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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer Funktion eines Auslassventils gemäß Patentanspruch 1, ein Steuerprogramm gemäß Patentanspruch 9 und eine Recheneinheit gemäß Patentanspruch 10.
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Im Stand der Technik ist es aus
DE 10 2008 001 099 A1 bekannt, eine Diagnose einer Funktion eines oder mehrerer variabel ansteuerbarer Einlass- und/oder Auslassventile an einem Verbrennungsmotor mit folgenden Schritten durchzuführen: Bestimmen einer modulierten Druckangabe, die eine Angabe über einen Druck in einem Luftsystem des Verbrennungsmotors bereitstellt, anhand eines Druckverlaufsmodells, wobei das Druckverlaufsmodell betriebspunktabhängig einen Druckverlauf eines fehlerfreien Verbrennungsmotors beschreibt; Bereitstellen einer Angabe des tatsächlichen, momentanen Drucks in dem Luftsystem; Ermitteln einer Abweichungsgröße, abhängig von der modellierten Druckangabe und der Angabe des tatsächlichen Drucks in dem Luftsystem; Erkennen eines Fehlers der Funktion des Einlass- und/oder Auslassventils abhängig von der Abweichungsgröße.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Überprüfen einer Funktion eines Auslassventils eines Verbrennungsmotors bereitzustellen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1, durch das Steuerprogramm gemäß Patentanspruch 9 und durch die Recheneinheit gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass die Funktion des Auslassventiles, insbesondere eines variabel ansteuerbaren Auslassventiles einfach und präzise erfasst und überprüft werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Abgasdruck in einem Abgastrakt des Verbrennungsmotors erfasst und mit einem Vergleichswert verglichen wird. Abhängig von dem Vergleichsergebnis wird die Funktion des Auslassventiles bewertet. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Fehlfunktion des Auslassventiles, insbesondere eine Fehlfunktion der variablen Ansteuerung des Auslassventiles erfasst werden. Durch die Erfassung des Abgasdruckes wird sehr präzise die Funktionsweise des Auslassventiles überprüfbar. Der Abgasdruck hängt sehr wesentlich von der korrekten Funktion des Auslassventiles ab.
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In einer Ausführungsform wird der Druck mithilfe eines Drucksensors erfasst. Die Verwendung des Drucksensors bietet eine einfache, kostengünstige und präzise Methode, um den Druck im Abgassystem zu erfassen.
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In einer Ausführungsform wird als Vergleichswert ein Druckwert verwendet. Durch die Verwendung des Druckwertes kann durch einen einfachen Schwellenvergleich überprüft werden, ob der Druck im Abgastrakt den Druckwert erreicht, überschreitet oder unterschreitet. Somit kann mit einem einfachen Vergleich erkannt werden, ob das Auslassventil korrekt funktioniert.
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In einer weiteren Ausführungsform wird als Vergleichswert ein Druckgradient verwendet. Die Verwendung des Druckgradienten bietet eine weitere Möglichkeit, die korrekte Funktionsweise des Auslassventiles zu überprüfen. Insbesondere kann der Druckgradient im Vergleich zum Druckwert zusätzlich Informationen über das Öffnungsverhalten des Auslassventiles ermöglichen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird als Vergleichswert ein Integral über einen zeitlichen Verlauf des Druckwertes im Abgastrakt verwendet. Dadurch wird eine präzise Überprüfung der Funktion des Auslassventiles bereitgestellt. Die Verwendung des Integrals des Druckverlaufes ermöglicht einen genaueren Vergleich der Funktionsweise des Auslassventiles. Insbesondere kann eine genauere Bewertung der Fehlfunktion des Auslassventiles ermöglicht werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Vergleichswert abhängig von einem zeitlichen Abstand zwischen einem Erfassen des Druckwertes im Abgastrakt und einem Sollöffnungszeitpunkt des Auslassventiles festgelegt. Durch dieses Verfahren wird eine präzisere Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Auslassventiles ermöglicht. Der Druckverlauf im Abgastrakt hängt zeitlich an dem Öffnungszeitpunkt des Auslassventiles. Durch die Festlegung des Vergleichswertes abhängig von einem zeitlichen Abstand zwischen dem Sollöffnungszeitpunkt und dem Zeitpunkt der Erfassung des Druckwertes können präzise einzelne Abschnitte des Öffnungszeitpunktes des Auslassventiles überprüft werden. Beispielsweise kann der tatsächliche Öffnungszeitpunkt und das zeitliche Verhalten des Öffnens, d. h. der Zunahme des Öffnungsquerschnittes und/oder des Schließens, d.h. die Abnahme des Öffnungsquerschnittes des Auslassventiles, überprüft werden. Somit ist eine genauere Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Auslassventiles möglich.
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In einer Ausführungsform werden zeitlich nacheinander mehrere Druckwerte im Abgastrakt erfasst, wobei ein Integral über den Druckverlauf im Abgastrakt ermittelt wird, und wobei als Vergleichswert ein Integral über einen Solldruckverlauf verwendet wird. Dadurch ist eine genauere Bewertung der Funktion des Auslassventils möglich.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der Vergleichswert abhängig von einem zeitlichen Abstand zwischen einem Erfassen des Druckwertes und einem Sollöffnungszeitpunkt des Auslassventils festgelegt. Dadurch ist eine genaue Bewertung der Funktion des Auslassventils möglich.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1 einen schematischen Aufbau eines Verbrennungsmotors,
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2 einen schematischen Programmablauf zur Durchführung des Verfahrens,
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3 ein zeitliches Diagramm für zwei Hubkurven eines Auslassventils, und
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4 zwei zeitliche Druckverläufe im Abgastrakt für zwei verschiedene Hub-kurven des Auslassventiles.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Verbrennungsmotor 1, die einen Brennraum 2, einen Ansaugtrakt 3 und einen Abgastrakt 4 aufweist. Der Verbrennungsmotor 1 weist ein Einlassventil 5 auf, über das Luft in den Brennraum 2 geführt wird. Zudem weist der Verbrennungsmotor 1 ein Auslassventil 6 auf, über das Abgase in den Abgastrakt 4 abgegeben werden. Weiterhin ist ein Einspritzsystem 7 vorgesehen, über das Kraftstoff entweder in den Ansaugtrakt 3 oder direkt in den Brennraum 2 eingespritzt wird. Abhängig von der Ausbildung des Verbrennungsmotors kann eine Zündkerze oder eine Glühkerze zum Zünden der Verbrennung vorgesehen sein.
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Zudem ist eine Recheneinheit 8 vorgesehen, die die Funktion eines Steuergerätes übernehmen kann und über Steuerleitungen mit dem Einspritzsystem 7, dem Einlassventil 5 und dem Auslassventil 6 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform ist das Einlassventil und/oder das Auslassventil mit einer variablen Ventilsteuerung ausgebildet. Die variable Ventilsteuerung kann entweder mechanisch und/oder wenigstens teilweise oder vollständig elektrisch ausgebildet sein. Für die elektrische Ansteuerung der variablen Ventilsteuerung der Einlass- und/oder Auslassventile 5, 6 steht die Recheneinheit 8 über die Steuerleitungen mit dem Einlassventil 5 bzw. mit dem Auslassventil 6 in Verbindung. Die Recheneinheit 8 steht zudem mit einem Drucksensor 11 in Verbindung, der im Abgastrakt angeordnet ist. Mithilfe des Drucksensors 11 erfasst die Recheneinheit 8 den im Abgastrakt herrschenden Druck.
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Das Steuergerät 8 ist mit einem Datenspeicher 9 verbunden. Weiterhin ist ein Sensor 10 vorgesehen, der mit der Recheneinheit 8 verbunden ist. Über den Sensor 10 erfasst die Recheneinheit 8 beispielsweise Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 1 wie z.B. die Drehzahl und/oder einen Fahrerwunsch, d.h. eine Gaspedalstellung. Abhängig vom erfassten Fahrerwunsch und abhängig von den erfassten Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 1 wird eine Verbrennung durch eine entsprechende Ansteuerung des Einspritzsystems 7 und der Variablen Ventilsteuerung der Einlass- und/oder Auslassventile 5, 6 gesteuert. Weiterhin sind im Datenspeicher 9 Kennlinien, Kennfelder oder Programme abgelegt, mit denen Parameter wie z. B. Einspritzzeitpunkt, Einspritzmenge, Öffnungszeitpunkt und Schließzeitpunkt der Einlass-Auslassventile in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch und von Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors abgelegt sind.
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Beispielsweise kann die Recheneinheit 8 abhängig von dem vorliegenden Fahrerwunsch und dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 beispielsweise eine von zwei Hubkurven zum Öffnen und Schließen des Auslass-ventiles 6 und/oder des Einlassventiles 5 auswählen. Durch die Festlegung der Hubkurven wird der Verbrennungsvorgang, insbesondere die Abgabe von Drehmoment, der Kraftstoffverbrauch und die Erzeugung von Abgas beeinflusst.
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Zudem sind im Datenspeicher 9 Kennlinien, Kennfelder und/oder Integrale für Solldruckverläufe im Abgastrakt 4 in Abhängigkeit von einem Öffnungs- und/oder Schließverhalten des variabel steuerbaren Auslassventils 6 abgelegt. Dabei können beispielsweise in Abhängigkeit von dem verwendeten Öffnungs- und Schließverhalten, beispielsweise einer Hubkurve unterschiedliche Werte für den Solldruckverlauf im Abgastrakt 4 bei einer korrekten Funktionsweise des Auslassventiles 6 abgespeichert oder berechenbar sein.
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Zur Überprüfung der korrekten Funktionsweise des Auslassventiles 6 erfasst die Recheneinheit 8 mithilfe des Drucksensors 11 den tatsächlich im Abgas-trakt 4 herrschenden Druck. Zudem vergleicht die Recheneinheit 8 den erfassten Druck mit einem Vergleichswert, der durch den Solldruck vorgegeben ist. Der Solldruck ist im Datenspeicher 9 abgelegt oder wird von der Recheneinheit 8 abhängig von Parametern des Verbrennungsmotors und Kennlinien oder Kennfeldern, die im Datenspeicher 9 abgelegt sind, berechnet.
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Aus dem durchgeführten Vergleich kann erkannt werden, ob das Auslassventil korrekt funktioniert, insbesondere ob das Auslassventil das von der Recheneinheit 8 vorgegebene Öffnungs- und Schließverhalten, insbesondere die vorgegebene Hubkurve oder die von der Mechanik der Ventilsteuerung vorgegebene Hubkurve ausführt.
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Ergibt der Vergleich, dass der gemessene Druck im Abgastrakt von dem Drucksollwert abweicht, wird eine Fehlfunktion des Auslassventiles, insbesondere eine Fehlfunktion der variablen Ventilsteuerung des Auslassventiles erkannt und beispielsweise in einem Fehlerspeicher abgelegt, über eine Ausgabeeinheit ausgegeben und/oder bei einem folgenden Verbrennungsvorgang berücksichtigt. Beispielsweise kann bei Erkennen einer Fehlfunktion des Auslassventiles 6 in ein Notlaufprogramm geschalten werden oder der Verbrennungsvorgang in der Weise geändert werden, dass die Fehlfunktion des Auslassventiles 6 weniger Einfluss, insbesondere keinen Einfluss auf die Drehmomentabgabe, den Kraftstoffverbrauch und/oder die Abgaserzeugung hat.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Programmablauf zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei Programmpunkt 100 steuert die Recheneinheit 8 das Einspritzsystem 7, das variabel steuerbare Einlassventil 5 und das variabel steuerbare Auslass-ventil 6 abhängig von einem Fahrerwunsch und abhängig von Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1, um ein dem Fahrerwunsch entsprechen-des Drehmoment zu erzeugen. Bei einem folgenden Programmpunkt 110 er-fasst die Recheneinheit 8 über den Drucksensor 11 den tatsächlich im Abgastrakt 4 auftretenden Druck, insbesondere den Druckverlauf. Bei einem folgenden Programmpunkt 120 ermittelt die Recheneinheit 8 einen Sollwert für den Druck, insbesondere einen Sollwert für den Druckverlauf im Abgastrakt 4 in Abhängigkeit von der Steuerung des Auslassventils 6. Der Drucksollwert kann in Form von Kennlinien oder Kennfeldern in Abhängigkeit von dem Öffnungsverhalten des Auslassventiles 4, insbesondere in Abhängigkeit von einer Hubkurve des Auslassventils 6 im Datenspeicher 9 abgespeichert sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Recheneinheit 8 den Sollwert für den Druck oder den Sollwert für den Druckverlauf im Abgastrakt 4 in Abhängigkeit von dem Öffnungs- und Schließverhalten des Auslassventiles 6, insbesondere in Abhängigkeit von der gewählten Hubkurve des Auslassventils und weiteren Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors wie z. B. dem Öffnungsverhalten des Einlassventiles, der angesaugten Luftmenge, und der eingespritzten Kraftstoffmenge berechnen.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Diagramm, bei dem zwei Hubkurven 20, 21 für das Auslassventil 6 über den Kurbelwellenwinkel aufgetragen sind, mit denen das Auslassventil 6 abhängig vom Fahrerwunsch und von Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors variabel geöffnet und geschlossen werden kann. Die Hubkurve stellt einen Öffnungsweg des Auslass-ventils in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel dar. Die Hubkurven 20, 21 unterscheiden sich im Zeitpunkt des Öffnens des Auslassventils 6, in dem Öffnungshub des Auslassventils 6 und im Zeitpunkt des Schließens des Auslass-ventils 6. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel startet die erste Hubkurve 20 früher als die zweite Hubkurve 21. Zudem ist der Öffnungshub bei der ersten Hubkurve 20 höher als der Öffnungshub bei der zweiten Hubkurve 21. Weiterhin schließt das Auslassventil bei der ersten Hubkurve 20 später als bei der zweiten Hubkurve 21.
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In 4 sind Solldruckverläufe 30, 31 für den Druck im Abgastrakt 4 in Abhängigkeit von der verwendeten Hubkurve 20, 21 für eine korrekte Funktion des Auslassventiles 6 dargestellt, die beispielsweise im Datenspeicher abgelegt sind. In 4 ist ein erster Solldruckverlauf 30 für den Abgastrakt 4 dar-gestellt, der dem Druckverlauf bei Verwendung der ersten Hubkurve 20 bei einer korrekten Funktion des Auslassventiles 6 entspricht. Zudem ist ein zweiter Solldruckverlauf 31 dargestellt, der einer korrekten Funktion des Auslassventiles bei Durchführung der zweiten Hubkurve 21 entspricht. Die Solldruckverläufe 30, 31 weisen zeitlich versetzt zum Öffnungszeitpunkt t1 bzw. t2 des Auslassventiles 6 jeweils einen Maximalwert des Druckes auf. Dieser Maximalwert wird als Vorauslassstoß bezeichnet. Sowohl vor als auch nach dem Maximalwert weist der Solldruckverlauf jeweils einen hohen Gradienten auf. Für die Überprüfung einer korrekten Funktion des Auslassventiles kann beispielsweise überprüft werden, ob der gemessene Druckverlauf oder der Druck zu einem festgelegten Abstand vom Sollöffnungszeitpunkt des Auslassventils 6 im Abgastrakt dem Solldruckverlauf 30, 31, insbesondere einem Druckwert des Solldruckverlaufs 30, 31, entspricht.
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Bei Programmpunkt 130 vergleicht die Recheneinheit 8 den erfassten Druck-wert mit einem Vergleichswert. Der Vergleichswert stellt beispielsweise einen Solldruckwert des Solldruckverlaufs 30, 31 zu einem festgelegten Zeitpunkt dar. Zudem kann abhängig von der verwendeten Ausführungsform anstelle eines Druckwertes ein Solldruckgradient verwendet werden. Zudem kann abhängig von der verwendeten Ausführungsform auch ein Integral über einen Solldruckverlauf verwendet werden, der mit einem Integral über den gemessenen Druckverlauf verglichen wird.
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In einer einfachen Ausführungsform überprüft die Recheneinheit 8, ob der Druck im Abgastrakt innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ab einem Soll-öffnungszeitpunkt des Auslassventiles 6 einen bestimmten Solldruckwert er-reicht. Der Solldruckwert kann beispielsweise 75 % des Maximalwertes des ersten bzw. des zweiten Solldruckverlaufs 30, 31 entsprechen. Wird der Vergleichswert im Abgastrakt 4 nicht erreicht, so wird eine Fehlfunktion des Auslassventiles 6 festgestellt.
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Zudem kann die Recheneinheit 8 überprüfen, mit welchem zeitlichen Abstand ein Maximalwert im Abgastrakt 4 in Bezug auf den Sollöffnungszeitpunkt des Auslassventiles 6 erreicht wird. Damit kann in Abhängigkeit vom zeitlichen Ab-stand auf einfache Weise entschieden werden, ob das Auslassventil 6 tatsächlich die erste oder die zweite Hubkurve 20, 21 ausgeführt hat. Somit kann erkannt werden, ob das Auslassventil 6 die von der Recheneinheit 8 oder der mechanischen variablen Ventilsteuerung vorgegebene Hubkurve ausgeführt hat. Sollte dies nicht der Fall sein, so wird von der Recheneinheit 8 ein entsprechender Eintrag im Datenspeicher 9, eine Anzeige an den Fahrer des Fahrzeuges oder eine Änderung der Steuerung des Verbrennung durch die Recheneinheit 8 durchgeführt, um die Fehlfunktion des Auslassventiles abzumildern oder auszugleichen.
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In entsprechender Weise kann durch einen Vergleich des gemessenen Druck-gradienten im Abgastrakt 4 mit dem anhand der Daten im Datenspeicher er-mittelten Solldruckgradienten eine Fehlfunktion des Auslassventiles 6 erkannt werden. Weiterhin kann durch einen Vergleich der gemessenen Solldruckintegrale mit den gemessenen Druckintegralen eine Fehlfunktion des Auslassventiles, insbesondere eine Fehlfunktion der variablen Ventilsteuerung erkannt werden. Beispielsweise werden zeitlich nacheinander mehrere Druckwerte im Abgastrakt erfasst, wobei ein Integral über den Druckverlauf im Abgastrakt ermittelt wird, und wobei als Vergleichswert ein Integral über einen Solldruckverlauf verwendet wird.
