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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit zum Detektieren von Schnee im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
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In der Regel umfasst der Ansaugtrakt zumindest einen Rohlufteinlass, durch den die Außenluft ungefiltert in den Ansaugtrakt eindringt. An den Rohlufteinlass bzw. die Rohluftleitung schließt eine Aussauggeräuschdämpfereinheit zur Geräuschdämpfung mit einem integrierten Filter, der die Rohluft vor Verschmutzungen reinigt, an. An die Ansauggeräuschdämpfereinheit schließt dann eine Reinluftleitungsanordnung an, welche im Wesentlichen einen Heißfilm-Luftmassenmesser, ggf. einen Turbolader, einen nach dem Turbolader und vor einer Drosseleinheit angeordneten Drucksensor umfasst, und deren Auslass über einen Sammler mit dem Lufteinlass der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.
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Aufgrund der Anordnung des Rohlufteinlassens kann bei starkem Schneefall oder beim Fahren auf schneebedecktem Untergrund der Fall eintreten, dass Schnee in die Rohluftleitung eindringt und somit nur noch eine geringere Menge an Rohluft angesaugt werden kann. Dies kann zu einer Verschlechterung der Motorleistung und im Extremfall zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Hardwaremaßnahmen bekannt, welche ein Eindringen von Schnee in die Rohluftleitung verhindern sollen.
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So offenbart die
WO 2008/116871 A1 eine Frischluftanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer Schneeklappe, die innerhalb der Leitungsanordnung der Frischluftanlage zwischen Lufteinlass und Luftauslass angeordnet ist, wobei die Schneeklappe temperaturabhängig betätigbar ist.
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Weiter offenbart die
DE 100 53 149 A1 ein Ansaugsystem mit einem ersten und zweiten Rohlufteinlass, wobei im ersten Rohlufteinlass ein Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, welcher beim Eintreten von Wasser in den ersten Rohlufteinlass ein Signal aussendet, welche eine im Ansaugsystem angeordnete Klappe derart aktiviert, dass der erste Rohlufteinlass verschlossen und der zweite Rohlufteinlass geöffnet wird.
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Aufgabe der Erfindung ist nun, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine kostengünstige und zuverlässige Detektion von Schnee im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Steuereinheit nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Wie eingangs bereits erläutert wurde, umfasst der Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug einen Rohlufteinlass, eine Ansauggeräuschdämpfereinheit mit integrierten Filter und einen Reinluftleitungsanordnung, dessen Auslass mit dem Lufteinlass der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung steht. Der Rohlufteinlass ist im Fahrzeug dabei grundsätzlich derart angeordnet, dass zum einen eine große Luftmenge angesaugt werden kann, gleichzeitig aber ein Ansaugen von (Verschmutzungs-)Partikeln, die sich in der Luft befinden, möglichst gering gehalten wird. Da aber unter der Voraussetzung der Sicherstellung einer ausreichenden Luftansaugung nicht verhindert werden kann, dass auch eine gewisse Menge an „Verschmutzungspartikeln” in den Rohlufteinlass eindringen, ist nachgelagert zum Rohlufteinlass ein Filter vorgesehen, der dazu dient, die angesaugte Rohluft zu reinigen, so dass Partikel, die sich in der angesaugten Rohluft befinden, entfernt werden, und nur Reinluft in die Brennkraftmaschine eindringt. Wird aufgrund der herrschenden Umgebungsbedingungen Rohluft angesaugt, die mit vielen Schneepartikeln versetzt ist, kann dies dazu führen, dass die in die Brennkraftmaschine einströmende Luftmenge nicht ausreicht, um die Brennkraftmaschine optimal zu betreiben.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem mit vielen Partikeln versetzten Filter, wie es bei einer Ansaugung von mit Schnee versetzter Rohluft auftreten kann, aufgrund der zu geringen Reinluftmasse ein Unterdruck in der Reinluftleitungsanordnung entstehen kann. Dieser Unterdruck kann durch Auswertung von Sensorsignalen von ohnehin vorhandenen Sensoren sicher erkannt werden.
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Erfindungsgemäß ist demnach eine Steuereinheit zum Detektieren von Schnee im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Ansaugtrakt einen Rohlufteinlass, eine Ansauggeräuschdämpfereinheit mit integriertem Filter, und eine Reinluftleitungsanordnung, dessen Auslass mit dem Lufteinlass der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung steht, umfasst, vorgesehen, welche derart ausgestaltet ist, dass das Signal eines Drucksensors zum Detektieren des Luftdrucks innerhalb der Reinluftleitungsanordnung beobachtbar ist, und aus den beobachteten Signalen eine Schneeansammlung im Ansaugstrakt der Brennkraftmaschine ermittelbar bzw. detektierbar ist. Umfasst das Antriebssystem einen Turbolader, so ist der Drucksensor vorteilhafterweise nach dem Turbolader angeordnet.
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Um das Ergebnis der Auswertung des Drucksensors hinsichtlich der Detektion von Schnee im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine noch weiter zu verbessern, kann die Steuereinheit in einer vorteilhaften Weiterbildung derart ausgestalt sein, dass zusätzlich das Signal eines Temperatursensors zum Detektieren der Außenluft beobachtbar ist, und aus den beiden beobachteten Signalen (Temperatursignal und Drucksignal) eine Schneeansammlung im Ansaugstrakt der Brennkraftmaschine ermittelbar ist.
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Im Detail kann die Steuereinheit durch Beobachtung der vorliegenden Sensorsignale dann auf eine Schneeansammlung im Ansaugtrakt schließen, wenn der (mittels des Drucksensors) ermittelte Druck kleiner als ein vorgegebener Druckgrenzwert ist oder dann, wenn der ermittelte Druck kleiner als ein vorgegebener Druckgrenzwert ist und die (mittels des Temperatursensors) ermittelte Temperatur der Außenluft kleiner als ein vorgegebener Temperaturgrenzwert ist.
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Vorteilhafterweise kann jedoch auch zumindest eines der beiden Signale für einen definierten Zeitraum beobachtbar werden. Insbesondere ist es sinnvoll, zumindest das Drucksignal über einen längeren Zeitraum zu beobachten, da der Druck grundsätzlich vielen Schwankungen unterliegt.
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Unter Berücksichtigung der Möglichkeit und Sinnhaftigkeit einer Beobachtung eines Signals über einen längeren Zeitraum kann die Steuereinheit auch derart ausgestaltet sein, dass die Steuereinheit eine Schneeansammlung im Ansaugtrakt detektiert, wenn der Druck für ein vorgegebenes Zeitintervall kleiner als ein vorgegebener Druckgrenzwert ist. Alternativ kann eine Schneeansammlung auch nur dann detektiert werden, wenn zusätzlich die Temperatur während des Zeitintervalls, zu dem der Druck den Druckgrenzwert unterschreitet zumindest einmalig, vorteilhafterweise für die gesamte Dauer des vorgegebenen Zeitintervalls kleiner als der vorgegebene Temperaturgrenzwert ist.
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Neben dem erfindungsgemäßen Detektieren von Schnee im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine schlägt sich die Erfindung auch in der weiteren Vorgehensweise, also in der Verarbeitung dieser Information nieder.
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Die Weiterverarbeitung dieser Information basiert auf der Erkenntnis, dass aufgrund der grundsätzlich relativ geschützten Anordnung des Rohlufteinlasses in der Regel nicht der vom Himmel herabfallende Schnee ein Problem darstellt, sondern vielmehr der vom Boden aufgewirbelte Schnee bei schneebedecktem Untergrund. Insbesondere in Regionen, in denen es sehr kalt werden kann, tritt häufig der Fall ein, dass bei einer Folgefahrt hinter einem Fahrzeug (vor allem bei sehr großen vorausfahrenden Fahrzeugen) bei entsprechenden Witterungsbedingungen relativ viele und sehr kleine Schneekristalle aufgewirbelt werden, welche nicht nur die Sicht für den Fahrer stark beeinträchtigen können, sondern auch sehr schnell in die Rohluftleitung eindringen können. Das Eindringen von Schnee kann somit auf eine bestimmte Verkehrssituation und eine entsprechende Fahrweise des Fahrers zurückgeführt werden und dementsprechend auch durch eine Änderung der Fahrweise beeinflusst werden.
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Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnis, kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Steuereinheit beim Detektieren einer Schneeanlassung im Ansaugtrakt (aufgrund entsprechend vorliegender Sensorsignale) ein Warnsignal zum Auslösen einer Fahrerwarnung und/oder ein Steuersignal zum Auslösen eines aktiven Eingriffs in die Fahrzeugführung veranlassen. Im Sinne einer Fahrerwarnung kann entweder ein akustisches, optisches oder haptisches Warnsignal ausgegeben werden, dass die Brennkraftmaschine nicht optimal betrieben werden kann, oder ein entsprechend ausgestaltetes Hinweissignal an den Fahrer mit der Aufforderung seine Fahrweise zu ändern. So kann z. B. als Fahrerhinweis ausgegeben werden, dass die Distanz zum Vordermann zu erhöhen, die Spur zu wechseln oder einen Überholvorgang einzuleiten ist. Alternativ oder zusätzlich kann zur Fahrerwarnung auch ein Steuersignal zum Auslösen eines aktiven Eingriffs in die Fahrzeugführung veranlasst werden. Dabei kann es sich entweder um einen aktiven Eingriff in die Steuerung der Brennkraftmaschine oder um einen Eingriff in die Längs- und/oder Querführung (z. B. automatisches Verlangsamen des Fahrzeugs, Einleiten eines Spurwechsels, Anfahren einer sicheren Abstellposition des Fahrzeugs in Verbindung mit einem Abschalten des Motors) des Fahrzeugs handeln.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuereinheit beim Detektieren einer Schneeanlassung im Ansaugtrakt zunächst ein Warnsignal zum Auslösen einer Fahrerwarnung veranlassen und in Abhängigkeit weiterer Auslösebedingungen ein Steuersignal zum Auslösen eines automatischen Eingriffs in die Fahrzeugführung veranlassen. Als weitere Auslösebedingung kann z. B. definiert werden, dass nach dem Auslösen des Warnsignals der Luftdruck an der ausgewerteten Stelle in der Reinluftleitungsanordnung noch weiter sinkt, der Druck also kleiner als ein vorgegebener zweiter Druckgrenzwert ist oder wird, wobei der vorgegebene zweite Druckgrenzwert dann kleiner als der vorgegebene erste Druckgrenzwert definiert wird. Alternativ kann die Steuereinheit ein Steuersignal zum Auslösen eines automatischen Eingriffs in die Fahrzeugführung auch dann veranlassen, wenn nach Auslösen des Warnsignals der Druck für ein weiteres vorgegebenes Zeitintervall kleiner als der vorgegebene erste oder der vorgegebener zweiter Druckgrenzwert ist, d. h. die Situation hat sich nicht verbessert oder sogar weiter verschlechtert.
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Die Erfindung wird nun anhand nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige 1 einen stark vereinfachten Aufbau eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine in Verbindung mit einer Steuereinheit zum Detektieren von Schnee im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine.
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Im Detail zeigt die 1 einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, der einen Rohlufteinlass RoL, eine Ansauggeräuschdämpfereinheit AGD und eine Reinluftleitungsanordnung ReL umfasst, welche über einen Sammler S mit der Brennkraftmaschine BKM des Fahrzeugs in Wirkverbindung steht. Durch den Rohlufteinlass RoL gelangt Umgebungsluft in den Ansaugtrakt und wird in der anschließenden Ansauggeräuschdämpfereinheit AGD durch den Filter F gereinigt. Nach dem Reinigen gelangt die Reinluft in die Reinluftleitungsanordung ReL, welche einen Heißfilm-Luftmassenmesser HFM, einen Turbolader TL, einen nach dem Turbolader TL und vor einer Drosselklappe DK angeordneten Drucksensor pS umfasst.
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Zum Detektieren von Schnee im Ansaugtrakt, der maximal bis zum Filter F in den Ansaugtrakt eindringen kann, ist eine Steuereinheit SE vorgesehen, welche das Signal p des im Ansaugtrakt angeordneten Drucksensors pS zum Ermitteln des in diesem Bereich herrschenden Luftdrucks, und das Signal t eines am Fahrzeug angeordneten Temperatursensors TS zum Ermitteln der Außentemperatur empfängt. Die Steuereinheit SE ist dazu ausgebildet, beide Signale p und t über einen längeren Zeitraum zu beobachten und eine Schneeansammlung im Ansaugtrakt aus den beobachteten Signalen p und t zu detektieren. So wird eine Schneeansammlung im Ansaugtrakt festgestellt, wenn anhand des Drucksignals p erkennbar ist, dass der Luftdruck an der gemessenen Stelle (nach dem Turbolader) für ein vorgegebenes Zeitintervall von z. B. ca. 2 oder mehr als 2 Sekunden in Unterdruck, also kleiner als ein vorgegebener Grenzwert von z. B. 950 hPA ist. Gleichzeitig muss für die gesamte Dauer des vorgegebenen Zeitintervalls anhand des Temperatursignals t erkennbar sein, dass die Außentemperatur kleiner als ein vorgegebener Temperaturgrenzwert von z. B. 0°C ist. Sind diese beiden Bedingungen erfüllt, wird auf eine Schneeansammlung im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine BKM geschlossen und unter der Voraussetzung, dass sich vor dem maßgeblichen Fahrzeug ein weiteres Fahrzeug befindet, zunächst eine optische Meldung in an den Fahrer in einem Anzeigefeld A veranlasst, dass er den Abstand zu seinem Vordermann vergrößern soll. Befindet sich kein vorausfahrendes Fahrzeug auf der Straße oder erhöht sich der Luftdruck im Ansaugtrakt nach Ausgabe der Anzeige innerhalb eines weiteren Zeitfensters von z. B. 1 Minute nicht wieder, wird durch Aussenden eines entsprechenden Steuergeräts an die maßgebliche Steuereinheit SBKM veranlasst, dass das Fahrzeug automatisch abbremst.
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Durch die hier vorgeschlagene Erfindung wird zum einen eine zuverlässige Erkennung einer Schneeansammlung im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug sichergestellt, und gleichzeitig der Fahrer vor Erreichen einer kritischen Fahrsituation gewarnt. Sollte die Fahrweise nicht angepasst werden, kann diese aktiv zum Schutz des Fahrzeugs (und somit auch des Kunden) beeinflusst werden. Weiter können sonstige teure Hardwaremaßnahmen entfallen, wodurch wiederum Bauraum und Gewicht eingespart werden kann. Ebenso kann dies zu einer Verbesserung der Luftfilterstandzeit, der Durchströmung und Variantenreduzierung bei den einzelnen Komponenten der Ansaugluftführung führen. Der Vollständigkeit halber ist noch zu erwähnen, dass beim erfindungsgemäßen Erkennen einer Schneeansammlung im Ansaugtrakt auch abweichende Maßnahmen, wie z. B. eine gezielte Ansteuerung von Öffnungen am Fahrzeug (z. B. Lufteintritte) vorgenommen werden können, um so das Eindringen der Außeneinflüsse (aufgewirbelter Schnee) zu verhindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/116871 A1 [0005]
- DE 10053149 A1 [0006]
