DE102015214595A1

DE102015214595A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit dualer Kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE102015214595A1
Application number: DE102015214595.6A
Authority: DE
Inventors: Anja Blau; Oliver Abendroth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-02-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einer dualen, saugrohrbasierten Kraftstoffzumessung sowie einer direkten Kraftstoffzumessung, wobei die saugrohrbasierte Kraftstoffzumessung und die direkte Kraftstoffzumessung in einem Mischbetrieb erfolgen, und wobei insbesondere vorgesehen ist, dass in dem genannten Mischbetrieb eine Funktionsdiagnose wenigstens einer Komponente der Kraftstoffzumessvorrichtung durchgeführt wird (415), wobei ein Funktionsfehler auf der Grundlage wenigstens einer physikalischen Auswirkung (425) des Funktionsfehlers auf den Betrieb der Brennkraftmaschine erkannt wird (410).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit dualer Kraftstoffzumessung, gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
Stand der Technik
Bei einer hier betroffenen dualen Kraftstoffzumessvorrichtung werden eine Saugrohreinspritzung und eine Direkteinspritzung bei der Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine gekoppelt bzw. parallel betrieben. Eine entsprechende duale Kraftstoffzumess- bzw. Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine geht z.B. aus US 2006/009 65 72 A1 hervor. Diese Vorrichtung weist einen mit einem Luftfilter ausgestatteten Luftansaugkrümmer, der sich in vier zu je einem Zylinder führende Saugrohre verzweigt, eine erste Gruppe aus vier Kraftstoffeinspritzventilen, die Kraftstoff direkt in je einen Zylinder einspritzen, und eine zweite Gruppe von vier Kraftstoffeinspritzventilen auf, die Kraftstoff in je eines der Saugrohre einspritzen. Die Kraftstoffeinspritzventile der zweiten Gruppe sind an eine Kraftstoff aus einem Kraftstofftank fördernde Niederdruckpumpe angeschlossen, während die Kraftstoffeinspritzventile der ersten Gruppe an eine Hochdruckpumpe angeschlossen sind, die ihrerseits von der Niederdruckpumpe versorgt wird. Die beiden Gruppen von Kraftstoffeinspritzventilen besitzen unterschiedliche Einspritzcharakteristiken und werden von einer elektronischen Steuereinheit selektiv in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl und einem Füllfaktor der Brennkraftmaschine so angesteuert, dass im normalen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine eine homogene Verbrennung in den Zylindern erfolgt.
Bei diesen bekannten Kraftstoffzumessvorrichtungen werden durch die Kombination von Saugrohr- und Direkteinspritzung bei einem entsprechenden Mischbetrieb neue Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine ermöglicht. Bei solchen Kraftstoffzumessvorrichtungen müssen unter anderem auch Anforderungen der Abgasgesetzgebung (z.B. CARB = California Air Resources Board) erfüllt werden. Dabei müssen unter anderem fehlerhafte Komponenten einer solchen Vorrichtung während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs detektiert bzw. erfasst werden können, damit gegebenenfalls eine Beseitigung des Fehlers stattfinden kann oder aber der Fehlerverdacht ausgeräumt werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung geht aus von einer hier betroffenen dualen Kraftstoffzumessvorrichtung, für deren Funktionskomponenten bezüglich Gemischabweichungen gegenüber einer vorab bestimmten Kraftstoffmenge vorgegebene Schwellen empirisch festgelegt werden. Dabei liegt der Gedanke zugrunde, in einem genannten Mischbetrieb eines hier betroffenen Dualsystems neue Kriterien zur Bestimmung genannter Schwellen, insbesondere sogenannter Diagnoseschwellen, anzugeben. Insbesondere wurde erkannt, dass in einem solchen Mischbetrieb ein einer Komponente zugehöriger Kraftstoff-Berechnungspfad mit verschiedenen Anteilen aktiviert werden kann, jedoch die jeweilige Aktivierungsschwelle meist zu gering ist, um einen Fehler bzw. Fehlerverdacht physikalisch korrekt bestätigen bzw. plausibilisieren zu können.
Als Beispiel sei eine Hochdruckdiagnose des direkt einspritzenden Teils einer hier betroffenen, in einem solchen Mischbetrieb betriebenen Kraftstoffzumessvorrichtung erwähnt, bei der in an sich bekannter Weise plausibilisiert wird, ob Gemischabweichungen des Hochdrucksystems vorliegen. Allerdings ist die Erkennung einer Abweichung bei den betroffenen sehr geringen Kraftstoffmengen bis hin zu den bei einer Direkteinspritzung auftretenden Kleinstmengen nicht mit bestehenden Diagnosefunktionalitäten und Schwellen möglich. Daher wurde erfindungsgemäß erkannt, dass für einen solchen Mischbetrieb geeignete Erweiterungen einer genannten Diagnosefunktion bzw. -einrichtung erforderlich sind.
Die Erfindung schlägt ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und sowie eine entsprechende Vorrichtung vor, bei denen genannte Diagnosefunktionalitäten dahingehend erweitert werden, dass im Mischbetrieb eines hier betroffenen Dualsystems ein Fehlerverdacht und/oder eine entsprechende Fehlerbestätigung gemäß den physikalischen Auswirkungen solcher Fehler möglichst korrekt berechnet werden.
Zur Berücksichtigung genannter physikalischer Auswirkungen wird bei der Diagnose bevorzugt eine Prüfung auf eine etwa vorliegende, pfadindividuelle Gemischabweichung einbezogen, d.h. eine für den Direkteinspritzpfad und den Saugrohreinspritzpfad getrennt bzw. unabhängig voneinander durchgeführte Prüfung, bei der wiederum bevorzugt ein jeweils individueller Schwellenwert vorgegeben wird.
Es ist hierbei anzumerken, dass bei einem im Stand der Technik bekannten, rein aggregatorischen Betrieb von Saugrohr- und Direkteinspritzung und den entsprechenden individuellen Funktionen ein solcher kombinatorischer Ansatz nicht vorhanden ist. Insbesondere wird gemäß dem Stand der Technik bei der Diagnose einer hier betroffenen Kraftstoffzumessvorrichtung ein Mischbetrieb mit einem genannten, variablen Anteil an dem jeweiligen Zylinder zugemessenem Kraftstoff überhaupt nicht berücksichtigt.
Die Erfindung sieht daher an einen genannten Mischbetrieb in einem hier betroffenen Dualsystem angepasste bzw. erweiterte Diagnoseschwellen vor. Insbesondere wird dabei vorgeschlagen, die Diagnoseschwellen an einen absoluten Anteil im Mischbetrieb anzupassen. Dieser absolute Anteil wird bevorzugt aus der gesamten, an dem jeweils betrachteten Zylinder der Brennkraftmaschine umgesetzten Kraftstoffmenge berechnet und mit einem vorgegebenen, pfadindividuellen Schwellenwert verglichen. Durch diese Vorgehensweise erfolgt die Bewertung der Gemischabweichung in vorteilhafter Weise physikalisch möglichst übereinstimmend mit dem Verhalten einer nur eine Einspritzart (SRE oder BDE) bereitstellenden Kraftstoffzumessvorrichtung und damit sozusagen abwärtskompatibel zu einer entsprechend vereinfachten Kraftstoffzumessvorrichtung.
Die genannten Erweiterungen einer Diagnosefunktion können für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine einzeln bzw. zylinderspezifisch realisiert werden. Die verschiedenen Zylinder der Brennkraftmaschine können dabei zudem sequenziell abgearbeitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen es, eine einzelne Komponente eines Kraftstoffpfades in einem hier betroffenen Dualsystem auch in einem genannten Mischbetrieb zu diagnostizieren, so dass die korrekte Funktion solcher Komponenten auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs zuverlässig überprüft werden kann. Im Ergebnis wird daher eine gegenüber dem Stand der Technik funktionell verbesserte Diagnose eines hier betroffenen, in einem genannten variablen Mischbetrieb betriebenen Dualsystems ermöglicht, mittels dessen insbesondere von der Gesetzgebung geforderte Funktionsdiagnosen mit der erforderlichen Diagnosegüte durchgeführt werden können..
Es ist hervorzuheben, dass ein genannter variabler Mischbetrieb eine ausschließlich saugrohrbasierte Kraftstoffzumessung, eine ausschließlich direkte Kraftstoffzumessung sowie eine beliebige, variable Aufteilung zwischen den beiden Betriebsarten umfasst. Zudem kann ein solcher Mischbetrieb in der Startphase der Brennkraftmaschine angewendet werden und dadurch verschiedene Startarten ermöglichen.
Die Erfindung kann insbesondere in einem hier betroffenen dualen Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zur Anwendung kommen. Darüber hinaus ist auch eine Anwendung bei im industriellen Bereich, z.B. in der chemischen Verfahrenstechnik eingesetzten Brennkraftmaschinen mit einer solchen dualen Kraftstoffeinspritzung möglich.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um eine hier betroffene duale Kraftstoffzumessvorrichtung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer dualen Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine, gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt schematisch den zeitlichen Ablauf von Kraftstoffeinspritzungen bei einer Kraftstoff-Saugrohreinspritzung, gemäß dem Stand der Technik.
3 zeigt schematisch den zeitlichen Ablauf von Kraftstoffeinspritzungen bei einer Kraftstoff-Direkteinspritzung, gemäß dem Stand der Technik.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines kombinierten Block-/Flussdiagramms.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die in 1 gezeigte, aus DE 10 2008 044 056 A1 bekannte vierzylindrige Brennkraftmaschine weist vier Zylinder 11 auf, die von einem Zylinderkopf 12 abgedeckt sind. Der Zylinderkopf 12 begrenzt in jedem Zylinder 11 zusammen mit einem hier nicht dargestellten, im Zylinder 11 geführten Hubkolben einen Brennraum 13, der eine von einem Einlassventil 14 gesteuerte Einlassöffnung 15 aufweist. Die Einlassöffnung 15 bildet die Mündung eines den Zylinderkopf 12 durchdringenden Einlasskanals 16.
Die gezeigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst einen Luftströmungsweg 18 zum Zuführen von Verbrennungsluft zu den Brennräumen 13 der Zylinder 11, der endseitig voneinander getrennte, zu den einzelnen Einlasskanälen 16 führende Strömungskanäle 17 aufweist. Zudem sind eine erste Gruppe von Kraftstoffeinspritzventilen 19, die Kraftstoff direkt in jeweils einen Brennraum 13 der Zylinder 11 einspritzen, sowie eine zweite Gruppe von Kraftstoffeinspritzventilen 20, die Kraftstoff in die Strömungskanäle 17 einspritzen, angeordnet.
Die erste Gruppe von Kraftstoffeinspritzventilen 19, welche direkt in die Zylinder 11 einspritzen, wird von einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 21 versorgt, während die zweite Gruppe der Kraftstoffeinspritzventile 20, welche in die Strömungskanäle 17 einspritzen, von einer Kraftstoff-Niederdruckpumpe 22 versorgt werden. Eine üblicherweise in einem Kraftstofftank 23 angeordnete Kraftstoff-Niederdruckpumpe fördert dabei Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 23 einerseits zu der zweiten Gruppe von Kraftstoffeinspritzventilen 20 und andererseits zu der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 21. Der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer der Kraftstoffeinspritzventile 19, 20 werden von einer in einem Motorsteuergerät integrierten elektronischen Steuereinheit, in Abhängigkeit von Betriebspunkten der Brennkraftmaschine gesteuert, wobei im Wesentlichen die Kraftstoffeinspritzung über die Kraftstoffeinspritzventile 19 der ersten Gruppe erfolgt und die Kraftstoffeinspritzventile 20 der zweiten Gruppe nur ergänzend eingesetzt werden, um Unzulänglichkeiten der Kraftstoffdirekteinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzventile 19 der ersten Gruppe in bestimmten Betriebsbereichen zu verbessern und um zusätzliche Freiheitsgrade bzw. Einspritzstrategien zu nutzen.
Die Kraftstoffeinspritzventile 20 der zweiten Gruppe sind als Mehrstrahl-Einspritzventile ausgebildet, die mindestens zwei getrennte, zueinander winkelversetzte Kraftstoffstrahlen gleichzeitig ab- bzw. einspritzen und im Luftströmungsweg 18 so angeordnet sind, dass die eingespritzten Kraftstoffstrahlen 24, 25, die üblicherweise die Form eines Spraykegels aufweisen, in verschiedene Strömungskanäle gelangen. Bei dieser Brennkraftmaschine sind zwei Zweistrahl-Einspritzventile 26, 27 vorgesehen, die im Luftströmungsweg 18 so platziert sind, dass das eine Zweistrahl-Einspritzventil 26 in die zum ersten und zweiten Zylinder 11 führenden Strömungskanäle 17 und das zweite Zweistrahl-Einspritzventil 27 in die zu dem dritten und vierten Zylinder 11 führenden Strömungskanäle 17 einspritzen. Hierzu sind die Strömungskanäle 17 so gestaltet, dass zwischen zwei direkt benachbarten Strömungskanälen 17 ein Einbaupunkt für das Zweistrahl-Einspritzventil 26 bzw. 27 vorhanden ist. Entsprechende Zweistrahl-Einspritzventile sind z. B. in DE 38 08 396 A1 oder DE 44 20 063 A1 beschrieben.
Es ist auch bekannt, dass bei einer genannten Kraftstoff-Saugrohreinspritzung einer hier betroffenen Brennkraftmaschine das Luft-Kraftstoff-Gemisch außerhalb des Brennraums im Saugrohr entsteht. Das jeweilige Einspritzventil spritzt den Kraftstoff dabei vor ein Einlassventil, wobei das Gemisch im Ansaugtakt durch das geöffnete Einlassventil in den Verbrennungsraum strömt. Die Kraftstoffversorgung erfolgt mittels eines Kraftstofffördermoduls, welches die benötigte Kraftstoffmenge mit definiertem Druck vom Tank zu den Einspritzventilen fördert. Eine Luftsteuerung sorgt dafür, dass der Brennkraftmaschine in jedem Betriebspunkt die richtige Luftmasse zur Verfügung steht. Die an einem Kraftstoffzuteiler angeordneten Einspritzventile dosieren die gewünschte Kraftstoffmenge präzise in den Luftstrom. Das genannte Motorsteuergerät regelt auf der Grundlage des Drehmoments als zentrale Bezugsgröße das jeweils benötigte Luft-Kraftstoff-Gemisch ein. Eine wirksame Abgasreinigung wird mit einer Lambda-Regelung erreicht, mittels der immer ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1) eingeregelt wird.
Demgegenüber wird bei einer Kraftstoff-Direkteinspritzung das Luft-Kraftstoff-Gemisch direkt im Brennraum gebildet. Über ein genanntes Einlassventil strömt dabei Frischluft ein, wobei in diesen Luftstrom mit hohem Druck (bis zu 200 bar) der Kraftstoff eingespritzt wird. Dies ermöglicht eine optimale Verwirbelung des Luft-Kraftstoff-Gemisches sowie eine verbesserte Kühlung des Brennraums.
Es ist ferner bekannt, dass bei einer viertaktigen Brennkraftmaschine (Ottomotor) das Arbeitsspiel die Vorgänge Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen umfasst, wobei sich jeder Zylinder zweimal auf und abwärts bewegt und dabei in zwei oberen Totpunkten (OT) und zwei unteren Totpunkten (UT) zum Stillstand kommt. Die Kurbelwelle führt also bei einem Arbeitsspiel zwei Umdrehungen aus, die Nockenwelle eine Umdrehung. Die Zündung des in einen Zylinder verbrachten Gas-Brennstoff-Gemisches erfolgt bei einem oberen Totpunkt, in dem das Gemisch gerade verdichtet ist. Hier spricht man vom Zünd-OT (ZOT). Demgegenüber gibt es noch einen Überschneidungs-OT (ÜOT), bei dem beim Übergang vom Ausstoßen zum Ansaugen sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile geöffnet sind.
Demgemäß wird unmittelbar nach dem Starten zumindest in einem Zylinder eine Zündung bei allen oberen Totpunkten (OT) durchgeführt, wobei bei bestimmten oberen Totpunkten, insbesondere bei jedem zweiten OT, bei Kurbelwellenwinkeln von 720° jeweils eine Verschiebung des Zündzeitpunktes erfolgt. Je nachdem, ob bei dem oberen Totpunkt (OT), bei dem die Zündzeitpunktverschiebung durchgeführt wird, oder aber beim einem um 360 verschobenen Kurbelwellenwinkel, das Luft-Kraftstoff-Gemisch tatsächlich gezündet wird, ist eine Minderung der im jeweiligen Zylinder erfolgten physikalischen Arbeit festzustellen.
In 2 sind y-Richtung bei verschiedenen Drehzahlen der Brennkraftmaschine erfolgende Saugrohreinspritzungen über dem in der Einheit [Grad] gemessenen Kurbelwellenwinkel (KW) dargestellt. Der gemäß dem Ottomotorprinzip viertaktige Verbrennungszyklus umfasst bekanntermaßen Kurbelwellenwinkel zwischen einem ersten unteren Totpunkt (UT1), einem ersten oberen Totpunkt (OT), einem weiteren unteren Totpunkt (UT2) sowie einem weiteren oberen Totpunkt (ZOT), bei dem das in der Brennkammer vorliegende Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird.
Die genannten zeitlichen Bezugsmarken werden für die beiden Einspritzpfade sehr unterschiedlich vorgegeben. So wird bei einer Saugrohreinspritzung (SRE), wie in 2 schematisch dargestellt, bei dort bei vier verschiedenen Drehzahlen n = 1000, 2000, 4000 und 7000 U/min erfolgenden Einspritzungen 200 ein vor dem Ende 210 des Einspritzzyklus‘ 225 vorzusehender, konstanter zeitlicher Verzögerungsanteil 205 berücksichtigt, da die Einspritzventile bei einer SRE außerhalb der jeweiligen Brennkammer der Brennkraftmaschine angeordnet sind und der Kraftstoff daher vom Einspritzort erst in die Brennkammer gelangen muss. Dieser zusätzliche Zeitbedarf ändert sich, wie in 2 zu ersehen, nicht bei sich ändernder bzw. steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine. Daher werden die Einspritzungen entsprechend früher angesteuert, z.B. bei 7000 U/min sogar noch vor dem zeitlich hinter der im vorausgehenden ZOT 220 erfolgenden Zündung liegenden UT1, damit bei allen Drehzahlen der konstante Zeitbedarf 205 bereitgestellt wird. Das gesamte zeitliche Einspritzfenster für den gezeigten Einspritzzyklus entspricht, wie bereits erwähnt, der eingezeichneten Klammer 225. Der auf den vorausgehenden ZOT 220 nachfolgende nächste ZOT ist mit 215 bezeichnet.
Demgegenüber werden bei einer Benzindirekteinspritzung (BDE) bei den jeweiligen Einspritzungen 300 als Bezugsmarken (konkrete) Winkelmarken empirisch vorgegeben, wie in 3 schematisch dargestellt ist. D.h. im Gegensatz zur SRE werden bei der BDE keine konstanten Zeitanteile berücksichtigt, wie sich z.B. aus dem Verlauf 305 der jeweiligen Einspritzenden ersehen lässt. Daher können hier die Einspritzungen näher am Zündereignis des ZOT 315 erfolgen und werden daher entsprechend zu späteren Zeitpunkten berechnet. In dem vorliegenden Beispiel folgt auf das Ende 310 des hier gezeigten Einspritzzyklus‘ 325 eine Zündung am nachfolgenden ZOT 315. Der diesem ZOT 315 vorausgehende Zündzeitpunkt erfolgt an einem vorausgehenden ZOT 320.
In einem eingangs genannten Dualsystem werden die beschriebenen beiden Anteile bekanntermaßen in Form von Systemen bzw. Systemkomponenten kombiniert. Dabei ist insbesondere eine korrekte Aufteilung der zur Verfügung stehenden bzw. zuzumessenden gesamten Kraftstoffmasse erforderlich. Die Gesamtkraftstoffmasse KM_ges für einen Zylinder setzt sich wie in der folgenden Gleichung (1) zusammen: KM_ges = KM_SRE + KM_BDE, (1) wobei KM_SRE die relative Kraftstoffmasse des SRE-Pfades und KM_BDE die relative Kraftstoffmasse des BDE-Pfades bezeichnen.
Wie nachfolgend beschrieben, erfolgt die Berechnung eines für eine vorliegende Betriebssituation der Brennkraftmaschine geeigneten Aufteilungsfaktors zwischen SRE- und BDE-Betrieb. Dabei werden zunächst mögliche Betriebszustände und/oder aktuell vorliegende Betriebsanforderungen einer hier betroffenen Brennkraftmaschine bzw. eines eine solchen Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs erfasst. Die so erfassten Betriebszustände bzw. anforderungen werden zunächst den folgenden, beispielhaften Kategorien zugeordnet:

– Temperatur der Brennkraftmaschine bzw. des/der jeweiligen Brennraums/räume
– Hochdruck im BDE-Betrieb einer hier betroffenen dualen Kraftstoffzumessvorrichtung
– Vorliegender Fehlerfall
– Ergebnis einer On-Board-Diagnose
– Etwa durchgeführte Adaptionen bei der Kraftstoffzumessung bzw. -einspritzung
– Besondere Fahrsituationen, z.B. fahrerseitige Aktivierung eines „Kick-down“ an einem Fahrpedal oder fahrerseitiges Zurückschalten eines Zwischengangs

So kann, je nach vorliegender Temperatur der Brennkraftmaschine, ein optimaler Betriebsbereich beim Start einer Brennkraftmaschine mit einer dualen Kraftstoffzumessvorrichtung z.B. hinsichtlich Schnelligkeit, Partikelbildung oder Ansprechverhalten ermittelt werden, anhand dessen eine genannte Priorisierung durchgeführt werden kann. Weitere Erfassungsmöglichkeiten für die genannten, unterschiedlichen Startarten sind, neben der Temperatur, der für einen Hochdruckstart oder einen Start/Stopp-Betrieb mit schnellem Wiederstart erforderliche Hochdruck in einem genannten BDE-Betrieb.
Aufgrund der genannten Vielzahl von Möglichkeiten für den Aufteilungsfaktor, die zwar physikalisch gleichwertig möglich sind, jedoch unter den genannten, verschiedenen Betriebsaspekten im realen Fahrbetrieb zu bevorzugen sind, ist eine geeignete Priorisierung erforderlich, damit eine eindeutige Bestimmung bzw. Festlegung eines Aufteilungsfaktors ermöglicht wird und nicht ständig zwischen verschiedenen Aufteilungsfaktoren gewechselt werden muss. Solche häufigen Wechsel sind deshalb zu vermeiden, da eine Änderung des Aufteilungsfaktors zum Einen mit einem erhöhten applikativen Aufwand verbunden ist, um die Änderung im realen Betrieb möglichst momenten- und gemischneutral einstellen zu können.
Ein beispielhafter Prozessablauf bei der On-Board-Diagnose einer hier betroffenen Kraftstoffzumessvorrichtung bzw. ein beispielhafter Blockaufbau einer entsprechenden Logikschaltung wird nachfolgend anhand eines in 4 gezeigten kombinierten Block-/Flussdiagramms für ein Anwendungsbeispiel im Bereich einer Hochdruckdiagnose beschrieben. Dieser Prozessablauf wird sukzessive bzw. sequenziell für alle Zylinder der Brennkraftmaschine durchgeführt, und zwar vorliegend für einen i-ten Zylinder.
Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines solchen Prozessablaufs am konkreten Beispiel einer Fehlerdiagnose eines im BDE-Hochdruckbereich der Kraftstoffzumessvorrichtung angeordneten Hochdrucksensors. Zu Zwecken der Plausibilisierung werden die Prozessabläufe bei der Verarbeitung eines Fehlerverdachts bzw. einer entsprechenden Fehlererfassung bei einer genannten Funktionskomponente so erweitert, dass die sich im Mischbetrieb ergebenden, physikalisch veränderten Betriebsbedingungen der Kraftstoffzumessvorrichtung bzw. der zugrundeliegenden Brennkraftmaschine berechnet werden können. Als physikalisch veränderte Betriebsbedingungen werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mögliche Gemischabweichungen von einem genannten, vorgegebenen Lambdawert herangezogen.
Eine Änderung genannter physikalischeren Betriebsbedingungen, und zwar vorliegend eine Änderung von Abgasemissionen der Brennkraftmaschine, kann auch mittels eines für die genannte Priorisierung zuständigen Koordinators erkannt werden. Der Koordinator führt zu diesem Zweck einen Vergleich eines gemessenen und eines modellierten Lambdasignals durch.
Es ist dabei anzumerken, dass bei einer hier betroffenen Diagnose während des Mischbetriebs grundsätzlich zwei Komponenten zu einer Fehlfunktion beitragen können. Zur Erkennung, welche dieser Komponenten einen erkannten Fehler verursacht hat, kann auf einen reinen (BDE- oder SRE-)Betrieb umgeschaltet werden und dann jeweils die individuelle Abweichung geprüft werden. Alternativ kann der Fehler allerdings auch bereits im Mischbetrieb adaptiert bzw. ausgeräumt werden.
Durch die beschriebenen Maßnahmen kann eine genannte Funktionsdiagnose einer solchen Komponente vorteilhaft auch im variablen Mischbetrieb eines Dualsystems erfolgen. Dadurch wird der diagnostizierbare Bereich der jeweiligen Funktion bzw. Funktionskomponente auch im Fahrbetrieb eines entsprechenden Kraftfahrzeugs mit einem hier betroffenen Dualsystem mit der erforderlichen Erkennungs- bzw. Diagnosegüte möglich.
Es ist ferner anzumerken, dass ohne eine beschriebene Erweiterung einer genannten Diagnosefunktion, eine Diagnose entweder mittels einer „worst case“-Bedatung nur für einen fixen Mischbetrieb sowie einen rein saugrohrbasiert einspritzenden oder einen rein direkteinspritzenden Betrieb erfolgen kann und/oder dass im Falle eines an sich korrekt arbeitenden Einspritzsystems bzw. seiner Komponenten fälschlicher Weise ein Fehlverhalten erkannt wird.
Bei der Erkennung eines Fehlers bzw. Fehlerverdachts vorliegend des Hochdrucksensors im variablen Mischbetrieb des Dualsystems werden für die Saugrohreinspritzung und die Direkteinspritzung jeweils pfadindividuelle Fehler berücksichtigt bzw. herangezogen. Zu diesem Zweck wird in den Diagnoseprozess eine Prüfung auf eine pfadindividuelle Gemischabweichung einbezogen. Dieser zusätzliche Prüfschritt erfolgt z.B. für den Direkteinspritzpfad getrennt vom Saugrohreinspritzpfad und liegt als für den Direkteinspritzpfad individuell vorgebbarer Schwellenwert vor.
Bei der Erkennung eines Fehlerverdachts und/oder einer später möglichen Fehlfunktion wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Hochdrucksensors neben der genannten pfadindividuellen Schwelle insbesondere auch auf eine physikalisch korrekte Betrachtung bzw. Berücksichtigung des vorliegend variablen Mischbetriebs im Vergleich zu einer rein saugrohrbasierten Einspritzung oder einer rein direkten Einspritzung geachtet.
Zu dem genannten Zweck wird in einen genannten Koordinator eine entsprechende Logik bzw. Schaltung implementiert, welche bei Vorliegen eines Fehlers bzw. einer Abweichung im Mischbetrieb prüft, ob eine empirisch vorgebbare Schwelle bzw. ein Grenzwert überschritten wird. Ist diese Bedingung erfüllt, dann fordert der Koordinator, wie oben beschrieben, zunächst nur einen reinen Betrieb, d.h. zuerst einen reinen SRE-Betrieb und danach einen reinen BDE-Betrieb, oder umgekehrt, an. In diesen reinen Betriebsarten wird dann individuell auf das Vorliegen einer genannten Fehlfunktion hin geprüft, womit eine physikalisch korrekte Betrachtung sichergestellt wird.
Wie in 4 zu ersehen, wird nach dem Start 400 des vorliegenden Diagnoseprozesses zunächst ausgewählt 405, ob die Diagnose für den SRE-Pfad oder den BDE-Pfad erfolgen soll und für welchen Zylinder der Brennkraftmaschine die Diagnose ausgeführt werden soll. In dem folgenden Prüfschritt 410 wird geprüft, ob eine Gemischabweichung vorliegt. Eine dabei etwa erfasste Gemischabweichung des Kraftstoff/Luftgemisches (oben genannter.“Lambdawert“) wird nicht pauschal, sondern hinsichtlich der genauen Höhe der Gemischabweichung ausgewertet bzw. bewertet.
Als Fehler- bzw. Diagnoseschwelle wird die gemäß der genannten physikalischen Betrachtung bzw. den entsprechenden physikalischen Bedingungen 425 bei der Verbrennung von Kraftstoff über den vorliegend betrachteten Einspritzpfad (SRE oder BDE) tatsächlich umgesetzte Kraftstoffmenge herangezogen. Wie erwähnt, entspricht die physikalische Betrachtung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine ggf. von einer Lambdasonde erfasste Gemischabweichung, kann aber auch modellbasiert sein. Aus der anhand der physikalischen Betrachtung berechneten 430, für den i-ten Zylinder insgesamt umgesetzten Kraftstoffmenge wird dann ein Gesamtwert bzw. Absolutwert berechnet 435.
Auf der Grundlage einer wie vorbeschrieben berechneten Kraftstoffaufteilung im variablen Mischbetrieb bzw. eines entsprechenden Aufteilungsfaktors 445 wird der (relative) Anteil für jeden der beiden Pfade berechnet 440. Aus diesem Anteil wird der während eines empirisch vorgebbaren Diagnosefensters der tatsächlich bzw. absolut umgesetzte Anteil bestimmt. Dieser Anteil wird mit einem oben genannten, pfadindividuellen (d.h. SRE- oder BDE-spezifischen) Schwellenwert 420 verglichen 415. Ergibt der Vergleich 415, dass der pfadindividuelle Schwellenwert überschritten ist, dann wird ein entsprechendes Diagnoseergebnis an ein Steuergerät und/oder den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben 450 oder ggf. eine Beseitigung des erkannten Fehlers durchgeführt. Danach werden die genannten Prozessschritte für den nächsten Zylinder (i := i + 1) 455 erneut ausgeführt.
Es ist anzumerken, dass der genannte, pfadindividuelle Schwellenwert vorliegend auf dem BDE-Pfad gemäß der genannten Gleichung (1) festgelegt wird und bedatungstechnisch auf den genannten absoluten Anteil im Mischbetrieb angewendet bzw. appliziert wird.
Durch die beschriebene Vorgehensweise ist gewährleistet, dass die Bewertung der Gemischabweichung physikalisch möglichst entsprechend bzw. kompatibel mit dem entsprechenden Verhalten einer nur eine Einspritzart (SRE oder BDE) bereitstellenden Kraftstoffzumessvorrichtung erfolgt. Es ist zudem anzumerken, dass das beschriebene Verfahren auch zur Diagnose von Komponenten des bei SRE vorgesehenen Niederdrucksystems entsprechend einsetzbar ist. Auch dort wird im variablen Mischbetrieb der genannte absolute Anteil des Kraftstoffpfads herangezogen, anstelle des relativen Anteils.
Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2006/0096572 A1 [0002]
DE 102008044056 A1 [0021]
DE 3808396 A1 [0024]
DE 4420063 A1 [0024]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einer dualen Kraftstoffzumessvorrichtung, bei der eine saugrohrbasierte Kraftstoffzumessung und eine direkte Kraftstoffzumessung in einem variablen Mischbetrieb erfolgen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem genannten variablen Mischbetrieb eine Funktionsdiagnose wenigstens einer Komponente der Kraftstoffzumessvorrichtung durchgeführt wird (415), wobei ein Funktionsfehler auf der Grundlage wenigstens einer physikalischen Auswirkung (425) des Funktionsfehlers auf den Betrieb der Brennkraftmaschine erkannt wird (410).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine physikalische Auswirkung als bei der saugrohrbasierten Kraftstoffzumessung oder der direkten Kraftstoffzumessung erkannte Gemischabweichung (410) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine physikalische Auswirkung als bei der saugrohrbasierten Kraftstoffzumessung oder bei der direkten Kraftstoffzumessung tatsächlich umgesetzte Kraftstoffmenge herangezogen wird (430).
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung einer Gemischabweichung (410) auf der Grundlage eines Lambdawertes erfolgt, wobei die genaue Höhe der Gemischabweichung zugrundegelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erkennung einer Gemischabweichung (410) ein für die saugrohrbasierte Kraftstoffzumessung oder die direkte Kraftstoffzumessung pfadindividueller Schwellenwert (420) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Funktionsdiagnose (415) eine in dem variablen Mischbetrieb erfolgende Kraftstoffaufteilung (445) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Verfahrensschritte für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine zylinderindividuell durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Verfahrensschritte für die Zylinder der Brennkraftmaschine sequenziell durchgeführt werden.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 9 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, eine Brennkraftmaschine bzw. eine Kraftstoffzumessvorrichtung mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zu steuern.