DE102015007753A1

DE102015007753A1 - Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Abgasrückführungsventils

Info

Publication number: DE102015007753A1
Application number: DE102015007753.8A
Authority: DE
Inventors: Erik Sunnegårdh; Magnus Johansson
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2016-01-07
Also published as: SE1450855A1

Abstract

Von der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und ein System zur Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Ventils (224) an einem Verbrennungsmotor (101) bereitgestellt. Der Verbrennungsmotor ist angeordnet, um über einen Einlass (221) mit Luft versorgt zu werden, die einen ersten Druck Pin aufweist, und über einen Auslass (222) Abgase mit einem zweiten Druck Pout abzugeben. Eine Abgasrückführung (223) ist vom Auslass zum Einlass angeordnet und umfasst das druckbetätigte Ventil. Das System umfasst eine erste Feststelleinheit, die angeordnet ist, um bei einem Abstellen des Verbrennungsmotors festzustellen (301), ob ein Betätigungsdruck Pman, der zum Betätigen des druckbetätigten Ventils verwendet wird, einen Druckgrenzwert Pman_th überschreitet; Pman > Pman_th. Das System umfasst ebenfalls eine zweite Feststelleinheit, die angeordnet ist, um bei einem Abstellen des Motors festzustellen (302), ob eine Ventiltemperatur TEGR des druckbetätigten Ventils innerhalb eines Ventiltemperaturintervalls liegt; TEGR_th_low < TEGR < TEGR_th_high. Das System umfasst ferner eine Ausführungseinheit, die angeordnet ist, um die Anpassung und/oder Diagnose nach einem Abstellen auszuführen (303), wenn der Betätigungsdruck Pman den Druckgrenzwert Pman_th überschreitet; Pman > Pman_th; und wenn die Ventiltemperatur TEGR innerhalb des Ventiltemperaturintervalls TEGR_th liegt; TEGR_th_low < TEGR < TEGR_th_high.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Ventils gemäß der Einleitung zu Patentanspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein zur Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Ventils angeordnetes System gemäß der Einleitung zu Patentanspruch 16 sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, die das Verfahren gemäß der Erfindung implementieren.
Hintergrund
Die folgende Hintergrundbeschreibung bildet die Beschreibung des Hintergrunds für die vorliegende Erfindung, stellt aber nicht notwendigerweise den Stand der Technik dar.
Verbrennungsmotoren wie beispielsweise Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen oder auf Schiffen sind üblicherweise mit einer Abgasrückführung (AGR) ausgestattet.
Verbrennungsmotoren, die beispielsweise Ottomotoren und Dieselmotoren umfassen, werden über den Einlass mit Luft versorgt, um zusammen mit dem ebenfalls dem Motor zugeführten Kraftstoff ein zum Verbrennen geeignetes Gasgemisch zu erzeugen. In den Zylindern des Motors erfolgt die Verbrennung, beispielsweise durch Zündung des Gasgemischs durch einen elektrischen Funken, wodurch das Gasgemisch verbrennt. Die Verbrennung erzeugt Abgase, die den Motor über den Auslass verlassen.
Die Abgasrückführung ist vom Einlass des Motors zu dessen Auslass angeordnet und führt einen Teil der Abgase vom Auslass zum Einlass zurück. Dadurch können beispielsweise Ottomotoren die Ansaugverluste bei der Luftansaugung verringern und die Leistung des Motors verbessert werden. Ferner wird eine verringerte thermische Belastung der Komponenten des Motors erzielt, da durch die Rückführung der Abgase eine niedrigere Verbrennungstemperatur bewirkt wird. Bei Dieselmotoren wirken die rückgeführten Abgase beispielsweise als Inertgas während der Verbrennung, wodurch die Höchsttemperatur bei der Verbrennung gesenkt und der Ausstoß von Stickoxiden verringert wird.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Abgasrückführung umfasst ein druckbetätigtes Ventil, das heißt ein AGR-Ventil, das durch Verwenden von Druckluft (pneumatisches AGR-Ventil) oder Verwenden von Hydraulik (hydraulisches AGR-Ventil) betätigt werden kann. Die Steuerung, die den Motor und/oder die Reinigung der Abgase, die der Motor erzeugt, steuert, muss von der Funktion des AGR-Ventils Kenntnis haben. Die geltenden strengen Anforderungen an Emissionen von Partikeln und Abgasen beispielsweise eines Fahrzeugs bewirken, dass Steuerungen die Funktion eines AGR-Ventils gut unter Kontrolle und von dessen Funktion Kenntnis haben müssen, um die Emissionsvorschriften erfüllen zu können.
Beispielsweise muss die Steuerung Zugang zu zuverlässigen Informationen über die Endstellungen des AGR-Ventils haben und wie diese Endstellungen von einem oder mehreren Gebern gemeldet werden. Für die Steuerung muss beispielsweise sichergestellt sein, dass der Geber ein Signal bereitstellt, das die Steuerung als ein vollständiges AGR-Ventil interpretieren kann, wenn das Ventil vollständig geschlossen ist, und ebenso muss für die Steuerung sichergestellt sein, dass der Geber eign Signal bereitstellt/meldet, das die Steuerung als ein vollständig geöffnetes AGR-Ventil interpretieren kann, wenn das Ventil vollständig geöffnet ist. Hierfür werden sogenannte Anpassungen des AGR-Ventils durchgeführt, um die Endstellungen des AGR-Ventils sowie deren Steuerung und/oder Meldung zu kalibrieren. Ferner müssen Diagnosen für das AGR-Ventil durchgeführt werden können, beispielsweise ob das AGR-Ventil in einer geöffneten oder geschlossenen Stellung blockiert ist. Auch erfordern diese Diagnosen gegebenenfalls, dass das AGR-Ventil zwischen seinen Endstellungen verschoben wird, das heißt innerhalb des gesamten Hubwegs.
Bei druckbetätigten Ventilen wie pneumatischen AGR-Ventilen und hydraulischen AGR-Ventilen können Anpassung und Diagnose nicht bei abgestelltem Motor erfolgen, da der Motor den Druck zum Steuern des Ventils erzeugen muss. Somit kann beispielsweise das AGR-Ventil bei abgestelltem Motor nicht zwischen den Endstellungen verschoben werden.
Wenn das AGR-Ventil im Wesentlichen vollständig geöffnet wird, das heißt wenn sich das AGR-Ventil nahe der offenen Endstellung befindet, kann eine erhebliche Menge an Abgasen zum Einlass des Motors strömen, wodurch eine sogenannte AGR-Sättigung auftreten kann. Diese Sättigung des Motors mit rückgeführten Abgasen erfolgt beispielsweise bei Motoren bei einem niedrigeren Druck am Einlass als beim Auslass, wodurch die Abgase mit hohem Druck zum niedrigeren Druck strömen, um somit die Druckunterschiede auszugleichen. Dieser niedrigere Einlassdruck kann darauf beruhen, dass eine Einlassdrossel stromaufwärts vom Lufteinlass für den Motor angeordnet ist, wie beispielsweise bei Ottomotoren, was den Einlassdruck senkt. Wenn zu viele Abgase zum Einlass des Motors rückgeführt werden, das heißt eine AGR-Sättigung auftritt, läuft der Motor schlecht, mitunter so schlecht, dass er abstirbt, was gegebenermaßen sehr gefährlich, störend und/oder nicht wünschenswert sein kann.
Somit besteht ein hohes Risiko eines Auftretens einer AGR-Sättigung bei Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Ventils in einer Abgasrückführung, da der Druck, der zum Betätigen des Ventils benötigt wird, erfordert, dass der Motor bei der Anpassung und/oder Diagnose läuft, wobei gegebenenfalls so viele Abgase rückgeführt werden, dass der Motor schlecht läuft oder abstirbt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und eines Systems zur Anpassung und/Diagnose eines druckbetätigten Ventils, das wenigstens teilweise die Aufgabe löst.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird ebenfalls durch das System gemäß dem kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 16 sowie vom Computerprogramm und Computerprogrammprodukt gelöst.
Ein Verfahren und ein System zur Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Ventils an einem Verbrennungsmotor werden von der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Der Verbrennungsmotor ist angeordnet, um über einen Einlass mit Luft versorgt zu werden, die einen ersten Druck P_in aufweist, und über einen Auslass Abgase mit einem zweiten Druck P_out abzugeben. Eine Abgasrückführung ist vom Auslass zum Einlass angeordnet und umfasst das druckbetätigte Ventil. Das System gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Feststelleinheit, die angeordnet ist, um bei einem Abstellen des Verbrennungsmotors festzustellen, ob ein Betätigungsdruck P_man, der zum Betätigen des druckbetätigten Ventils verwendet wird, einen Druckgrenzwert P_{man_th} überschreitet; P_man > P_{man_th}. Das System umfasst ebenfalls eine zweite Feststelleinheit, die angeordnet ist, um bei einem Abstellen des Motors festzustellen, ob eine Ventiltemperatur T_EGR des druckbetätigten Ventils innerhalb eines Ventiltemperaturintervalls liegt; T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high}. Das System umfasst ferner eine Ausführungseinheit, die angeordnet ist, um die Anpassung und/oder Diagnose nach einem Abstellen auszuführen, wenn der Betätigungsdruck P_man den Druckgrenzwert P_{man_th} überschreitet; P_man > P_{man_th}; und wenn die Ventiltemperatur T_EGR innerhalb des Ventiltemperaturintervalls liegt; T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high}.
Die Anpassung und/oder Diagnose erfolgt also nach einem Abstellen, wenn die Bedingungen erfüllt sind, beispielsweise indem das übliche Abstellverfahren für die Motorsteuereinheit EMS abgebrochen wird, wobei die Motorsteuereinheit EMS stattdessen in einen Modus für die Anpassung und/oder Diagnose wechselt, in dem die Motorsteuereinheit EMS so aktiv gehalten wird, dass sie das Ventil steuern kann. Wenn die Anpassung und/oder Diagnose bei diesen Verhältnissen erfolgt, können die Anpassung und/oder Diagnose bei einem druckbetätigten AGR-Ventil durchgeführt werden, ohne dass eine AGR-Sättigung eintritt, da sichergestellt wird, dass der Betätigungsdruck P_man hoch genug ist, um das Ventil steuern zu können, ohne dass der Motor läuft. Dies bewirkt somit, dass das Ventil in geeignete Positionen gesteuert werden kann, ohne dass zu viele Abgase in den Einlass des Motors strömen.
Ferner wird sichergestellt, dass die Ventiltemperatur T_EGR innerhalb eines geeigneten Ventiltemperaturintervalls liegt, bevor die Anpassung und/oder Diagnose durchgeführt wird, was bewirkt, dass die Anpassung und/oder Diagnose zuverlässig erfolgt und nicht durch Materialdehnungen von Bauteilen der Abgasrückführung, die bei zu hohen Temperaturen eintreten können, negativ beeinflusst wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchläuft die Anpassung und/oder Diagnose eine Anzahl von Schritten, die kontrollieren, dass Regelzeiten und/oder Ventilstellungen für geschlossenes Ventil, geöffnetes Ventil und/oder teilgeöffnetes Ventil innerhalb der vorgegebenen Werte liegen sowie innerhalb von vorgegebenen Intervallen und/oder Toleranzen. Wenn Werte für Regelzeiten und/oder Stellungen innerhalb geeigneter Intervalle liegen, werden die Werte gespeichert. Wenn die Werte für Regelzeiten und/oder Stellungen außerhalb geeigneter Intervalle liegen, werden stattdessen ein oder mehrere Fehlercodes erzeugt, die vom System gemäß der vorliegenden Erfindung verwaltet werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet werden.
1 zeigt schematisch ein Beispielfahrzeug, in dem die vorliegende Erfindung implementiert werden kann.
2 zeigt schematisch eine Abgasrückführung und ein Abgasrückführsystem.
3 zeigt ein Fließdiagramm für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Fließdiagramm für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt schematisch eine Steuereinheit, in der ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt schematisch ein Beispielfahrzeug 100 umfassend einen Antriebsstrang umfassend einen Verbrennungsmotor 101, der auf eine übliche Weise über eine Abtriebswelle 102 am Verbrennungsmotor 101, üblicherweise über ein Schwungrad, über eine Kupplung 106 mit einem Getriebe 103 verbunden ist. Der Antriebsstrang des Fahrzeugs kann ebenfalls eine andere Ausführung aufweisen und beispielsweise ein herkömmliches Automatikgetriebe aufweisen, ein Hybridantriebsstrang sein, mehr als einen Motor umfassen usw.
Der Verbrennungsmotor 101 wird mit Kraftstoff und Luft versorgt, die zu einem brennbaren Gasgemisch gemischt und den Zylindern des Motors zugeführt werden. Dem Motor wird Luft über dessen Lufteinlass 121 zugeführt, bevor diese mit Kraftstoff gemischt wird. Der Kraftstoff wird dem Motor 101 von der Kraftstoffanlage 130 zugeführt. Nach der Verbrennung strömen Abgase von den Zylindern des Motors über einen Auslass 122 vom Motor 101 zu einer Abgasreinigungsanlage 150. Ein Teil der Abgase wird über eine Abgasrückführung 123, die ein Ventil 124 umfasst, vom Auslass 122 zum Einlass 121 rückgeführt. Das Ventil 124 wird mit einem Abgasrückführsystem 120 gesteuert, das wiederum von einer Steuerung 140 gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert wird, umfassend die nachfolgend beschriebene erste Feststelleinheit 141, die zweite Feststelleinheit 142 und die Ausführungseinheit 143. Das Abgasrückführsystem 120, die Abgasrückführung 123 und das Ventil 124 sind ausführlicher in 2 dargestellt.
Eine Abtriebswelle 107 am Getriebe 103 treibt die Antriebsräder 110, 111 über einen Achsantrieb 108 wie beispielsweise ein konventionelles Differential und mit dem Achsantrieb 108 verbundenen Antriebsachsen 104, 105 an.
Das Fahrzeug 100 umfasst wie zuvor beschrieben eine Abgasreinigungsanlage 150 zur Reinigung von Abgasen aus der Verbrennung in den Brennkammern des Verbrennungsmotors 101, die aus Zylindern bestehen können. Die Abgase werden der Abgasreinigungsanlage 150 durch Abgasrohre 151 zugeführt und von diesen abgeführt. Die Abgase werden ferner über den Auspuff 151 in die Atmosphäre entlassen.
2 zeigt schematisch ausführlicher die Abgasrückführung 223 und das Abgasrückführsystem 220. Die Abgasrückführung 223 führt Abgase vom Auslass 222 des Motors 101 zu dessen Lufteinlass 221. In 2 ist ebenfalls die Drossel 242 dargestellt, die zwischen der Luftzuführung im Fahrzeug und dem Einlass 221 beispielsweise bei Ottomotoren angeordnet ist. Die Drossel 242 ist ein Ventil, das mehr oder weniger Luft 241 von der Luftführung hindert, zum Einlass 221 des Motors zu gelangen.
In der Rückführung 223 ist ein Ventil 224 angeordnet, das von einem Ventilstellglied/Ventilblock 233 geöffnet und geschlossen wird, das/der beispielsweise durch Luft oder Flüssigkeit unter Druck in einem Drucktank 232 betätigt wird. Das Ventil 224 kann somit ein hydraulisches Ventil sein, bei dem der Betätigungsdruck P_man, der zum Betätigen des Ventils 224 genutzt wird, ein hydraulischer Druck ist. Das Ventil kann auch ein pneumatisches Ventil sein, bei dem der Betätigungsdruck P_man, der zum Betätigen des Ventils 224 genutzt wird, ein pneumatischer Druck ist. Die Luft oder Flüssigkeit unter Druck wird dem Drucktank 232 von einem Kompressor 231 zugeführt. Der Kompressor und gegebenenfalls auch andere Komponenten des Abgasrückführsystems 220 werden von der zuvor beschriebenen Steuereinheit 240 gesteuert.
Aus der 2 geht hervor, dass der zweite Druck P_out höher ist als der erste Druck P_in und bei geöffnetem Ventil 224 Abgase durch die Abgasrückführung 223 strömen 252, 251 sowie Luft dem Lufteinlass 221 des Motors zugeführt wird. Der Motor 101 läuft aufgrund der AGR-Sättigung schlecht oder im schlimmsten Fall gar nicht.
Bei einer Diagnose und/oder Anpassung des Ventils 224 wird das Ventil typischerweise in seine Endstellungen gesteuert, also in die geschlossene bzw. geöffnete Stellung. In der geöffneten Stellung des Ventils 224 während der Anpassung und/oder Diagnose besteht daher ein Risiko der AGR-Sättigung.
Die Stellung des Ventils 224 wird von einem oder mehreren Gebern 225 ermittelt, die in der Figur schematisch als ein am Ventil 224 angeordneter Geber 225 dargestellt sind. Der wenigstens eine Geber 225 kann auf unterschiedliche Weisen angeordnet sein und kann ebenfalls aus zwei oder mehr Gebern bestehen. Entscheidend für die vorliegende Erfindung ist, dass der Geber 225 so angeordnet ist, dass die Stellung des Ventils durch Verwenden des Gebers 225 ermittelt werden kann.
3 zeigt ein Fließdiagramm für ein Verfahren 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie für 2 beschrieben wird dem Einlass des Verbrennungsmotors Luft mit einem ersten Druck P_in zugeführt. Am Auslass 222 des Motors werden Abgase mit einem zweiten Druck P_out freigesetzt. Eine Abgasrückführung 223, die ein druckbetätigtes Ventil 224 umfasst, ist vom Auslass 222 zum Einlass 221 angeordnet.
In einem ersten Schritt 301 des Verfahrens, der beispielsweise durch Verwenden der nachfolgend beschriebenen ersten Feststelleinheit 141 ausgeführt werden kann, wird nach einem Abstellen des Verbrennungsmotors festgestellt, ob ein Betätigungsdruck P_man, der zum Betätigen des druckbetätigten Ventils 224 verwendet wird, einen Druckgrenzwert P_{man_th} überschreitet; P_man > P_{man_th}.
In einem zweiten Schritt 302 des Verfahrens, der beispielsweise durch Verwenden der nachfolgend beschriebenen Feststelleinheit 142 ausgeführt werden kann, wird beim Abstellen des Motors 101 festgestellt, ob eine Ventiltemperatur T_EGR des druckbetätigten Ventils 224 innerhalb eines Ventiltemperaturintervalls liegt; T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high}.
In einem dritten Schritt 303 des Verfahrens, der beispielsweise durch Verwenden der nachfolgend beschriebenen Ausführungseinheit 143 ausgeführt werden kann, wird eine Anpassung und/oder Diagnose des druckbetätigten Ventils 224 nach einem Abstellen des Motors durchgeführt, wenn der Betätigungsdruck P_man, der zum Betätigen des Ventils 224 verwendet wird, den Druckgrenzwert P_{man_th} überschreitet; P_man > P_{man_th}; und wenn die Ventiltemperatur T_EGR innerhalb des Ventiltemperaturintervalls T_{EGR_th} liegt; T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high}.
Durch Verwenden der vorliegenden Erfindung können alle Möglichkeiten zur Anpassung und/oder Diagnose für druckbetätigte AGR-Ventile genutzt werden, ohne dass eine AGR-Sättigung bewirkt wird.
Das Abstellen des Motors, nach dem eine Anpassung und/oder Diagnose des druckbetätigten Ventils 224 erfolgt, kann gemäß einer Ausführungsform umfassen, dass eine Zündung des Verbrennungsmotors 101 abgestellt wird. Wenn die Zündung abgestellt wird, wechselt, wenn eine Anpassung und/oder Diagnose durchgeführt werden soll, eine Motorsteuerung EMS, die in einer Steuereinheit 140 oder in einer Steuereinheit separat von der Steuereinheit 140 enthalten sein kann, in einen Modus für die Anpassung und/oder Diagnose. Anschließend wird die Anpassung und/oder Diagnose des druckbetätigten Ventils 224 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchgeführt; danach verlässt die Motorsteuerung EMS den Modus für Anpassung und/oder Diagnose und es wird grünes Licht für das Abschalten der Motorsteuerung EMS gegeben. Das Abstellen des Verbrennungsmotors 101 kann auch durch Beenden des Einspritzens von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor 101 erfolgen; anschließend wird die Anpassung und/oder Diagnose des druckbetätigten Ventils 224 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchgeführt.
Das Abstellen des Verbrennungsmotors 101 kann ebenfalls so definiert werden, dass die Drehzahl des Motors ω_eng nach dem Abstellen niedriger als der Drehzahlgrenzwert ω_{eng_th} ist, wobei die niedrige Drehzahl beispielsweise durch ein Beenden der Zufuhr von Kraftstoff und/oder das Abstellen der Zündung bewirkt wird. Das Abstellen kann ebenfalls in einer Start/Stopp-Funktion des Verbrennungsmotors 101 enthalten sein, wobei die Start/Stopp-Funktion den Motor abstellt, wenn dies möglich ist, beispielsweise wenn das Fahrzeug an einer Ampel oder an einer Bushaltestelle steht. Die Anpassung und/oder Diagnose kann somit im normalen Betrieb unter den üblichen Bedingungen durchgeführt werden.
Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung müssen eine oder mehrere Bedingungen erfüllt sein, damit die Anpassung und/oder Diagnose gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
Wie zuvor beschrieben besteht eine Bedingung darin, dass die Luft oder Flüssigkeit im Drucktank 232 einen ausreichend hohen Druck aufweisen muss, um das Ventil 224 zu betätigen, das heißt der Druck P_man im Drucktank übersteigt einen Druckgrenzwert P_{man_th}; P_man > P_{man_th}; wobei der Druckgrenzwert beispielsweise im Intervall von 7 bis 8 bar liegen kann.
Eine weitere Bedingung ist, dass die Temperatur für den AGR-Flügel, das heißt für das Ventil T_EGR innerhalb eines Ventitemperaturintervalls T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high} liegen muss, was gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel dem Temperaturintervall [200, 700] °C entspricht. Wenn das Ventil/der AGR-Flügel nicht warmer ist als dieses Intervall, besteht ein geringes Risiko, dass fehlerhafte Messwerte entstehen, da das Ventil/der AGR-Flügel und angrenzende Komponenten in der Rückführung 223 wie Rohre und ähnliche Komponenten aus verschiedenen physischen Materialien bestehen und sich bei höheren Temperaturen somit verschieden stark ausdehnen.
Eine weitere Bedingung, die gemäß einer Ausführungsform erfüllt sein muss, ist, dass die Motortemperatur T_eng innerhalb eines Motortemperaturintervalls; T_{eng_th_low} < T_eng < T_{eng_th_high} liegt, was gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel dem Temperaturintervall [50, 100] °C entspricht. Somit muss der Motor 101 eine akzeptable Betriebstemperatur erreicht haben, bevor die Anpassung und/oder Diagnose durchgeführt wird, damit Reibungen und Temperaturdehnungen unter anderem des Ventils 225 und damit dessen Betätigung dem normalen Betriebspunkt des Motors entsprechen.
Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wird somit das normale Abstellverfahren für die Motorsteuereinheit EMS abgebrochen. Stattdessen wechselt die Motorsteuereinheit EMS in einen Modus für die Anpassung und/oder Diagnose, in dem die Motorsteuereinheit EMS so weit aktiv gehalten wird, dass sie das Ventil 224 steuern kann, obwohl die Motordrehzahl 0 beträgt; ω_eng = 0; und die Zündung abgestellt ist.
4 zeigt ein Fließdiagramm für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Schritt 401 startet das Verfahren. In einem zweiten Schritt 402 wechselt die Motorsteuereinheit EMS in einen Modus, in dem die Anpassung und/oder Diagnose wie zuvor beschrieben durchgeführt werden kann.
In einem dritten Schritt 403 wird das Ventil 224 in eine vollständig geöffnete Endstellung gesteuert. Wenn das Ventil öffnet, wird die Zeit t_max gemessen, die das Erreichen der geöffneten Endstellung erfordert. Wenn die geöffnete Endstellung erreicht ist, erfolgt ein Ermitteln der effektiv vollständig geöffneten Stellung L_max des Ventils, wobei die effektiv vollständig geöffnete Stellung L_max der geöffneten Endstellung entspricht.
In einem vierten Schritt 404 wird die effektive Stellung L_max als geöffnete Endstellung gespeichert, beispielsweise dadurch, dass die Stellung in einen Speicher/ein Register geschrieben wird, wenn die vollständig geöffnete effektive Stellung L_max innerhalb der vorgegebenen Werte, das heißt innerhalb der vorgegebenen Toleranzen, liegt. Wenn stattdessen die vollständig geöffnete effektive Stellung L_max nicht innerhalb der vorgegebenen Werte liegt, beispielsweise wenn diese außerhalb der vorgegebenen Toleranzen für den Geber 225 liegt, der die effektive vollständig geöffnete Stellung L_max ermittelt, wird ein Fehlercode für den Geber 225 ausgegeben. Ein Fehlercode für das Ventil wird ebenfalls ausgegeben, wenn die Öffnungszeit t_max einen Öffnungsgrenzwert übersteigt; t_max > t_{max_th}; wobei der Öffnungsgrenzwert t_{max_th} mit den Toleranzen für den Geber 225 verknüpft sein kann. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Öffnungsgrenzwert t_{max_th} beispielsweise zwei Sekunden betragen. Somit wird beim Steuern in die geöffnete Stellung geprüft, ob das Ventil 224 beispielsweise in einer geschlossenen oder teilgeöffneten Stellung blockiert und/oder klemmt.
In einem fünften Schritt 405 wird das Ventil 224 in eine teilgeöffnete/teilgeschlossene Endstellung gesteuert. Wenn sich die Stellung des Ventils ändert, wird die Zeit t_max gemessen, die das Erreichen der teilgeöffneten Endstellung erfordert.
In einem sechsten Schritt 406 wird ein Fehlercode für das Ventil 224 ausgegeben, wenn die Zeit t_mid einen Teilöffnungsgrenzwert überschreitet; t_mid > t_{mid_th}; beispielsweise wenn die Zeit t_mid außerhalb der vorgegebenen Toleranzen für den Geber 225 liegt. Bei einem Steuern in die teilgeöffnete Stellung wird somit geprüft, ob das Verschieben des Ventils 224 aus einer Regelstellung in eine andere zu viel Zeit erfordert, was gegebenenfalls darauf hinweist, dass das Ventil 224 klemmt und/oder zu langsam zu verschieben ist, oder darauf hinweist, dass das pneumatische oder hydraulische System undicht ist.
In einem siebten Schritt 407 wird das Ventil 224 in eine geschlossene Endstellung gesteuert. Wenn das Ventil schließt, wird die Zeit t_min gemessen, die das Erreichen der geschlossenen Endstellung erfordert. Wenn die geschlossene Endstellung erreicht ist, erfolgt ein Ermitteln der effektiv geschlossenen Stellung L_min des Ventils, wobei die eine effektiv geschlossene Stellung L_min der geschlossenen Endstellung entspricht.
In einem achten Schritt 408 wird die effektive Stellung L_min als geschlossene Endstellung gespeichert, beispielsweise dadurch, dass die Stellung in einen Speicher/ein Register geschrieben wird, wenn die geschlossene effektive Stellung L_min innerhalb der vorgegebenen Werte, das heißt innerhalb der vorgegebenen Toleranzen, liegt. Wenn stattdessen die vollständig geöffnete effektive Stellung L_max nicht innerhalb der vorgegebenen Werte liegt, beispielsweise wenn diese außerhalb der vorgegebenen Toleranzen für den Geber 225 liegt, der die effektive vollständig geöffnete Stellung L_max ermittelt, wird ein Fehlercode für den Geber 225 ausgegeben. Ein Fehlercode für das Ventil wird ebenfalls ausgegeben, wenn die Schließzeit t_min einen Schließgrenzwert übersteigt; t_min > t_{min_th}; wobei der Schließgrenzwert t_{min_th} mit den Toleranzen für den Geber 225 verknüpft sein kann. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Schließgrenzwert t_{min_th} beispielsweise zwei Sekunden betragen. Somit wird beim Steuern in die geschlossene Stellung geprüft, ob das Ventil 224 beispielsweise in einer geöffneten oder teilgeöffneten Stellung blockiert und/oder klemmt.
In einem neunten Schritt 409 wird grünes Licht für das Abstellen der Motorsteuereinheit EMS gegeben, was ebenfalls dem Verlassen des Modus für eine Anpassung und/oder Diagnose entsprechen kann; anschließend kann das Verfahren erneut beginnen, wenn eine oder mehrere der zuvor beschriebenen Bedingungen für den Start des Verfahrens erfüllt sind. Andere Funktionen im Fahrzeug erfordern gegebenenfalls, dass die Motorsteuereinheit EMS aktiv gehalten wird, nachdem grünes Licht im neunten Schritt 409 entsprechend dem Verfahren gemäß der Ausführungsform gegeben wird.
Das Verfahren wird abgebrochen, wenn die Zündung eingeschaltet wird, wenn die Motordrehzahl ω_eng einen Drehzahlgrenzwert ω_{eng_th} überschreitet und/oder wenn die Motortemperatur T_eng außerhalb eines vorgegebenen Motortemperaturintervalls liegt, wobei das Verfahren wieder zum ersten Schritt 401 geht und anschließend erneut beginnen kann, wenn eine oder mehrere Bedingungen für den Start des Verfahrens erfüllt sind. Dieser Abbruch des Verfahrens ist in der Figur dargestellt, die vom zweiten Schritt 402, dritten Schritt 403, fünften Schritt 405 und siebten Schritt 407 zum ersten Schritt 401 zeigt.
Die Schritte im Verfahren müssen nicht unbedingt genau in der Reihenfolge durchgeführt werden, die in der 4 dargestellt ist. Somit können die Schritte 403–404; 405–406; und 407–408 auch in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden.
Dem Fachmann ist klar, dass ein Verfahren zur Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung ferner in einem Computerprogramm, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, bewirkt, dass der Computer das Verfahren ausführt, implementiert werden kann. Das Computerprogramm ist üblicherweise ein Bestandteil eines Computerprogrammprodukts 503, wobei das Computerprogrammprodukt ein geeignetes digitales nichtflüchtiges/permanentes/beständiges/dauerhaftes Speichermedium umfasst, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Das nichtflüchtige/permanente/beständige/dauerhafte computerlesbare Medium besteht aus einem geeigneten Speicher wie beispielsweise: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-Speicher, EEPROM (Electrically Erasable PROM), Festplatteneinheit usw.
5 zeigt schematisch eine Steuereinheit 500. Die Steuereinheit 500 umfasst eine Berechnungseinheit 501, die aus einem im Wesentlichen beliebigen geeigneten Typ von Prozessor oder Mikrocomputer, beispielsweise aus einem Kreis zur digitalen Signalverarbeitung (Digital Signal Processor, DSP) oder einem Kreis mit einer vorgegebenen spezifischen Funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), bestehen kann. Die Berechnungseinheit 501 ist mit einer in der Steuereinheit 500 angeordneten Speichereinheit 502 verbunden, die der Berechnungseinheit 501 beispielsweise den gespeicherten Programmcode und/oder die gespeicherten Daten bereitstellt, welche die Berechnungseinheit 501 benötigt, um Berechnungen ausführen zu können. Die Berechnungseinheit 501 ist ebenfalls angeordnet, um Teil- oder Endergebnisse der Berechnungen in der Speichereinheit 502 zu speichern.
Ferner ist die Steuereinheit 500 mit Vorrichtungen 511, 512, 513, 514 zum Empfangen bzw. Senden von Ein- bzw. Ausgangssignalen ausgestattet. Diese Ein- bzw. Ausgangssignale können Wellenformen, Impulse oder andere Attribute umfassen, die von den Vorrichtungen 511, 513 zum Empfangen von Eingangssignalen als Information erkannt werden und in Signale, die von der Berechnungseinheit 501 verarbeitet werden können, umgewandelt werden können. Diese Signale werden anschließend der Berechnungseinheit 501 bereitgestellt. Die Vorrichtungen 512, 514 zum Senden von Ausgangssignalen sind angeordnet, um das Berechnungsergebnis von der Berechnungseinheit 501 in Ausgangssignale zur Übertragung an andere Teile der Steuerung des Fahrzeugs und/oder die Komponente(n), für welche die Signalen vorgesehen sind, umzuwandeln.
Jeder der Anschlüsse an den Vorrichtungen zum Empfangen bzw. Senden von Ein- bzw. Ausgangssignalen kann aus einem oder mehreren Kabeln; einem Databus, wie ein CAN-Bus (Controller-Area-Network-Bus), einem MOST-Bus (Media-Orientated-Systems-Transport-Bus), oder einer anderen Buskonfiguration; oder einem drahtlosen Anschluss bestehen.
Einem Fachmann ist klar, dass der Computer aus der Berechnungseinheit 501 bestehen kann und dass der Speicher aus der Speichereinheit 502 bestehen kann.
Im Allgemeinen besteht die Steuerung bei modernen Fahrzeugen aus einem Kommunikationsbussystem, das aus einem oder mehreren Kommunikationsbussen zum Koppeln einer Reihe von elektronischen Steuereinheiten (ECUs) oder Controllern und verschiedenen im Fahrzeug angeordneten Komponenten besteht. Eine solche Steuerung kann eine große Anzahl an Steuereinheiten umfassen und die Zuständigkeit für eine bestimmte Funktion kann auf mehr als eine Steuereinheit aufgeteilt sein. Fahrzeuge des gezeigten Typs umfassen somit häufig wesentlich mehr Steuereinheiten als in den 1, 2 und 5 dargestellt, was einem Fachmann auf dem technischen Gebiet klar ist.
Die vorliegende Erfindung ist in der gezeigten Ausführungsform in der Steuereinheit 500 implementiert. Die Erfindung kann aber vollständig oder teilweise in einer oder mehreren anderen bereits im Fahrzeug vorhandenen Steuereinheiten oder in einer für die vorliegende Erfindung separat vorgesehenen Steuereinheit implementiert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein für die Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Ventils 224 an einem Verbrennungsmotor 101 angeordnetes System bereitgestellt. Der Verbrennungsmotor 101 ist wie zuvor beschrieben angeordnet, um über einen Einlass 221 mit Luft versorgt zu werden, die einen ersten Druck P_in aufweist, und über einen Auslass 222 Abgase mit einem zweiten Druck P_out abzugeben. Eine Abgasrückführung 223 ist vom Auslass 222 zum Einlass 221 angeordnet und umfasst das druckbetätigte Ventil 224.
Das System umfasst eine erste Feststelleinheit 141 und eine zweite Feststelleinheit 142 sowie eine Ausführungseinheit 143.
Die erste Feststelleinheit 141 ist angeordnet, um bei einem Abstellen des Verbrennungsmotors 101 festzustellen, ob ein Betätigungsdruck P_man, der zum Betätigen des druckbetätigten Ventils 224 verwendet wird, einen Druckgrenzwert P_{man_th} überschreitet; P_man > P_{man_th}.
Die zweite Feststelleinheit 142 ist angeordnet, um bei einem Abstellen des Motors festzustellen, ob eine Ventiltemperatur T_EGR des druckbetätigten Ventils 224 innerhalb eines Ventiltemperaturintervalls liegt; T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high}.
Die Ausführungseinheit 143 ist angeordnet, um die zuvor beschriebene Anpassung und/oder Diagnose nach einem Abstellen auszuführen, wenn der Betätigungsdruck P_man den Druckgrenzwert P_{man_th} überschreitet; P_man > P_{man_th}; und wenn die Ventiltemperatur T_EGR innerhalb des Ventiltemperaturintervalls liegt; T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high}.
Durch Verwenden des Systems kann eine vollständige Anpassung und/oder Diagnose beispielsweise für einen Ottomotor mit einem druckbetätigten Ventil in der Abgasrückführung erfolgen.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann angeordnet werden, um alle die zuvor und in den Patentansprüchen beschriebenen Verfahrensausführungsformen auszuführen, wobei das System für die jeweilige Ausführungsform die zuvor beschriebenen Vorteile der jeweilige Ausführungsform aufweist.
In der vorliegenden Patentschrift sind häufig Einheiten so beschrieben, dass sie zum Ausführen von Schritten des Verfahrens gemäß der Erfindung angeordnet sind. Dies bedeutet auch, dass die Einheiten zum Ausführen dieser Verfahrensschritte angepasst und/oder eingerichtet sind.
Dem Fachmann ist klar, dass das zuvor beschriebene System gemäß den verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung modifiziert werden kann. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug 100, beispielsweise einen Lastkraftwagen oder einen Bus, umfassend wenigstens ein System zur Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Ventils.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beschränkt, sondern betrifft und umfasst alle Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten unabhängigen Ansprüche.

Claims

Verfahren für die Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Ventils (224) an einem Verbrennungsmotor (101), wobei – der Verbrennungsmotor (101) angeordnet ist, um über einen Einlass (221) mit Luft versorgt zu werden, die einen ersten Druck P_in aufweist, und über einen Auslass (222) mit einem zweiten Druck P_out abzugeben, wobei eine Abgasrückführung (223) vom Auslass (222) zum Einlass (221) angeordnet ist; und – die Abgasrückführung (223) das druckbetätigte Ventil (224) umfasst; gekennzeichnet durch – ein Feststellen (301) bei einem Abstellen des Verbrennungsmotors (101), ob ein Betätigungsdruck P_man, der zum Betätigen des druckbetätigten Ventils (224) verwendet wird, einen Druckgrenzwert P_{man_th} übersteigt; P_man > P_{man_th}; und – ein Feststellen (302) beim Abstellen, ob eine Ventiltemperatur T_EGR des druckbetätigten Ventils (224) innerhalb eines Ventiltemperaturintervalls liegt; T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high}; wobei – die Anpassung und/oder Diagnose nach dem Abstellen durchgeführt wird (303), wenn der Betätigungsdruck P_man den Druckgrenzwert P_{man_th} überschreitet; P_man > P_{man_th}; und die Ventiltemperatur T_EGR innerhalb des Ventiltemperaturintervalls T_{EGR_th} liegt; T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high}.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei das Abstellen des Verbrennungsmotors (101) umfasst, dass die Zündung des Verbrennungsmotors (101) abgestellt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei eine Motorsteuerung EMS (140) in einen Modus für die Anpassung und/oder Diagnose wechselt, sobald die Zündung abgestellt wird, wenn die Anpassung und/oder Diagnose erfolgen soll.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei das Abstellen des Verbrennungsmotors (101) umfasst, dass das Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor (101) beendet wird.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei die Drehzahl ω_eng des Verbrennungsmotors (101) nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors (101) niedriger ist als ein Drehzahlgrenzwert ω_{eng_th}.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 4 bis 5, wobei das Abstellen des Verbrennungsmotors (101) in einer Start/Stopp-Funktion des Verbrennungsmotors (101) enthalten ist.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei die Anpassung und/oder Diagnose Folgendes umfasst: – eine Steuerung des Ventils (224) in eine geöffnete Endstellung; – eine Messung der Zeit t_max, die das Erreichen der geöffneten Endstellung erfordert; – ein Ermitteln einer effektiv vollständig geöffneten Stellung L_max des Ventils (224) entsprechend der geöffneten Endstellung; – ein Speichern der effektiven Stellung L_max als geöffnete Endstellung, wenn die vollständig geöffnete effektive Stellung L_max innerhalb der vorgegebenen Werte liegt; und – eine Ausgabe eines Fehlercodes für einen Geber (225), der die effektiv vollständig geöffnete Stellung L_max ermittelt, wenn die effektiv vollständig geöffnete Stellung L_max außerhalb der vorgegebenen Werte liegt.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei die Anpassung und/oder Diagnose Folgendes umfasst: – eine Steuerung des Ventils (224) in eine teilgeöffnete Stellung; – eine Messung der Zeit t_mid, die das Erreichen der teilgeöffneten Stellung erfordert; und – eine Ausgabe eines Fehlercodes für das Ventil, wenn die Zeit t_mid einen Teilöffnungsgrenzwert überschreitet; t_mid > t_{mid_th}.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, wobei die Anpassung und/oder Diagnose Folgendes umfasst: – eine Steuerung des Ventils (224) in eine geschlossene Endstellung; – eine Messung der Zeit t_min, die das Erreichen der geschlossenen Endstellung erfordert, wobei ein Fehlercode für das Ventil ausgegeben wird, wenn die Zeit t_min einen Schließgrenzwert überschreitet; t_min > t_{min_th}; – ein Ermitteln einer effektiv vollständig geschlossenen Stellung L_min des Ventils (224) entsprechend der geschlossenen Endstellung; – ein Speichern der effektiv geschlossenen Stellung L_min als geschlossene Endstellung, wenn die vollständig geschlossene effektive Stellung L_min innerhalb der vorgegebenen Werte liegt; und – eine Ausgabe eines Fehlercodes für einen Geber (225), der die effektiv vollständig geschlossene Stellung L_min ermittelt, wenn die effektiv vollständig geschlossene Stellung L_min innerhalb der vorgegebenen Werte liegt.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 7 bis 9, wobei die vorgegebenen Werte auf Toleranzen für den Geber (225) beruhen.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, wobei die Bedingung, dass eine Motortemperatur T_eng innerhalb eines Motortemperaturintervalls liegt; T_{eng_th_low} < T_eng < T_{eng_th_high}; erfüllt sein muss, damit die Anpassung und/oder Diagnose durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, wobei das druckbetätigte Ventil (224) eines aus der folgenden Gruppe ist: – ein hydraulisches Ventil, wobei der Betätigungsdruck P_man, der zum Betätigen des druckbetätigten Ventils (224) verwendet wird, ein hydraulischer Druck ist; und – ein pneumatisches Ventil, wobei der Betätigungsdruck P_man, der zum Betätigen des druckbetätigten Ventils (224) verwendet wird, ein pneumatischer Druck ist.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, wobei der Verbrennungsmotor (101) ein Ottomotor ist.
Computerprogramm umfassend Programmcode, das, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird, bewirkt, dass der Computer das Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 13 ausführt.
Computerprogrammprodukt umfassend ein computerlesbares Medium und ein Computerprogramm nach Patentanspruch 14, wobei das computerlesbare Medium das Computerprogramm umfasst.
Für die Anpassung und/oder Diagnose eines druckbetätigten Ventils (224) an einem Verbrennungsmotor (101) angeordnetes System, wobei – der Verbrennungsmotor (101) angeordnet ist, um über einen Einlass (221) mit Luft versorgt zu werden, die einen ersten Druck P_in aufweist, und über einen Auslass (222) mit einem zweiten Druck P_out abzugeben, wobei eine Abgasrückführung (223) vom Auslass (222) zum Einlass (221) angeordnet ist; und – die Abgasrückführung (223) das druckbetätigte Ventil (224) umfasst; gekennzeichnet durch – eine zum Feststellen bei einem Abstellen des Verbrennungsmotors (101), ob ein Betätigungsdruck P_man, der zum Betätigen des druckbetätigten Ventils (224) verwendet wird, einen Druckgrenzwert P_{man_th} übersteigt; P_man > P_{man_th}; angeordnete erste Feststelleinheit (141), und – eine zum Feststellen beim Abstellen, ob eine Ventiltemperatur T_EGR des druckbetätigten Ventils (224) innerhalb eines Ventiltemperaturintervalls liegt; T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high}; angeordnete zweite Feststelleinheit (142), und – eine zum Durchführen der Anpassung und/oder Diagnose nach dem Abstellen, wenn der Betätigungsdruck P_man den Druckgrenzwert P_{man_th} überschreitet; P_man > P_{man_th}; und die Ventiltemperatur T_EGR innerhalb des Ventiltemperaturintervalls T_{EGR_th} liegt; T_{EGR_th_low} < T_EGR < T_{EGR_th_high}; angeordnete Ausführungseinheit (143).