DE102009003285A1

DE102009003285A1 - Verfahren zur Diagnose von Drucksensoren einer Luftzuführung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009003285A1
Application number: DE102009003285A
Authority: DE
Inventors: Patrick Menold; Soenke Mannal
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2029-05-21
Also published as: CN101892919A; CN101892919B; DE102009003285B4; US20100299087A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose von Drucksensoren (28, 30, 32) einer Luftzuführung (12) einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Luftzuführung (12) einen Ansaugkanal (18) aufweist, welcher, in Luftzuführungsrichtung (20) gesehen, in mindestens zwei Teilkanäle (22, 24) mündet, mittels welchen unterschiedlichen Zylinderbänken (14, 16) der Brennkraftmaschine (10) Luft zuführbar ist, wobei einem ersten Teilkanal (22) ein erster Drucksensor (28), einem zweiten Teilkanal (24) ein zweiter Drucksensor (30) und dem Ansaugkanal (18) ein dritter Drucksensor (32) zugeordnet sind, wobei ein dem ersten Drucksensor (28) zugeordneter erster Luftmassenstrom (m1), eine dem zweiten Drucksensor (30) zugeordneter zweiter Luftmassenstrom (m2) und ein dem dritten Drucksensor (32) zugeordneter dritter Luftmassenstrom (m3) ermittelt werden, wobei mittels des ersten Drucksensors (28) und des zweiten Drucksensors (30) ermittelte Druckwerte (p1, p2) miteinander verglichen werden und wobei die Summe aus dem ersten Luftmassenstrom (m1) und dem zweiten Luftmassenstrom (m2) mit dem dritten Luftmassenstrom (m3) verglichen wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose von Drucksensoren einer Luftzuführung einer Brennkraftmaschine, wobei die Luftzuführung einen Ansaugkanal aufweist, welcher in Luftzuführungsrichtung gesehen in mindestens zwei Teilkanäle mündet, mittels welchen unterschiedlichen Zylinderbänken der Brennkraftmaschine Luft zuführbar ist, wobei einem ersten Teilkanal ein erster Drucksensor, einem zweiten Teilkanal ein zweiter Drucksensor und dem Ansaugkanal ein dritter Drucksensor zugeordnet sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm sowie ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine.
Um gesetzlichen Anforderungen zu genügen, ist es erforderlich Aktoren und/oder Sensoren, die als Teil einer Luftzuführung einer Brennkraftmaschine zumindest mittelbar Einfluss auf die Emissionen der Brennkraftmaschine haben, auf ihre Funktionsfähigkeit hin überprüfen zu können. Wenn eine solche Brennkraftmaschine eine Mehrzahl von Zylinderbänken aufweist, wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine diesen Zylinderbänken über Teilkanäle Verbrennungsluft zugeführt. Der in den Teilkanälen herrschende Druck wird mit Hilfe jeweils zugeordneter Drucksensoren erfasst.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches eine einfache Überprüfung der Funktion der Drucksensoren ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein dem ersten Drucksensor zugeordneter erster Luftmassenstrom, ein dem zweiten Drucksensor zugeordneter zweiter Luftmassenstrom und ein dem dritten Drucksensor zugeordneter dritter Luftmassenstrom ermittelt wird, dass mittels des ersten Drucksensors und des zweiten Drucksensors ermittelte Druckwerte miteinander verglichen werden und dass die Summe aus dem ersten Luftmassenstrom und dem zweiten Luftmassenstrom mit dem dritten Luftmassenstrom verglichen wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus finden sich für die Erfindung wichtige Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche Plausibilisierung der Drucksensoren. Durch Vergleich der mit Hilfe des ersten Drucksensors und des zweiten Drucksensors ermittelten Druckwerte können unzulässig hohe Abweichungen festgestellt werden. Ferner wird überprüft, ob ein dem ersten Drucksensor zugeordneter erster Massenstrom und ein dem zweiten Drucksensor zugeordneter zweiter Massenstrom in Summe zumindest im wesentlichen dem dem dritten Drucksensor zugeordneten dritten Massenstrom entspricht. Wenn auch diese Bedingung erfüllt ist, kann auf die Funktionsfähigkeit aller drei Drucksensoren geschlossen werden.
In vorteilhafter Weise wird eine maximale Druckwertdifferenz vorgegeben. Überschreitet der Betrag der Differenz der mittels des ersten Drucksensors und des zweiten Drucksensors ermittelten Druckwerte diese maximale Druckwertdifferenz, kann auf einen Defekt des ersten Drucksensors oder des zweiten Drucksensors geschlossen werden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine maximale Luftmassenstromdifferenz zwischen der Summe aus dem ersten Luftmassenstrom und dem zweiten Luftmassenstrom einerseits und dem dritten Luftmassenstrom andererseits vorgegeben wird. Bei Überschreitung der maximalen Luftmassenstromdifferenz wird von einem Defekt des dritten Drucksensors ausgegangen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein vorgegebener Anteil des dritten Luftmassenstroms mit dem ersten Luftmassenstrom oder mit dem zweiten Luftmassenstrom verglichen wird. Dies ermöglicht eine Plausibilisierung der Luftmassenströme, wobei davon ausgegangen wird, dass ein im Ansaugkanal vorliegender Luftmassenstrom sich in die unterschiedlichen Teilkanäle aufteilt.
Der vorgegebene Anteil wird vorzugsweise unter Berücksichtigung der Strömungsquerschnitte der Teilkanäle bestimmt. Im einfachsten Fall sind die Strömungsquerschnitte der Teilkanäle gleich groß, so dass sich der Anteil durch Division des Strömungsquerschnitts eines Teilkanals und des Strömungsquerschnitts des Ansaugkanals ergibt.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn eine maximale Luftmassenstromdifferenz zwischen dem Anteil des dritten Luftmassenstroms einerseits und dem ersten Luftmassenstrom bzw. dem zweiten Luftmassenstrom andererseits vorgegeben wird. Bei Unterschreitung der maximalen Luftmassenstromdifferenz kann auf einen Defekt des zweiten Drucksensors bzw. des ersten Drucksensors geschlossen werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der dritte Drucksensor in Luftzuführungsrichtung vor einer in dem Ansaugkanal angeordneten Drosselklappe angeordnet. Diese ermöglicht es, den dritten Massenstrom unter Verwendung des Schließgrads oder des Drosselklappenwinkels der Drosselklappe zu berechnen.
Es ist möglich, dass der dritte Drucksensor den Druck in dem Ansaugkanal erfasst. Es ist aber auch möglich, dass der dritte Drucksensor einen Umgebungsdruck erfasst, mittels welchem dann der Druck in dem Ansaugkanal bestimmt wird, beispielsweise mittels eines empirisch bestimmten Kennfeldes.
Vorzugsweise wird für die Ermittlung eines einem bestimmten Drucksensor zugeordneten Luftmassenstroms der Druckwert dieses Drucksensors herangezogen. So kann beispielsweise der erste Massenstrom bestimmt werden, indem der Druckwert des ersten Drucksensors herangezogen wird sowie eine sogenannte ”Schluckkurve”, welche einen Zusammenhang zwischen einem Hubvolumen einer ersten Zylinderbank, dem ersten Druckwert und einem sich in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine einstellenden ersten Massenstroms wiedergibt. Die Ermittlung des zweiten Massenstroms kann in entsprechender Weise erfolgen. Um den dritten Massenstrom zu bestimmen, kann beispielsweise ein experimentell bestimmter Zusammenhang zwischen den Druckwerten des dritten Drucksensors, eines Drosselklappenwinkels sowie gegebenenfalls der Temperatur der Luft im Ansaugkanal herangezogen werden.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das auf einem elektronischen Speichermedium abspeicherbar ist und in dieser Form einem die Brennkraftmaschine steuernden Steuergerät zugewiesen werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine und einer Luftzuführung mit einer Mehrzahl von Drucksensoren; und
2 eine schematische Darstellung eines Ablaufs zur Diagnose von Fehlern der Drucksensoren.
In 1 sind eine Brennkraftmaschine 10 und eine Luftzuführung 12 schematisch dargestellt. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst eine Mehrzahl von Zylinderbänken, insbesondere eine erste Zylinderbank 14 und eine zweite Zylinderbank 16. Vorzugsweise handelt es sich bei der Brennkraftmaschine 10 um eine Brennkraftmaschine mit mindestens sechs Zylindern, denkbar ist jedoch auch, dass jede Zylinderbank jeweils nur einen oder zwei Zylinder umfasst.
Die Luftzuführung 12 umfasst einen Ansaugkanal 18, welcher in einer Luftzuführungsrichtung 20 mit Luft durchströmt wird. Hierbei kann es sich um Frischluft und über ein Gemisch aus Frischluft und von der Brennkraftmaschine 10 rückgeführtem Abgas handeln.
Der Ansaugkanal 18 mündet in zwei Teilkanälen 22 und 24, welche jeweils eine der Zylinderbänke 14 und 16 mit Luft versorgen.
Zur Einstellung der Luftmenge, welche der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wird, ist eine Drosselklappe 26 vorgesehen, welche in dem Ansaugkanal 18 angeordnet ist.
Die Luftzuführung 12 umfasst eine Mehrzahl von Drucksensoren, nämlich einen ersten Drucksensor 28 zur Erfassung eines in dem ersten Teilkanal 22 herrschenden Drucks, einen zweiten Drucksensor 30 zur Erfassung eines in dem zweiten Teilkanal 24 herrschenden Drucks, sowie einen dritten Drucksensor 32 zur Erfassung eines in dem Ansaugkanal 18 herrschenden Drucks. Der dritte Drucksensor 32 ist vorzugsweise in Luftzuführungsrichtung 20 gesehen vor der Drosselklappe 26 angeordnet. Bei einer alternativen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform dient der dritte Drucksensor 32 zur Erfassung eines Umgebungsdrucks, mittels welchem dann ein vor der Drosselklappe 26 herrschender Druck in dem Ansaugkanal 18 ermittelt wird.
Zur Auswertung der Signale der Drucksensoren 28, 30 und 32 ist ein Steuergerät 34 vorgesehen. Das Steuergerät 34 dient außerdem zur Ansteuerung der Drosselklappe 26 sowie einer in der Zeichnung nicht dargestellten und an sich bekannten Einspritzeinrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume der Brennkraftmaschine 10.
Mittels des ersten Drucksensors 28 kann ein erster Druckwert p1 bestimmt werden, mittels des zweiten Drucksensors 30 ein zweiter Druckwert p2 und mittels des dritten Drucksensors 32 ein dritter Druckwert p3.
Mittels des ersten Druckwerts p1 und mittels einer sogenannten ”Schluckkurve”, welche einen Zusammenhang zwischen dem Hubvolumen der Zylinderbank 14 und dem ersten Druckwert p1 wiedergibt, kann in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 ein erster Massenstrom m1 ermittelt werden. Der Massenstrom m1 durchströmt den ersten Teilkanal 22.
Ein den zweiten Teilkanal 24 durchströmender zweiter Massenstrom m2 kann in entsprechender Weise in Kenntnis des Druckwerts p2 sowie der Hubgeometrie der Brennräume der zweiten Zylinderbank 16 und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 ermittelt werden.
Ein dritter Massenstrom m3, welcher den Ansaugkanal 18 durchströmt, kann in Abhängigkeit des Druckwerts p3, des Schließgrads der Drosselklappe 26 sowie der Temperatur der durch den Ansaugkanal 18 strömenden Luft ermittelt werden, insbesondere unter Verwendung eines Kennfeldes.
Um Fehler der Drucksensoren 28, 30 und 32 diagnostizieren zu können, wird ein in 2 schematisch dargestelltes Verfahren durchlaufen. Zunächst werden die Druckwerte p1 und p2 des ersten Drucksensors 28 bzw. des zweiten Drucksensors 30 miteinander verglichen, insbesondere voneinander subtrahiert. Unterschreitet der Betrag des Unterschieds zwischen diesen Werten einen vorgebbaren ersten Schwellwert S1, wird davon ausgegangen, dass der erste Drucksensor 28 und der zweite Drucksensor 30 funktionsfähig sind. Der erste Schwellwert S1 kennzeichnet also eine maximale Druckdifferenz zwischen den Druckwerten p1 und p2.
Sollte der erste Schwellwert S1 eingehalten werden, kann in einem nächsten Schritt geprüft werden, ob die Summe des ersten Massenstroms m1 und des zweiten Massenstroms m2 zumindest in etwa dem dritten Massenstrom m3 entspricht. Hierfür werden die Massenströme m1 und m2 miteinander addiert und hiervon der dritte Massenstrom m3 abgezogen. Wenn der Betrag der sich hieraus ergebenden Differenz einen zweiten Schwellwert S2 nicht überschreitet, wird davon ausgegangen, dass alle drei Drucksensoren 28, 30 und 32 funktionsfähig sind. Bei Überschreitung des Grenzwerts S2 wird auf einen Defekt des dritten Drucksensors 32 geschlossen.
Für den Fall, dass im Rahmen des Vergleichs der Druckwerte p1 und p2 festgestellt wird, dass der erste Schwellwert S1 überschritten wird, kann von einem Defekt des ersten Drucksensors 28 oder einem Defekt des zweiten Drucksensors 30 ausgegangen werden. Um festzustellen, welcher der beiden Drucksensoren defekt ist, werden ein Anteil des dritten Massenstroms m3 und beispielsweise der erste Massenstrom m1 miteinander vergleichen. Wenn die Teilkanäle 22 und 24 denselben Strömungsquerschnitt aufweisen, wird davon ausgegangen, dass sich der dritte Massenstrom m3 in gleichgroße Massenströme m1 und m2 aufteilt. Daher beträgt in diesem Fall der Anteil des dritten Massenstroms 50% oder 0,5. Für den Fall, dass der Betrag der vorstehend ermittelten Differenz einen dritten Schwellwert S3 unterschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass der erste Drucksensor 28 funktionsfähig und der zweite Drucksensor 30 defekt ist. Eine Überschreitung des dritten Schwellwerts S3 führt zur Diagnose eines defekten ersten Drucksensors 28.
Selbstverständlich kann im Rahmen des Vergleichs mit dem dritten Schwellwert S3 auch ein Anteil des dritten Massenstroms mit dem zweiten Massenstrom verglichen werden, wobei die Einhaltung einer solchen Vergleichsbedingung mit einem nicht funktionsfähigen ersten Drucksensor 28 gleichgesetzt wird und die Nichteinhaltung einer solchen Vergleichsbedingung mit einem defekten zweiten Drucksensor 30.

Claims

Verfahren zur Diagnose von Drucksensoren (28, 30, 32) einer Luftzuführung (12) einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Luftzuführung (12) einen Ansaugkanal (18) aufweist, welcher in Luftzuführungsrichtung (20) gesehen in mindestens zwei Teilkanäle (22, 24) mündet, mittels welchen unterschiedlichen Zylinderbänken (14, 16) der Brennkraftmaschine (10) Luft zuführbar ist, wobei einem ersten Teilkanal (22) ein erster Drucksensor (28), einem zweiten Teilkanal (24) ein zweiter Drucksensor (30) und dem Ansaugkanal (18) ein dritter Drucksensor (32) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem ersten Drucksensor (28) zugeordneter erster Luftmassenstrom (m1), ein dem zweiten Drucksensor (30) zugeordneter zweiter Luftmassenstrom (m2) und ein dem dritten Drucksensor (32) zugeordneter dritter Luftmassenstrom (m3) ermittelt wird, dass mittels des ersten Drucksensors (28) und des zweiten Drucksensors (30) ermittelte Druckwerte (p1, p2) miteinander verglichen werden und dass die Summe aus dem ersten Luftmassenstrom (m1) und dem zweiten Luftmassenstrom (m2) mit dem dritten Luftmassenstrom (m3) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Druckwertdifferenz (S1) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Luftmassenstromdifferenz (S2) zwischen der Summe aus dem ersten Luftmassenstrom (m1) und dem zweiten Luftmassenstrom (m2) einerseits und dem dritten Luftmassenstrom (m3) andererseits vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Anteil des dritten Luftmassenstroms (m3) mit dem ersten Luftmassenstrom (m1) oder mit dem zweiten Luftmassenstrom (m3) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Anteil bestimmt wird unter Berücksichtigung der Strömungsquerschnitte der Teilkanäle (22, 24).
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Luftmassenstromdifferenz (S3) zwischen dem Anteil des dritten Luftmassenstroms (m3) einerseits und dem ersten Luftmassenstrom (m1) oder dem zweiten Luftmassenstrom (m2) andererseits vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Drucksensor (32) in Luftzuführungsrichtung (20) vor einer in dem Ansaugkanal (18) angeordneten Drosselklappe (26) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Drucksensor (32) den Druck in dem Ansaugkanal (18) erfasst.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Drucksensor (32) einen Umgebungsdruck umfasst, mittels welchem der Druck in dem Ansaugkanal (18) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung eines einem bestimmten Drucksensor (28, 30, 32) zugeordneten Luftmassenstroms (m1, m2, m3) der Druckwert (p1, p2, p3) dieses Drucksensors (28, 30, 32) herangezogen wird.
Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche programmiert ist.
Steuergerät (34) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (34) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 konfiguriert ist.