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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren mit mindestens zwei Zylinderbänken, die durch separate Steuergeräte betrieben werden. Weiterhin betrifft die Erfindung das Betreiben des Verbrennungsmotors bei einer Abschaltung einer der Zylinderbänke in einem Teilmotorbetrieb und insbesondere die dazu erforderlichen Diagnosen und Adaptionen.
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Stand der Technik
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Bei Verbrennungsmotoren mit einer höheren Zylinderzahl wie beispielsweise acht oder mehr werden in der Regel mehrere Steuergeräte vorgesehen, die auf Zylinderbänke aufgeteilt sind und die jeweiligen Zylinder ansteuern. Dies kann notwendig sein, da die Rechenleistung der Steuergeräte, insbesondere bei hohen Motordrehzahlen, nicht ausreicht, alle Zylinder mit nur einem Steuergerät zu betreiben. Weiterhin kann ein Grund für die Verwendung mehrerer Steuergeräte auch in der Notwendigkeit zusätzlicher Endstufen liegen.
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Bei Mehr-Steuergeräte-Konzepten, bei denen jedes der Steuergeräte einer Zylinderbank zugeordnet ist, wird im Normalbetrieb das Gesamt-Drehmoment, das der Verbrennungsmotor liefert, zu gleichen Teilen von den einzelnen Zylinderbänken bereitgestellt.
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Bei geringer Drehmomentenanforderung z. B. bei Drehmomentenanforderung unter 50% eines maximalen von dem Verbrennungsmotor bereitstellbaren Drehmoments kann eine oder mehrere der Zylinderbänke abgeschaltet werden, und dadurch der Verbrennungsmotor in einem sogenannten Teilmotorbetrieb betrieben werden. Vor der Abschaltung einer Zylinderbank ist es jedoch notwendig, in dem der Zylinderbank zugeordneten Steuergerät Diagnosen und/oder Adaptionen durchzuführen. Solche Diagnosen und/oder Adaptionen und können beispielsweise eine Gemischadaption, eine Tankleck-Diagnose und dergleichen umfassen.
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Im Allgemeinen betreffen die Adaptionen Stellgeber im Verbrennungsmotor wie z. B. Einspritzventile, sonstige Ventilklappen und dergleichen, und die Diagnose kann der Überprüfung der Funktionsfähigkeit von einzelnen Stellgebern und/oder Sensoren, bzw. Teilfunktionen einer der Zylinderbänke dienen. Zur Durchführung einer Diagnose eines Stellgebers oder eines Sensors und/oder einer Adaptionen eines Stellgebers sind Freigabebedingungen erforderlich, die eingehalten werden müssen, um die jeweilige Diagnose bzw. Adaption vollständig und ordnungsgemäß durchzuführen.
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Die Freigabebedingungen können insbesondere einen Arbeitspunkt, bzw. Arbeitsbereich des Verbrennungsmotors betreffen, d. h. zur Durchführung der Diagnose bzw. der Adaption muss der Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors, z. B. sein Antriebsmoment und/oder seine Drehzahl, innerhalb eines vordefinierten Freigabebereiches liegen. Da jedoch der Arbeitspunkt zu einem großen Anteil von einem Fahrer des mit dem Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeuges bestimmt wird, kann es daher vorkommen, dass der entsprechende Arbeitsbereich nicht oder nicht für eine ausreichend lange Zeitdauer eingenommen werden kann. So kann u. U. ein Teilmotorbetrieb über längere Zeit nicht eingenommen werden, da nicht alle dafür erforderlichen Diagnosen und/oder Adaptionen im Vorfeld durchgeführt werden konnten.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen sichergestellt werden kann, dass Diagnosen und/oder Adaptionen in einem Teilmotor eines Verbrennungsmotors ohne Verzögerung durchgeführt werden können und bei denen die Wahrscheinlichkeit zu einem Abbruch der Adaption bzw. der Diagnose möglichst reduziert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 1 sowie durch eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Durchführen eines Diagnoseverfahren und/oder eines Adaptionsverfahrens in einer bestimmten von mehreren Zylinderbänken eines Verbrennungsmotors vorgesehen. Jeder Zylinderbank ist ein Steuergerät zum Ansteuern der Zylinderbank zugeordnet. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Bereitstellen einer Angabe über eine Freigabebedingung für das durchzuführende Diagnoseverfahren bzw. das durchzuführende Adaptionsverfahren für die bestimmte Zylinderbank;
- – Betreiben der bestimmten Zylinderbank durch das zugeordnete Steuergerät, um ein Teil-Antriebsmoment bereitzustellen, das durch die Angabe über die Freigabebedingung angegeben wird;
- – Betreiben der übrigen Zylinderbank bzw. der übrigen der mehreren Zylinderbänke durch die jeweils zugeordneten Steuergeräte, um jeweils ein weiteres Teil-Antriebsmoment bereitzustellen, so dass die Summe des durch die Angabe über die Freigabebedingung angegebene Teil-Antriebsmoments und der weiteren Teil-Antriebsmomente ein vorgegebenes Gesamt-Antriebsmoment ergibt;
- – Durchführen des Diagnoseverfahrens und/oder des Adaptionsverfahrens für die bestimmte Zylinderbank.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass zur Durchführung einer Diagnose bzw. Adaption in einer Zylinderbank eines Verbrennungsmotors das Teil-Antriebsmoment gemäß einer Angabe zu einer Freigabebedingung in der betreffenden Zylinderbank eingestellt wird. Die Freigabebedingung bestimmt u. a. den Bereich des Teil-Antriebsmoments, das die Zylinderbank bereitstellen soll, um die Diagnose bzw. Adaption durchführen zu können. Damit der Vorgang momentenneutral erfolgt, ist vorgesehen, dass eines oder mehrere weitere Steuergeräte die zugeordneten Zylinderbänke so betreiben, dass keine Änderung des vom Verbrennungsmotor abgegebenen Gesamt-Drehmoments auftritt. Dies hat den Vorteil, dass, wenn eine Diagnose oder Adaption durchgeführt werden soll, nicht darauf gewartet werden muss, bis der bestimmte Arbeitspunkt bzw. der bestimmte Arbeitspunktbereich der Zylinderbank, in der die Diagnose durchgeführt werden soll, erreicht ist.
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Weiterhin kann durch Beibehalten des Arbeitspunktes bzw. des Arbeitspunktbereichs in der betreffenden Zylinderbank gewährleistet werden, dass die Zeitdauer zur Durchführung der Diagnose bzw. der Adaption ausreichend groß ist, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Abbruchs der Diagnose bzw. der Adaption geringer wird.
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Weiterhin kann das der bestimmten Zylinderbank zugeordnete Steuergerät eine Teil-Antriebsmoment-Angabe an das Steuergerät der übrigen Zylinderbank bzw. an die Steuergeräte der übrigen Zylinderbänke kommunizieren, die angibt, welches Teil-Antriebsmoment bzw. welche Teil-Antriebsmomente durch die übrige Zylinderbank bzw. die übrigen Zylinderbänke bereitgestellt werden soll.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylinderbänken vorgesehen, wobei jeder Zylinderbank ein Steuergerät zum Ansteuern der Zylinderbank zugeordnet ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Betreiben des Verbrennungsmotor zum Bereitstellen eines vorgegebenen Gesamt-Drehmoments, wobei jede der Zylinderbänke ein gleiches Teil-Antriebsmoment bereitstellt;
- – Überprüfen, ob ein Diagnoseverfahren und/oder ein Adaptionsverfahren durchgeführt werden soll;
- – wenn festgestellt wird, dass das Diagnoseverfahren und/oder das Adaptionsverfahrens durchgeführt werden soll, Durchführen des obigen Verfahrens.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Umschalten zwischen Motorbetriebsarten bei einem Verbrennungsmotor mit mehreren Zylinderbänken vorgesehen, wobei jeder Zylinderbank ein Steuergerät zum Ansteuern der Zylinderbank zugeordnet ist, wobei bei dem Umschalten der Motorbetriebsart eine Zylinderbank abgeschaltet wird, so dass diese kein Teil-Antriebsmoment zum Betreiben des Verbrennungsmotor beiträgt, wobei vor dem Abschalten der Zylinderbank ein Diagnoseverfahren und/oder ein Adaptionsverfahren in der abzuschaltenden Zylinderbank gemäß dem obigen Verfahren durchgeführt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Steuergerät zum Durchführen eines Diagnoseverfahren und/oder eines Adaptionsverfahrens in einer zugeordneten Zylinderbank eines Verbrennungsmotors vorgesehen, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, um
- – die zugeordnete Zylinderbank zu betreiben, so dass ein Teil-Antriebsmoment bereitgestellt wird, das durch eine Angabe über eine Freigabebedingung für das durchzuführende Diagnoseverfahren bzw. das durchzuführende Adaptionsverfahren bestimmt ist;
- – um eine Teil-Antriebsmoment-Angabe bereitzustellen, die dazu dient, ein weiteres Teil-Antriebsmoment durch eine weitere Zylinderbank bzw. weitere Teil-Antriebsmoment durch weitere Zylinderbänke einzustellen, wobei die Summe des durch die Angabe über die Freigabebedingung angegebenen Teil-Antriebsmoments und der weiteren Teil-Antriebsmomente ein vorgegebenes Gesamt-Antriebsmoment ergibt;
- – um das Diagnoseverfahren und/oder das Adaptionsverfahren für die bestimmte Zylinderbank durchzuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem vorgesehen. Das Motorsystem umfasst:
- – einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylinderbänken;
- – ein jeder Zylinderbank zugeordnetes Steuergerät zum Ansteuern der Zylinderbank, um ein Teil-Antriebsmoment einzustellen;
wobei eines der Steuergeräte ausgebildet ist, um die bestimmte Zylinderbank zu betreiben, so dass ein Teil-Antriebsmoment bereitgestellt wird, das durch eine Angabe über eine Freigabebedingung für ein durchzuführendes Diagnoseverfahren bzw. ein durchzuführendes Adaptionsverfahren bestimmt ist, und um das Diagnoseverfahren und/oder das Adaptionsverfahren für die bestimmte Zylinderbank durchzuführen, und
wobei das Steuergerät der übrigen Zylinderbank bzw. die Steuergeräte der übrigen der mehreren Zylinderbänke ausgebildet sind, um jeweils ein weiteres Teil-Antriebsmoment bereitzustellen, so dass die Summe des durch die Angabe über die Freigabebedingung angegebene Teil-Antriebsmoments und der weiteren Teil-Antriebsmomente ein vorgegebenes Gesamt-Antriebsmoment ergibt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das ein Computerprogramm enthält, das, wenn es auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems mit zwei Zylinderbänken, die über zwei, jeweils einer Zylinderbank zugeordnete Steuergeräte angesteuert werden;
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2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Abschalten einer Zylinderbank bei einem Umschalten der Motorbetriebsart.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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In 1 ist ein Motorsystem 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 dargestellt. Der Verbrennungsmotor 2 weist zwei Zylinderbänke 3 auf, die jeweils eine Anzahl von Zylindern 4 enthalten. Die Anzahl der Zylinder 4 in jeder Zylinderbank 3 ist im Wesentlichen beliebig wählbar und in dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel auf jeweils vier festgelegt. Jede der Zylinderbänke 3 ist mit einem zugeordneten Steuergerät 5 verbunden. D. h. eine erste 31 der Zylinderbänke 3 ist mit einem ersten 51 der Steuergeräte 5 und eine zweite 32 der Zylinderbänke 3 mit einem zweiten 52 der Steuergeräte 5 verbunden.
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Die Steuergeräte 51, 52 steuern den Betrieb der Zylinder 4 der jeweiligen Zylinderbank 31, 32 an. Die Steuergeräte 51, 52 steuern den Betrieb von Einlass bzw. Auslassventilen (nicht gezeigt) der Zylinder 4 sowie die Einspritzzeitpunkte bzw. Einspritzzeitdauern der Einspritzventile, die in jedem der vier Zylinder 4 der Zylinderbänke 31, 32 vorgesehen sind.
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In dem Motorsystem 1 ist eine Betriebsart realisierbar bei der eine der Zylinderbänke 3 abgeschaltet werden kann, z. B. wenn das von dem Verbrennungsmotor 2 geforderte Drehmoment so gering ist, das es von einer der Zylinderbänke 31, 32 bereitgestellt werden kann. Bevor eine Zylinderbank 3 abgeschaltet werden darf müssen zuvor für Funktionselemente der abzuschaltenden Zylinderbank Diagnoseverfahren bzw. Adaptionsverfahren durchgeführt werden. Solange die Diagnoseverfahren keine ordnungsgemäße Funktion der zu überprüfenden Komponenten feststellen und/oder solange keine Adaption einzelner Komponenten durchgeführt worden ist, wird ein Abschalten einer der Zylinderbänke 31, 32 nicht freigegeben.
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Diagnoseverfahren können die Funktion einzelner Komponenten der Zylinderbank 3 oder den gesamten Verbrennungsmotor 3 betreffen. Komponenten sind beispielsweise Stellgeber, wie eine Drosselklappe, ein Abgasrückführungsventil, ein Einspritzventil, eine Einlass- und/oder Auslassventil und dergleichen, oder Sensoren, wie einen Drucksensor im Luftzuführungssystem, einen Temperatursensor, einen Luftmassensensor und dergleichen. Die Durchführung der Diagnoseverfahren für die einzelnen Komponenten ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und wird hierin nicht weiter beschrieben.
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Adaptionsverfahren können ebenfalls Stellgeber und Sensoren betreffen. Bei Adaptionsverfahren für Stellgeber wird die Beziehung zwischen ansteuernder Größe und der vom Stellgeber bewirkten physikalischen Größe angepasst, z. B. da sich die Beziehung durch Alterung des Stellgebers über der Zeit ändern kann. Es können auch Adaptionsverfahren für Sensoren durchgeführt werden, da sich auch bei Sensoren die Beziehung zwischen der zu messenden Messgröße und der die Messgröße repräsentierenden elektrischen Größe ändern kann. Auch auf die Durchführung von Adaptionsverfahren wird hierin nicht weiter eingegangen.
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Die einzelnen Diagnoseverfahren bzw. Adaptionsverfahren dürfen in der Regel nur an einem bestimmten Arbeitspunkt bzw. Arbeitsbereich des Verbrennungsmotors 2 bzw. der abzuschaltenden Zylinderbank 3 durchgeführt werden. Dieser bestimmte Arbeitspunkt bzw. der bestimmte Arbeitsbereich ist durch die Freigabebedingung für das jeweilige Diagnoseverfahren bzw. das jeweilige Adaptionsverfahren definiert. Der Arbeitspunkt kann z. B. für die abzuschaltende Zylinderbank 3 ein Drehmoment bzw. einen Drehmomentenbereich des von der abzuschaltenden Zylinderbank 3 bereitgestellten Teildrehmoments definieren.
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In 2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Umschalten einer Motorbetriebsart von einem Vollmotorbetrieb, bei dem beide Zylinderbänke 31, 32 zum Bereitstellen eines geforderten Drehmoments betrieben werden, zu einem Teilmotorbetrieb, bei dem eine der Zylinderbänke 31, 32 passiv bzw. abgeschaltet ist und keinen Beitrag zu dem Gesamtdrehmoment liefert.
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In Schritt S1 wird überprüft, ob von einem Vollmotorbetrieb in einem Teilmotorbetrieb übergegangen werden soll. Bei dem Vollmotorbetrieb liefern in der Regel beide Zylinderbänke 31, 32 das gleiche Teildrehmoment, wobei sich die Teildrehmomente zu einem Gesamt-Drehmoment addieren, das dem geforderten Drehmoment entspricht. Wird festgestellt, das so ein solcher Übergang stattfinden soll (Alternative: ja) wird in Schritt S2 überprüft, ob die für die Abschaltung der zweiten Zylinderbank 32 erforderlichen Diagnoseverfahren bzw. Adaptionsverfahren durchgeführt worden sind.
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Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei dem Übergang von dem Vollmotorbetrieb zu dem Teilmotorbetrieb immer eine bestimmte Zylinderbank 3, in diesem Fall die zweite Zylinderbank 32 abgeschaltet wird, während die erste Zylinderbank 31 permanent betrieben wird. Das der ersten Zylinderbank 31 zugeordnete Steuergerät 51 wird Master-Steuergerät genannt, während das der ersten Zylinderbank 31 zugeordnete Steuergerät 51 Slave-Steuergerät genannt wird.
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Wird in Schritt S2 festgestellt, das noch nicht alle für den Übergang zum Teilmotorbetrieb erforderlichen Diagnoseverfahren und/oder Adaptionsverfahren für die zweite Zylinderbank 32 durchgeführt worden sind (Alternative: nein), wird in Schritt S3 eines der noch auszuführenden Diagnoseverfahren bzw. Adaptionsverfahren ausgewählt und in dem Schritt S4 anhand einer entsprechenden Freigabebedingung für das ausgewählte Diagnose- bzw. Adaptionsverfahren ein Arbeitspunkt bzw. ein Arbeitspunktbereich für die zweite Zylinderbank 32 ausgewählt, bei dem das Diagnose bzw. Adaptionsverfahren durchgeführt werden kann. In diesem Fall wird für das ausgewählte Diagnose- bzw. Adaptionsverfahren ein Antriebsmomentenbereich festgelegt. Auch weitere Freigabebedingungen, wie z. B. eine bestimmte Motortemperatur, ein Lastmomentenbereich und dergleichen können vorgesehen sein.
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In Schritt S6 wird der ausgewählte Arbeitspunkt bzw. Arbeitspunktbereich in dem der zweiten Zylinderbank 32 mit Hilfe des zweiten Steuergerätes 52 eingestellt und gleichzeitig der Arbeitspunkt der ersten Zylinderbank 31 mit Hilfe des ersten Steuergerätes 51 so eingestellt, dass das gesamt Drehmoment konstant bleibt. Zuvor kommuniziert dazu das zweite Steuergerät 52 in Schritt S5 eine Angabe an das erste Steuergerät 51, die angibt, um welchen Faktor das von der ersten Zylinderbank 31 bereitgestellte Teildrehmoment korrigiert werden soll, um ein konstantes Gesamt-Drehmoment zu erhalten. Beispielsweise kann dazu ein Korrekturfaktor an das erste Steuergerät 51 kommuniziert werden, mit dem bei einer Aufteilung des Gesamt-Drehmoments von 50:50 zwischen den beiden Zylinderbänken 3 das sich dann einstellende Teildrehmoment der ersten Zylinderbank 31 multipliziert werden soll. Mit anderen Worten entspricht diesem Fall die Summe des korrigierten Teildrehmoments der ersten Zylinderbank 31 und der des bei dem ausgewählten Arbeitspunkt betriebenen zweiten Zylinderbank 32 dem Gesamt-Drehmoment, so dass dieser Vorgang drehmomentenneutral abläuft.
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Ist der Arbeitspunkt bzw. der Arbeitspunktbereich der zweiten Zylinderbank 32 eingestellt, so wird in Schritt S7 das Diagnoseverfahren bzw. Adaptionsverfahren auf herkömmliche Weise durchgeführt. Der ausgewählte Arbeitspunkt wird solange beibehalten, bis das Diagnoseverfahren bzw. das Adaptionsverfahren vollständig ausgeführt worden ist. D. h. der Vorgang des Einstellens des Arbeitspunktes bzw. Arbeitspunktbereichs in der zweiten Zylinderbank 32 wird für eine bestimmte Zeitdauer beibehalten.
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In Schritt S8 wird überprüft, ob alle für das Umschalten zum Teilmotorbetrieb notwendigen Diagnoseverfahren bzw. Adaptionsverfahren durchgeführt worden sind. Ist dies der Fall (Alternative: ja) so wird in Schritt S8 das Umschalten durchgeführt. Wird in Schritt S7 festgestellt, das weitere Diagnose- bzw. Adaptionsverfahren vorhanden sind, die noch vor dem Umschalten zum Teilmotorbetrieb ausgeführt werden müssen, so wird zu Schritt S3 zurückgesprungen.
