegebene Mindestzeitdauer vorherrscht. Dadurch kann sehr einfach sichergestellt werden, dass der erfasste oder ermittelte Ladedruck dem Grundladedruck entspricht, dass heißt Verfälschungen durch dynamische Veränderungen des Ladedrucks wird dadurch entgegengewirkt. Dadurch ist ein einfaches und präzises Adaptieren und somit Lernen des Grundladedrucks möglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vor Erreichen einer vorgegebenen Betriebsstundenanzahl oder vorgegebenen Adaptionsschrittanzahl nach einer ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine anstatt der Adaptionskennlinie oder dem Adaptionskennfeld eine weitere Adaptionskennlinie oder ein weiteres Adaptionskennfeld adaptiert, wenn die mindestens eine Aktivierungsbedingung erfüllt ist. Nach Erreichen der vorgegebe nen Betriebsstundenanzahl oder Adaptionsschrittanzahl wird die Adaptionskennlinie oder das Adaptionskennfeld abhängig von der weiteren Adaptionskennlinie oder dem weiteren Adaptionskennfeld adaptiert. Individuelle Eigenschaften der Brennkraftmaschine in Bezug auf den Grundladedruck, zum Beispiel aufgrund von Streuungen eines Turbinenwirkungsgrads des Abgasturboladers, Streuungen von Aktoren der Turbine des Abgasturboladers, zum Beispiel in Bezug auf eine Härte und/oder Vorspannung einer Feder, die auf das Turbinenüberbrückungsventil des Abgasturboladers einwirkt zum Verstellen der Leistung des Abgasturboladers, oder Streuungen von Schlucklinien der Brennkraftmaschine, können so separat gelernt und von nachfolgenden, zum Beispiel durch Verschleiß oder Alterung hervorgerufenen, Veränderungen unterschieden werden. Die Adaptionskennlinie oder das Adaptionskennfeld repräsentieren so vorzugsweise im Wesentlichen nur Veränderungen des Grundladedrucks, die nach Erreichen der vorgegebenen Betriebsstundenanzahl oder Adaptionsschrittanzahl entstanden sind, und ist so im Wesentlichen unbeeinflusst von den individuellen Eigenschaften der Brennkraftmaschine. Das Erkennen des Fehlers ist dadurch besonders einfach, präzise und zuverlässig möglich. Vorzugsweise wird jedes Erfüllen der mindestens einen Aktivierungsbedingung bei Vorliegen einer Drehzahl der Brennkraftmaschine, für die das Adaptieren des Grundladedrucks vorgesehen ist, als ein Adaptionsschritt gezählt. Ein Adaptionsschritt kann jedoch auch anders vorgegeben sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Adaptionskennlinie oder das Adaptionskennfeld oder gegebenenfalls die weitere Adaptionskennlinie oder das weitere Adaptionskennfeld adaptiert, wenn der für die Drehzahl erfasste oder ermittelte Ladedruck um einen vorgegebenen oberen Adaptionsschwellenwert größer ist als ein der Drehzahl zugeordneter adaptierter Grundladedruckwert oder um einen vorgegebenen unteren Adapti onsschwellenwert kleiner ist als der der Drehzahl zugeordnete adaptierte Grundladedruckwert. Der adaptierte Grundladedruckwert ist abhängig von der Adaptionskennlinie oder dem Adaptionskennfeld und gegebenenfalls von der weiteren Adaptionskennlinie oder dem weiteren Adaptionskennfeld. Der Vorteil ist, dass so eine hohe Zuverlässigkeit möglich ist. Nur relevante Veränderungen des Grundladedrucks werden adaptiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Adaptionskennlinie oder das Adaptionskennfeld abhängig von dem Umgebungsdruck adaptiert, wenn die mindestens eine Aktivierungsbedingung erfüllt ist. Dies ermöglicht eine besonders hohe Genauigkeit der Adaption und somit ein besonders zuverlässiges Erkennen von Fehlern des Ansaugtrakts.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Steigung als Steigung einer Regressionsgeraden ermittelt. Die Regressionsgerade wird abhängig von in der Adaptionskennlinie oder dem Adaptionskennfeld über die Drehzahl gespeicherten Grundladedruck-Adaptionsdruckwerten ermittelt. Der Vorteil ist, dass dies einfach und zuverlässig möglich ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird als der Fehler des Ansaugtrakts eine Leckage stromabwärts des Verdichters erkannt, wenn die Steigung größer ist als ein vorgegebener positiver Steigungsschwellenwert. Insbesondere weisen die Grundladedruck-Adaptionsdruckwerte in der Adaptionskennlinie oder dem Adaptionskennfeld zugleich ein negatives Vorzeichen auf. Die Leckage stromabwärts des Verdichters ist so sehr einfach und zuverlässig erkennbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird als der Fehler des Ansaugtrakts ein verschmutzter Luftfilter erkannt, wenn die Steigung kleiner ist als ein vorgegebener negativer Steigungsschwellenwert. Insbesondere weisen die Grundladedruck-Adaptionsdruckwerte in der Adaptionskennlinie oder dem Adaptionskennfeld zugleich ein negatives Vorzeichen auf. Der verschmutzte Luftfilter ist so sehr einfach und zuverlässig erkennbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt,
2 ein Blockdiagramm,
3 ein Diagramm mit beispielhaften Verläufen eines Grundladedruck-Adaptionsdruckwerts über eine Drehzahl der Brennkraftmaschine,
4A ein erster Teil eines Ablaufdiagramms eines Programms zum Diagnostizieren des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine und
4B ein zweiter Teil des Ablaufdiagramms des Programms zum Diagnostizieren des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Brennkraftmaschine umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4 (1). Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise ausgebildet für ein Kraftfahrzeug und ist vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Der Ansaugtrakt 1 umfasst eine Drosselklappe 5 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Brennraum 9 eines ersten Zylinders Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit einem Kolben 11 des ersten Zylinders Z1 gekoppelt ist. In dem Abgastrakt 4 ist vorzugsweise ein Abgaskatalysator 29 angeordnet, der beispielsweise als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist. Neben dem ersten Zylinder Z1 können ein oder mehrere weitere Zylinder vorgesehen sein, zum Beispiel ein zweiter Zylinder Z2, ein dritter Zylinder Z3 und ein vierter Zylinder Z4. Ferner kann jede beliebige Anzahl von Zylindern vorgesehen sein.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit Gaswechselventilen, die Gaseinlassventile 12 und Gasauslassventile 13 sind, und diesen zugeordnete Ventilantriebe 14, 15. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 22 und eine Zündkerze 23. Falls die Brennkraftmaschine eine Diesel-Brennkraftmaschine ist, weist die Brennkraftmaschine keine Zündkerze 23 auf. Alternativ kann das Einspritzventil 22 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
Eine Steuereinrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen die Messgrößen und von den Messgrößen abgeleitete Größen. Die Steuereinrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuereinrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine und/oder als Vorrichtung zum Diagnostizieren des Ansaugtrakts 1 der Brennkraftmaschine bezeichnet werden. Abhängig von den Stellsignalen kann ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorgegeben werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, der einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 30, der einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 5 erfasst, ein Ladedrucksensor 31, der einen Ladedruck PUT stromaufwärts der Drosselklappe 5 und stromabwärts eines Verdichters 42 erfasst, ein Temperatursensor 32, der eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Kurbelwellensensor 36, der einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl N der Brennkraftmaschine zugeordnet wird. Ferner kann eine Lambdasonde 43 vorgesehen sein, deren Messsignal repräsentativ für ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases der Brennkraftmaschine ist.
Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise ein Drosselklappenstellglied 33 zum Verstellen der Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 22, die Zündkerze 23, ein Stellglied zum Verstellen eines Verdichterüberbrückungsventils 44 und/oder ein Ventilstellglied zum Verstellen eines Turbinenüberbrückungsventils 50.
Der Verdichter 42 ist in dem Ansaugtrakt 1 stromaufwärts der Drosselklappe 5 und stromabwärts eines Luftfilters 38 angeordnet. Über eine Verdichterüberbrückungsleitung 40 kann abhängig von einem vorgegebenen Ansteuern des Stellglieds zum Verstellen des Verdichterüberbrückungsventils 44 Frischluft nach Durchströmen des Verdichters 42 so um den Verdichter 42 zurück geleitet werden, dass die durch den Verdichter 42 ge leitete Frischluft nicht im Volumen nach dem Verdichter 42 verdichtet wird.
Ein Abgasturbolader umfasst den Verdichter 42 und eine Turbine 48, die zum Antreiben des Verdichters 42 mit dem Verdichter 42 gekoppelt ist und die in dem Abgastrakt 4 so angeordnet ist, dass sie von dem Abgas aus einem Verbrennungsprozess in dem Brennraum 9 angetrieben werden kann. Das Abgas kann über eine Turbinenüberbrückungsleitung 46 so an der Turbine 48 vorbei geleitet werden, dass das durch die Turbinenüberbrückungsleitung 46 geleitete Abgas die Turbine 48 nicht antreibt. Das Abgas wird abhängig von einem vorgegebenen Ansteuern des Ventilstellglieds an der Turbine 48 vorbei geleitet.
Das Turbinenüberbrückungsventil 50 kann auch als Waste-Gate bezeichnet werden. Das Turbinenüberbrückungsventil 50 ist mit dem Ventilstellglied zum Verstellen des Turbinenüberbrückungsventils 50 gekoppelt. Das Ventilstellglied umfasst vorzugsweise eine Druckdose, ein Druckdosenventil und eine Druckdosenübersetzung. Die Druckdose umfasst ein Umgebungsdruckvolumen und ein Eingangsdruckvolumen. Das Umgebungsdruckvolumen und das Eingangsdruckvolumen sind durch eine Membran voneinander abgetrennt. Die Membran ist vorzugsweise mit einer Druckdosenfeder und mit der Druckdosenübersetzung gekoppelt. Abhängig von einer Schaltstellung des Druckdosenventils kann das Eingangsdruckvolumen mit dem Ladedruck PUT des Verdichters 42 oder mit einem Umgebungsdruck AMP einer Umgebungsluft der Brennkraftmaschine beaufschlagt werden. Ferner ist das Umgebungsdruckvolumen der Druckdose mit dem Umgebungsdruck AMP beaufschlagt.
Von dem Abgas der Brennkraftmaschine kann abhängig von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine eine erste öffnende Kraft auf das Turbinenüberbrückungsventil 50 ausgeübt werden. Öffnend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Kraft in Öffnungsrichtung des Turbinenüberbrückungsventils 50 auf das Turbinenüberbrückungsventil 50 ausgeübt wird.
Die Druckdosenfeder ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie durch ihre Federkraft das Eingangsdruckvolumen möglichst gering hält und dass sie über die Druckdosenübersetzung das Turbinenüberbrückungsventil 50 in Schließrichtung des Turbinenüberbrückungsventils 50 mit einer schließenden zweiten Kraft beaufschlagt.
Falls das Druckdosenventil in seiner Grundstellung ist, in der das Eingangsdruckvolumen mit dem Umgebungsdruck AMP beaufschlagt ist und die repräsentativ ist für eine Grundstellung des Ventilstellglieds, so herrscht in dem Eingangsdruckvolumen und dem Umgebungsdruckvolumen der Umgebungsdruck AMP. Somit wird aufgrund des Drucks in der Druckdose keine Kraft auf die Membran ausgeübt.
Falls das Druckdosenventil in einer vorgegebenen Schaltstellung ist, in der das Eingangsdruckvolumen mit dem Ladedruck PUT beaufschlagt wird und die repräsentativ ist für das vorgegebene Ansteuern des Ventilstellglieds, so wird das Eingangsdruckvolumen mit dem Ladedruck PUT beaufschlagt. Da der Ladedruck PUT im fehlerfreien Betrieb der Brennkraftmaschine größer als der Umgebungsdruck AMP ist, bildet sich in der Druckdose ein Druckunterschied zwischen dem Umgebungsdruck AMP und dem Ladedruck PUT aus. Dieser Druckunterschied ruft eine öffnende dritte Kraft auf die Membran hervor, so dass sich das Eingangsdruckvolumen vergrößert, dass die Druckdosenfeder zusammengedrückt wird und dass die Druckdosenübersetzung derart mit einer Kraft beaufschlagt wird, dass die Druckdosenübersetzung das Turbinenüberbrückungsventil mit ei ner in Öffnungsrichtung des Turbinenüberbrückungsventils 50 wirkenden öffnenden dritten Kraft beaufschlagt.
In der Grundstellung ist das Druckdosenventil so gestellt, dass das Eingangsdruckvolumen mit dem Umgebungsdruck AMP beaufschlagt ist. Somit wirken in der Grundstellung nur die öffnende erste und die schließende zweite Kraft auf das Turbinenüberbrückungsventil 50. Somit ist bei einer hinreichend großen, konstruktiv zu wählenden Federsteifigkeit in der Grundstellung des Druckdosenventils das Turbinenüberbrückungsventil 50 geschlossen. Das geschlossene Turbinenüberbrückungsventil 50 führt dazu, dass im Wesentlichen das gesamte Abgas durch die Turbine 48 geleitet wird und die Turbine 48 antreibt. Die Turbine 48 treibt den Verdichter 42 an, der bei geschlossenem Verdichterüberbrückungsventil 44 den Ladedruck PUT stromabwärts des Verdichters 42 aufbaut. Eine Leistung des Abgasturboladers und insbesondere des Verdichters 42 ist dann für den jeweiligen Betriebszustand und insbesondere für die aktuell vorherrschende Drehzahl N der Brennkraftmasche maximal. Der so erzeugte Ladedruck PUT kann beispielsweise dazu beitragen, eine Leistung und/oder einen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu erhöhen.
Falls das Druckdosenventil in der vorgegebenen Schaltstellung ist, in der das Eingangsdruckvolumen mit dem Ladedruck PUT beaufschlagt ist, so öffnet sich das Turbinenüberbrückungsventil 50, sobald die Kräftebilanz aus den drei Kräften, die auf das Turbinenüberbrückungsventil 50 wirken, zu Gunsten der öffnenden dritten Kraft verschoben ist. In anderen Worten öffnet sich das Turbinenüberbrückungsventil 50, sobald die öffnende dritte Kraft aufgrund des Druckunterschieds, der auf die Membran wirkt, größer ist als die Kraft der Druckdosenfeder, die auf die Membran wirkt, vermindert um die Kraft, die das Abgas auf das Turbinenüberbrückungsventil 50 ausübt.
Sobald sich das Turbinenüberbrückungsventil 50 aus seiner Schließposition heraus bewegt, wird Abgas über die Turbinenüberbrückungsleitung 46 an der Turbine 48 vorbeigeleitet. Dies bewirkt eine Abnahme der Drehzahl der Turbine 48 und dadurch eine Abnahme der Drehzahl des Verdichters 42. Somit sinkt auch der Ladedruck PUT. Dies führt zu einer Abnahme des Druckunterschieds und führt nach einer kurzen Zeitdauer, während der das Eingangsdruckvolumen mit dem Ladedruck PUT beaufschlagt ist, zu einem Schließen des Turbinenüberbrückungsventils 50. Dies führt zu einem erneuten Aufbau des Druckunterschieds.
Während des fehlerfreien Betriebs der Brennkraftmaschine stellt sich somit zwischen den drei Kräften, die auf das Turbinenüberbrückungsventil 50 einwirken, ein dynamisches Gleichgewicht ein, falls sich das Ventilstellglied, insbesondere das Druckdosenventil, in der vorgegebenen Schaltstellung befindet. Ebenso stellt sich bei einem vorgegebenen Öffnungsgrad des Turbinenüberbrückungsventils 50 ein dynamisches Gleichgewicht ein. Das dynamische Gleichgewicht bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Druckdifferenz und der Öffnungsgrad des Turbinenüberbrückungsventils 50 zwar nicht zwingend den selben Betrag haben müssen, dass jedoch betraglich eine geringe Schwingung um einen festen konstanten Wert stattfinden kann.
Aufgrund dieser dynamischen Gleichgewichte, insbesondere aufgrund der Federkraft der Druckdosenfeder und der Kraft des Abgasgegendrucks, baut der Verdichter 42 unabhängig von der Schaltstellung des Druckdosenventils grundsätzlich den Ladedruck PUT auf. Ist das Turbinenüberbrückungsventil 50 derart angesteuert, dass das Abgas vollständig oder nahezu vollständig über die Turbinenüberbrückungsleitung 46 an der Turbine 48 vorbei geleitet wird, dann ist die Leistung des Abgastur boladers und insbesondere des Verdichters 42 jedoch minimal für den jeweiligen Betriebszustand und insbesondere für die jeweils vorherrschende Drehzahl N der Brennkraftmaschine.
Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine, bei dem das Drosselklappenstellglied 33 vorzugsweise so angesteuert wird, dass eine Drosselung der angesaugten Frischluft über die Drosselklappe 5 minimal ist, entspricht ein Volumenstrom der über den Brennraum 9 angesaugten Luft einem Volumenstrom durch den Verdichter 42. Der Volumenstrom durch den Verdichter 42 hängt somit von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine ab.
Ein Grundladedruck PUT_WG_OPEN ist der Ladedruck PUT, den der Verdichter 42 im entdrosselten Betrieb und bei dem vorgegebenen Ansteuern des Ventilstellglieds des Turbinenüberbrückungsventils 50, das heißt bei im Wesentlichen minimaler Leistung des Abgasturboladers, aufbaut. Somit hängt auch der Grundladedruck PUT_WG_OPEN von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und von dem Volumenstrom durch den Verdichter 42 ab. Eine Drosselklappenstellung POS_THR der Drosselklappe 5 sowie eine Turbinenüberbrückungsventilstellung POS_WG des Turbinenüberbrückungsventils 50 beeinflussen den Ladedruck PUT dann nicht mehr wesentlich, das heißt, der Ladedruck PUT ist im Wesentlichen unabhängig von der Drosselklappenstellung POS_THR und der Turbinenüberbrückungsventilstellung POS_WG, wenn die Drosselklappe 5 derart angesteuert ist, dass diese im Wesentlichen vollständig entdrosselt ist, das heißt ein Druckabfall über der Drosselklappe 5 im Wesentlichen minimal ist, und das Turbinenüberbrückungsventil 50 derart angesteuert ist, dass im Wesentlichen das gesamte Abgas an der Turbine 48 vorbei geleitet wird, die Leistung des Abgasturboladers also im Wesentlichen minimal ist. Ein solcher Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird im Folgenden auch als vorgegebe ner Betriebszustand bezeichnet. Bei fehlerfreier Brennkraftmaschine und insbesondere bei fehlerfreiem Ansaugtrakt 1 der Brennkraftmaschine entspricht der stromabwärts des Verdichters 42 vorherrschende Ladedruck PUT dann dem Grundladedruck PUT_WG_OPEN. Vorzugsweise wird der Grundladedruck PUT_WG_OPEN abhängig von dem Umgebungsdruck AMP normiert.
Für eine Diagnose der Brennkraftmaschine und insbesondere des Ansaugtrakts 1 der Brennkraftmaschine werden im Allgemeinen Messwerte von Sensoren der Brennkraftmaschine und eine Ansteuerung von Aktoren der Brennkraftmaschine gegeneinander plausibilisiert. Fehler von Komponenten der Brennkraftmaschine, zum Beispiel Sensorfehler, Drosselklappenfehler oder Leckagen, lassen die Messwerte gegebenenfalls deutlich von für eine fehlerfreie Referenzbrennkraftmaschine in der Steuereinrichtung 25 ermittelten und/oder abgelegten Modellwerten abweichen. Für die Modellwerte wird von einem dichten Ansaugtrakt 1 ausgegangen, das heißt, dass außer den konstuktiv vorgesehenen Verbindungen zur Umgebung, zum Beispiel am Luftfilter 38, am Gaseinlassventil 12 in den jeweiligen Zylinder oder Verbindungsschläuchen beispielsweise zu einem Kurbelgehäuse oder Kraftstofftank, keine ungewollten Öffnungen vorhanden sind, zum Beispiel undichte Rohrverbindungen, poröse Schläuche, unter dem Einfluss des Betriebs der Brennkraftmaschine abhängig von Druckänderungen öffnende Spalte oder ähnliches. Ein Auftreten solcher Undichtigkeiten bewirkt gegebenenfalls eine Abweichung eines modellierten von einem tatsächlichen Verhalten der Brennkraftmaschine. Dies kann zu einer Verschlechterung von Emissionen der Brennkraftmaschine und/oder zu einem Betrieb von Komponenten der Brennkraftmaschine außerhalb ihres spezifizierten Betriebsbereichs führen. Letzteres kann ferner zu einer Zerstörung der betroffenen Komponente führen.
Eine Leckage des Ansaugtrakts 1 stromabwärts des Verdichters 42 kann zu einer zu geringen Schätzung einer Drehzahl des Abgasturboladers, das heißt insbesondere einer Drehzahl der Turbine 48 und somit auch des Verdichters 42, führen. Falls der Abgasturbolader in einem Bereich von dessen maximal zulässiger Drehzahl betrieben werden soll, dann kann die tatsächliche Drehzahl des Abgasturboladers über der maximal zulässigen Drehzahl liegen und eine Lebensdauer des Abgasturboladers reduzieren oder diesen zerstören. Entsprechendes gilt ferner, wenn der Luftfilter 38 verschmutzt ist. Ein Verschmutzen des Luftfilters 38 führt zu einem Absinken eines tatsächlichen Drucks stromabwärts des Luftfilters 38 unter einen für die Referenzbrennkraftmaschine modellierten Wert. Ein Druckabfall an dem Luftfilter 38 ist abhängig von einem Luftmassenstrom durch den Luftfilter 38. Um einen vorgegebenen Druck stromabwärts des Verdichters 42, dass heißt insbesondere Ladedruck PUT, erreichen zu können, muss der Abgasturbolader mit einer höheren Drehzahl betrieben werden als bei fehlerfreier Brennkraftmaschine, das heißt sauberem Luftfilter 38. Falls der Abgasturbolader in dem Bereich von dessen maximal zulässiger Drehzahl betrieben werden soll, dann kann daher die tatsächliche Drehzahl des Abgasturboladers ebenfalls über der maximal zulässigen Drehzahl liegen und die Lebensdauer des Abgasturboladers reduzieren oder diesen zerstören.
In 2 ist ein Blockdiagramm dargestellt. In der Steuereinrichtung 25 sind ein Adaptionskennfeld KF_AD, eine Adaptionseinrichtung ADAP und eine Fehlererkennungseinrichtung ERR vorgesehen. Vorzugsweise ist ferner ein Referenzkennfeld KF_REF und ist gegebenenfalls ferner auch ein weiteres Adaptionskennfeld KF_AD1 vorgesehen. Das Adaptionskennfeld KF_AD, das weitere Adaptionskennfeld KF_AD1 und/oder das Referenzkennfeld KF_REF können alternativ auch als eine Adaptions kennlinie, weitere Adaptionskennlinie beziehungsweise Referenzkennlinie ausgebildet sein.
Abhängig von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und vorzugsweise abhängig von dem Umgebungsdruck AMP ist mittels des Adaptionskennfelds KF_AD ein Grundladedruck-Adaptionsdruckwert PUT_WG_OPEN_AD_ADD ermittelbar, das heißt der Grundladedruck-Adaptionsdruckwert PUT_WG_OPEN_AD_ADD ist in dem Adaptionskennfeld KF_AD als eine Funktion der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und gegebenenfalls als eine Funktion des Umgebungsdrucks AMP gespeichert: PUT_WG_OPEN_AD_ADD = f(N) oder PUT_WG_OPEN_AD_ADD = f(N, AMP). Ebenfalls abhängig von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und vorzugsweise abhängig von dem Umgebungsdruck AMP ist mittels des Referenzkennfelds KF_REF ein Referenzgrundladedruckwert PUT_WG_OPEN_REF ermittelbar, das heißt der Referenzgrundladedruckwert PUT_WG_OPEN_REF ist in dem Referenzkennfeld KF_REF als eine Funktion der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und gegebenenfalls als eine Funktion des Umgebungsdrucks AMP gespeichert: PUT_WG_OPEN_REF = f(N) oder PUT_WG_OPEN_REF = f(N, AMP). Entsprechend ist abhängig von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und vorzugsweise abhängig von dem Umgebungsdruck AMP mittels des weiteren Adaptionskennfelds KF_AD1 ein weiterer Grundladedruck-Adaptionsdruckwert PUT_WG_OPEN_AD1_ADD ermittelbar, das heißt der weitere Grundladedruck-Adaptionsdruckwert PUT_WG_OPEN_AD1_ADD ist in dem weiteren Adaptionskennfeld KF_AD1 als eine Funktion der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und gegebenenfalls als eine Funktion des Umgebungsdrucks AMP gespeichert: PUT_WG_OPEN_AD1_ADD = f(N) oder PUT_WG_OPEN_AD1_ADD = f(N, AMP).
In dem Referenzkennfeld KF_REF sind vorzugsweise Referenzgrundladedruckwerte PUT_WG_OPEN_REF der Referenzbrennkraftmaschine gespeichert, die beispielsweise auf einem Motorprüf stand für den jeweiligen Typ der Brennkraftmaschine ermittelt wurden und die in dem Referenzkennfeld KF_REF bevorzugt als Konstanten, das heißt unveränderlich, gespeichert sind. Durch die so vorgegebenen Referenzgrundladedruckwerte PUT_WG_OPEN_REF ist ein Betrieb der Brennkraftmaschine von der ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine an möglich. Jedoch streuen im Allgemeinen Betriebsgrößen von einzelnen Individuen des jeweiligen Typs der Brennkraftmaschine im Vergleich zu der Referenzbrennkraftmaschine. Beispielsweise kann ein Wirkungsgrad des Abgasturboladers streuen oder können Motorschlucklinien streuen oder können Eigenschaften von Aktoren der Turbine 48 streuen, zum Beispiel eine Härte der Druckdosenfeder oder eine Vorspannung der Druckdosenfeder. Derartige Abweichungen in Bezug auf die Referenzbrennkraftmaschine können eine Höhe des Grundladedrucks PUT_WG_OPEN beeinflussen, so dass der Grundladedruck PUT_WG_OPEN im Allgemeinen ebenfalls individuell streut, also abweicht von dem im jeweiligen Betriebszustand vorherrschenden Grundladedruck PUT_WG_OPEN der Referenzbrennkraftmaschine, das heißt abweicht von dem jeweiligen Referenzgrundladedruckwert PUT_WG_OPEN_REF.
Bevorzugt ist daher das weitere Adaptionskennfeld KF_AD1 vorgesehen zum Speichern der relativen Abweichungen des tatsächlich in dem vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorherrschenden Grundladedruck PUT_WG_OPEN von dem jeweils zugehörigen Referenzgrundladedruckwert PUT_WG_OPEN_REF, der in dem Referenzkennfeld KF_REF gespeichert ist. Diese relativen Abweichungen beziehen sich auf die individuellen Unterschiede der als fehlerfrei angenommenen Brennkraftmaschine in Bezug auf die fehlerfreie Referenzbrennkraftmaschine. Bevorzugt werden diese relativen Abweichungen durch Adaptieren des weiteren Adaptionskennfelds KF_AD1 gelernt bei Vorliegen mindestens einer Aktivierungsbedingung und insbesondere bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustands der Brennkraftmaschine vor Erreichen einer vorgegebenen Betriebsstundenanzahl oder vorgegebenen Adaptionsschrittanzahl nach und insbesondere unmittelbar nach der ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine. Bei der ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine ist das weitere Adaptionskennfeld KF_AD1 vorzugsweise mit Null für jede in dem weiteren Adaptionskennfeld KF_AD1 vorgesehene Drehzahl N der Brennkraftmaschine initialisiert. Die vorgegebene Betriebsstundenanzahl beziehungsweise die vorgegebene Adaptionsschrittanzahl ist vorzugsweise jeweils so vorgegeben, dass die relativen Abweichungen in Bezug auf den Grundladedruck PUT_WG_OPEN aufgrund der individuellen Unterschiede der Brennkraftmaschine zu der Referenzbrennkraftmaschine möglichst vollständig, das heißt möglichst für jede in dem weiteren Adaptionskennfeld KF_AD1 vorgesehene Drehzahl N der Brennkraftmaschine, während eines normalen Betriebs der Brennkraftmaschine lernbar sind. Eine Summe des für eine vorgegebene Drehzahl N gespeicherten Referenzgrundladedruckwerts PUT_WG_OPEN_REF und des für diese vorgegebene Drehzahl N gelernten weiteren Grundladedruck-Adaptionsdruckwerts PUT_WG_OPEN_AD1_ADD entspricht dann bei Erreichen der vorgegebenen Betriebsstundenanzahl beziehungsweise der vorgegebenen Adaptionsschrittanzahl vorzugsweise genau dem tatsächlichen, bei der vorgegebenen Drehzahl N vorherrschenden Grundladedruck PUT_WG_OPEN. Mit Erreichen der vorgegebenen Betriebsstundenanzahl beziehungsweise der vorgegebenen Adaptionsschrittanzahl wird die weitere Adaptionskennlinie KF_AD1 nicht mehr weiter adaptiert und wird fortan als konstant und unveränderbar entsprechend dem Referenzkennfeld KF_REF behandelt. Die vorgegebene Betriebsstundenanzahl beträgt beispielsweise etwa in der Größenordnung 100 Stunden und die vorgegebene Adaptionsschrittanzahl beträgt beispielsweise etwa 20 Adaptionsschritte je im weiteren Adaptionskennfeld KF_AD1 vorgesehener Drehzahl N. Die vorgegebene Betriebsstun denanzahl beziehungsweise die vorgegebene Adaptionsschrittanzahl können jedoch auch anders vorgegeben sein. Bevorzugt ist ein Zähler C vorgesehen zum Zählen der Betriebsstunden beziehungsweise der Adaptionsschritte und zum Vergleichen von diesen mit der vorgegebenen Betriebsstundenanzahl beziehungsweise Adaptionsschrittanzahl.
Das Adaptionskennfeld KF_AD ist vorgesehen zum Speichern der relativen Abweichungen des tatsächlich in dem vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorherrschenden Grundladedruck PUT_WG_OPEN von der Summe des jeweils zugehörigen Referenzgrundladedruckwerts PUT_WG_OPEN_REF und des jeweils zugehörigen weiteren Grundladedruck-Adaptionsdruckwerts PUT_WG_OPEN_AD1_ADD nach Erreichen der vorgegebenen Betriebsstundenanzahl beziehungsweise nach Erreichen der vorgegebenen Adaptionsschrittanzahl. In dem Adaptionskennfeld KF_AD werden dadurch im Wesentlichen diejenigen Veränderungen des Grundladedrucks PUT_WG_OPEN gespeichert, die auf einer Alterung und einem Verschleiß der Brennkraftmaschine und deren Komponenten beruhen. Ferner werden Veränderungen aufgrund von Fehlern des Ansaugtrakts 1, zum Beispiel Leckagen oder die Verschmutzung des Luftfilters 38, in dem Adaptionskennfeld KF_AD durch Adaptieren gelernt. Bei der ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine ist das Adaptionskennfeld KF_AD vorzugsweise mit Null für jede in dem Adaptionskennfeld KF_AD vorgesehene Drehzahl N der Brennkraftmaschine initialisiert.
Abhängig von dem Referenzgrundladedruckwert PUT_WG_OPEN_REF, dem Grundladedruck-Adaptionsdruckwert PUT_WG_OPEN_AD_ADD und dem weiteren Grundladedruck-Adaptionsdruckwert PUT_WG_OPEN_AD1_ADD wird ein adaptierter Grundladedruckwert PUT_WG_OPEN_AD ermittelt, der nach Erreichen der vorgegebenen Betriebsstundenanzahl beziehungsweise der vorgegebenen Adaptionsschrittanzahl vorzugsweise sehr genau dem tatsächlichen, bei der jeweils vorherrschenden Drehzahl N vorherrschenden Grundladedruck PUT_WG_OPEN entspricht. Der adaptierte Grundladedruckwert PUT_WG_OPEN_AD wird bevorzugt als Summe des Referenzgrundladedruckwerts PUT_WG_OPEN_REF, des Grundladedruck-Adaptionsdruckwerts PUT_WG_OPEN_AD_ADD und des weiteren Grundladedruck-Adaptionsdruckwerts PUT_WG_OPEN_AD1_ADD ermittelt und der Adaptionseinrichtung ADAP eingangsseitig zugeführt. Ferner wird der Adaptionseinrichtung ADAP eingangsseitig der mittels Ladedrucksensor 31 erfasste Ladedruck PUT zugeführt. Der Ladedruck PUT kann gegebenenfalls auch abhängig von einem jeweiligen Messwert eines anderen Sensors oder anderer Sensoren ermittelt werden, zum Beispiel abhängig von einem jeweiligen Messwert eines nicht dargestellten Saugrohrdrucksensors in dem Saugrohr 7. Ist die Drosselklappe 5 im Wesentlichen maximal entdrosselt, so ist ein Saugrohrdruck in dem Saugrohr 7 stromabwärts der Drosselklappe 5 im Wesentlichen gleich groß wie der Ladedruck PUT stromaufwärts der Drosselklappe 5.
Die Adaptionseinrichtung ADAP ist ausgebildet zum Adaptieren des Adaptionskennfelds KF_AD abhängig von dem Ladedruck PUT und dem adaptierten Grundladedruckwert PUT_WG_OPEN_AD und zum ausgangsseitigen Bereitstellen eines vorgegebenen Adaptionswerts AD. Das Adaptieren des Adaptionskennfelds KF_AD erfolgt vorzugsweise bei Vorliegen des vorgegebenen Betriebszustands nach Erreichen der vorgegebenen Betriebsstundenanzahl beziehungsweise der vorgegebenen Adaptionsschrittanzahl. Entsprechend ist die Adaptionseinrichtung ADAP bevorzugt ausgebildet zum Adaptieren des weiteren Adaptionskennfelds KF_AD1 vor Erreichen der vorgegebenen Betriebsstundenanzahl beziehungsweise vorgegebenen Adaptionsschrittanzahl. Die Adaptionseinrichtung ADAP ist beispielsweise ausgebildet zum Erhöhen des für die aktuelle Drehzahl N der Brennkraftmaschine in dem Adaptionskennfeld KF_AD gespeicherten Grundladedruck-Adaptions druckwerts PUT_WG_OPEN_AD_ADD beziehungsweise in dem weiteren Adaptionskennfeld KF_AD1 gespeicherten weiteren Grundladedruck-Adaptionsdruckwerts PUT_WG_OPEN_AD1_ADD um den vorgegebenen Adaptionswert AD, wenn der erfasste oder ermittelte Ladedruck PUT um einen vorgegebenen Adaptionsschwellenwert AD_TH größer ist als der adaptierte Grundladedruckwert PUT_WG_OPEN_AD. Entsprechend ist die Adaptionseinrichtung ADAP beispielsweise ausgebildet zum Verringern des für die aktuelle Drehzahl N der Brennkraftmaschine in dem Adaptionskennfeld KF_AD gespeicherten Grundladedruck-Adaptionsdruckwerts PUT_WG_OPEN_AD_ADD beziehungsweise in dem weiteren Adaptionskennfeld KF_AD1 gespeicherten weiteren Grundladedruck-Adaptionsdruckwerts PUT_WG_OPEN_AD1_ADD um den vorgegebenen Adaptionswert AD, wenn der erfasste oder ermittelte Ladedruck PUT um den vorgegebenen Adaptionsschwellenwert AD_TH kleiner ist als der adaptierte Grundladedruckwert PUT_WG_OPEN_AD.
Die Fehlererkennungseinrichtung ERR ist ausgebildet zum Erkennen eines Fehlers des Ansaugtrakts 1 und insbesondere zum Erkennen eines ersten Fehlers ERR1 und eines zweiten Fehlers ERR2 abhängig von den in dem Adaptionskennfeld KF_AD gespeicherten Grundladedruck-Adaptionsdruckwerten PUT_WG_OPEN_AD_ADD und insbesondere abhängig von einer Steigung A einer Kurve der in dem Adaptionskennfeld KF_AD gespeicherten Grundladedruck-Adaptionsdruckwerte PUT_WG_OPEN_AD_ADD. 3 zeigt beispielhaft als Alternativen eine erste Kurve C1 und eine zweite Kurve C2 von gelernten Grundladedruck-Adaptionsdruckwerten PUT_WG_OPEN_AD_ADD, die in dem Adaptionskennfeld KF_AD gespeichert sein könnten. Die erste Kurve C1 weist einen monoton steigenden Verlauf auf und die zweite Kurve C2 weist einen monoton fallenden Verlauf auf. Vorzugsweise wird abhängig von den Grundladedruck-Adaptionsdruckwerten PUT_WG_OPEN_AD_ADD eine Regressionsgera de ermittelt. Als die Steigung A wird vorzugsweise eine Steigung einer jeweiligen Regressionsgerade ermittelt. In Bezug auf die erste Kurve C1 repräsentiert die Steigung A daher eine Steigung einer ersten Regressionsgerade REG_C1, die wiederum die, in diesem Fall positive, Steigung der ersten Kurve C1 repräsentiert. In Bezug auf die zweite Kurve C2 repräsentiert die Steigung A entsprechend eine Steigung einer zweiten Regressionsgerade REG_C2, die wiederum die, in diesem Fall negative, Steigung der zweiten Kurve C2 repräsentiert.
Der Grundladedruck PUT_WG_OPEN ist im Allgemeinen größer als der Umgebungsdruck AMP. Bei Vorliegen eines Lecks in dem Ansaugtrakt 1 stromabwärts des Verdichters 42 strömt daher Luft durch das Leck aus dem Ansaugtrakt 1 in die Umgebung. Der Grundladedruck PUT_WG_OPEN verändert sich nur wenig mit der Drehzahl N. Ein vor dem Leck vorherrschender Druck ist für alle Drehzahlen N im Wesentlichen gleich einem nach dem Leck vorherrschenden Druck. Ein Luftmassenstrom durch das Leck ist unter Vernachlässigung von Abhängigkeiten von einer Lufttemperatur in dem vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine bei Grundladedruck PUT_WG_OPEN im Wesentlichen für alle Drehzahlen N gleich. Ein für den Betrieb der Brennkraftmaschine vorgesehener, das heißt gewünschter Luftmassenstrom in Zylinder der Brennkraftmaschine steigt in dem vorgegebenen Betriebszustand bei Grundladedruck PUT_WG_OPEN streng monoton steigend mit der Drehzahl N der Brennkraftmaschine. Der Luftmassenstrom in Zylinder der Brennkraftmaschine ist näherungsweise proportional zu der Drehzahl N. Durch das Leck wird der Grundladedruck PUT_WG_OPEN im Wesentlichen proportional zu einem Verhältnis des Luftmassenstroms durch das Leck zu dem Luftmassenstrom in Zylinder der Brennkraftmaschine abgesenkt in Bezug auf den fehlerfreien Ansaugtrakt 1. Für kleine Drehzahlen N werden daher betragsmäßig große negative Grundladedruck-Adaptionsdruckwerte PUT_WG_OPEN_AD_ADD durch Adaption gelernt und für große Drehzahlen N werden betragsmäßig kleine negative Grundladedruck-Adaptionsdruckwerte PUT_WG_OPEN_AD_ADD durch Adaption gelernt, wodurch sich die positive Steigung A der ersten Kurve C1 und der zugehörigen ersten Regressionsgeraden REG_C1 ergibt. Aus der positiven Steigung A kann daher auf die Leckage stromabwärts des Verdichters 42 geschlossen werden und kann eine solche Leckage beispielsweise als der erste Fehler ERR1 des Ansaugtrakts 1 erkannt werden.
Das Verschmutzen des Luftfilters 38 bewirkt einen Anstieg des Druckabfalls über dem Luftfilter 38. Der Druckabfall über dem Luftfilter 38 steigt streng monoton mit dem Luftmassenstrom durch den Luftfilter 38. In dem vorgegebenen Betriebszustand bei dem Grundladedruck PUT_WG_OPEN steigt dieser Luftmassenstrom durch den Luftfilter 38 streng monoton mit der Drehzahl N der Brennkraftmaschine. Dadurch werden für kleine Drehzahlen N betragsmäßig kleine negative Grundladedruck-Adaptionsdruckwerte PUT_WG_OPEN_AD_ADD durch Adaption gelernt und werden für große Drehzahlen N betragsmäßig große negative Grundladedruck-Adaptionsdruckwerte PUT_WG_OPEN_AD_ADD durch Adaption gelernt, wodurch sich die negative Steigung A der zweiten Kurve C2 und der zugehörigen zweiten Regressionsgeraden REG_C2 ergibt. Aus der negativen Steigung A kann daher auf den verschmutzten Luftfilter 38 geschlossen werden und kann eine solche Verschmutzung des Luftfilters 38 als der zweite Fehler ERR2 des Ansaugtrakts 1 erkannt werden.
4A und 4B zeigen ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Diagnostizieren des Ansaugtrakts 1 der Brennkraftmaschine. Das Ablaufdiagramm zeigt insbesondere schrittweise das Diagnostizieren, das vom Prinzip her bereits in Bezug auf 2 und 3 erläutert wurde. Das Programm ist vorzugsweise auf einem Speichermedium der Steuereinrichtung 25 abgespei chert. Das Programm wird vorzugsweise in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S2 werden beispielsweise die Drosselklappenstellung POS_THR und die Turbinenüberbrückungsventilstellung POS_WG ermittelt, um in einem Schritt S3, insbesondere abhängig von diesen, zu überprüfen, ob die mindestens eine Aktivierungsbedingung für das Durchführen der Adaption des Grundladedrucks PUT_WG_OPEN vorliegt. Die Drosselklappenstellung POS_THR und die Turbinenüberbrückungsventilstellung POS_WG sind insbesondere Sollwerte der jeweiligen Stellung. Die mindestens eine Aktivierungsbedingung umfasst, dass der vorgegebene Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorliegt, in dem der Grundladedruck PUT_WG_OPEN vorherrscht, das heißt, die Drosselklappe 5 derart angesteuert ist, dass die Drosselklappe 5 mindestens einen vorgegebenen maximalen Öffnungsgrad aufweist, also im Wesentlichen maximal möglich entdrosselt ist, und das Turbinenüberbrückungsventil 50 derart angesteuert ist, dass die Leistung des Abgasturboladers einer vorgegebenen minimalen Leistung entspricht, also zum Beispiel das Abgas im Wesentlichen vollständig an der Turbine 48 vorbei geleitet wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die mindestens eine Aktivierungsbedingung ferner umfasst, dass der vorgegebene Betriebszustand für eine vorgegebene Mindestzeitdauer vorliegt. Die vorgegebene Mindestzeitdauer liegt beispielsweise in der Größenordnung eine Sekunde und beträgt beispielsweise etwa zwei Sekunden. Die vorgegebene Mindestzeitdauer kann jedoch auch anders vorgegeben sein.
Ist die mindestens eine Aktivierungsbedingung in dem Schritt S3 nicht erfüllt, dann wird das Programm vorzugsweise in dem Schritt S2 fortgesetzt. Ist die mindestens eine Aktivierungsbedingung jedoch erfüllt, liegt also der vorgegebene Be triebszustand der Brennkraftmaschine vor, bei dem der Grundladedruck PUT_WG_OPEN stromabwärts des Verdichters 42 vorherrscht, dann werden in einem Schritt S4 der Ladedruck PUT und die Drehzahl N der Brennkraftmaschine erfasst oder ermittelt. Gegebenenfalls wird auch der Umgebungsdruck AMP erfasst oder ermittelt.
In einem Schritt S5 wird abhängig von der Drehzahl N und gegebenenfalls abhängig von dem Umgebungsdruck AMP der adaptierte Grundladedruckwert PUT_WG_OPEN_AD ermittelt. Vorzugsweise wird der adaptierte Grundladedruckwert PUT_WG_OPEN_AD ermittelt als Summe des Referenzgrundladedruckwerts PUT_WG_OPEN_REF, des Grundladedruck-Adaptionsdruckwerts PUT_WG_OPEN_AD_ADD und gegebenenfalls des weiteren Grundladedruck-Adaptionsdruckwerts PUT_WG_OPEN_AD1_ADD. In einem Schritt S6, beispielsweise durch die Adaptionseinrichtung ADAP, wird überprüft, ob der erfasste oder ermittelte Ladedruck PUT um mindestens den vorgegebenen Adaptionsschwellenwert AD_TH größer ist als der ermittelte adaptierte Grundladedruckwert PUT_WG_OPEN_AD. Ist diese Bedingung erfüllt, dann wird in einem Schritt S7 der vorgegebene Adaptionswert AD ermittelt und für das Adaptieren vorgegeben und wird in einem Schritt S8 der der Drehzahl N und gegebenenfalls der dem Umgebungsdruck AMP zugehörige Grundladedruck-Adaptionsdruckwert PUT_WG_OPEN_AD_ADD des Adaptionskennfelds KF_AD um den vorgegebenen Adaptionswert AD erhöht, das heißt adaptiert. Entsprechend wird in dem Schritt S6 überprüft, ob der erfasste oder ermittelte Ladedruck PUT um mindestens den vorgegebenen Adaptionsschwellenwert AD_TH kleiner ist als der ermittelte adaptierte Grundladedruckwert PUT_WG_OPEN_AD. Ist diese Bedingung erfüllt, dann wird in dem Schritt S7 der vorgegebene Adaptionswert AD ermittelt und für das Adaptieren vorgegeben und wird in dem Schritt S8 der der Drehzahl N und gegebenenfalls der dem Umgebungsdruck AMP zugehörige Grundladedruck- Adaptionsdruckwert PUT_WG_OPEN_AD_ADD des Adaptionskennfelds KF_AD um den vorgegebenen Adaptionswert AD verringert, das heißt adaptiert. Sind die Bedingungen in dem Schritt S6 jedoch nicht erfüllt, dann wird das Programm vorzugsweise in dem Schritt S2 fortgeführt. Die Adaption wird dann nicht durchgeführt.
Nach dem Schritt S8, jedoch nicht zwingend unmittelbar nach diesem, wird bevorzugt ein Schritt S9 ausgeführt. In dem Schritt S9 wird die Steigung A ermittelt abhängig von den in dem Adaptionskennfeld KF_AD gespeicherten Grundladedruck-Adaptionsdruckwerten PUT_WG_OPEN_AD_ADD. Insbesondere wird die Regressionsgerade abhängig von den gespeicherten Grundladedruck-Adaptionsdruckwerten PUT_WG_OPEN_AD_ADD ermittelt und wird die Steigung A als Steigung dieser Regressionsgeraden ermittelt. In einem Schritt S10 wird überprüft, ob die Steigung A größer ist ein vorgegebener positiver Steigungsschwellenwert A_TH_P. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, dann wird in einem Schritt S11 der erste Fehler ERR1 erkannt. Der erste Fehler ERR1 repräsentiert insbesondere die Leckage des Ansaugtrakts 1 stromabwärts des Verdichters 42. Entsprechend wird in dem Schritt S10 überprüft, ob die Steigung A kleiner ist als ein vorgegebener negativer Steigungsschwellenwert A_TH_N. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, dann wird in einem Schritt S12 der zweite Fehler ERR2 erkannt. Der zweite Fehler ERR2 repräsentiert insbesondere den verschmutzten Luftfilter 38. Das Programm endet nach dem Schritt S11 beziehungsweise nach dem Schritt S12 in einem Schritt S13. Das Programm endet ebenfalls in dem Schritt S13, wenn die Bedingungen in dem Schritt S10 nicht erfüllt sind. Bevorzugt wird das Programm dann in dem Schritt S2 fortgesetzt. Die Schritte S9 bis S12 werden insbesondere durch die Fehlererkennungseinrichtung ERR ausgeführt. Das Vorliegen des ersten oder des zweiten Fehlers ERR1, ERR2 wird vorzugsweise in einem Fehlerspeicher der Steuereinrichtung 25 protokolliert und/oder als Fehlermeldung einem Benutzer der Brennkraftmaschine angezeigt. Das Programm wird entsprechend ausgeführt zum Adaptieren der weiteren Grundladedruck-Adaptionsdruckwerte PUT_WG_OPEN_AD1_ADD des weiteren Adaptionskennfelds KF_AD1.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann alternativ zu dem Ventilstellglied ein anderes Stellglied zum Verstellen des Turbinenüberbrückungsventils 50 vorgesehen sein. Anstatt in dem weiteren Adaptionskennfeld KF_AD1 können die relativen Abweichungen aufgrund des individuellen Unterschieds der Brennkraftmaschine in Bezug auf die Referenzbrennkraftmaschine beispielsweise auch bereits in dem Referenzkennfeld KF_REF berücksichtigt sein oder in dem Adaptionskennfeld KF_AD gelernt werden. Das weitere Adaptionskennfeld KF_AD1 ist dann verzichtbar. Die Brennkraftmaschine kann auch anders ausgebildet sein. Insbesondere kann beispielsweise ein Ladeluftkühler in dem Ansaugtrakt 1 vorgesehen sein, zum Beispiel stromaufwärts oder stromabwärts der Drosselklappe 5. Ferner kann das Programm in einem weiteren Programm implementiert sein und/oder in Unterprogramme unterteilt sein.

Claims

Verfahren zum Diagnostizieren eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine, die einen Verdichter (42) umfasst, bei dem – überprüft wird, ob mindestens eine vorgegebene Aktivierungsbedingung erfüllt ist, – ein Ladedruck (PUT) stromabwärts des Verdichters (42) erfasst oder ermittelt wird, – eine Adaptionskennlinie oder ein Adaptionskennfeld (KF_AD) abhängig von einer Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine und dem Ladedruck (PUT) adaptiert wird, wenn die mindestens eine Aktivierungsbedingung erfüllt ist, – eine Steigung (A) ermittelt wird, die repräsentativ ist für eine Steigung der Adaptionskennlinie oder des Adaptionskennfelds (KF_AD), und – abhängig von der ermittelten Steigung (A) auf einen Fehler des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Aktivierungsbedingung umfasst, dass der Ladedruck (PUT) für einen vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfasst oder ermittelt wird, bei dem bei fehlerfreier Brennkraftmaschine der erfasste oder ermittelte Ladedruck (PUT) einem Grundladedruck (PUT_WG_OPEN) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der vorgegebene Betriebszustand, bei dem bei fehlerfreier Brennkraftmaschine der erfasste oder ermittelte Ladedruck (PUT) dem Grundladedruck (PUT_WG_OPEN) entspricht, umfasst, dass eine Drosselklappe (5) derart angesteuert wird, dass die Drosselklappe (5) mindestens einen vorgegebenen maximalen Öffnungsgrad aufweist, und ein Turbinenüberbrückungsventil (50) eines Abgasturboladers derart angesteuert wird, dass eine Leistung des Abgasturboladers einer vorgegebenen minimalen Leistung entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem die mindestens eine Aktivierungsbedingung umfasst, dass der vorgegebene Betriebszustand für eine vorgegebene Mindestzeitdauer vorherrscht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem vor Erreichen einer vorgegebenen Betriebsstundenanzahl oder vorgegebenen Adaptionsschrittanzahl nach einer ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine anstatt der Adaptionskennlinie oder dem Adaptionskennfeld (KF_AD) eine weitere Adaptionskennlinie oder ein weiteres Adaptionskennfeld (KF_AD1) adaptiert wird, wenn die mindestens eine Aktivierungsbedingung erfüllt ist, und nach Erreichen der vorgegebenen Betriebsstundenanzahl oder Adaptionsschrittanzahl die Adaptionskennlinie oder das Adaptionskennfeld (KF_AD) abhängig von der weiteren Adaptionskennlinie oder dem weiteren Adaptionskennfeld (KF_AD) adaptiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Adaptionskennlinie oder das Adaptionskennfeld (KF_AD) oder gegebenenfalls die weitere Adaptionskennlinie oder das weitere Adaptionskennfeld (KF_AD1) adaptiert wird, wenn der für die Drehzahl (N) erfasste oder ermittelte Ladedruck (PUT) um einen vorgegebenen oberen Adaptionsschwellenwert (AD_TH_P) größer ist als ein der Drehzahl (N) zugeordneter adaptierter Grundladedruckwert (PUT_WG_OPEN_AD), der abhängig ist von der Adaptionskennlinie oder dem Adaptionskennfeld (KF_AD) und gegebenenfalls von der weiteren Adaptionskennlinie oder dem weiteren Adaptionskennfeld (KF_AD), oder um einen vorgegebenen unteren Adaptionsschwellenwert (AD_TH_N) kleiner ist als der der Drehzahl (N) zugeordnete adaptierte Grundladedruckwert (PUT_WG_OPEN_AD).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Adaptionskennlinie oder das Adaptionskennfeld (KF_AD) abhängig von einem Umgebungsdruck (AMP) adaptiert wird, wenn die mindestens eine Aktivierungsbedingung erfüllt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Steigung (A) als Steigung einer Regressionsgeraden ermittelt wird und die Regressionsgerade abhängig von in der Adaptionskennlinie oder dem Adaptionskennfeld (KF_AD) über die Drehzahl (N) gespeicherten Grundladedruck-Adaptionsdruckwerten (PUT_WG_OPEN_AD_ADD) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem als der Fehler des Ansaugtrakts eine Leckage stromabwärts des Verdichters (42) erkannt wird, wenn die Steigung (A) größer ist als ein vorgegebener positiver Steigungsschwellenwert (A_TH_P).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem als der Fehler des Ansaugtrakts ein verschmutzter Luftfilter (38) erkannt wird, wenn die Steigung (A) kleiner ist als ein vorgegebener negativer Steigungsschwellenwert (A_TH_N).
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine einen Verdichter (42) umfasst, die ausgebildet ist – zum Überprüfen, ob mindestens eine vorgegebene Aktivierungsbedingung erfüllt ist, – zum Erfassen oder Ermitteln eines Ladedrucks (PUT) stromabwärts des Verdichters (42), – zum Adaptieren einer Adaptionskennlinie oder eines Adaptionskennfelds (KF_AD) abhängig von einer Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine und dem Ladedruck (PUT), wenn die mindestens eine Aktivierungsbedingung erfüllt ist, – zum Ermitteln einer Steigung (A), die repräsentativ ist für eine Steigung der Adaptionskennlinie oder des Adaptionskennfelds (KF_AD), und – zum Erkennen eines Fehlers des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine abhängig von der ermittelten Steigung (A).