DE102012204949A1 - Method for detecting failure of function of charging setup positioning element of charging device for internal combustion engine in engine system, involves determining presence of mistake of function of charging setup positioning element - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren, insbesondere aufgeladene Verbrennungsmotoren mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Stellgebers zum Stellen der abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung.The present invention relates to internal combustion engines, in particular supercharged internal combustion engines with an exhaust gas driven charging device. Furthermore, the invention relates to a method for monitoring a position indicator for providing the exhaust-driven charging device.
Stand der TechnikState of the art
Verbrennungsmotoren werden zusehends mit abgasgetriebenen Aufladeeinrichtungen versehen, deren Wirkungsgrad bzw. Kompressionsleistung mit einem geeigneten Stellgeber einstellbar ist. Beispielsweise können die Aufladeeinrichtungen mit einem Wastegate oder mit einer variablen Turbinengeometrie versehen oder als durch Schiebehülsen gesteuerte Aufladeeinrichtungen ausgebildet sein, durch die eine variable Einstellung der Kompressionsleistung der Aufladeeinrichtung möglich ist.Internal combustion engines are increasingly provided with exhaust-driven charging devices whose efficiency or compression power can be set with a suitable position indicator. For example, the charging devices can be provided with a wastegate or with a variable turbine geometry or be designed as sliding sleeves controlled charging devices, through which a variable adjustment of the compression capacity of the charging device is possible.
Die Aufladeeinrichtung umfasst in der Regel einen Kompressor, mit dessen Hilfe ein Ladedruck bereitgestellt wird. Der Kompressor dient dazu, den Druck von in die Zylinder des Verbrennungsmotors zu befördernder Umgebungsluft in einem Abschnitt eines Luftzuführungssystems zu erhöhen. Der Ladedruck wird in der Regel mithilfe einer Ladedruckregelung eingestellt, wobei das Stellen des Ladedrucks vorwiegend durch Stellen der Aufladeeinrichtung erfolgt. The charging device usually comprises a compressor, by means of which a boost pressure is provided. The compressor serves to increase the pressure of ambient air to be carried into the cylinders of the internal combustion engine in a portion of an air supply system. The boost pressure is usually set by means of a boost pressure control, wherein the placing of the boost pressure takes place mainly by placing the charging device.
Der in der Aufladeeinrichtung verwendete Stellgeber kann pneumatisch oder in anderer Weise gestellt werden und ist in der Regel nicht mit einer Lagerückmeldung versehen. Die Stellerdiagnose des Aufladeeinrichtungsstellgebers kann daher nur indirekt über die Auswertung des Ladedrucks potentiell mit einem Vergleich zu einem Soll-Ladedruck erfolgen.The positioner used in the charging device can be set pneumatically or otherwise and is usually not provided with a bearing feedback. The actuator diagnosis of the Aufladeeinrichtungsstellgebers can therefore be made only indirectly via the evaluation of the boost pressure potentially with a comparison to a target boost pressure.
Die indirekte Überwachung der Aufladeeinrichtungsstellgeber über den Ist-Ladedruck kann jedoch nur durchgeführt werden, wenn auch ein Ladedruck angefordert wird, was nur in höheren Lastbereichen der Fall ist. Weiterhin ist aufgrund der Trägheit der Aufladeeinrichtung das Abwarten einer gewissen Einschwingzeit notwendig, da Ladedruck erst aufgebaut wird, wenn die Aufladeeinrichtung eine bestimmte Drehzahl erreicht hat. Bei der Überwachung des Ladedrucks ist es ferner nicht möglich, eindeutig darauf zu schließen, dass ein Fehler des Aufladeeinrichtungsstellgebers vorliegt, da nicht zwischen einem Leck in der Ladeluftleitung und einem offen klemmenden Aufladeeinrichtungsstellgeber (was einen niedrigen Wirkungsgrad der Aufladeeinrichtung zur Folge hat) unterschieden werden kann.However, the indirect monitoring of the supercharger actuator via the actual boost pressure can only be performed if a boost pressure is requested, which is only the case in higher load ranges. Furthermore, due to the inertia of the charging device, it is necessary to wait a certain settling time, since charging pressure is only built up when the charging device has reached a certain speed. Further, in monitoring the boost pressure, it is not possible to clearly conclude that there is a charger default because there is no distinction between a leak in the charge air duct and an open-jawed charger settler (which results in low efficiency of the charger) ,
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers der Funktion eines Aufladeeinrichtungsstellgebers einer Aufladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor in einem Motorsystem gemäß Anspruch 1 sowie die Vorrichtung, das Motorsystem, das Computerprogramm und das Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.According to the present invention, there is provided a method of detecting a failure of the function of a charger-setting device of a supercharger for an internal combustion engine in an engine system according to claim 1, and the apparatus, motor system, computer program, and computer program product according to the independent claims.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers der Funktion eines Aufladeeinrichtungsstellgebers einer Aufladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor in einem Motorsystem vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Ermitteln einer oder mehrerer Angaben zu einem Brennraumdruckverlauf in einem Zylinder des Verbrennungsmotors innerhalb eines Zeitbereichs, in dem ein Auslassventil des Zylinders geöffnet ist; und
- – Erkennen, dass ein Fehler der Funktion des Aufladeeinrichtungsstellgebers vorliegt, abhängig von der einen oder den mehreren ermittelten Angaben zu dem Brennraumdruckverlauf.
- - Determining one or more indications of a combustion chamber pressure curve in a cylinder of the internal combustion engine within a time range in which an exhaust valve of the cylinder is opened; and
- Recognize that there is a fault in the function of the charger actuator, depending on the one or more determined indications of the combustion chamber pressure curve.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, zur Überwachung des Aufladeeinrichtungsstellgebers den zeitlichen Verlauf eines Brennraumdrucks in einem vorbestimmten Zeitbereich zu verwenden. Dem Verfahren liegt die Beobachtung zugrunde, dass der Brennraumdruck abschnittsweise bzw. über den bestimmten Zeitbereich des Arbeitstaktes des Verbrennungsmotors direkt mit dem Abgasgegendruck und damit mit der Stellung des Aufladeeinrichtungsstellgebers korreliert bzw. übereinstimmt. Dies eignet sich für ein deutlich schnelleres Überwachen bzw. somit eine deutlich schnellere Diagnose der Funktion des Aufladeeinrichtungsstellgebers. Weiterhin ermöglicht die Erfassung einer oder mehrerer Angaben zu dem Brennraumdruckverlauf in dem betreffenden Zylinder eine eindeutige Zuordnung eines aufgetretenen Fehlers zu einer Fehlfunktion des Aufladeeinrichtungsstellgebers. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Überwachung auch in kleinen Lastbereichen des Motorsystems möglich ist, da sich eine fehlerhafte Stellerposition aufgrund eines Fehlers der Funktion des Aufladeeinrichtungsstellgebers im Verlauf des Abgasgegendrucks widerspiegelt und daher im Verlauf des Brennraumdrucks zu erkennen ist, bevor sich diese durch eine entsprechende Abweichung des Ladedrucks auswirkt.An idea of the above method is to use the time course of a combustion chamber pressure in a predetermined time range for monitoring the charging device positioner. The method is based on the observation that the combustion chamber pressure correlates or coincides in sections or over the specific time range of the power stroke of the internal combustion engine directly with the exhaust back pressure and thus with the position of the Aufladeeinrichtungsstellgebers. This is suitable for a much faster monitoring or thus a much faster diagnosis of the function of the charger setting device. Furthermore, the detection of one or more indications of the combustion chamber pressure profile in the cylinder in question makes it possible to unambiguously associate an error that has occurred with a malfunction of the charging device position indicator. Furthermore, it is advantageous that the monitoring is possible even in small load ranges of the engine system, as a faulty actuator position is reflected due to an error of the function of the Aufladeeinrichtungsstellgebers in the course of exhaust backpressure and therefore can be seen in the course of the combustion chamber pressure before this by a corresponding deviation of boost pressure.
Weiterhin kann der Fehler der Funktion des Aufladeeinrichtungsstellgebers weiterhin abhängig von einem Betriebspunkt des Motorsystems erkannt werden.Furthermore, the failure of the function of the charging device actuator can be further detected depending on an operating point of the engine system.
Gemäß einer Ausführungsform kann betriebspunktabhängig ein Brennraumdruck-Schwellenwert bereitgestellt werden, wobei der Fehler der Funktion abhängig von einem Ergebnis eines Vergleichens der einen oder der mehreren ermittelten Angaben zu dem Brennraumdruckverlauf und des bereitgestellten Brennraumdruck-Schwellenwerts erkannt wird. According to one embodiment, a combustion chamber pressure threshold may be provided depending on the operating point, wherein the error of the function is detected depending on a result of comparing the one or more determined indications to the combustion chamber pressure profile and the provided combustion chamber pressure threshold.
Ferner kann ein Zustand des Aufladeeinrichtungsstellgebers erkannt werden, bei dem weniger Abgasenthalpie in eine Kompressionsleistung der Aufladeeinrichtung umgesetzt wird als gefordert, wenn der Brennraumdruck-Schwellenwert durch die eine oder die mehreren ermittelten Angaben zu dem Brennraumdruckverlauf unterschritten wird, und/oder es kann ein Zustand des Aufladeeinrichtungsstellgebers erkannt werden, bei dem mehr Abgasenthalpie in eine Kompressionsleistung der Aufladeeinrichtung umgesetzt wird als gefordert, wenn der Brennraumdruck-Schwellenwert durch die eine oder die mehreren ermittelten Angaben zu dem Brennraumdruckverlauf überschritten wird.Furthermore, a condition of the charging device setter can be recognized, in which less exhaust enthalpy is converted into a compression power of the charging device than required when the combustion chamber pressure threshold value is undershot by the one or more determined information about the combustion chamber pressure profile, and / or a state of Aufladeeinrichtungsstellgebers be recognized in which more exhaust enthalpy is converted into a compression capacity of the charging device as required when the combustion chamber pressure threshold is exceeded by the one or more determined information about the combustion chamber pressure profile.
Es kann vorgesehen sein, dass der Fehler der Funktion abhängig davon erkannt wird, dass das Vergleichen der einen oder der mehreren ermittelten Angaben zu dem Brennraumdruckverlauf mit dem bereitgestellten Brennraumdruck-Schwellenwert eine Abweichung von dem bereitgestellten Brennraumdruck-Schwellenwert um mehr als ein vorgegebenes Maß ergibt. It can be provided that the error of the function is detected as a function of the fact that the comparison of the one or more ascertained indications of the combustion chamber pressure profile with the provided combustion chamber pressure threshold results in a deviation from the provided combustion chamber pressure threshold by more than a predefined amount.
Gemäß einer Ausführungsform kann als die eine Angabe zu dem Brennraumdruckverlauf in dem Zylinder ein Mittelwert des Brennraumdruckverlaufs in dem Zeitbereich ermittelt werden.According to one embodiment, as the one indication of the combustion chamber pressure profile in the cylinder, an average value of the combustion chamber pressure profile in the time range can be determined.
Insbesondere kann als der Zeitbereich ein Zeitfenster angenommen werden, während dessen ein Auslassventil des Zylinders geöffnet ist.In particular, a time window may be adopted as the time range during which an exhaust valve of the cylinder is opened.
Weiterhin kann der Zeitbereich durch einen Anfangszeitpunkt, der eine vorgegebene erste Zeitdauer nach dem Zeitpunkt des Öffnens des Auslassventils liegt, und durch einen Endzeitpunkt, der insbesondere um eine vorgegebene zweite Zeitdauer vor einem Zeitpunkt eines Schließens des Auslassventils des Zylinders oder vor einem Öffnen eines Einlassventils des Zylinders liegt, bestimmt werden, wobei insbesondere die erste und die zweite Zeitdauer betriebspunktabhängig gewählt werden.Further, the time range may be an initial time that is a predetermined first time period after the time of opening the exhaust valve, and an end time that is, in particular, a predetermined second time period before a time of closing the exhaust valve of the cylinder or before opening an intake valve of the cylinder Cylinder is to be determined, in particular, the first and the second time period are selected operating point-dependent.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung, insbesondere eine Recheneinheit, zum Erkennen eines Fehlers der Funktion eines Aufladeeinrichtungsstellgebers einer Aufladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor in einem Motorsystem vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um:
- – eine oder mehrere Angaben zu einem Brennraumdruckverlauf in einem Zylinder des Verbrennungsmotors innerhalb eines Zeitbereichs, in dem ein Auslassventil des Zylinders geöffnet ist, zu ermitteln;
- – zu erkennen, dass ein Fehler der Funktion des Aufladeeinrichtungsstellgebers vorliegt, abhängig von der einen oder den mehreren ermittelten Angaben zu dem Brennraumdruckverlauf.
- To determine one or more indications of a combustion chamber pressure profile in a cylinder of the internal combustion engine within a time range in which an exhaust valve of the cylinder is opened;
- To recognize that there is a fault in the function of the charging device actuator, depending on the one or more determined information on the combustion chamber pressure curve.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor und der obigen Vorrichtung vorgesehen.In another aspect, an engine system including an internal combustion engine and the above apparatus is provided.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln vorgesehen, um alle Schritte des obigen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in der obigen Vorrichtung, ausgeführt wird.According to a further aspect, a computer program with program code means is provided for carrying out all the steps of the above method, when the computer program is run on a computer or a corresponding arithmetic unit, in particular in the above device.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.In another aspect, a computer program product is provided that includes program code stored on a computer-readable medium and that, when executed on a data processing device, performs the above method.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Im Luftzuführungssystem
Die Aufladeeinrichtung
Es ist eine Steuereinheit
Die Steuereinheit
Der Aufladeeinrichtungsstellgeber
Es wurde festgestellt, dass in einem Zeitbereich bzw. Zeitabschnitt des Arbeitstaktes des Verbrennungsmotors
Das Verfahren zur Überwachung der Stellung des Stellglieds des Aufladeeinrichtungsstellgebers
In Schritt S1 wird abgefragt, ob sich der Zylinder
In dem nächsten Schritt S2 wird überprüft, ob das Auslassventil
Wird in Schritt S2 festgestellt, dass die erste Zeitdauer seit dem Öffnen des Auslassventils
In Schritt S3 wird der momentane Brennraumdruck eines Zylinders
In einem nachfolgenden Schritt S4 wird überprüft, ob das Auslassventil
Wird der Verbrennungsmotor
Weiterhin kann der Auswertezeitbereich, in dem die Brennraumdruckangabe ausgewertet wird, weiter eingeschränkt werden. Beispielsweise kann der Zeitbereich durch eine zweite Zeitdauer bestimmt sein, um die der Endzeitpunkt des Zeitbereichs vor den Schließzeitpunkt des Auslassventils
Das Variieren der ersten Zeitdauer und/oder der zweiten Zeitdauer kann betriebspunktabhängig, z. B. abhängig von der Drehzahl und/oder der Last, definiert sein. Beispielsweise kann, je größer die Drehzahl und Last des Verbrennungsmotor
In Schritt S5 kann aus dem Verlauf des Brennraumdrucks ein geeignetes Merkmal als Brennraumdruckverlaufsangabe extrahiert werden. Insbesondere kann als Brennraumdruckverlaufsangabe ein Mittelwert aus mehreren Brennraumdrücken, die innerhalb des Auswertezeitbereich erfasst wurden, berechnet werden. Allgemein kennzeichnet die Brennraumdruckverlaufsangabe eine die Höhe des Verlaufs des Brennraumdrucks angebenden Größe innerhalb des Auswertezeitbereichs.In step S5, a suitable feature can be extracted from the course of the combustion chamber pressure as the combustion chamber pressure profile indication. In particular, a mean value of a plurality of combustion chamber pressures that were detected within the evaluation time range can be calculated as the combustion chamber pressure profile specification. Generally, the combustion chamber pressure gradient indication indicates the height of the History of the combustion chamber pressure indicative size within the evaluation time range.
In Schritt S6 wird nun die Brennraumdruckverlaufsangabe mit einem betriebspunktabhängig bereitgestellten Brennraumdruck-Schwellenwert verglichen. Der Brennraumdruck-Schwellenwert kann dazu beispielsweise abhängig von Last und/oder Drehzahl und/oder abhängig von einer Sollstellung des Aufladeeinrichtungsstellgebers
Wird der Aufladeeinrichtungsstellgeber
Wird andererseits der Aufladeeinrichtungsstellgeber
Weiterhin kann ein vorgegebener Toleranzbereich um den Brennraumdruck-Schwellenwert vorgesehen sein, um zwei Schwellenwerte zu definieren. Liegt die Angabe über den Brennraumdruckverlauf innerhalb des Toleranzbereichs, so wird kein Überschreiten oder Unterschreiten und somit kein Fehler der Funktion des Aufladeeinrichtungsstellgebers
In
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |