DE102010043780A1

DE102010043780A1 - Bestimmen einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff innerhalb einer Brennkraftmaschine und Lambda-Wert-Adaption basierend auf der bestimmten Kraftstoffausgasung

Info

Publication number: DE102010043780A1
Application number: DE102010043780A
Authority: DE
Inventors: Lars Nilsson; Sebastian Viehöver; Jan-Richard Lenk
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2030-11-12
Also published as: US20130297184A1; CN103189630A; KR101827441B1; WO2012062626A1; CN103189630B; US9567925B2; DE102010043780B4; KR20130117808A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen der Menge einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff, welcher sich in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befindet, in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine beschrieben. Das Verfahren weist auf (a) Einstellen eines ersten Spülstroms durch das Gehäuse, (b) Messen eines ersten Ausgabewertes eines Lambdareglers der Brennkraftmaschine, (c) Einstellen eines zweiten Spülstroms durch das Gehäuse, wobei der zweite Spülstrom im Vergleich zu dem ersten Spülstrom eine unterschiedliche Strömungsstärke aufweist, (d) Messen eines zweiten Ausgabewertes des Lambdareglers der Brennkraftmaschine und (e) Bestimmen der Menge der Kraftstoffausgasung basierend auf dem gemessenen ersten Ausgabewert und dem gemessenen zweiten Ausgabewert. Es wird ferner ein Verfahren zum Adaptieren eines Lambda-Wertes für ein in einer Brennkraftmaschine während eines unteren Lastbereiches zu verbrennendes Kraftstoff/Luft-Gemisch beschrieben. Das Lambda-Wert-Adaptionsverfahren umfasst das o. g. Verfahren Bestimmen der Menge einer Kraftstoffausgasung. Ferner wird eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug beschrieben, welche die o. g. Verfahren ausführen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Lambda-Wert-Regelung in einer Brennkraftmaschine. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Bestimmen der Menge einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff, welcher sich in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befindet, in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Adaptieren eines Lambda-Wertes für ein in einer Brennkraftmaschine während eines unteren Lastbereiches und insbesondere während eines Leerlaufbetriebs zu verbrennendes Kraftstoff/Luft-Gemisch. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung, welche zur Durchführung der oben genannten Verfahren eingerichtet ist.
Moderne Ottomotoren – insbesondere Direkteinspritzmotoren – zeigen einen erhöhten Kraftstoffeintrag in den Ölkreislauf des Kurbelgehäuses. Der Anteil dieses Kraftstoffeintrags wird sich in Zukunft noch weiter erhöhen, weil dem zu betankenden flüssigen Kraftstoff zunehmend Ethanol beigemischt wird, welches vergleichsweise leicht flüchtig ist und zudem Dichtungen durchdringen kann. Derzeit ist zumindest in Deutschlang geplant, den Anteil an Ethanol im Kraftstoff von derzeit 5% auf 25% zu erhöhen.
Dieser Kraftstoffeintrag wirkt sich negativ auf die Lebensdauer des Motorenöls aus und verschlechtert außerdem die Schmierfähigkeit des Motorenöls. Aus diesem Grund versucht man neben der Reduzierung des Eintrags vor allem den Kraftstoff möglichst schnell wieder aus dem Öl auszutragen. Dies geschieht über ein Entlüftungsventil im Kurbelgehäuse, welches den aus dem heißen Motorenöl verdampften Kraftstoff direkt in den Ansaugtrakt und somit in den Zylinder strömen lässt. Auf diese Weise wird auch verhindert, dass der verdampfte Kraftstoff unverbrannt an die Umgebung abgegeben wird. Zur Erhöhung des entsprechenden Spülstromes besitzen vor allem größere Motoren neben der Entlüftung auch eine Belüftung, welche frische Luft aus der Umgebung in die Kurbelkammer saugt. Diese Luft strömt am Ölsumpf vorbei und dann in den Ansaugtrakt. Der Kraftstoffanteil in diesem in den Ansaugtrakt einströmenden Spülstrom wird nachfolgend als Kraftstoffausgasung bezeichnet.
Hohe Spülströme zusammen mit einer hohen zum Teil schlagartigen Ausgasung des Kraftstoffes (abhängig von der Motoröltemperatur) können zu Fehlern in der Zusammensetzung des Kraftstoff/Luft-Gemisches führen. Bei extrem großen Fehlern kann es zu Fehldiagnosen in der Kraftstoffsystemdiagnose oder sogar zu Motorausgehern kommen. Dabei ist das Risiko von Motorausgehern dann besonders hoch, wenn sich der Motor im Leerlauf befindet oder wenn der Motor ausgehend von einer höheren Drehzahl in den Leerlauf übergeht. Auch bei einem sogenannten Heißstart, bei dem der Motor warm gefahren, abgestellt und mit warmem Motor wieder gestartet wird, können Kraftstoffausgasungen dazu führen, dass der Motor nicht gestartet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stabilität des Motorenbetriebs in Hinblick auf Kraftstoffausgasungen, welche in den Ansaugtrakt eindringen, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen der Menge einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff, welcher sich in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befindet, in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist auf (a) Einstellen eines ersten Spülstroms durch das Gehäuse, (b) Messen eines ersten Ausgabewertes eines Lambdareglers der Brennkraftmaschine, (c) Einstellen eines zweiten Spülstroms durch das Gehäuse, wobei der zweite Spülstrom im Vergleich zu dem ersten Spülstrom eine unterschiedliche Strömungsstärke aufweist, (d) Messen eines zweiten Ausgabewertes des Lambdareglers der Brennkraftmaschine und (e) Bestimmen der Menge der Kraftstoffausgasung basierend auf dem gemessenen ersten Ausgabewert und dem gemessenen zweiten Ausgabewert.
Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine gezielte Variation der Stärke des Spülstroms auch die Menge an Kraftstoff variiert wird, welche aus einer Ausgasung aus dem Schmierstoff resultiert und welche dann in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingebracht wird. Dies bedeutet, dass durch den ersten Spülstrom mit der ersten Spülstärke eine erste Kraftstoff-Ausgasungsmenge und durch den zweiten Spülstrom eine zweite Kraftstoff-Ausgasungsmenge in den Ansaugtrakt eingebracht wird. Der Lambdaregler der Brennkraftmaschine wird dann auf die beiden unterschiedlichen Kraftstoff-Ausgasungsmengen bzw. Kraftstoff-Ausgasungsraten in unterschiedlicher Weise durch eine Anpassung seines Ausgabewertes reagieren, um den Lambda-Wert des zu verbrennenden Kraftstoff/Luft-Gemisches im Hinblick auf eine optimale Verbrennung zu optimieren. Die beiden resultierenden Ausgabewerte stellen somit in Kombination miteinander eine zuverlässige Information über die Menge bzw. die Rate der Kraftstromausgasung dar.
Es wird darauf hingewiesen, dass in diesem Dokument eine Bestimmung einer Menge der Kraftstoffausgasung nicht zwingend erfordert, dass die tatsächliche Masse bzw. das tatsächliche Volumen der Kraftstoffausgasung in den entsprechenden physikalischen Einheiten bestimmt wird. Vielmehr ist es auch möglich, lediglich einen relativen Wert für die Menge der Kraftstoffausgasung zu bestimmen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Menge der Kraftstromausgasung basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten Ausgabewert und dem zweiten Ausgabewert bestimmt. Dies hat den Vorteil, dass auf besonders einfache Weise der Einfluss der Kraftstoffausgasung auf die Gemischbildung des Kraftstoff/Luft-Gemisches bestimmt werden kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der zweite Spülstrom eine Strömungsstärke von zumindest annähernd Null auf. Dies bedeutet, dass das bei dem beschriebenen Verfahren hinsichtlich der Spülung des den Schmierstoff enthaltenen Gehäuses zwei Zustände auftreten. In einem ersten Zustand wird das Gehäuse von dem ersten Spülstrom durchströmt, welcher zumindest eine gewisse Spülstärke aufweist. Dabei kann die Stärke des ersten Spülstromes insbesondere von einem Unterdruck in dem Aussaugtrakt der Brennkraftmaschine bestimmt werden. In dem zweiten Zustand wird der Spülstrom durch das Gehäuse unterbrochen bzw. unterbunden oder stark gedrosselt.
Die beschriebene Variation des Spülstroms kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Spülstrom zeitweise einfach blockiert oder stark gedrosselt wird. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Weise ein besonders großer Unterschied zwischen den beiden Strömungsstärken erreicht werden kann. Somit kann der Einfluss der Kraftstoffausgasung auf die Gemischbildung des Kraftstoff/Luft-Gemisches mit einer besonders hohen Genauigkeit bestimmt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass es auch bei einem vollständigen Unterbinden des Spülstroms durch das Gehäuse (z. B. durch ein vollständiges Schließen eines Belüftungsventils) möglich ist, dass Kraftstoffausgasungen aus dem Gehäuse über ein Entlüftungsventil entweichen können. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn in dem Gehäuse ein Druck vorhanden ist, welcher zwar kleiner sein kann als ein Umgebungsdruck, welcher aber größer ist der Druck, der in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine vorhanden ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt das Einstellen des ersten Spülstroms und/oder das Einstellen des zweiten Spülstroms mittels eines steuerbaren Ventils.
Das steuerbare Ventil kann beispielsweise in oder an dem das Schmiermittel enthaltene Gehäuse angebracht sein, so dass der Spülstrom auf einfache Weise in geeigneter Weise eingestellt werden kann. Das Ventil kann beispielsweise ein elektrisch ansteuerbares Ventil sein, so dass die Strömungsstärke des Spülstromes durch eine geeignete Beaufschlagung des steuerbaren Ventils mit einem Steuersignal eingestellt werden kann.
Das Ventil kann ein kontinuierlich oder in verschiedenen diskreten Schritten einstellbares Ventil sein. Dadurch kann auch die Strömungsstärke in entsprechender Weise kontinuierlich oder in verschiedenen diskreten Schritten eingestellt werden. Das Ventil kann jedoch auch einfach ein ”Zwei-Zustandsventil” sein, welches entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen ist. Mit letzterem kann mit einem besonders niedrigen apparativen Aufwand die oben beschriebene Ausführungsform realisiert werden, bei welcher der zweite Spülstrom eine Strömungsstärke von zumindest annähernd Null aufweist.
Die Verwendung des beschriebenen steuerbaren Ventils hat den Vorteil, dass es bei der Gefahr eines Motorausgehers, welcher durch eine Überfettung des Kraftstoff/Luft-Gemisches verursacht werden könnte, einfach geschlossen werden kann, um den Anteil Kraftstoffausgasung auf einfache und effiziente Weise auf Null zu reduzieren und damit einer Überfettung des Kraftstoff/Luft-Gemisches entgegen zu wirken. Dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit von Motorausgehern bzw. Fehldiagnosen in der Kraftstoffsystemdiagnose auf Grund einer starken Kraftstoffausgasung reduziert werden kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Ermitteln einer aktuellen Auslastung der Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren lediglich dann durchgeführt wird, wenn die die aktuelle Auslastung der Brennkraftmaschine eine mittlere Auslastung ist und/oder (b) ein Ermitteln einer aktuellen Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren lediglich dann durchgeführt wird, wenn die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine innerhalb eines mittleren Drehzahlbereiches liegt.
Indem das oben beschriebene Verfahren und insbesondere die dafür erforderliche Variation der Strömungsstärke des Spülstroms lediglich in einem Teillastbereich bzw. in einem mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, kann die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung des Betriebs der Brennkraftmaschine erheblich reduziert werden. In einem mittleren Lastbereich bzw. in einem mittleren Drehzahlbereich läuft eine Brennkraftmaschine nämlich üblicherweise besonders stabil und die Strömungsstärke aus dem Kurbelgehäuse ist im Relation zum normalen Luftmassenstrom der Brennkraftmaschine verhältnisweise klein, so dass durch eine Variation des Spülstroms verursachte kurzfristige Änderungen des Kraftstoff/Luft-Gemisches keinen oder lediglich einen zu vernachlässigenden Einfluss auf die Stabilität des Betriebs der Brennkraftmaschine haben.
In diesem Zusammenhang kann der Ausdruck ”mittlere Auslastung” bedeuten, dass die aktuell von der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellte Leistung größer ist als eine untere Leistungsschwelle und kleiner ist als eine obere Leistungsschwelle. In entsprechender Weise kann der Ausdruck ”mittlerer Drehzahlbereich” bedeuten, dass die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine größer ist als eine vorgegebene untere Drehzahlschwelle und kleiner ist als eine vorgegebene obere Drehzahlschwelle.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zum Bestimmen der Menge der Kraftstromausgasung ein Korrelationskennfeld verwendet, welches unter anderem von einem Luftmassenstrom der Brennkraftmaschine abhängt.
Das Korrelationskennfeld kann bevorzugt lediglich (a) von der oben beschriebenen Differenz zwischen dem ersten Ausgabewert und dem zweiten Ausgabewert und (b) von dem aktuellen Luftmassenstrom abhängen. Das Korrelationskennfeld kann insbesondere in einer Motorsteuerung für die Brennkraftmaschine abgelegt sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der erste Ausgabewert des Lambdareglers ein Mittelwert über eine Mehrzahl von ersten Einzel-Ausgabewerten, welche während einer ersten Zeitspanne, innerhalb welcher der erste Spülstrom vorhanden ist, von dem Lambdaregler bereitgestellt werden. In entsprechender Weise ist der zweite Ausgabewert des Lambdareglers ein Mittelwert über eine Mehrzahl von zweiten Einzel-Ausgabewerten, welche während einer zweiten Zeitspanne, innerhalb welcher der zweite Spülstrom vorhanden ist, von dem Lambdaregler bereitgestellt werden.
Die beschriebene Mittelwertbildung hat den Vorteil, dass sich ggf. auftretende Fluktuationen der Einzel-Ausgabewerte zumindest mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit heraus mitteln. Dadurch kann die Genauigkeit des beschriebenen Verfahrens zum Bestimmen der Kraftstoff-Ausgasungsmenge erheblich verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein erneutes Einstellen des ersten Spülstroms, (b) ein Messen eines weiteren ersten Ausgabewertes des Lambdareglers, (c) ein erneutes Einstellen des zweiten Spülstroms und (d) ein Messen eines weiteren zweiten Ausgabewertes des Lambdareglers. Dabei wird die Menge der Kraftstromausgasung ferner basierend auf dem gemessenen weiteren ersten Ausgabewert und dem gemessenen weiteren zweiten Ausgabewert bestimmt. Dies bedeutet, dass zur Bestimmung der Menge der Kraftstromausgasung zumindest zwei Zyklen der Spülstromvariation durchfahren werden. Auf diese Weise kann die Menge der Kraftstromausgasung mit einer besonders hohen Genauigkeit bestimmt werden. Selbstverständlich kann diese Genauigkeit durch eine Erhöhung der Anzahl der Zyklen weiter verbessert werden.
Wie bereits oben erläutert, weist der zweite Spülstrom bevorzugt eine Strömungsstärke von zumindest annähernd Null auf. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch der zumindest eine weitere erste Ausgabewert und/oder der zumindest eine weitere zweite Ausgabewert mittels einer Mittelwertbildung über entsprechenden Einzel-Ausgabewerte ermittelt werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Adaptieren eines Lambda-Wertes für ein in einer Brennkraftmaschine während eines unteren Lastbereiches und insbesondere während eines Leerlaufbetriebs zu verbrennendes Kraftstoff/Luft-Gemisch beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist auf (a) Betreiben der Brennkraftmaschine in einem mittleren Lastbereich und/oder in einem mittleren Drehzahlbereich, (b) Bestimmen eines Wertes für die Menge einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff, welcher sich in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befindet, in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine mittels eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, (c) Schätzen eines Korrekturwertes für eine zukünftige Adaption des Lambda-Wertes in einem zukünftigen Betriebszustand, in dem die Brennkraftmaschine in dem unteren Lastbereich betrieben wird, basierend auf dem bestimmten Wert für die Menge der Kraftstoffausgasung, (d) Betreiben der Brennkraftmaschine in dem unteren Lastbereich, und (e) Zuordnen einer Verlässlichkeit für den geschätzten Korrekturwert. Falls die Verlässlichkeit eine vorgegebene Mindestverlässlichkeit überschreitet, weist das Verfahren ferner (f) ein Adaptieren des Lambda-Wertes basierend auf dem geschätzten Korrekturwert auf. Falls die Verlässlichkeit die vorgegebene Mindestverlässlichkeit nicht überschreitet, dann weist das beschriebene Verfahren ferner auf (f) Einstellen eines dritten Spülstroms durch das Gehäuse, (g) Messen eines dritten Ausgabewertes des Lambdareglers, (h) Einstellen eines vierten Spülstroms durch das Gehäuse, wobei der vierte Spülstrom im Vergleich zu dem dritten Spülstrom eine unterschiedliche Strömungsstärke aufweist, (i) Messen eines vierten Ausgabewertes des Lambdareglers, und (j) Adaptieren des Lambda-Wertes basierend auf dem gemessenen dritten Ausgabewert und dem gemessenen vierten Ausgabewert.
Dem beschriebenen Lambda-Wert Adaptionsverfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass basierend auf einer Bestimmung der Menge einer Kraftstoffausgasung in einem mittleren Lastbereich eine sog. ”proaktiven Bestimmung” eines künftigen Korrekturwertes für eine Lambda-Regelung in dem unteren Lastbereich geschätzt wird. Sobald sich die Brennkraftmaschine dann in einem unteren Lastbereich und insbesondere in einem Leerlaufbereich befindet, kann somit eine geeignete Lambda-Wert-Adaption durchgeführt werden. Die Anwendung dieser proaktiven Bestimmung bzw. proaktiven Strategie hat den Vorteil, dass der Lambdaregler bereits mit dem Eintritt der Brennkraftmaschine in den unteren Lastbereich eine geeignete Lambda-Wert-Adaption bzw. Lambda-Wert-Korrektor durchführen kann. Es ist also nicht erforderlich, nach dem Eintritt der Brennkraftmaschine in den unteren Lastbereich mit der Lambda-Wert-Adaption abzuwarten, bis eine entsprechende Bestimmung der Kraftstoffausgasung in dem unteren Lastbereich durchgeführt werden kann.
Falls es jedoch nicht möglich ist in dem mittleren Last- bzw. Drehzahlbereich das vorstehend beschriebene Verfahren zum proaktiven Bestimmen des geschätzten Korrekturwertes durchzuführen (z. B. weil die Brennkraftmaschine überhaupt nicht in dem mittleren Lastbereich betrieben wird) oder falls ein mit diesem Verfahren bestimmter Wert für die Menge der Kraftstoffausgasung als nicht (mehr) verlässlich angesehen wird, dann wird bei dem hier beschriebenen Verfahren zur Lambda-Wert-Adaption eine ”reaktive Bestimmung” der Kraftstoffausgasung bzw. dessen Auswirkung auf die Gemischbildung im unteren Lastbereich der Brennkraftmaschine durchgeführt. Erfindungsgemäß basiert auch diese reaktive Strategie auf einer Variation der Stärke des Spülstroms, wobei aus dem jeweiligen (dritten oder vierten) Ausgabewert des Lambdareglers der Einfluss der Kraftstoffausgasung auf die Gemischbildung ermittelt und so die erforderliche Adaption des Lambda-Wertes in dem unteren Lastbereich bestimmt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass der dritte Spülstrom die gleiche Strömungsstärke wie der o. g. erste Spülstrom haben kann. Ferner kann das Einstellen des dritten Spülstroms auch ein Beibehalten des aktuellen Wertes für den Spülstrom bei dem Eintritt der Brennkraftmaschine in den unteren Lastbereich umfassen. Ferner kann der vierte Spülstrom ggf. die gleiche Strömungsstärke wie der o. g. zweite Spülstrom haben. Insbesondere kann der vierte Spülstrom eine Strömungsstärke von zumindest annähernd Null aufweisen.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass auch im Rahmen der reaktiven Bestimmung der Kraftstoffausgasung einfach die Differenz zwischen den beiden Ausgabewerten, d. h. die Differenz zwischen dem dritten Ausgabewert und dem vierten Ausgabewert, dazu verwendet werden kann, um ggf. unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfeldes die geeignete Adaption des Lambda-Wertes nach dem Übergang in den unteren Lastbereich der Brennkraftmaschine zu bestimmen.
Ferner wird darauf hingewiesen, dass zusätzlich zu der beschriebenen Lambda-Wert-Adaption auch der Spülstrom (z. B. durch ein Schließen des o. g. steuerbaren Ventils) unterbrochen oder stark gedrosselt werden kann, so dass Kraftstoffausgasungen, die über den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine dem Verbrennungsprozess zugeführt werden, zuverlässig vermieden und damit eine unerwünschte Überfettung des zu verbrennenden Kraftstoff/Luft-Gemisches verhindert werden kann. Auf diese Weise kann das Risiko für Motorausgeher der Brennkraftmaschine reduziert und ein Fehler in der Kraftstoffsystemdiagnose vermieden werden.
Der genannte Korrekturwert kann einen Differenzwert oder einen Faktor darstellen, mit dem ein zunächst von der Lambda-Regelung bestimmter Lambda-Wert modifiziert wird, um nach dem Eintritt in den unteren Lastbereich bzw. in den Leerlaufbereich eine die Ausgasung berücksichtigende optimale Einstellung der Gemischbildung des Kraftstoff/Luft-Gemisches zu erreichen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst, falls der Betrag des geschätzten Korrekturwertes kleiner ist als eine vorgegebene erste Schwelle, das Adaptieren des Lambda-Wertes ein Beibehalten des von dem Lambdaregler für den unteren Lastbereich ohne eine Berücksichtigung der Kraftstoffausgasung bereitgestellten Lambda-Wertes. Dies kann bedeuten, dass eine Adaption der Lambda-Regelung, mit der Kraftstoffausgasungen zumindest teilweise kompensiert werden sollen, erst dann durchgeführt wird, wenn diese Adaption auch tatsächlich eine gewisse Mindestveränderung des von dem Lambdaregler für den unteren Lastbereich ohne eine Berücksichtigung der Kraftstoffausgasung bereit gestellten Lambda-Wertes zur Folge hätte.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst, falls der Betrag des geschätzten Korrekturwertes zumindest so groß ist wie die erste Schwelle aber kleiner ist als eine vorgegebene zweite Schwelle, das Adaptieren des Lambda-Wertes ein Modifizieren des von dem Lambdaregler für den unteren Lastbereich bereitgestellten Lambda-Wertes basierend auf dem geschätzten Korrekturwert. Dies kann bedeuten, dass der Lambdaregler wirksam entlastet wird, weil er nicht die Veränderung in der Gemischbildung des Kraftstoff/Luft-Gemisches ausgleichen muss, welche auf der Kraftstoffausgasung aus dem Gehäuse basiert. Damit wird die gesamte Lambdaregelung stabilisiert und ein ”in den Anschlag Kommen” des Lambdareglers aufgrund von Kraftstoffausgasungen kann effektiv verhindert werden.
Dies kann bedeuten, dass bei der Gefahr eines Motorausgehers beim Übergang der Brennkraftmaschine in den unteren Lastbereich, welche Gefahr angenommen wird, wenn der geschätzte Korrekturwert betragsmäßig zumindest so groß ist wie die erste Schwelle, eine geeignete Veränderung, insbesondere eine Verschiebung, des Lambda-Wertes vorgenommen wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Modifizieren des von dem Lambdaregler für den unteren Lastbereich bereitgestellten Lambda-Wertes basierend auf dem geschätzten Korrekturwert derart durchgeführt, dass mit einer Annäherung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine an den unteren Lastbereich ein immer größerer Anteil des geschätzten Korrekturwertes für die Adaption des Lambda-Wertes berücksichtigt wird.
Der Korrekturwert kann somit mit zunehmender Annäherung an den unteren Lastzustand beispielsweise in Form einer Rampe bei der Lambda-Adaption eingerechnet werden. Dies hat den Vorteil, dass eine sprunghafte Lambda-Wert-Adaption vermieden und dadurch die Stabilität der Steuerung bzw. Regelung des Betriebs der Brennkraftmaschine erhöht wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren, falls der Betrag des geschätzten Korrekturwertes zumindest so groß ist wie die zweite Schwelle, ferner ein zumindest teilweises Blockieren des Spülstroms durch das Gehäuse auf. Ob in diesem Fall zusätzlich die oben beschriebene Modifizierung des von dem Lambdaregler für den unteren Lastbereich ohne eine Berücksichtigung der Kraftstoffausgasung bereitgestellten Lambda-Wertes vorgenommen wird, kann je nach speziellem Anwendungsfall entschieden werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Lambda-Wert-Adaption bzw. die Lambda-Wert Veränderung keine größeren Werte annehmen sollte, als durch den oben beschriebenen geschätzten Korrekturwert vorgeschlagen. Anderenfalls könnte nämlich die Lambda-Adaption verhindern, dass ein u. U. gleichzeitig auftretender Systemfehler in der Gemischbildung von einer bekannten Kraftstoffdiagnose nicht erkannt wird. Derartige Systemfehler, welche unbedingt erkannt werden sollten, sind z. B. ein Loch im Saugrohr, eine Blockade eines Luftfilters, ein verstopftes in dem Ansaugtrakt angeordnetes Einspritzventil, etc.
Es wird darauf hingewiesen, dass die beiden beschriebenen Schwellen bevorzugt einen negativen Wert haben. Dies liegt darin, dass der Lambdaregler in der Regel einen stärker negativen Ausgabewert bereitstellen muss, um eine Anfettung bzw. eine Überfettung des Kraftstoff/Luft-Gemisches infolge einer Kraftstoffausgasung zu verhindern.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nimmt die Verlässlichkeit für den geschätzten Korrekturwert mit zunehmender Zeit, welche seit dem Durchführen des Verfahrens zum Bestimmen der Menge der Kraftstoffausgasung aus dem Schmierstoff vergangen ist, ab. Dies hat den Vorteil, dass die Verlässlichkeit auf einfache Weise durch eine Zeitmessung seit der letzten Durchführung des Verfahrens zum Bestimmen der Menge der Kraftstoffausgasung aus dem Schmierstoff definiert und, wie oben erläutert, dem jeweiligen geschätzten Korrekturwert zugeordnet werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Die beschriebene Brennkraftmaschine weist auf (a) ein Gehäuse, insbesondere ein Kurbelgehäuse, (b) ein Ventilationssystem für das Gehäuse, (c) ein elektrisch ansteuerbares Ventil, welches derart an dem Ventilationssystem angeordnet ist, dass ein Spülstrom durch das Kurbelgehäuse aktiv einstellbar ist, und (d) eine Steuereinrichtung, welche derart eingerichtet ist, dass (d1) das oben beschriebene Verfahren zum Bestimmen der Menge einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff, welcher sich in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befindet, in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, und/oder (d2) das oben beschriebene Verfahren zum Adaptieren eines Lambda-Wertes für ein in der Brennkraftmaschine während eines unteren Lastbereiches und insbesondere während eines Leerlaufbetriebs zu verbrennendes Kraftstoff/Luft-Gemisch durchführbar ist.
Auch der beschriebenen Brennkraftmaschine liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine gezielte Variation der Stärke des Spülstroms auch die Menge an Kraftstoff variiert wird, welche aus einer Ausgasung aus dem Schmierstoff resultiert und welche dann in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingebracht wird. Ein Lambdaregler der Brennkraftmaschine wird dann auf die unterschiedlichen Kraftstoff-Ausgasungsmengen bzw. Kraftstoff-Ausgasungsraten in unterschiedlicher Weise durch eine Anpassung seines Ausgabewertes reagieren, um den Lambda-Wert des zu verbrennenden Kraftstoff/Luft-Gemisches im Hinblick auf eine optimale Verbrennung zu optimieren, so dass die beiden resultierenden Ausgabewerte eine zuverlässige Information über die Menge bzw. die Rate der Kraftstromausgasung darstellen.
Sofern die Brennkraftmaschine bzw. deren Steuereinrichtung auch gleich für eine geeignete Lambda-Wert Adaption beim Übergang der Brennkraftmaschine von einem zumindest mittleren Lastbereich in einen unteren Lastbereich und insbesondere in den Leerlaufbereich sorgt, liegt der beschriebenen Brennkraftmaschine die Erkenntnis zugrunde, dass basierend auf einer Bestimmung der Menge einer Kraftstoffausgasung in einem mittleren Lastbereich eine sog. ”proaktiven Bestimmung” eines künftigen Korrekturwertes für eine Lambda-Regelung in dem unteren Lastbereich geschätzt werden kann.
Falls es jedoch nicht möglich ist in dem mittleren Lastbereich eine proaktive Bestimmung des Korrekturwertes durchzuführen oder falls ein mittels der proaktiven Bestimmung gewonnener Korrekturwert als nicht (mehr) verlässlich angesehen wird, dann wird bei dem hier beschriebenen Verfahren zur Lambda-Wert-Adaption eine ”reaktive Bestimmung” der Kraftstoffausgasung bzw. dessen Auswirkung auf die Gemischbildung im unteren Lastbereich der Brennkraftmaschine durchgeführt. Auch diese reaktive Strategie basiert auf einer Variation der Stärke des Spülstroms, wobei aus dem jeweiligen (dritten oder vierten) Ausgabewert des Lambdareglers der Einfluss der Kraftstoffausgasung auf die Gemischbildung ermittelt und so die erforderliche Adaption des Lambda-Wertes in dem unteren Lastbereich bestimmt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm (a) zum Bestimmen der Menge einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff, welcher sich in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befindet, in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und/oder zum Adaptieren eines Lambda-Wertes beschrieben. Das beschriebene Computerprogramm ist, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen der oben genannten Verfahren eingerichtet.
Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.
Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blueray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden kann.
Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d. h. mittels einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d. h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d. h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung dieser Anmeldung sind lediglich als schematisch und als nicht maßstabsgetreu anzusehen.
1 zeigt ein Ablaufdiagram zur Auswahl zwischen einer proaktiven Strategie und einer reaktiven Strategie für eine Lambda-Adaption, mit der eine Kraftstoffausgasung aus einem in einem Kurbelgehäuse vorhandenen Schmierstoff in einem Leerlaufbetrieb einer Brennkraftmaschine zumindest teilweise kompensiert wird.
2 zeigt ein Ablaufdiagram für eine Ermittlung eines Vorhersage- bzw. Prediktionswertes für eine geeignete Lambda-Adaption in einer kommenden Leerlaufphase der Brennkraftmaschine.
3 zeigt ein Korrelationskennfeld, welches in Abhängigkeit eines Lambdaregler-Differenzwertes FAC_LAM_DIF_PL und eines Luftmassenstroms MAF einen Vorhersagewert FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} für die zu erwartende Ausgasung im Leerlauf der Brennkraftmaschine liefert.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm für die Anwendung bzw. Durchführung einer proaktiven Strategie gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm für die Anwendung bzw. Durchführung einer reaktiven Strategie gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen.
Gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zur Handhabung des Risikos für einen Motorausgeher bzw. zur Handhabung des Risikos für Fehldiagnosen in der Kraftstoffsystemdiagnose eine proaktive und, falls erforderlich eine reaktive Strategie angewandt. Das Schließen eines steuerbaren Ventils, mit dem die Strömungsstärke eines Spülstroms durch ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine eingestellt werden kann, bzw. das Aktivieren einer Lambda-Adaption als Antwort auf eine Kraftstoffausgasung wird dabei abhängig von der Risiko-Abschätzung ausgeführt. Die proaktive Strategie wird, so weit möglich, immer bevorzugt angewendet, weil es die proaktive Strategie erlaubt, bereits vor oder zumindest spätestens mit dem Beginn einer Leerlaufphase der Brennkraftmaschine eine die Kraftstoffausgasung zumindest teilweise kompensierende Lambda-Adaption durchzuführen. Mit der proaktiven Strategie kann somit vorausschauend gehandelt werden, bevor es evtl. zu spät ist. Da die proaktive Strategie nicht immer genutzt werden kann, schließt sie die reaktive Strategie nicht aus sondern ergänzt sie nur.
1 zeigt ein Ablaufdiagram zur Auswahl zwischen der proaktiven Strategie und der reaktiven Strategie. Im Rahmen dieser Auswahl wird zunächst überprüft, ob im aktuellen Fahrzyklus bereits die Menge einer Kraftstoffausgasung, welche einen Einfluss auf die Gemischbildung des Kraftstoff/Luft-Gemisches hat, bestimmt wurde. Sofern diese Bestimmung zum Zwecke einer Stabilität des Betriebs der Brennkraftmaschine nur in einem mittleren Lastbereich bzw. in einem Teillastbereich der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, kann insbesondere dann kein für die Menge der Kraftstoffausgasung indikativer Wert vorliegen, wenn die Brennkraftmaschine im aktuellen Fahrzyklus noch nicht in dem Teillastbereich betrieben wurde. Weiterhin wird im Rahmen dieser Auswahl überprüft, ob die Verlässlichkeit eines Wertes für die Menge der Kraftstoffausgasung in dem Teillastbereich zum Zwecke einer Vorhersage der Kraftstoffausgasung bzw. einer erforderlichen Lambda-Wert-Adaption in einem ggf. bevorstehenden Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine eine vorgegebene Mindestverlässlichkeit überschreitet. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nimmt die Verlässlichkeit mit zunehmender Zeit ab, welche seit der Bestimmung der Kraftstoffausgasung vergangen ist. Nur wenn beide der o. g. Fragen mit Ja zu beantworten sind, d. h. es liegt ein verlässlicher Wert für die Kraftstoffausgasung in dem Teillastbereich vor, dann wird beim Übergang der Brennkraftmaschine in den Leerlaufbereich die proaktive Strategie angewendet. Anderenfalls wird beim Übergang der Brennkraftmaschine in den Leerlaufbereich die reaktive Strategie angewendet.
2 zeigt ein Ablaufdiagram für die proaktive Ermittlung eines Vorhersage- bzw. Prediktionswertes für eine geeignete Lambda-Adaption in einer kommenden Leerlaufphase der Brennkraftmaschine. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Ermittlung nur dann durchgeführt, wenn (a) keine Vorhersage- bzw. Prediktionswerte verfügbar sind oder wenn deren Verlässlichkeit kleiner ist als eine vorgegebene Mindestverlässlichkeit und wenn (b) sich die Brennkraftmaschine in einer stabilen Phase unter Teillast betrieben wird. Liegen diese Bedingungen (a) und (b) vor, dann wird das steuerbare Ventil, welches nachfolgend auch als Kurbelgehäuse-Belüftungsventil (Positive Crank Valve, PCV) oder einfach als Belüftungsventil bezeichnet wird, für eine applizierbare Anzahl von Zyklen zu- und aufgefahren. Während den resultierenden ”Ventil-Offen”- und/”Ventil-Zu”-Phasen und jeweils nach einer Einschwingzeit wird ein resultierender Lambdaregler-Mittelwert FAC_LAM_MV_open bzw. FAC_LAMMV_close gebildet. Diese Lambdaregler-Mittelwerte sind jeweils ein Maß für die Eingriffsstärke des Lambdareglers, der versucht ein für die Verbrennung optimales Kraftstoff/Luft-Gemisch zu erzeugen. Die Differenz zwischen den beiden Werten FAC_LAM_MV_open und FAC_LAM_MV_close ist dann ein Maß für den Einfluss durch das Öffnen bzw. Schließen des Belüftungsventils auf die Gemischbildung im Teillastbereich FAC_LAM_DIF_PL = FAC_LAM_MV_open – FAC_LAM_MV_close (1)
Mit Hilfe dieser Differenz FAC_LAM_DIF_PL und der Kenntnis, dass die erkannte Kraftstoffausgasung bzw. der Gemischeinfluss in Teillast (Partial Load, PL) in Korrelation steht zu der Ausgasung bzw. dem Gemischeinfluss bei einer zeitlich naheliegenden Leerlaufphase (Idle Speed, IS), kann eine Vorhersage für die zu erwartende Lambda-Adaption FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} als Antwort auf eine Ausgasung im Leerlauf getroffen werden: FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} = IP(MAF, FAC_LAM_DIF_PL) (2)
Dabei ist IP ein Korrelationskennfeld, welches einmal pro System bestimmt werden muss und welches von dem aktuellen Luftmassenstrom (Mass Air Flow, MAF) abhängt.
3 zeigt ein beispielhaftes Korrelationskennfeld. Die Werte für FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} sind als Grauschattierungen dargestellt. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechen die dunklen Schattierungen im rechten Bereich des dargestellten Kennfeldes Vorhersagewerten FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} von ungefähr –5 bis ungefähr –20. Die vergleichsweise hellen Schattierungen im leicht schräg verlaufenden mittleren Bereich des Kennfeldes entsprechen Vorhersagewerten FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} von ungefähr –15 bis ungefähr –40. Die erneut dunkel dargestellten Schattierungen im linken Bereich des dargestellten Kennfeldes entsprechen Vorhersagewerten FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} von ungefähr –35 bis ungefähr –55.
Anhand dieser mithilfe des Kennfeldes IP gewonnenen Information über FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} wird entschieden, ob in einem nachfolgenden Leerlaufbetrieb aufgrund einer Überfettung, welche auf einer zu erwartenden Kraftstoffausgasung beruht, ein Risiko für ein Abwürgen der Brennkraftmaschine vorliegt oder nicht. Sofern FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} kleiner ist als eine erste Schwelle 1, wird zumindest ein gewisses Risiko für einen Motorausgeher angenommen und der Lambdaregler wird bereits (kurz) vor dem Eintreten in den Leerlauf um den mittels des Kennfeldes IP ermittelten Wert FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} verschoben bzw. entlastet (Kurbelgehäuse-Lambda-Adaption). Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt dies über eine zeitliche Rampe in der Form, dass mit Annäherung an den Leerlauf ein immer größerer Anteil von FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} in die Lambda-Adaption eingerechnet wird.
Falls der Wert für FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} kleiner als eine zweite Schwelle 2 wird, welche wiederum kleiner ist als die erste Schwelle 1, dann kann es für die Betriebsstabilität der Brennkraftmaschine vorteilhaft sein, statt einer Verschiebung des Lambdareglers das Ventil vollständig zu schließen um das Risiko eines Motorausgehers zu reduzieren.
Es wird darauf hingewiesen, dass sowohl die Schwelle 1 als auch die Schwelle 2 negativ sind, da FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} bei einer Kraftstoffausgasung negativ ist. Dies liegt daran, dass der Lambdaregler bei einem offenen Ventil und stärker abmagern muss als bei einem geschlossenem Ventil.
In 3 sind drei verschiedene Risikoklassen für einen Motorausgeher in einer künftigen Leerlaufphase illustriert. In einem ersten Bereich I, welcher im rechten Teil des Kennfeldes vorliegt, ist der Wert für FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} im Wesentlichen größer als die Schwelle 1 (betragsmäßig ist der Wert kleiner als der Betrag der Wert der Schwelle 1). Hier wird die Wahrscheinlichkeit für einen Motorausgeher als sehr klein angesehen. Eine Kurbelgehäuse-Lambda-Adaption wird als nicht erforderlich angesehen. Ein zweiter Bereich II, welcher im mittleren Teil des Kennfeldes vorliegt, wird durch die Bedingung Schwelle 1 > FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} > Schwelle 2 definiert. Hier wird zumindest eine gewisse Wahrscheinlichkeit für einen Motorausgeher angenommen und eine entsprechende Kurbelgehäuse-Lambda-Adaption wird bei einem Eintritt in die Leerlaufphase durchgeführt. Ein dritter Bereich III, welcher im linken Teil des Kennfeldes vorliegt, wird durch die Bedingung FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} < Schwelle 2 definiert. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Lambdaregler nicht verschoben und stattdessen das Ventil vollständig geschlossen.
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird ferner verhindert, dass die Kurbelgehäuse-Lambda-Adaption größere Werte als FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} annehmen kann. Sonst könnte die Kurbelgehäuse-Lambda-Adaption nämlich verhindern, dass ein ggf. gleichzeitig auftretender Kraftstoffsystemfehler von einem Kraftstoffdiagnosesystem (Fuel System Diagnosis, FSD) zuverlässig erkannt wird. Derartige Systemfehler, welche unbedingt erkannt werden sollten, sind z. B. ein Loch im Saugrohr, eine Blockade eines Luftfilters und/oder ein verstopftes Einspritzventil.
Auf Grund der ständigen Kraftstoffausgasung aus dem Schmierstoff bzw. dem Öl des Kurbelgehäuse und der somit ständig veränderten Menge an Kraftstoff im Schmierstoff bzw. Öl ist eine getroffene Vorhersage nur für eine begrenzte Zeit gültig. Die Gültigkeit bzw. die Zuverlässigkeit der Vorhersage kann mittels eines Verlässlichkeitswertes, welcher auch als ”Vertrauensintegral” bezeichnet werden kann, bewertet werden. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Verlässlichkeitswert bzw. das Vertrauensintegral unmittelbar nach einer Vorhersage den Wert 100% (volle Verlässlichkeit) und nimmt dann mit der Zeit stetig ab. Unterschreitet der Verlässlichkeitswert eine von der jeweiligen Anwendung abhängige Mindestverlässlichkeit, dann wird der Vorhersage kein Vertrauen mehr gegeben. In diesem Fall ist eine neue Bestimmung von FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} notwendig, bevor die oben beschriebene proaktive Strategie wieder angewendet werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Grad der zeitlichen Abnahme der Verlässlichkeit und/oder der Wert für die Mindestverlässlichkeit von der jeweiligen Anwendung abhängen können. In diesem Zusammenhang ist insbesondere die Öltemperatur ein wichtiger Parameter, welcher die Wahl geeigneter Werte für die genannten Größen bestimmt.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm 400 für die Anwendung bzw. Durchführung einer proaktiven Strategie gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, dass auch andere konkrete Realisierungen einer proaktiven Strategie im Sinn der mit diesem Dokument beschriebenen Erfindung möglich sind.
Die proaktive Strategie beginnt mit einem Schritt 410. Danach wird in einem Schritt 412 überprüft, ob die Brennkraftmaschine kurz vor dem Eintritt in einen Leerlauf (IS) Zustand ist oder sich bereits im Leerlauf befindet. Sofern dies der Fall ist, dann wird in einem Schritt 414 überprüft, ob ein bereits zuvor bestimmter Vorhersagewert FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} für die Lambda-Adaption (vgl. 2) bei einem Übergang in den Leerlauf kleiner, d. h. stärker negativ, ist als eine erste Schwelle 1. Falls dies der Fall ist und falls außerdem noch keine Lambda-Adaption durchgeführt wurde, dann folgt ein Schritt 416, andernfalls wird die proaktive Strategie mit einem Schritt 420 weitergeführt.
In dem Schritt 416 wird dann aufgrund der Kraftstoffausgasung aus dem Kurbelwellengehäuse, welche über ein Kurbelwellen-Ventilationssystem (Crank-Case Ventilation, CRCV) dem zu verbrennenden Kraftstoff/Luft-Gemisch hinzugefügt wird, ein Adaptionswert bzw. eine Verschiebung des Lambda-Wertes um einen Wert LAMB_AD_CRCV berechnet. Dabei ist der Wert LAMB_AD_CRCV gleich dem zuvor bestimmten Wert FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS}.
Danach wird in einem Schritt 418 bei weiterhin offenem Ventil der Wert LAMB_AD_CRCV als Funktion der Zeit bei zunehmender Annäherung an den Leerlauf-Betriebszustand eingerampt. Dies bedeutet, dass der Wert LAMB_AD_CRCV bei der Lambda-Adaption zunächst noch nicht berücksichtigt wird, mit dem Annähern an den Leerlaufzustand zunehmend berücksichtigt wird und mit dem Erreichen des Leerlaufs voll berücksichtigt wird. Dabei kann der Grund für die starke Abmagerung des Lambdareglers eine Kraftstoffausgasung aus dem Kurbelwellengehäuse oder zusätzlich ein Fehler in einem Kraftstoffdiagnosesystem (Fuel System Diagnosis, FSD) sein.
Danach wird in dem bereits oben erwähnten Schritt 420 überprüft, ob der Vorhersagewert FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} für die Lambda-Adaption (vgl. 2) bei einem Übergang in den Leerlauf kleiner, d. h. stärker negativ, ist als eine zweite Schwelle 2. Falls dies der Fall ist, dann folgt in einem Schritt 422 eine Abfrage, ob (a) eine Lambda-Adaption erfolgt und ob (b) der Lambdaregler trotzdem weiterhin eine starke Abmagerung veranlasst. Falls zumindest eine dieser beiden Fragen (a) und (b) mit Nein beantwortet werden, dann wird in einem Schritt 424 das steuerbare Ventil weiterhin offen gelassen und, falls die Lambda-Adaption bereits erfolgt ist, wird die Lambda-Adaption weiterhin eingerechnet. Falls im Schritt 422 die beiden Fragen (a) und (b) mit Ja beantwortet werden, dann wird gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel das steuerbare Ventil zugefahren (zugerampt) und der o. g. Wert LAMB_AD_CRCV ausgerampt. Das steuerbare Ventil wird dabei deshalb geschlossen, weil nicht ausgeschlossen werden kann, dass der Grund für die starke Abmagerung des Lambdareglers möglicherweise ein Fehler in einem Kraftstoffdiagnosesystem (Fuel System Diagnosis, FSD) war.
Wie aus 4 ersichtlich, folgt sowohl nach dem Schritt 424 als auch nach dem Schritt 426 erneut der Schritt 420.
Falls in diesem Schritt 420 erneut erkannt wird, dass der Vorhersagewert FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} weiterhin kleiner, d. h. stärker negativ, ist als eine zweite Schwelle 2, dann werden die o. g. Schritte 422 und 426 oder 426 erneut ausgeführt. Falls jedoch erkannt wird, dass der Vorhersagewert FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} inzwischen größer, d. h. weniger stark negativ, ist als die zweite Schwelle 2, dann wird die hier beschriebene proaktive Strategie mit einem Schritt 430 fortgesetzt. Dies wird in der Regel dann der Fall sein, wenn die Brennkraftmaschine nicht mehr im Leerlauf sondern inzwischen in einem Teillastbereich betrieben wird.
In dem Schritt 430 wird dann überprüft, ob eine Lambda-Adaption durchgeführt wird und ob das steuerbare Ventil geöffnet ist. Wenn beides der Fall ist, dann wird die Lambda-Adaption ausgerampt, das heißt mit der Zeit wird der Wert LAMB_AD_CRCV immer weniger stark berücksichtigt. Falls das steuerbare Ventil geschlossen ist, dann wird dieses aufgerampt, d. h. langsam geöffnet.
Danach wird die proaktive Strategie mit dem bereits oben erläuterten Schritt 412 fortgesetzt.
Für den Fall, dass eine Vorhersage im aktuellen Fahrzyklus (Driving Cycle, DC) noch nicht stattfinden konnte bzw. das Vertrauensintegral abgelaufen ist, kann die proaktive Strategie zur Verhinderung von Motorausgehern im Leerlauf nicht genutzt werden. In diesem Fall kommt die reaktive Strategie zum Tragen.
Die reaktive Strategie erkennt beim Eintreten in den Leerlauf, dass der Lambdaregler sehr stark abmagern muss. Darauf basierend wird das steuerbare Belüftungsventil zunächst zugefahren. Dabei wird die Differenz zwischen dem Eingriff des Lambdareglers im Zustand ”Belüftungsventil offen” und dem Eingriff des Lambdareglers im Zustand ”Belüftungsventil zu” bestimmt. FAC_LAM_DIF_IS = FAC_LAM_MV_open – FAC_LAM_MV_close (3)
Falls FAC_LAM_DIF_IS kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert, dann wird als Grund für die sehr starke Abmagerung im Lambdaregler auf eine Kraftstoffausgasung geschlossen. Andernfalls wird ein Kraftstoffsystemfehler vermutet und das Belüftungsventil wird zur Fehlererkennung wieder aufgefahren. Im Falle eines erkannten Risikos für einen Motorausgeher wird – analog zur proaktiven Strategie – entweder (a) der Lambdaregler um die ermittelte FAC_LAM_DIF_IS verschoben bzw. entlastet (Kurbelgehäuse Lambda-Adaption) und das Belüftungsventil bleibt offen oder (b) das Belüftungsventil wird zusätzlich geschlossen.
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird auch bei der reaktiven Strategie in entsprechender Weise wie bei der vorstehend erläuterten proaktiven Strategie verhindert, dass die Kurbelgehäuse-Lambda-Adaption größere Werte als FAC_LAM_DIF_IS annehmen kann.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm 500 für die Anwendung bzw. Durchführung einer reaktiven Strategie gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, dass auch in diesem Fall andere konkrete Realisierungen einer reaktiven Strategie im Sinn der mit diesem Dokument beschriebenen Erfindung möglich sind.
Die reaktive Strategie beginnt mit einem Schritt 550. Danach wird in einem Schritt 551 überprüft, ob sich die Brennkraftmaschine bereits im Leerlauf (IS) befindet. Falls dies nicht der Fall ist, dann wird der Schritt 551 so lange erneut ausgeführt, bis sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befindet. Danach wird in einem Schritt 552 abgefragt, ob der Lambdaregler (Lambda Control, LC) stark abmagernd in die Gemischbildung eingreift. Falls dies nicht der Fall ist, dann wird erneut der Schritt 551 ausgeführt. Falls dies der Fall ist, dann wird in einem nachfolgenden Schritt 553 das steuerbare Belüftungsventil (Positive Crank Valve, PCV) geschlossen.
Danach wird in einem Abfrageschritt 554 überprüft, ob (a) der oben erläuterte Differenzwert FAC_LAM_DIF_IS kleiner ist (d. h. stärker negativ) als eine erste Schwelle 1 und ob (b) noch keine Lambda-Adaption ausgeführt wurde. Wenn diese beiden Fragen (a) und (b) mit Ja zu beantworten sind, dann wird als nächstes ein Schritt 556 ausgeführt. Falls zumindest einer der beiden Fragen (a) und (b) mit Nein zu beantworten ist, dann folgt ein Schritt 520.
In dem Schritt 556 wird dann aufgrund der Kraftstoffausgasung aus dem Kurbelwellengehäuse, welche über ein Kurbelwellen-Ventilationssystem (Crank-Case Ventilation, CRCV) dem zu verbrennenden Kraftstoff/Luft-Gemisch hinzugefügt wird, ein Adaptionswert bzw. eine Verschiebung des Lambda-Wertes um einen Wert LAMB_AD_CRCV berechnet. Dabei ist der Wert LAMB_AD_CRCV gleich dem Wert FAC_LAM_DIF_IS. Danach wird in einem Schritt 558 das steuerbare Ventil langsam geöffnet (aufgerampt) und gleichzeitig der Wert LAMB_AD_CRCV als Funktion der Zeit eingerampt. Dabei kann der Grund für die starke Abmagerung des Lambdareglers eine Kraftstoffausgasung aus dem Kurbelwellengehäuse oder zusätzlich ein Fehler in einem Kraftstoffdiagnosesystem (Fuel System Diagnosis, FSD) sein.
Der Schritt 520 entspricht dem in der proaktiven Strategie durchgeführten Schritt 420, wobei lediglich anstelle des Vorhersagewertes FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} der bereits im Leerlauf tatsächlich gemessenen Wert FAC_LAM_DIF_IS verwendet wird. Ferner entsprechen die folgenden Schritte 522, 524, 526 und 530 den Schritten 422, 424, 426 bzw. 430 der in 4 dargestellten proaktiven Strategie. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden wird deshalb auf eine detaillierte Beschreibung der Schritte 522, 524, 526 und 530 verzichtet und stattdessen auf die vorstehende Beschreibung der Schritte 422, 424, 426 und 430 verwiesen.
Zusammenfassend bleibt festzustellen: Mit diesem Dokument wird ein Verfahren zum Adaptieren eines Lambda-Wertes für ein in einer Brennkraftmaschine während eines Leerlaufbetriebs zu verbrennendes Kraftstoff/Luft-Gemisch beschrieben. Dabei wird eine sog. proaktive Strategie zur Bestimmung des Risikos für einen Motorausgeher bzw. zur Vermeidung von Fehldiagnosen in der Kraftstoffsystemdiagnose beschrieben. Hierbei wird aus einer in einer Teillast gemessenen Differenz der Lambdaregler-Eingriffe bei geöffnetem und geschlossenem Belüftungsventil auf eine resultierende Lambdaregler-Differenz im Leerlauf geschlossen (Prediktion). Ferner wird eine Kurbelgehäuse Lambda-Adaption beschrieben, welche eine Begrenzung aufweist, die wiederum von der aktuell vorhandenen bzw. zu erwartenden Ausgasungsmenge FAC_LAM_DIF_IS bzw. FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} abhängt. Dadurch ist es möglich, einen Kraftstoffsystemfehler von einer Kraftstoffausgasung zu trennen, weil, solange das Kraftstoffdiagnosesystem in Ordnung ist, die Kurbelgehäuse Lambda-Adaption nie größere Werte als FAC_LAM_DIF_IS bzw. FAC_LAM_DIF_{Prediction_IS} annehmen darf.

Claims

Verfahren zum Bestimmen der Menge einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff, welcher sich in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befindet, in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, das Verfahren aufweisend Einstellen eines ersten Spülstroms durch das Gehäuse, Messen eines ersten Ausgabewertes eines Lambdareglers der Brennkraftmaschine, Einstellen eines zweiten Spülstroms durch das Gehäuse, wobei der zweite Spülstrom im Vergleich zu dem ersten Spülstrom eine unterschiedliche Strömungsstärke aufweist, Messen eines zweiten Ausgabewertes des Lambdareglers der Brennkraftmaschine und Bestimmen der Menge der Kraftstoffausgasung basierend auf dem gemessenen ersten Ausgabewert und dem gemessenen zweiten Ausgabewert.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die Menge der Kraftstromausgasung basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten Ausgabewert und dem zweiten Ausgabewert bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Spülstrom eine Strömungsstärke von zumindest annähernd Null aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Einstellen des ersten Spülstroms und/oder das Einstellen des zweiten Spülstroms mittels eines steuerbaren Ventils erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend Ermitteln einer aktuellen Auslastung der Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren lediglich dann durchgeführt wird, wenn die die aktuelle Auslastung der Brennkraftmaschine eine mittlere Auslastung ist und/oder Ermitteln einer aktuellen Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren lediglich dann durchgeführt wird, wenn die die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine innerhalb eines mittleren Drehzahlbereiches liegt.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zum Bestimmen der Menge der Kraftstromausgasung ein Korrelationskennfeld verwendet wird, welches unter anderem von einem Luftmassenstrom der Brennkraftmaschine abhängt.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Ausgabewert des Lambdareglers ein Mittelwert über eine Mehrzahl von ersten Einzel-Ausgabewerten ist, welche während einer ersten Zeitspanne, innerhalb welcher der erste Spülstrom vorhanden ist, von dem Lambdaregler bereitgestellt werden und/oder wobei der zweite Ausgabewert des Lambdareglers ein Mittelwert über eine Mehrzahl von zweiten Einzel-Ausgabewerten ist, welche während einer zweiten Zeitspanne, innerhalb welcher der zweite Spülstrom vorhanden ist, von dem Lambdaregler bereitgestellt werden.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend erneutes Einstellen des ersten Spülstroms, Messen eines weiteren ersten Ausgabewertes des Lambdareglers, erneutes Einstellen des zweiten Spülstroms und Messen eines weiteren zweiten Ausgabewertes des Lambdareglers, wobei die Menge der Kraftstromausgasung ferner basierend auf dem gemessenen weiteren ersten Ausgabewert und dem gemessenen weiteren zweiten Ausgabewert bestimmt wird.
Verfahren zum Adaptieren eines Lambda-Wertes für ein in einer Brennkraftmaschine während eines unteren Lastbereiches und insbesondere während eines Leerlaufbetriebs zu verbrennendes Kraftstoff/Luft-Gemisch, das Verfahren aufweisend Betreiben der Brennkraftmaschine in einem mittleren Lastbereich und/oder in einem mittleren Drehzahlbereich, Bestimmen eines Wertes für die Menge einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff, welcher sich in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befindet, in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine mittels eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, Schätzen eines Korrekturwertes für eine zukünftige Adaption des Lambda-Wertes in einem zukünftigen Betriebszustand, in dem die Brennkraftmaschine in dem unteren Lastbereich betrieben wird, basierend auf dem bestimmten Wert für die Menge der Kraftstoffausgasung, Betreiben der Brennkraftmaschine in dem unteren Lastbereich, und Zuordnen einer Verlässlichkeit für den geschätzten Korrekturwert, und – falls die Verlässlichkeit eine vorgegebene Mindestverlässlichkeit überschreitet, Adaptieren des Lambda-Wertes basierend auf dem geschätzten Korrekturwert, und – falls die Verlässlichkeit die vorgegebene Mindestverlässlichkeit nicht überschreitet, Einstellen eines dritten Spülstroms durch das Gehäuse, Messen eines dritten Ausgabewertes des Lambdareglers, Einstellen eines vierten Spülstroms durch das Gehäuse, wobei der vierte Spülstrom im Vergleich zu dem dritten Spülstrom eine unterschiedliche Strömungsstärke aufweist, Messen eines vierten Ausgabewertes des Lambdareglers, und Adaptieren des Lambda-Wertes basierend auf dem gemessenen dritten Ausgabewert und dem gemessenen vierten Ausgabewert.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei, falls der Betrag des geschätzten Korrekturwertes kleiner ist als eine vorgegebene erste Schwelle, das Adaptieren des Lambda-Wertes ein Beibehalten des von dem Lambdaregler für den unteren Lastbereich ohne eine Berücksichtigung der Kraftstoffausgasung bereitgestellten Lambda-Wertes umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 10, wobei, falls der Betrag des geschätzten Korrekturwertes zumindest so groß ist wie die erste Schwelle aber kleiner ist als eine vorgegebene zweite Schwelle, das Adaptieren des Lambda-Wertes ein Modifizieren des von dem Lambdaregler für den unteren Lastbereich bereitgestellten Lambda-Wertes basierend auf dem geschätzten Korrekturwert umfasst.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei das Modifizieren des von dem Lambdaregler für den unteren Lastbereich bereitgestellten Lambda-Wertes basierend auf dem geschätzten Korrekturwert derart durchgeführt wird, dass mit einer Annäherung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine an den unteren Lastbereich ein immer größerer Anteil des geschätzten Korrekturwertes für die Adaption des Lambda-Wertes berücksichtigt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 12, wobei, falls der Betrag des geschätzten Korrekturwertes zumindest so groß ist wie die zweite Schwelle, das Verfahren ferner ein zumindest teilweises Blockieren des Spülstroms durch das Gehäuse aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 13, wobei die Verlässlichkeit für den geschätzten Korrekturwert mit zunehmender Zeit, welche seit dem Durchführen des Verfahrens zum Bestimmen der Menge der Kraftstoffausgasung aus dem Schmierstoff vergangen ist, abnimmt.
Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, die Brennkraftmaschine aufweisend ein Gehäuse, insbesondere ein Kurbelgehäuse, ein Ventilationssystem für das Gehäuse, ein elektrisch ansteuerbares Ventil, welches derart an dem Ventilationssystem angeordnet ist, dass ein Spülstrom durch das Kurbelgehäuse aktiv einstellbar ist, und eine Steuereinrichtung, welche derart eingerichtet ist, dass (a) das oben beschriebene Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Bestimmen der Menge einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff, welcher sich in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befindet, in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, und/oder (b) das oben beschriebene Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14 zum Adaptieren eines Lambda-Wertes für ein in der Brennkraftmaschine während eines unteren Lastbereiches und insbesondere während eines Leerlaufbetriebs zu verbrennendes Kraftstoff/Luft-Gemisch durchführbar ist.