DE102014226181A1

DE102014226181A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen eines druckbasierten Massenstromsensors in einem Luftzuführungssystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102014226181A1
Application number: DE102014226181.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bleile; Daniel Kuhn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23
Also published as: KR20160073932A; KR102384313B1; US20160178417A1; CN105715395B; CN105715395A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit eines Pitot-Massenstromsensors (10) zum Messen eines Massenstroms eines anströmenden Gases in einem Motorsystem (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), mit folgenden Schritten:
– Messen eines dynamischen Drucks (Δp), der einem Staudruck eines Pitotrohres des Pitot-Massenstromsensors (10) entspricht, eines absoluten Drucks (p_abs) und einer Temperatur (T) des anströmenden Gases als Teil-Messgrößen;
– Bestimmen (S4) eines Diagnosewerts (rDiag) abhängig von den Teil-Messgrößen und einem Massenstrom in den Verbrennungsmotor (2),
– Feststellen (S6, S7) einer Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors (10) abhängig davon, ob der Diagnosewert angibt, dass eine mathematische Beziehung zwischen den Teilmessgrößen einer vorgegebenen Beziehung entspricht.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren, und insbesondere Maßnahmen zum Erfassen eines Luftmassenstroms in einem Luftzuführungssystem für einen Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zum Überprüfen einer ordnungsgemäßen Funktion eines druckbasierten Luftmassensensors, insbesondere basierend auf einem Pitot-Prinzip.
Stand der Technik
Zum Betreiben eines Verbrennungsmotors ist es notwendig, als eine Zustandsgröße einen Luftmassenstrom in einem Verbrennungsmotor zu messen. Neben der herkömmlichen Messung mit Hilfe eines HFM-Sensors (HFM: Heißfilm-Luftmassensensor) sieht ein neuartiges Verfahren vor, eine Massenstromerfassung mit Hilfe eines druckbasierten Massenstromsensors, wie z.B. mit einem Pitot-Massenstromsensor vorzunehmen. Ein Pitot-Massenstromsensor misst mithilfe eines Pitot-Rohrs und weiterer Sensoren einen dynamischen Druck, den absoluten Druck und eine Temperatur des vorbreiströmenden Gases. Daraus kann bereits im Pitot-Massenstromsensor oder erst in einem Motorsteuergerät ein Massenstrom einer vorbeiströmenden Gasströmung bestimmt werden.
Um die Funktionsweise des Pitot-Massenstromsensors zu plausibilisieren, ist üblicherweise ein zusätzlicher Sensor, insbesondere ein Drucksensor, vorgesehen.
Mithilfe einer Sensorgröße des zusätzlichen Sensors kann auf andere Weise ein Referenzmassenstrom am Ort des Pitot-Massenstromsensors direkt erfasst oder modelliert werden kann, um so durch einen Vergleich des Referenzmassenstroms mit dem mithilfe des Pitot-Massenstromsensors ermittelten Massenstrom die Funktionsweise des Pitot-Massenstromsensors zu überprüfen. Die Ermittlung des Referenzmassenstroms benötigt das Vorhandensein des zusätzlichen Sensors, und es ist wünschenswert, ein Plausibilisierungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das eine Plausibilisierung des Pitot-Luftmassensensors auch ohne zusätzlichen Drucksensor ermöglicht.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit eines Pitot-Massenstromsensors in einem Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung und ein Motorsystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit eines Pitot-Massenstromsensors zum Messen eines Massenstroms eines anströmenden Gases in einem Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen, mit folgenden Schritten:

– Messen eines dynamischen Drucks, der einem Staudruck eines Pitotrohres des Pitot-Massenstromsensors entspricht, eines absoluten Drucks und einer Temperatur des anströmenden Gases als Teil-Messgrößen;
– Bestimmen eines Diagnosewerts abhängig von den Teil-Messgrößen und einem Massenstrom in den Verbrennungsmotor,
– Feststellen einer Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors abhängig von dem Diagnosewert, insbesondere abhängig davon, ob der Diagnosewert angibt, dass eine mathematische Beziehung zwischen den Teilmessgrößen einer vorgegebenen Beziehung entspricht.

Das obige Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors basiert nicht auf einem Vergleich zwischen einem damit gemessenen Massenstrom und einem separat ermittelten Referenzmassenstrom. Es wird vielmehr genutzt, dass der Pitot-Massenstromsensor den Massenstrom aus drei Teil-Messgrößen ermittelt, nämlich den dynamischen Druck, einen absoluten Druck und eine Temperatur des vorbeiströmenden Gases. Diese drei Teil-Messgrößen werden auf Basis eines Vergleichs von Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Volumenströmen gegeneinander plausibilisiert. Dadurch ergibt sich für einen Pitot-Massenstromsensor eine Möglichkeit einer Diagnose, die auf den Messwerten der drei Teil-Messgrößen beruht und lediglich die Drehzahl und den Luftaufwand (Luftfüllung) des Verbrennungsmotors als externe Größen benötigt. Insbesondere ergibt sich für einen stationären Betriebspunkt ein linearer Zusammenhang der Teil-Messgrößen, wodurch eine Plausibilisierung ermöglicht wird.
Das obige Verfahren hat den Vorteil, dass zur Plausibilisierung bzw. zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors kein zusätzlicher Drucksensor im Luftzuführungssystem benötigt wird. Sofern keine weiteren Anforderungen an das Vorsehen eines zusätzlichen Drucksensors bestehen, insbesondere im Bereich stromabwärts des Einmündens der Abgasrückführungsleitung in einen Saugrohrabschnitt des Luftzuführungssystems, kann der Drucksensor dort weggelassen werden und stattdessen der vorhandene Drucksensor des Pitot-Luftmassensensors eingesetzt werden. Die Möglichkeit, den Drucksensor im Saugrohrabschnitt des Luftzuführungssystems wegzulassen, stellt einen erheblichen Kostenvorteil dar, und es ist trotzdem möglich, die Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors in zuverlässiger Weise während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu überprüfen.
Weiterhin kann der Diagnosewert durch einen Vergleich der Gasgeschwindigkeiten oder Volumenströme in den Verbrennungsmotor bestimmt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der Diagnosewert bei einem Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung bei geschlossenem Abgasrückführungsventil bestimmt wird.
Insbesondere kann die Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors festgestellt werden, wenn eine Freigabebedingung erfüllt wird, wobei die Freigabebedingung insbesondere ein oder mehrere der folgenden Kriterien umfasst:

– die Drehzahl des Verbrennungsmotors liegt in einem vorgegebenen Drehzahlbereich;
– die Einspritzmenge bzw. das Drehmoment des Verbrennungsmotors liegt in einem vorgegebenen Bereich;
– die Drosselklappe ist geöffnet, insbesondere vollständig geöffnet;
– die Umgebungstemperatur und der Umgebungsdruck liegen in einem vorgegebenen Bereich; und
– die Drehzahl- und Einspritzmengengradienten bzw. der resultierende Drehmomentengradient sind kleiner als ein vorgegebener Grenzwert;
– die Betriebsart des Verbrennungsmotors ist eine Betriebsart mit aktiver Regeneration;
– eine Abgasrückführung ist deaktiviert.

Gemäß einer Ausführungsform kann die mathematische Beziehung so gestaltet sein, dass diese einen Unterschied zwischen zwei mathematischen Termen bewertet, die jeweils mindestens eine der Teil-Messgrößen enthalten.
Weiterhin kann die Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors abhängig davon festgestellt werden, ob der Diagnosewert außerhalb eines Grenzwertbereichs liegt.
Alternativ kann der Diagnosewert über eine vorgegebene Mindestfreigabezeit gemittelt werden und die Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors abhängig davon festgestellt werden, ob der gemittelte Diagnosewert außerhalb eines Grenzwertbereichs liegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit eines Pitot-Massenstromsensors zum Messen eines Massenstroms eines anströmenden Gases in einem Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um:

– einen dynamischen Druck, der einem Staudruck eines Pitotrohres des Pitot-Massenstromsensors entspricht, einen absoluten Druck und eine Temperatur des anströmenden Gases als Teil-Messgrößen zu messen;
– einen Diagnosewert abhängig von den Teil-Messgrößen und einem Massenstrom in den Verbrennungsmotor zu bestimmen,
– eine Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors abhängig davon festzustellen, ob der Diagnosewert angibt, dass eine Beziehung zwischen den Teilmessgrößen einer vorgegebenen Beziehung entspricht.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor und der obigen Vorrichtung vorgesehen.
Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems, das mit einem Pitot-Massenstromsensor versehen ist; und
2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt schematisch ein Motorsystem 1 mit einem Verbrennungsmotor 2.
Der Verbrennungsmotor 2 weist Zylinder 3 auf, denen Luft über ein Luftzuführungssystem 4 zugeführt wird und aus denen Verbrennungsabgas über einen Abgasabführungstrakt 5 abgeführt wird.
Es ist eine Aufladeeinrichtung 6 vorgesehen, die eine Turbine 61 im Abgasabführungstrakt 5 aufweist, um Abgasenthalpie in mechanische Energie umzusetzen und diese zum Antreiben eines Verdichters 62 zu verwenden. Der Verdichter 62 ist im Luftzuführungssystem 4 angeordnet und dient dazu, Frischluft über einen Luftfilter 41 aus der Umgebung anzusaugen und über einen Ladeluftkühler 7 in einem Ladedruckabschnitt 42 des Luftzuführungssystems 4 bereitzustellen. Der Ladedruckabschnitt 42 wird stromabwärts von einer Drosselklappe 8 begrenzt. Zwischen der Drosselklappe 8 und den Einlassventilen der Zylinder 3 des Verbrennungsmotors 2 ist ein Saugrohrabschnitt 43 vorgesehen.
Es ist eine Abgasrückführungsleitung 9 vorgesehen, die den Abgasabführungstrakt 5 in einem Bereich zwischen den Auslassventilen des Verbrennungsmotors 2 und der Turbine 61 der abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung 6 mit dem Saugrohrabschnitt 43 des Luftzuführungssystems 4 verbindet. In der Abgasrückführungsleitung 9 ist ein Abgasrückführungsventil 91 vorgesehen, das variabel steuerbar ist, um einen Abgasmassenstrom in den Saugrohrabschnitt 43 einzustellen.
Das obige Motorsystem 1 umfasst weiterhin ein Motorsteuergerät 15, das abhängig von über Sensoren erfasste Zustandsgrößen und unter Vorgabe eines Soll-Drehmoments eine Ansteuerung des Verbrennungsmotors 2 vornimmt, insbesondere durch Vorgabe von Stellgrößen an Stellgeber, wie z.B. die Drosselklappe 8 und das Abgasrückführungsventil 91, der Öffnungs- und Schließzeiten der Einlass- und Auslassventile an den Zylindern 3 und dergleichen.
Die oben beschriebene Konfiguration eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor ist nur exemplarisch und das nachfolgend Beschriebene kann auch in Motorsystemen mit Verbrennungsmotoren ohne Aufladeeinrichtung und/oder ohne Abgasrückführung verwendet werden.
In herkömmlichen Verbrennungsmotoren wird ein Luftmassenstrom in den Verbrennungsmotor 2 mit Hilfe eines Heißfilm-Luftmassensensors zwischen der Einlassseite des Verdichters 62 und dem Luftfilter 41 angeordnet. Wird stattdessen ein druckbasierter Massenstromsensor, wie ein Pitot-Massenstromsensor 10, eingesetzt, kann dieser stromabwärts des Ladeluftkühlers 70 und dem Ladeluftkühler 7 und der Drosselklappe 8 als Pitot-Massenstromsensor 10 eingesetzt werden.
Ein Pitot-Massenstromsensor misst eine Druckdifferenz mithilfe eines Pitot-Prinzips. Der Pitot-Massenstromsensor weist dazu ein Pitot-Rohr auf, das parallel zur Strömung ausgerichtet ist und zwar so, dass eine Strömung frontal auf eine Rohröffnung auftrifft. Die Strömungsgeschwindigkeit eines Gases wird durch das Pitotrohr als Funktion des dynamischen Drucks, der einem Staudruck des anströmenden Gases entspricht, d.h. dem Druck, den das anströmende Gas durch seine Geschwindigkeit und seine Masse ausübt, und eines absoluten Drucks, d.h. eines Umgebungsdrucks bestimmt.
Der Pitot-Luftmassenstromsensor 10 misst also als Teil-Messgrößen einen dynamischen Druck Δp, einen absoluten Druck p_abs und die Temperatur T des vorbeiströmenden Massenstroms und ermittelt daraus den entsprechenden Massenstrom, wie folgt:
wobei A_eff der effektiven Querschnittsfläche der Gasleitung, durch die die zu messende Gasströmung fließt und R_Gas einer spezifischen Gaskonstante entsprechen. Die obige Gleichung lässt sich aus der Kontinuitätsgleichung ṁ = ρ·A_eff·ν, der umgestellten Bernoulli-Gleichung
und der Berechnung der Gasdichte herleiten
wobei ρ der Strömungsgeschwindigkeit und ρ der Gasdichte entspricht.
Aufgrund gesetzlicher Vorgaben ist es notwendig, die Funktionsfähigkeit des verwendeten Massenstromsensors zu überprüfen und die erfassten Sensorwerte zu plausibilisieren. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich um einen Heißfilm-Luftmassensensor oder um einen Pitot-Massenstromsensor handelt.
Bei Verwendung von bisherigen Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Massenstromsensors wird ein Saugrohrdruck mit Hilfe eines dafür vorgesehenen separaten Saugrohrdrucksensors gemessen und mithilfe des gemessenen Saugrohrdrucks und der Motordrehzahl die in den Motor strömende Luftmenge ermittelt und diese mit dem Messwert des Luftmassensensors verglichen. Dadurch kann die Funktionsfähigkeit des Massenstromsensors überprüft werden.
Um nun die Funktionsfähigkeit eines Pitot-Massenstromsensors in dem Ladedruckabschnitt 42 zu überprüfen, ohne auf Messwerte eines Drucksensors im Saugrohrabschnitt oder an sonstiger Stelle im Luftzuführungssystem oder sonstiger den Zustand von Gasflüssen beschreibenden Zustandsgrößen zurückgreifen zu müssen, wird nun durch Vergleich von Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Volumenströmen durch das Luftzuführungssystem 4 bei geschlossenem Abgasrückführungsventil 91 eine Plausibilisierung basierend auf den von dem Pitot-Massenstromsensor 10 bereitgestellten drei Teil-Messgrößen vorgenommen.
Das Überprüfen der Funktionsfähigkeit erfolgt basierend auf einem Verfahren, das schematisch in dem Flussdiagramm der 2 dargestellt ist.
In Schritt S1 wird überprüft, ob Freigabebedingungen zur Durchführung der Diagnose erfüllt sind. Ist dies der Fall (Alternative: ja), so wird das Verfahren mit Schritt S2 fortgesetzt, anderenfalls (Alternative: nein) wird zum Schritt S1 zurückgesprungen.
Durch die Freigabebedingungen wird ein Betriebsbereich definiert, in dem die Diagnose zugelassen werden kann. Diese Freigabebedingungen können insbesondere ein oder mehrere der folgenden Kriterien umfassen:

– die Drehzahl des Verbrennungsmotors liegt in einem vorgegebenen Drehzahlbereich;
– die Einspritzmenge bzw. das Drehmoment des Verbrennungsmotors liegt in einem vorgegebenen Bereich;
– die Drosselklappe ist geöffnet, insbesondere vollständig geöffnet;
– die Umgebungstemperatur und der Umgebungsdruck liegen in einem vorgegebenen Bereich;
– die Drehzahl- und Einspritzmengengradienten bzw. der resultierende Drehmomentengradient sind kleiner als ein vorgegebener Grenzwert;
– die Betriebsart des Verbrennungsmotors ist eine Betriebsart mit aktiver Regeneration;
– eine Abgasrückführung ist deaktiviert.

Im Schritt S2 wird überprüft, ob das Abgasrückführungsventil 91 geschlossen ist. Dies kann zur Durchführung der Diagnose aktiv geschlossen worden sein oder sich aufgrund des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors in einem geschlossenen Zustand befinden. Ist das Abgasrückführungsventil geschlossen (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit Schritt S3 fortgesetzt, anderenfalls (Alternative: nein) wird zum Schritt S1 zurückgesprungen.
Im Schritt S3 wird eine bestimmte Zeitdauer gewartet, bis das Luftsystem sich stabilisiert hat. Dies gilt insbesondere, wenn zum Durchführen des Verfahrens das Abgasrückführungsventil 91 geschlossen worden ist und die sich daraus ergebende sprunghafte Änderung des Massenstroms des rückgeführten Abgases zu einer Schwingungsanregung des angesaugten Luftmassenstroms führt.
In Schritt S4 wird ein Diagnosewert rDiag basierend auf den Messgrößen des dynamischen Δp, des absoluten Drucks p_abs und der Temperatur T des vorbeiströmenden Massenstroms berechnet. Die Berechnung basiert auf einem Vergleich der Gasgeschwindigkeiten am Ort des Pitot-Massenstromsensors 10 und der Gasgeschwindigkeit am Einlasskrümmer, d.h. im Saugrohrabschnitt 43 unmittelbar vor Eintritt in den Verbrennungsmotor 2. Für die Gasgeschwindigkeit am Ort des Pitot-Massenstromsensors gilt:
Für die Gasgeschwindigkeit im Einlasskrümmer gilt:
Diese Gasgeschwindigkeiten werden gleichgesetzt, so dass sich ergibt:
Für den Volumenstrom in den Verbrennungsmotor 2 gilt:
wobei nENG der Motordrehzahl, V_Eng dem Hubvolumen des Verbrennungsmotors 2 und λ_a dem Luftaufwand des Verbrennungsmotors 2 entsprechen.
Nach Umstellen nach dem dynamischen Druck Δp ergibt sich:
und durch Einsetzen des Referenzvolumenstroms ergibt sich:
Für die Diagnose eignet sich die so erhaltene Form, da sich über den Pitot-Massenstromsensor 10 erhaltenen Teil-Messgrößen des dynamischen Drucks Δp, des absoluten Drucks p_abs und der Temperatur T des vorbeiströmenden Gasmassenstroms ein linearer Zusammenhang und somit keine Wurzelabhängigkeit ergibt. Dadurch sind Verzerrungen bei Abweichungen ausgeschlossen.
Es besteht weiterhin keine Abhängigkeit der Plausibilisierung von einem separaten Drucksensor bzw. einer separaten Druckmessung, so dass auf diesen verzichtet werden kann.
Weiterhin werden die weiteren benötigten zusätzlichen variablen Parameter, wie die Motordrehzahl nEng und der Luftaufwand λa als sehr exakte Größen von dem Motorsteuergerät 15 bereitgestellt und in separater Weise plausibilisiert. Das Volumen V_Eng, die effektive Querschnittsfläche A_eff und die Gaskonstante R sind exakt applizierbare Parameter, die sich über die Laufzeit des Verbrennungsmotors 2 nicht ändern. Es wird der Diagnosewert rDiag definiert, der sich aus dem Verhältnis der linken und rechten Seite der Gleichung ergibt:
Damit können Abweichungen der Beziehung der drei Teil-Messgrößen festgestellt werden. Abweichungen des Diagnosewerts rDiag von einem Wert 1 können auf eine Sensordrift einer der Teil-Messgrößen, einer Luftaufwandsverschlechterung, einem undichten Abgasrückführungsventil 91 oder eine Leckage im Saugrohrabschnitt zurückgeführt werden. Üblicherweise wird sich der Diagnosewert rDiag im Bereich von 1 bewegen, wenn der Pitot-Luftmassenstromsensor 10 funktionsfähig ist.
In Schritt S5 wird in einem Grenzwertvergleich überprüft, ob sich die Plausibilisierungsgröße außerhalb vorgegebener Grenzen befindet. Ist dies der Fall (Alternative: ja), wird in Schritt S6 ein Fehler des Pitot-Massenstromsensors 10 erkannt und entsprechend signalisiert. Anderenfalls (Alternative: nein) wird in Schritt S7 signalisiert, dass der Pitot-Massenstromsensor 10 funktionsfähig ist.
Es kann vorgesehen sein, dass, wenn die Messung des dynamischen Drucks Δp im Pitot-Massenstromsensor 10 bei geringeren Differenzdrücken sehr ungenau ist, mithilfe einer Freigabebedingung vorgesehen wird, dass die Diagnose nur im mittleren bzw. oberen Lastbereich des Verbrennungsmotors 2 vorgenommen wird.
Um etwaige Doppelerkennung von Fehlern durch andere Diagnosen auszuschließen, ist es zweckmäßig, dass die Sensoren zur Messung des absoluten Drucks p_Abs und der Temperatur T (Absolutdrucksensor und Temperatursensor) im Pitot-Massenstromsensor 10 zuvor vorgenommen worden sind, bevor die eigentliche oben beschriebene Diagnose des Pitot-Massenstromsensors 10 durchgeführt wird. Die Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit des Absolutdrucksensors und des Temperatursensors können beispielsweise beim Motorstart gegen Umgebungsbedingungen, d.h. gegen den Umgebungsdruck und die Umgebungslufttemperatur, durchgeführt werden.
Um die Robustheit der Diagnose zu erhöhen, ist es möglich, den Diagnosewert rDiag während einer Mindestfreigabezeit zu mitteln und den gemittelten Diagnosewert in dem Grenzwertvergleich des Schritts S5 zu überprüfen.
Alternativ kann der Pitot-Massenstromsensor 10 anstelle des dynamischen Drucks Δp lediglich ein Massenstromäquivalent TRANS übermitteln. Dieses wird im Motorsteuergerät 15 mit einer effektiven Querschnittsfläche A_eff multipliziert, um den Massenstrom zu erhalten. Dazu gilt: ṁ_PFM = A_eff·TRANS wobei im Pitot-Massenstromsensor 10 folgendes berechnet wird:
wobei K einer vorgegeben Konstante entspricht.
Physikalisch stellt der übermittelte Term TRANS eine Gasgeschwindigkeit multipliziert mit der Gasdichte bzw. einen Massenstrom dividiert durch die effektive Querschnittsfläche A_eff dar.
Da der physikalische Differenzdruck ∆p im Motorsteuergerät 15 nicht zur Verfügung steht, wird das charakteristische Merkmal rDiag wie folgt umgestellt:
Die Quadrierung erfolgt, um den linearen Zusammenhang zwischen den Teil-Messgrößen Δp, p_abs und T wiederherzustellen.

Claims

Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit eines Pitot-Massenstromsensors (10) zum Messen eines Massenstroms eines anströmenden Gases in einem Motorsystem (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), mit folgenden Schritten: – Messen eines dynamischen Drucks (Δp), der einem Staudruck eines Pitotrohres des Pitot-Massenstromsensors (10) entspricht, eines absoluten Drucks (p_abs) und einer Temperatur (T) des anströmenden Gases als Teil-Messgrößen; – Bestimmen (S4) eines Diagnosewerts (rDiag) abhängig von den Teil-Messgrößen und einem Massenstrom in den Verbrennungsmotor (2), – Feststellen (S6, S7) einer Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors (10) abhängig von dem Diagnosewert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors (10) abhängig davon festgestellt wird, ob der Diagnosewert (rDiag) angibt, dass eine mathematische Beziehung zwischen den Teilmessgrößen einer vorgegebenen Beziehung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Diagnosewert (rDiag) durch einen Vergleich der Gasgeschwindigkeiten oder Volumenströme in den Verbrennungsmotor (2) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Diagnosewert (rDiag) bei einem Verbrennungsmotor (2) mit deaktivierter Abgasrückführung, insbesondere bei geschlossenem Abgasrückführungsventil (91), bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors (10) festgestellt wird, wenn eine Freigabebedingung erfüllt wird, wobei die Freigabebedingung insbesondere ein oder mehrere der folgenden Kriterien umfasst: – die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) liegt in einem vorgegebenen Drehzahlbereich; – die Einspritzmenge bzw. das Drehmoment des Verbrennungsmotors (2) liegt in einem vorgegebenen Bereich; – die Drosselklappe (8) ist geöffnet, insbesondere vollständig geöffnet; – die Umgebungstemperatur und der Umgebungsdruck liegen in einem vorgegebenen Bereich; und – die Drehzahl- und Einspritzmengengradienten bzw. der resultierende Drehmomentengradient sind kleiner als ein vorgegebener Grenzwert; – die Betriebsart des Verbrennungsmotors (2) ist eine Betriebsart mit aktiver Regeneration; und – die Abgasrückführung ist deaktiviert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mathematische Beziehung so gestaltet ist, dass diese einen Unterschied zwischen zwei mathematischen Termen bewertet, die jeweils mindestens eine der Teil-Messgrößen enthalten.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors (10) abhängig davon festgestellt wird, ob der Diagnosewert außerhalb eines vorgegebenen Grenzwertbereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Diagnosewert (rDiag) über eine vorgegebene Mindestfreigabezeit gemittelt wird und wobei die Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors (10) abhängig davon festgestellt wird, ob der gemittelte Diagnosewert (rDiag) außerhalb eines vorgegebenen Grenzwertbereichs liegt.
Vorrichtung zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit eines Pitot-Massenstromsensors (10) zum Messen eines Massenstroms eines anströmenden Gases in einem Motorsystem (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um: – einen dynamischen Druck (Δp), der einem Staudruck eines Pitotrohres des Pitot-Massenstromsensors (10) entspricht, einen absoluten Druck (p_abs) und eine Temperatur (T) des anströmenden Gases als Teil-Messgrößen zu messen; – einen Diagnosewert abhängig von den Teil-Messgrößen und einem Massenstrom in den Verbrennungsmotor (2) zu bestimmen, – eine Funktionsfähigkeit des Pitot-Massenstromsensors (10) abhängig von dem Diagnosewert (rDiag) festzustellen, insbesondere abhängig davon festzustellen, ob der Diagnosewert (rDiag) angibt, dass eine Beziehung zwischen den Teilmessgrößen einer vorgegebenen Beziehung entspricht.
Motorsystem (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer Vorrichtung nach Anspruch 9.
Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.