DE102009047400A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) beschrieben. Die Brennkraftmaschine (10) weist mindestens einen Zylinder (11) auf, an den ein Ansaugrohr (12) mit einem Luftmassen-Sensor (16), ein Abgasrohr (13) mit einem λ-Sensor (17) und eine Abgasrückführleitung (14) mit einem Abgasrückführventil (15) angeschlossen sind. Der Luftmassen-Sensor (16) dient zur Erzeugung eines Luftmassen-Sensorsignals (LMsens). Der λ-Sensor dient zur Erzeugung eines λ-Sensorsignals (λsens). Das Abgasrückführventil (15) wird mit einem Stellsignal (AGR) gestellt. Bei dem Verfahren wird eine Soll-Einspritzmenge gebildet und das Stellsignal (AGR) des Abgasrückführventils (15) wird in Abhängigkeit von dem Luftmassen-Sensorsignal (LMsens) gebildet. Ein Luftmassen-Ersatzsignal für das Luftmassen-Sensorsignal (LMsens) wird in Abhängigkeit von dem λ-Sensorsignal (λsens) und der Soll-Einspritzmenge gebildet. Bei fehlerhaftem Luftmassen-Sensorsignal (LMsens) wird das Stellsignal (AGR) in Abhängigkeit von dem Luftmassen-Ersatzsignal gebildet.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
- Es ist bekannt, dass ein Teil der bei der Verbrennung im Brennraum einer Brennkraftmaschine entstehenden Abgase den nachfolgenden Verbrennungsvorgängen wieder zugeführt wird. Dies ist über eine Abgasrückführleitung sowie ein über ein Stellsignal stellbares Abgasrückführventil ausgeführt. Zweck dieser Vorrichtung sowie des Verfahrens ist es, möglichst geringe Emissionswerte zu erreichen und Motorgeräusche zu minimieren.
- Zur Durchführung dieses Verfahrens ist es ebenfalls bekannt, ein Luftmassen-Sensorsignal eines Luftmassen-Sensors zu verwenden.
- Ebenfalls bekannt ist, dass bei Ausfall des Luftmassen-Sensors ein Luftmassen-Ersatzsignal gebildet werden kann, um dessen Verhalten nachzubilden. Bei dieser Vorgehensweise muss jedoch das Abgasrückführventil geschlossen werden. Beispielsweise wird dieses Luftmassen-Ersatzsignal nach dem sogenannten pTn-Verfahren gebildet, welches Druck, Temperatur sowie die Drehzahl der Brennkraftmaschine berücksichtigt.
- Des Weiteren ist bekannt, dass bei Ausfällen, die beispielsweise kein pTn-Verfahren mehr zulassen, auf ein sogenanntes ,limp home'-Verfahren umgestellt werden kann. Hierbei wird zum Zwecke des Motorschutzes die Leistung der Brennkraftmaschine bei ebenfalls geschlossenem Abgasrückführventil stark reduziert.
- Offenbarung der Erfindung
- Die beim Stand der Technik vorhandenen Probleme werden durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.
- Weist der Luftmassen-Sensor einen Defekt auf und ist damit das Luftmassen-Sensorsignal nicht mehr verwendbar, so wird ein Luftmassen-Ersatzsignal gebildet, welches es erlaubt, auch weiterhin eine Steuerung oder Regelung des Stellsignals des Abgasrückführventils durchzuführen. Das Abgasrückführventil muss also nicht geschlossen werden. Damit können auch bei defektem Luftmassen-Sensor geringe Emissionswerte des Abgases erreicht werden.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Luftmassen-Ersatzsignal mit Hilfe eines λ-Sensorsignals eines λ-Sensors gebildet.
- Die Rückführung von Abgasen bei fehlerhaftem Luftmassen-Sensorsignal bringt mit sich, dass die Emissionswerte weiter auf niedrigem Niveau gehalten werden können und sich störende Motorgeräusche, wie bei einem geschlossenen Abgasrückführventil, vermeiden lassen. Des Weiteren kann auf den ,limp home'-Betrieb verzichtet werden, sofern das λ-Sensorsignal des λ-Sensors verfügbar ist.
- Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
- In
1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine gezeigt. -
2 zeigt das Blockschaltbild einer Steuereinheit sowie Funktionsblöcke zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. -
3 zeigt schematisch ein Beobachtersystem für die Steuereinheit der2 . - In der
1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine10 dargestellt, die einen Zylinder11 mit einem (nicht dargestellten) Brennraum zur Verbrennung von Kraftstoff aufweist. Der Zylinder11 ist mit einem Ansaugrohr12 sowie einem Abgasrohr13 verbunden. Das Abgasrohr13 ist über eine Abgasrückführleitung14 und ein durch ein Stellsignal AGR stellbares Abgasrückführventil15 mit dem Ansaugrohr12 verbunden. Über das Ansaugrohr12 wird Frischluft dem Zylinder11 zur Verbrennung zugeführt. Der Kraftstoff kann dem Ansaugrohr12 oder dem Zylinder11 zugeführt werden. Nach dem Verbrennungsvorgang im Zylinder11 wird das Abgas über das Abgasrohr13 abgeführt. - Das Ansaugrohr
12 ist mit einem Luftmassen-Sensor16 und das Abgasrohr13 mit einem λ-Sensor17 versehen. Der Luftmassen-Sensor16 misst die Luftmasse der dem Ansaugrohr12 zugeführten Frischluft und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Luftmassen-Sensorsignal LMsens. Der λ-Sensor17 misst den Sauerstoffgehalt des Abgases in dem Abgasrohr13 und erzeugt in Abhängigkeit davon ein λ-Sensorsignal λsens. - Über die Abgasrückführleitung
14 wird der angesaugten Luft Abgas aus dem Abgasrohr13 beigemischt. Das Abgasrückführventil15 wird entsprechend der gewünschten rückzuführenden Abgasmenge mittels des Stellsignals AGR gestellt. Das Stellsignal AGR wird in normalem Betrieb, d. h. bei funktionierendem Sensor16 , aus dem Luftmassen-Sensorsignal LMsens und einem betriebspunktabhängigen Luftmassen-Sollwert LMsoll gebildet. Das Stellsignal AGR kann in normalem Betrieb unabhängig von dem λ-Sensorsignal λsens gebildet werden. -
2 zeigt eine Steuereinheit20 sowie einen Ausschnitt der Funktionalität der Steuereinheit20 . Diese Steuereinheit20 ist üblicherweise als Mikrocontroller ausgeführt und entsprechend den beschriebenen Verfahren programmiert. Des Weiteren werden dementsprechende Computerprogramme auf einem Speichermedium abgespeichert. - Die Steuereinheit
20 wird mit dem Luftmassen-Sensorsignal LMsens und dem λ-Sensorsignal λsens sowie einem Signal HMdef beaufschlagt. Durch das Signal HMdef wird angezeigt, ob der Luftmassen-Sensor15 korrekt arbeitet oder defekt ist und dementsprechend, ob das Luftmassen-Sensorsignal LMsens gültig ist oder nicht. Das Ausgangssignal der Steuereinheit20 ist das Stellsignal AGR. - Innerhalb der Steuereinheit
20 sind zwei Signalblöcke21 und22 vorhanden. Der Signalblock21 dient zur Erzeugung eines Luftmassen-Ersatzsignals LMmod, welches ein Ersatzsignal für das Luftmassen-Sensorsignal LMsens darstellt. Der Signalblock21 wird, wie noch erläutert werden wird, mit Signalen beaufschlagt, deren Kombination die Bildung des Luftmassen-Ersatzsignals LMmod erlaubt. Der Signalauswahlschalter23 wählt entsprechend dem Signal HMdef entweder das Luftmassen-Ersatzsignal LMmod oder das Luftmassen-Sensorsignal LMsens als ausgewähltes Signal LMsel aus und gibt das Signal LMsel an den Signalblock22 weiter. Der Signalblock22 dient zur Erzeugung des Stellsignals AGR am Ausgang der Steuereinheit20 . Dazu wird der Signalblock22 mit den Signalen HMdef und LMsel beaufschlagt. Das Signal HMdef zeigt dem Signalblock22 bei einem defekten Luftmassen-Sensor16 an, dass das Luftmassen-Ersatzsignal LMmod ausgewählt wurde und dass das Signal LMmod am Signalblock22 anliegt. Auf Grund dessen wird im Gegensatz zu einem funktionierenden Luftmassen-Sensor16 im Signalblock22 eine modifizierte Steuerung oder Regelung des Stellsignals AGR vorgenommen. - Der Signalauswahlschalter
23 wählt bei korrekt arbeitendem Luftmassen-Sensor16 das Luftmassen-Sensorsignal LMsens zur Weiterleitung aus. Bei nicht korrekt arbeitendem Luftmassen-Sensor16 wird das Luftmassen-Ersatzsignal LMmod durch den Signalauswahlschalter23 als Signal LMsel weitergeleitet. - Eine erste Methode zur Ermittlung des Luftmassen-Ersatzsignals LMmod in dem Signalblock
21 wird entsprechendLMmod = λsens·EMsoll·Lstöch 20 zur Verfügung gestellt. Der Signalblock21 muss dementsprechend mit den Signalen EMsoll und λsens beaufschlagt werden. - Eine zweite Methode zur Ermittlung des Luftmassen-Ersatzsignals LMmod zeigt
3 . Dort ist ein Beobachtersystem mit einem Signalblock31 gezeigt, der am Ausgang ein λ-Ersatzsignal λmod erzeugt, welches ein modelliertes λ-Sensorsignal λsens darstellt. Dieses λ-Ersatzsignal λmod wird mit dem gemessenen λ-Sensorsignal λsens verglichen, indem λmod von λsens an der Stelle32 subtrahiert und eine Beobachterdifferenz λdiff in den Signalblock31 zurückgeführt wird. Weiterhin ist der Signalblock31 mit der Soll-Einspritzmenge EMsoll sowie dem Luftmassen-Sollwert LMsoll beaufschlagt. Die Signale EMsoll und LMsoll werden von anderen Funktionalitäten der Steuereinheit20 zur Verfügung gestellt. Mit den vorangegangenen Größen ergibt sich das λ-Ersatzsignal λmod nach:λmod = LMsoll/(EMsoll·Lstöch) - Die Beobachterdifferenz λdiff wird verwendet, um das Luftmassen-Ersatzsignal LMmod derart zu beeinflussen, so dass die Beobachterdifferenz λdiff möglichst zu Null wird.
Claims (9)
- Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine mindestens einen Zylinder (
11 ) aufweist, an den ein Ansaugrohr (12 ) mit einem Luftmassen-Sensor (16 ), ein Abgasrohr (13 ) mit einem λ-Sensor (17 ) und eine Abgasrückführleitung (14 ) mit einem Abgasrückführventil (15 ) angeschlossen sind, wobei der Luftmassen-Sensor (16 ) zur Erzeugung eines Luftmassen-Sensorsignals (LMsens), der λ-Sensor zur Erzeugung eines λ-Sensorsignals (λsens) und das Abgasrückführventil (15 ) zum Stellen mit einem Stellsignal (AGR) vorgesehen sind, wobei bei dem Verfahren eine Soll-Einspritzmenge (EMsoll) gebildet wird, und wobei das Stellsignal (AGR) in Abhängigkeit von dem Luftmassen-Sensorsignal (LMsens) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftmassen-Ersatzsignal (LMmod) für das Luftmassen-Sensorsignal (LMsens) in Abhängigkeit von dem λ-Sensorsignal (λsens) und der Soll-Einspritzmenge (EMsoll) gebildet wird, und dass bei fehlerhaftem Luftmassen-Sensorsignal (LMsens) das Stellsignal (AGR) in Abhängigkeit von dem Luftmassen-Ersatzsignal (LMmod) gebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Luftmassen-Ersatzsignal (LMmod) in Abhängigkeit von einem Vergleich eines λ-Ersatzsignals (λmod) mit dem λ-Sensorsignal (λsens) gebildet wird.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei das λ-Ersatzsignal (λmod) für das λ-Sensorsignal (λsens) nach der Berechnungsvorschrift
λmod = LMsoll/(EMsoll·Lstöch) - Verfahren einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bildung des Luftmassen-Ersatzsignals (LMmod) für das Luftmassen-Sensorsignal (LMsens) nach einer Berechnungsvorschrift erfolgt, die lautet: das Luftmassen-Ersatzsignal (LMmod) ist das Produkt aus dem λ-Sensorsignal (λsens) des λ-Sensors (
17 ), einer Soll-Einspritzmenge (EMsoll) sowie einem stöchiometrischen Faktor (Lstöch). - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein nicht korrekt arbeitender Luftmassen-Sensor (
16 ) mit Hilfe eines Signals (HMdef) angezeigt wird. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerung oder Regelung des Stellsignals (AGR) für das Abgasrückführventil (
15 ) bei einem nicht korrekt arbeitenden Luftmassen-Sensor (16 ) modifiziert wird. - Computerprogramm für ein digitales Rechengerät, das dazu geeignet ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
- Steuereinheit (
20 ) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das mit einem digitalen Rechengerät insbesondere einem Mikroprozessor versehen ist, auf dem ein Computerprogramm nach dem Anspruch 7 lauffähig ist. - Speichermedium für eine Steuereinheit (
20 ) einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 8 auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 7 abgespeichert ist.
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