DE102008054764A1 - Method for diagnosing ambient air-pulsed valve of charging device of internal combustion engine, involves determining information about operability of valve based on switching condition determined by modeling - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft aufgeladene Verbrennungsmotoren, bei denen ein Verdichterpumpen mit Hilfe eines pneumatischen Schubumluftventils verhindert wird.The The invention relates to supercharged internal combustion engines, in which a Compressor pumps by means of a pneumatic diverter valve is prevented.
Stand der TechnikState of the art
Moderne Motorsysteme weisen Verbrennungsmotoren mit Aufladevorrichtungen auf. Bei einer solchen Aufladevorrichtung wird mit Hilfe einer Turbine im Abgasstrang ein Verdichter angetrieben, der Luft in einem Luftzuführungssystem fördert. Ein solches Motorsystem weist häufig ein so genanntes Schubumluftventil auf, das in einer den Verdichter in einem Luftzuführungssystem des Verbrennungsmotors kurzschließenden Schubumluftleitung angeordnet ist. Das Schubumluftventil dient dazu, bei Lastwechseln des Verbrennungsmotors ein Verdichterpumpen der Ladevorrichtung zu verhindern.modern Engine systems have internal combustion engines with superchargers on. In such a charging device is using a turbine in the exhaust line a compressor driven, the air in an air supply system promotes. Such an engine system is common a so-called diverter valve on which the compressor in an air supply system arranged the internal combustion engine short-circuiting diverter is. The diverter valve is used for load changes of the internal combustion engine to prevent compressor pumping of the charging device.
Aus Kostengründen wird derzeit häufig ein so genanntes pneumatisches Schubumluftventil eingesetzt, das nicht elektrisch angesteuert wird, d. h. es findet keine Aktivierung zum Beispiel von einem Motorsteuergerät statt. Ein pneumatisches Schubumluftventil öffnet abhängig von einer Druckdifferenz zwischen einem Saugrohrabschnitt des Luftzuführungssystems und z. B. dem Umgebungsdruck oder dem Druck vor Verdichter. Dadurch wird die Schubumluftleitung geöffnet, so dass Luft von einem stromabwärts des Verdichters liegenden Abschnitt des Luftzuführungssystems, z. B. Luft von einem Volumen zwischen dem Verdichter und einer Drosselklappe, in die Umgebung oder vor den Verdichter abgeführt wird.Out cost reasons is currently common used a so-called pneumatic diverter valve, the is not driven electrically, d. H. it does not find activation For example, by an engine control unit instead. A pneumatic Recirculation valve opens dependent from a pressure difference between a suction pipe section of the air supply system and Z. B. the ambient pressure or the pressure before compressor. Thereby the return air duct is opened, allowing air from one downstream the compressor lying section of the air supply system, eg. B. air from a volume between the compressor and a throttle, in the environment or discharged before the compressor.
Auf diese Weise wird eine hohe Druckdifferenz über den Verdichter der Ladevorrichtung abgebaut.On This way, a high pressure difference across the compressor of the charging device reduced.
Das Schubumluftventil ist dazu mit einem Saugrohr, das zwischen einer Drosselklappe und dem Verbrennungsmotor angeordnet ist, über eine Luftleitung verbunden. Eine Ventilmembran des Schubumluftventils wird in einer geschlossenen Stellung durch eine Gegenkraft, z. B. durch eine Feder, gehalten. Das Schubumluftventil öffnet, wenn durch den Differenzdruck zwischen dem Druck der Umgebung (oder dem Druck vor dem Verdichter) und dem Druck in dem Saugrohr eine hinreichend große Kraft auf die Ventilmembran aufgebracht wird, die die Gegenkraft überwindet. Bei Verbrennungsmotoren kommt es zu einem Öffnen des Schubumluftventils, wenn das angeforderte Drehmoment sinkt und die Drosselklappe die Luftzufuhr in den Verbrennungsmotor drosselt. Dadurch sinkt der Saugrohrdruck und die Druckdifferenz zwischen der Umgebung bzw. vor dem Verdichter und dem Saugrohr nimmt entsprechend zu.The Diverter valve is to do this with a suction tube, which is between a Throttle valve and the internal combustion engine is arranged, via an air line connected. A valve diaphragm of the diverter valve is in a closed position by a counterforce, z. B. held by a spring. The diverter valve opens, when due to the differential pressure between the pressure of the environment (or the pressure in front of the compressor) and the pressure in the suction pipe a sufficiently large Force is applied to the valve membrane, which overcomes the drag. In combustion engines there is an opening of the diverter valve when the requested torque drops and the throttle reduces the air supply throttled into the internal combustion engine. This reduces the intake manifold pressure and the pressure difference between the environment and before the compressor and the suction tube increases accordingly.
In einem Fehlerfall, bei dem z. B. das Schubumluftventil nicht öffnet d. h. in einer Schließstellung klemmt, kann es bei diesen Betriebszuständen zu einem so genannten Verdichterpumpen kommen. Das Verdichterpumpen tritt auf, wenn sich ein periodisches Rückströmen durch den Verdichter ergibt. Hierdurch können die Schaufelblätter des Verdichterrades des Verdichters zum Schwingen angeregt werden. Dies kann für die Aufladevorrichtung schädlich sein und die Lebensdauer des Verdichters erheblich verringern. Zudem ist das Verdichterpumpen mit einer zusätzlichen störenden Geräuschentwicklung verbunden.In an error case in which z. B. the diverter valve does not open d. H. stuck in a closed position, It can be at these operating conditions come to a so-called compressor pumps. The compressor pumps Occurs when there is a periodic backflow through the compressor. hereby can the blades the compressor wheel of the compressor are excited to vibrate. This can be for the charging device be harmful and significantly reduce the life of the compressor. moreover is the compressor pumps associated with an additional disturbing noise.
Es sind bislang keine Verfahren bekannt, die Funktionsweise eines pneumatischen Schubumluftventils zu überprüfen.It So far, no methods are known, the operation of a pneumatic Check diverter valve.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose einer Funktion eines pneumatischen Schubumluftventils vorzusehen.It is therefore an object of the present invention, a method and a device for diagnosing a function of a pneumatic Provide diverter valve.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Diagnose eines pneumatischen Schubumluftventils gemäß Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.These Task is performed by the method of diagnosis of a pneumatic Diverter valve according to claim 1 and by the device according to the independent claim solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous Embodiments are in the dependent claims specified.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zur Diagnose eines pneumatischen Schubumluftventils einer Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors mit einem Verdichter in einem Luftzufuhrkanal zum Zuführen von Luft zum Verbrennungsmotor vorgesehen. Das Schubumluftventil ist in einer den Verdichter umgehenden Schubumluftleitung angeordnet, wobei das Schubumluftventil abhängig von einer Druckdifferenz in dem Luftzufuhrkanal zwischen einem ersten Schaltzustand, in dem das Schubumluftventil geöffnet ist, und einem zweiten Schaltzustand, in dem das Schubumluftventil geschlossen ist, schaltet; mit folgenden Schritten:
- – Erfassen der Druckdifferenz in dem Luftzufuhrkanal;
- – Bestimmen des ersten oder des zweiten Schaltzustandes des Schubumluftventils abhängig von der Druckdifferenz durch Modellierung;
- – Erfassen einer die Luftzufuhr im Luftzufuhrkanal charakterisierenden physikalischen Größe und/oder eines zeitlichen Verlaufs der physikalischen Größe;
- – Ermitteln einer Angabe über eine Funktionsfähigkeit des Schubumluftventils abhängig von dem durch Modellierung bestimmten Schaltzustand und abhängig von der erfassten physikalischen Größe und/oder dem erfassten zeitlichen Verlauf der physikalischen Größe.
- - detecting the pressure difference in the air supply channel;
- - Determining the first or the second switching state of the diverter valve depending on the pressure difference by modeling;
- Detecting a physical quantity characterizing the air supply in the air supply duct and / or a time course of the physical variable;
- - Determining an indication of a Funktionsfä ability of the diverter valve depending on the determined by modeling switching state and depending on the detected physical quantity and / or the detected time course of the physical quantity.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, den momentanen Zustand des Schubumluftventils aus bekannten Systemgrößen, wie der Druckdifferenz in dem Luftzuführungssystem, zu modellieren und zu überprüfen, ob das Systemverhalten dem modellierten Zustand des Schubumluftventils entspricht.A Idea of the above method is the current state the diverter valve from known system variables, such as the pressure difference in the air supply system, to model and verify whether the system behavior the modeled state of the diverter valve equivalent.
Weiterhin kann das Ermitteln der Angabe über die Funktionsfähigkeit des Schubumluftventils durchgeführt wird, indem überprüft wird, ob eine zeitliche Oszillation der physikalischen Größe auftritt, wenn der durch Modellierung bestimmte Schaltzustand des Schubumluftventils den ersten Schaltzustand angibt.Farther may be determining the indication about the functionality the diverter valve performed is checked by whether a temporal oscillation of the physical quantity occurs when the switching state of the diverter valve determined by modeling indicates the first switching state.
Das Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Schubumluftventils wird also durchgeführt, indem bei einem modellierten Schaltzustand, der ein geöffnetes Ventil angibt, überprüft wird, ob ein Verdichterpumpen vorliegt. Wird ein Verdichterpum pen festgestellt, kann ein Fehler in Form eines im geschlossenen Zustand klemmenden Schubumluftventils erkannt werden.Checking the operability the diverter valve is thus carried out by a modeled Switching state, which is an open valve indicating is being checked whether there is a compressor pumps. If a compressor pump is detected, it can an error in the form of a diverting in the closed state diverter valve be recognized.
Gemäß einer Ausführungsform kann bei mehrmaligem Überschreiten eines ersten Schwellenwertes und/oder bei mehrmaligem Unterschreiten eines zweiten Schwellenwertes durch die erfasste physikalische Größe das Vorhandensein der zeitlichen Oszillation festgestellt werden.According to one embodiment can be exceeded several times a first threshold value and / or when falling below several times a second threshold by the detected physical quantity the presence the temporal oscillation can be determined.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Fehler des Schubumluftventils festgestellt wird, wenn der durch Modellierung bestimmte Schaltzustand des Schubumluftventils den zweiten Schaltzustand angibt und ein modellierter, durch den Verdichter strömender Luftmassenstrom von einem gemessenen dem Verdichter zugeführten Luftmassenstrom als die die Luftzufuhr im Luftzufuhrkanal charakterisierende physikalische Größe abweicht.According to one another embodiment an error of the diverter valve is detected when passing through Modeling certain switching state of the diverter valve the indicates second switching state and a modeled, through the compressor flowing Air mass flow of a measured air mass flow supplied to the compressor as the physical air characterizing the air supply in the air supply channel Size deviates.
Die physikalische Größe kann einem Ladedruck an einem Auslass des Verdichters oder einem in den Luftzufuhrkanal strömenden Luftmassenstrom entsprechen.The physical size can a boost pressure at an outlet of the compressor or one in the Air supply channel flowing Correspond to air mass flow.
Es kann vorgesehen sein, dass die Druckdifferenz als Differenz zwischen einem Druck in einem stromabwärts einer Drosselklappe angeordneten Volumen in dem Luftzufuhrkanal des Verbrennungsmotors und einem Druck stromaufwärts des Verdichters in dem Luftzufuhrkanal ermittelt wird.It can be provided that the pressure difference as a difference between a pressure in a downstream a throttle arranged volume in the air supply passage of the internal combustion engine and a pressure upstream of the compressor in the Air supply channel is determined.
Weiterhin kann als Schaltzustand des Schubumluftventils der erste Schaltzustand bestimmt werden, wenn die Druckdifferenz als Differenz des Drucks in dem stromabwärts der Drosselklappe angeordneten Volumen minus einem Druck stromaufwärts des Verdichters einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, und/oder wobei als Schaltzustand des Schubumluftventils der zweite Schaltzustand bestimmt wird, wenn die Druckdifferenz den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Insbesondere kann ein Wechsel des Schaltzustands nach Ablauf einer Zeitdauer nach dem Feststellen eines Überschreitens bzw. Unterschreiten des vorgegebenen Schwellenwerts festgestellt werden, um ein dynamisches Verhalten des Schubumluftventils zu berücksichtigen.Farther can as the switching state of the diverter valve, the first switching state be determined when the pressure difference as the difference of pressure in the downstream the throttle valve arranged volume minus a pressure upstream of the Compressor falls below a predetermined threshold, and / or wherein as the switching state of the diverter valve, the second switching state is determined when the pressure difference exceeds the predetermined threshold. In particular, a change of the switching state after expiry of a Duration after the detection of an exceeding or falling below the predetermined threshold to be dynamic Behavior of the diverter valve to be considered.
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zur Diagnose eines pneumatischen
Schubumluftventils einer Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors (
- – eine Einrichtung zum Erfassen der Druckdifferenz in dem Luftzufuhrkanal;
- – eine Einrichtung zum Bestimmen des ersten oder des zweiten Schaltzustandes des Schubumluftventils abhängig von der Druckdifferenz durch Modellierung;
- – eine Einrichtung zum Erfassen einer die Luftzufuhr im Luftzufuhrkanal charakterisierenden physikalischen Größe und/oder eines zeitlichen Verlaufs der physikalischen Größe; und
- – eine Einrichtung zum Ermitteln einer Angabe über eine Funktionsfähigkeit des Schubumluftventils abhängig von dem durch Modellierung bestimmten Schaltzustand und abhängig von der erfassten physikalischen Größe und/oder dem erfassten zeitlichen Verlauf der physikalischen Größe.
- - means for detecting the pressure difference in the air supply duct;
- - Means for determining the first or the second switching state of the diverter valve depending on the pressure difference by modeling;
- A device for detecting a physical variable characterizing the air supply in the air supply duct and / or a time course of the physical variable; and
- - A device for determining an indication of a functionality of the diverter valve depending on the determined by modeling switching state and depending on the detected physical quantity and / or the detected time course of the physical quantity.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren ausführt.According to one Another aspect is a computer program is provided, the program code contains which, when executed on a data processing unit, performs the above method.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Das
Motorsystem
Eingangsseite
und Ausgangsseite der Abgasturbine
Der
Verdichter
Zur
Ansteuerung des Bypassventils
Im
Normalzustand befindet sich das Schubumluftventil
Die
Membran
Ein
derartiges pneumatisches Schubumluftventil
Die
kritischen Betriebszustände
des Verdichters
Da
ein derartiges pneumatisches Schubumluftventil
Um
eine Diagnose des Schubumluftventils
Ein
Verdichterpumpen kann z. B. durch Überprüfen des Signals des Luftmassensensors
In
Insbesondere der Ladedruck eignet sich durch aufeinanderfolgende Stellwertvergleiche gut, um ein oszillierendes Signal festzustellen. Dazu wird abhängig von einem Mittelwert des Ladedrucks ein oberer Schwellwert und ein unterer Schwellwert definiert und es wird weiterhin überprüft, ob die Schwellwerte in Folge bzw. aufeinanderfolgend über- bzw. unterschritten werden.Especially the boost pressure is suitable for successive control value comparisons good to detect an oscillating signal. This will depend on an average of the boost pressure, an upper threshold and a lower Threshold defined and it is further checked whether the thresholds in Consecutive or consecutive or fall below.
Um
eine Trägheit
des Schubumluftventils
Ein
in Offenstellung klemmendes Schubumluftventil
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