DE102016006715A1

DE102016006715A1 - Verfahren zum Feststellen einer Undichtigkeit in einer Abgasrückführanordnung

Info

Publication number: DE102016006715A1
Application number: DE102016006715.2A
Authority: DE
Inventors: Anders Forslund
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2016-12-29
Also published as: SE539413C2; SE1550889A1; BR102016014240A8

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Feststellen einer Undichtigkeit einer Abgasrückführanordnung (30) in einem Motorsystem (10), das eine Verbrennungskraftmaschine (2), ein Ansaugrohr (12), das zu den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine (2) führt, eine Ansaugdrosselklappe (14) zum Anpassen der Luftströmung in dem Ansaugrohr (12) und ein Abgasrohr (16) für die Abgase aus der Verbrennungskraftmaschine (2) umfasst. Die Abgasrückführanordnung (30) umfasst ein EGR-Rohr (32) und ein EGR-Ventil (34). Die Abgase können von dem Abgasrohr (16) durch das EGR-Rohr (32) und das EGR-Ventil (34) zu dem Ansaugrohr (12) stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe (14) zurückgeführt werden. Das EGR-Ventil (34) passt die EGR-Gasströmung an. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: a) Bestimmen, ob sich die Verbrennungskraftmaschine (2) in einem Leerlaufzustand befindet und sich das EGR-Ventil (34) in einer geschlossenen Position befindet, und wenn ja; b) Bestimmen des absoluten Drucks des Ansaugrohrs (PIM); c) Bestimmen des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe (O); und d) Bestimmen, ob das EGR-Ventil (34) undicht ist, basierend auf der Korrelation zwischen dem absoluten Druck des Ansaugrohrs (PIM) und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen einer Undichtigkeit von einem Abgasrückführungs-(EGR)Ventil. Die Erfindung betrifft ferner ein Motorsystem zum Feststellen einer Undichtigkeit von einem Abgasrückführventil, ein Fahrzeug, welches das Motorsystem umfasst, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
Bei Verbrennungskraftmaschinen, wie beispielsweise bei Diesel- und Otto-Gasmotoren, wird die Abgasrückführung (EGR) häufig verwendet, um die Verbrennungstemperatur zu reduzieren. Dies bedeutet, dass ein Teil der Abgase des Motors zum Ansaugrohr des Motors zurückgeführt wird. Die Inertabgase verdünnen den Sauerstoff in der Ansaugluft und dienen als Absorptionsmittel für Verbrennungshitze und reduzieren somit die Spitzentemperatur in den Motorzylindern. Mit einer reduzierten Spitzentemperatur reduziert sich die Neigung zum Klopfen. Motorsysteme mit Abgasrückführung umfassen typischerweise einen EGR-Kühler, der die Temperatur der EGR-Gase reduziert und somit höhere EGR-Gaspegel ermöglicht und auch die Spitzentemperatur weiter reduziert.
Die EGR-Gasströmung wird normalerweise durch ein EGR-Ventil, wie etwa eine Absperrklappe, geregelt. Diese Ventile sind sowohl thermischer als auch mechanischer Beanspruchung ausgesetzt. Die hohen Temperaturen der Abgase, die durch das EGR-Ventil hindurch zurückgeführt werden, können das Ventil beeinträchtigen, so dass sich das Ventil verformt. Derartige Verformungen können sich auf die Abdichtfähigkeit auswirken, wenn das EGR-Ventil geschlossen ist, und es kann dadurch zu einer EGR-Gasundichtigkeit kommen. Das EGR-Ventil ist typischerweise geschlossen, wenn sich der Motor im Leerlaufzustand befindet. Auch der mechanische Verschleiß des EGR-Ventils kann Undichtigkeiten verursachen. Falls das EGR-Ventil nicht vollständig abgedichtet ist, wenn es geschlossen ist, können je nach dem Druckunterschied zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugrohrdruck EGR-Gase durch das EGR-Ventil hindurch zum Ansaugrohr des Motors entweichen. Eine derartige EGR-Gasundichtigkeit kann die Verbrennung unterbrechen und somit eine Fehlzündung des Motors verursachen. Es ist daher wünschenswert, EGR-Undichtigkeiten frühzeitig festzustellen, so dass man die Nachteile von entweichendem EGR-Gas vermeiden oder reduzieren kann.
Die Druckschrift US 2013/0133634 A1 beschreibt einen Controller für eine Verbrennungskraftmaschine, der einen Undichtigkeitsbestimmungsteil umfasst, der eine Undichtigkeit von EGR-Gas feststellt, wenn das EGR-Ventil ganz geschlossen ist. Die EGR-Undichtigkeit wird basierend auf einer identifizierten EGR-Gaskonzentration im Ansaugrohr bestimmt. Alternativ wird die EGR-Undichtigkeit basierend auf mindestens einem von einem Ansaugluftdruck, einer Gastemperatur stromabwärts von einem EGR-Kühler und einem Antriebsdrehmoment des EGR-Ventils bestimmt.
Trotz der bekannten Lösungen auf dem Gebiet besteht immer noch ein Bedarf daran, ein Verfahren zum Feststellen von Undichtigkeiten von einem Abgasrückführventil zu entwickeln, welches das Risiko von Betriebsstörungen der Verbrennungskraftmaschine reduziert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Feststellen einer Undichtigkeit von einer Abgasrückführanordnung in einem Motorsystem, das eine Verbrennungskraftmaschine umfasst, bereitzustellen. Durch das Feststellen der Undichtigkeit ist es möglich, das Risiko von Betriebsstörungen in der Verbrennungskraftmaschine zu reduzieren.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Feststellen einer Undichtigkeit von einer Abgasrückführanordnung in einem Motorsystem, das eine Verbrennungskraftmaschine umfasst, bereitzustellen, wodurch es möglich ist, den Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine zu optimieren.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Motorsystem mit reduziertem Risiko von Betriebsstörungen der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen.
Die zuvor erwähnten Aufgaben werden durch ein Verfahren gemäß den beiliegenden Ansprüchen erreicht, bezüglich eines Verfahrens zum Feststellen einer Undichtigkeit von einer Abgasrückführungs-(EGR)Anordnung in einem Motorsystem. Das Motorsystem umfasst eine Verbrennungskraftmaschine, ein Ansaugrohr, das zu den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine führt, eine Ansaugdrosselklappe zum Anpassen einer Frischluftströmung in das Ansaugrohr, und ein Abgasrohr für eine Abgasströmung aus der Verbrennungskraftmaschine. Die Abgasrückführanordnung umfasst ein EGR-Rohr und ein EGR-Ventil. Die EGR-Anordnung ist in Fluidkommunikation mit dem Abgasrohr und dem Ansaugrohr angeordnet, so dass mindestens ein Teil der Abgasströmung von dem Abgasrohr durch das EGR-Rohr und das EGR-Ventil zu dem Ansaugrohr stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe zurückgeführt werden kann. Das EGR-Ventil ist angeordnet, um die EGR-Gasströmung anzupassen, die zu dem Ansaugrohr zurückgeführt wird. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

a) Bestimmen, ob sich die Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlauf zustand befindet, und ob sich das EGR-Ventil in einer geschlossenen Position befindet, und wenn ja;
b) Bestimmen des absoluten Drucks des Ansaugrohrs;
c) Bestimmen des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe; und
d) Bestimmen, ob das EGR-Ventil undicht ist, basierend auf der Korrelation zwischen dem absoluten Druck des Ansaugrohrs und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Motorsystem, das eine Verbrennungskraftmaschine, ein Ansaugrohr, das zu den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine führt, eine Ansaugdrosselklappe zum Anpassen einer Frischluftströmung in das Ansaugrohr und ein Abgasrohr für eine Abgasströmung aus der Verbrennungskraftmaschine und eine EGR-Anordnung umfasst. Die EGR-Anordnung umfasst ein EGR-Rohr und ein EGR-Ventil, wobei die EGR-Anordnung in Fluidkommunikation mit dem Abgasrohr und dem Ansaugrohr angeordnet ist, so dass mindestens ein Teil der Abgasströmung von dem Abgasrohr durch das EGR-Rohr und das EGR-Ventil hindurch zu dem Ansaugrohr stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe zurückgeführt werden kann. Das EGR-Ventil ist angeordnet, um die EGR-Gasströmung anzupassen, die zu dem Ansaugrohr zurückgeführt wird. Eine elektronische Steuereinheit ist angeordnet, um zu bestimmen, ob sich die Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, und ob sich das EGR-Ventil in einer geschlossenen Position befindet, und wenn ja, um den absoluten Druck des Ansaugrohrs und den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe zu bestimmen, und um zu bestimmen, ob das EGR-Ventil undicht ist, basierend auf der Korrelation zwischen dem absoluten Druck des Ansaugrohrs und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe.
Die hier erwähnten Aufgaben werden auch durch ein Motorsystem, ein Fahrzeug, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, erreicht.
Weitere Aspekte, Aufgaben und Vorteile werden in der nachstehenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen definiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für das Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer weiteren Aufgaben und Vorteile kann die nachstehend dargelegte ausführliche Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden, in denen die gleichen Bezugszeichen in den diversen Diagrammen ähnliche Elemente bezeichnen. Es zeigen:
1 schematisch ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 schematisch eine Gasströmung durch ein Motorsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 schematisch ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Feststellen von Undichtigkeiten von einer Abgasrückführanordnung in einem Motorsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Diagramm des absoluten Drucks des Ansaugrohrs als Funktion des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe auf Leerlaufgeschwindigkeit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
5 schematisch eine Steuereinheit oder einen Computer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird hiermit mit Bezug auf das Verfahren zum Feststellen einer Undichtigkeit von einer Abgasrückführanordnung in einem Motorsystem beschrieben, wie allgemein zuvor beschrieben.
Wenn sich eine Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, befindet sich das EGR-Ventil typischerweise in einer geschlossenen Position. Eine geschlossene Position für das EGR-Ventil bedeutet eine Position, in der normalerweise kein EGR-Gas durch das EGR-Rohr in das Ansaugrohr zurückgeführt wird. Das EGR-Ventil ist jedoch sowohl thermischer als auch mechanischer Beanspruchung ausgesetzt und kann sich daher unterschiedlich verformen. Die Verformung kann Undichtigkeiten verursachen, wenn sich das EGR-Ventil in seiner geschlossenen Position befindet. Große EGR-Ventile können größere Undichtigkeiten als kleine EGR-Ventile verursachen. Wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, besteht ein Druckunterschied zwischen dem Abgasrohr und dem Ansaugrohr, so dass ein Unterdruck in dem Ansaugrohr stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe erzielt wird. Falls das EGR-Ventil undicht ist, wird auf Grund des Unterdrucks EGR-Gas in das Ansaugrohr angesaugt und kann sich dadurch auf die Verbrennung auswirken und somit eine Fehlzündung der Verbrennungskraftmaschine verursachen. In einem Motorsystem mit einem normal funktionierenden EGR-Ventil ohne Undichtigkeiten besteht eine Korrelation zwischen dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe und dem absoluten Druck des Ansaugrohrs. Ein gewisser Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe entspricht somit einem gewissen absoluten Druck des Ansaugrohrs, der bereitgestellt wird, um die Leerlaufgeschwindigkeit zu bewahren. Der absolute Druck des Ansaugrohrs kann dadurch als Funktion des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe auf der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine angesehen werden. Durch das Bestimmen des tatsächlichen absoluten Drucks des Ansaugrohrs und des tatsächlichen Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe während der Leerlaufgeschwindigkeit und der Korrelation dazwischen können Undichtigkeiten von dem EGR-Ventil zuverlässig und effizient festgestellt werden.
Die gewünschte Leerlaufgeschwindigkeit liegt normalerweise zwischen 400 bis 800 RPM, kann jedoch je nach Motortyp oder Fahrzeugtyp variieren. Somit kann die Leerlaufgeschwindigkeit auch geringer als 400 RPM oder höher als 800 RPM sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der absolute Druck des Ansaugrohrs anhand einer Druckmessvorrichtung, die in dem Ansaugrohr angeordnet ist, bestimmt. Die Druckmessvorrichtung kann ein Ansaugrohr-Absolutdrucksensor (MAP-Sensor) sein.
Der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe kann anhand eines Positionssensors, der in Kommunikation mit der Ansaugdrosselklappe angeordnet ist, bestimmt werden. Die Ansaugdrosselklappe kann beispielsweise eine Absperrklappe sein, die eine Scheibe umfasst, die in dem Ansaugrohr angeordnet ist. Der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe entspricht somit einem Winkel der Scheibe. Der Positionssensor kann somit den Winkel der Scheibe identifizieren, und dadurch wird der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe bestimmt. Der Öffnungsgrad wird als Prozentsatz bestimmt, wobei der Öffnungsgrad einer vollständig geöffneten Ansaugdrosselklappe 100% beträgt und eine vollständig geschlossene Ansaugdrosselklappe 0% beträgt. Eine Ansaugdrosselklappe weist typischerweise einen Öffnungsgrad zwischen 5 bis 20% während des Leerlaufbetriebs der Verbrennungskraftmaschine auf, kann jedoch je nach Motortyp oder Fahrzeugtyp variieren. Somit kann der Öffnungsgrad während des Leerlaufbetriebs geringer als 5% und höher als 20% sein.
Eine elektronische Steuereinheit ist entsprechend in Kommunikation mit der Druckmessvorrichtung und dem Positionssensor angeordnet. Die Steuereinheit empfängt somit Signale von den Messvorrichtungen und bestimmt, ob das EGR-Ventil undicht ist. Die Steuereinheit bestimmt entsprechend, ob sich die Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet und ob sich das EGR-Ventil in seiner geschlossenen Position befindet. Die Steuereinheit bestimmt entsprechend, ob sich die Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, anhand eines Umdrehungszählers oder dergleichen, der die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine misst. Andere Werte von Betriebsbedingungen können ebenfalls berücksichtigt werden, wie etwa der Drehmomentbedarf. Die Drehzahl, die vorbestimmt ist, gibt an, ob sich die Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet oder nicht. Die Steuereinheit ist angeordnet, um zu bestimmen, ob sich das EGR-Ventil in einer geschlossenen Position befindet, anhand eines Positionssensors, der die Position des EGR-Ventils bestimmt. Das EGR-Ventil ist entsprechend eine Absperrklappe, die eine Scheibe umfasst, wobei der Positionssensor den Winkel der Scheibe und dadurch die Position des EGR-Ventils bestimmt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst der Schritt des Bestimmens, ob das EGR-Ventil undicht ist, das Bestimmen eines Referenzwertes für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe und eines Referenzwertes für den absoluten Druck des Ansaugrohrs, und das Bestimmen, ob das EGR-Ventil undicht ist, basierend auf einem Vergleich zwischen den Referenzwerten und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe und dem absoluten Druck des Ansaugrohrs. Die Referenzwerte sind bevorzugt vorbestimmt und in der Steuereinheit gespeichert. Die Referenzwerte werden bevorzugt basierend auf der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine bestimmt. Die Referenzwerte stellen somit den absoluten Druck des Ansaugrohrs und den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe dar, die bereitzustellen sind, um die gewünschte Leerlauf-Motorgeschwindigkeit zu bewahren, wenn keine Undichtigkeit vorliegt. Die Referenzwerte können basierend auf empirischen Daten von funktionsfähigen Verbrennungskraftmaschinen ohne Undichtigkeiten bestimmt werden, und die empirischen Daten basierend entsprechend auf einem spezifischen Motortyp. Durch Vergleichen des tatsächlichen absoluten Drucks des Ansaugrohrs und des tatsächlichen Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe mit den Referenzwerten können Abweichungen von den Referenzwerten identifiziert werden. Abweichungen von den Referenzwerten bedeuten, dass bei der Korrelation zwischen dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe und dem absoluten Druck des Ansaugrohrs etwas nicht stimmt, und es kann dadurch bestimmt werden, ob das EGR-Ventil undicht ist oder nicht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die Referenzwerte basierend auf mindestens einem von der Motorgeschwindigkeit, der Motorreibung, Belastungen, die sich auf den Motor auswirken, einer angefragten Drehmomentreserve, dem Motorhubraum, dem Durchmesser der Drosselklappe, der Höhe und/oder der Lufttemperatur bestimmt. Diese Faktoren wirken sich auf das Motorsystem und die Verbrennungskraftmaschine aus, so dass der Bedarf an Außenluft und somit absolutem Druck des Ansaugrohrs je nach den Betriebsbedingungen variiert. Die Referenzwerte sind somit von diesen Faktoren abhängig. Wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, versucht die Steuereinheit ständig, eine Möglichkeit zu finden, um alle Drehmomente in dem Motorsystem ohne Auswirkung auf die Motorgeschwindigkeit auszugleichen. Beispielsweise verursachen die Motorreibung, Zubehör, wie etwa Generatoren und Verdichter, und das Getriebe, Drehmomentbedarf, der ständig versucht, die Motorgeschwindigkeit zu verringern. Um dies zu handhaben, wird die Verbrennung von Luft und Kraftstoff in dem Motorzylinder verwendet, um genug Drehmoment zu generieren, um eine konstante Leerlaufgeschwindigkeit zu bewahren. Die Motorreibung, Verluste und Belastungen, die sich auf den Motor auswirken, können während des Leerlaufzustands variieren, und die Motorgeschwindigkeit kann somit unter die gewünschte Leerlaufgeschwindigkeit fallen oder über die gewünschte Leerlaufgeschwindigkeit ansteigen. Da die Steuereinheit die Variation des Drehmomentbedarfs nicht vorhersagen kann, ist eine Drehmomentreserve notwendig, um plötzliche Zunahmen oder Abnahmen des Drehmomentbedarfs während des Leerlaufzustands handhaben zu können. Durch das Verzögern der Zündeinstellung in dem Motorzylinder kann eine Drehmomentreserve aufgebaut werden. Somit kann die Steuereinheit die Drehmomentausgabe erhöhen, um eine plötzliche Erhöhung des Drehmomentbedarfs zu überwinden. Je nach der angefragten Größe der Drehmomentreserve muss der absolute Druck des Ansaugrohrs angepasst werden, um die gewünschte Leerlaufgeschwindigkeit zu bewahren. Der absolute Druck des Ansaugrohrs und der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe, die geeignet sind, um eine konstante Leerlaufgeschwindigkeit, d. h. die Referenzwerte, zu bewahren, sind somit von mehreren Faktoren abhängig, wie etwa von der Motorgeschwindigkeit, der Motorreibung, den Belastungen, die sich auf den Motor auswirken, der angefragten Drehmomentreserve, dem Motorhubraum, dem Durchmesser der Drosselklappe, der Höhe und/oder der Lufttemperatur. Die Referenzwerte für den absoluten Druck des Ansaugrohrs und den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe sind beispielsweise geringer für den Fall, dass eine geringe Drehmomentreserve angefragt wird, als für den Fall, dass eine hohe Drehmomentreserve angefragt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird bestimmt, dass das EGR-Ventil undicht ist, falls der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe den Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe überschreitet und der bestimmte absolute Druck des Ansaugrohrs den Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs überschreitet. Wenn eine Undichtigkeit von dem EGR-Ventil vorliegt, können Inertgase in das Ansaugrohr stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe strömen. Der absolute Druck des Ansaugrohrs nimmt dadurch zu. Der Bedarf an Frischluft ist weiterhin derselbe, doch wenn der absolute Druck des Ansaugrohrs auf Grund der Undichtigkeit erhöht wird, nimmt der Druckunterschied über der Ansaugdrosselklappe ab, und der Luftstrom durch die Ansaugdrosselklappe in das Ansaugrohr verringert sich. Um genug Luft in dem Ansaugrohr bereitzustellen, erhöht das Motorsystem automatisch den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe. Somit bedeuten ein Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe, der den Referenzwert für den Öffnungsgrad überschreitet, und ein absoluter Druck des Ansaugrohrs, der den Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs überschreitet, dass das EGR-Ventil undicht ist.
Für den Fall, dass bestimmt wird, dass das EGR-Ventil undicht ist, nimmt der absolute Druck des Ansaugrohrs zu, um den Druckunterschied zwischen dem Abgasrohr und dem Ansaugrohr zu verringern. Durch das Verringern des Druckunterschieds werden weniger EGR-Gase in das Ansaugrohr angesaugt. Der absolute Druck des Ansaugrohrs wird entsprechend erhöht, indem der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe erhöht wird. Normalerweise würde eine Erhöhung eines Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe zu einer erhöhten Motorgeschwindigkeit führen. Um eine Erhöhung der Motorgeschwindigkeit zu vermeiden und eine konstante Leerlaufgeschwindigkeit zu bewahren, wird die Zündeinstellung verzögert. Die Steuereinheit steuert die Ansaugdrosselklappe entsprechend, so dass sich der absolute Druck des Ansaugrohrs erhöht. Die Steuereinheit steuert entsprechend auch die Verbrennungskraftmaschine, so dass die Zündeinstellung verzögert wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird bestimmt, dass Außenluft in das Ansaugrohr eindringt, falls der bestimmte absolute Druck des Ansaugrohrs dem Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs entspricht, doch der bestimmte Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe geringer als der Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe ist. Beispielsweise auf Grund von beschädigten Dichtungsringen/Dichtungen oder ähnlichen Beschädigungen kann Frisch- bzw. Außenluft in das Ansaugrohr eindringen. Der Bedarf an Frischluft durch die Ansaugdrosselklappe in das Ansaugrohr wird dadurch verringert, und der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe nimmt ab. Ein geringerer Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe aber ein intakter absoluter Druck des Ansaugrohrs bedeutet somit, dass Außenluft in das Ansaugrohr eindringt.
Für den Fall, dass bestimmt wird, dass Außenluft in das Ansaugrohr eindringt, wird stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe entsprechend verringert. Somit kann eine konstante Leerlaufgeschwindigkeit bewahrt werden. Die Steuereinheit steuert entsprechend die Ansaugdrosselklappe, so dass der Öffnungsgrad verringert wird, bis die Luft, die durch die Ansaugdrosselklappe strömt, zusammen mit der eindringenden Luft einen absoluten Druck des Ansaugrohrs bereitstellt, der die Leerlaufgeschwindigkeit bewahrt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird bestimmt, dass das EGR-Ventil undicht ist und dass Außenluft in das Ansaugrohr eindringt, falls der bestimmte absolute Druck des Ansaugrohrs den Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs überschreitet, doch der bestimmte Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe im Wesentlichen dem Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe entspricht. Eine EGR-Undichtigkeit führt zu einem erhöhten absoluten Druck des Ansaugrohrs und einem erhöhten Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe, wie zuvor beschrieben. Falls jedoch gleichzeitig eine Undichtigkeit von Außenluft in dem Ansaugrohr vorliegt, verringert das Motorsystem automatisch den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe, da sich der Bedarf an Frischluft verringert. Das Ergebnis ist somit ein erhöhter absoluter Druck des Ansaugrohrs im Verhältnis zu dem Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs, jedoch im Wesentlichen der gleiche Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher definiert.
1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 1, das ein Motorsystem 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst. Das Fahrzeug 1 umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 2, die mit einem Getriebe 4 verbunden ist. Die Verbrennungskraftmaschine 2 ist entsprechend ein Gasmotor, wie etwa ein Otto-Motor. Der Motor kann auch ein Diesel-Motor sein. Das Getriebe 4 ist auch mit den Antriebsrädern 8 des Fahrzeugs 1 durch eine Abtriebswelle des Getriebes (nicht gezeigt) verbunden. Das Fahrzeug umfasst auch ein Fahrgestell 9. Das Fahrzeug 1 kann ein schweres Fahrzeug, z. B. ein Lastwagen oder ein Bus, sein. Das Fahrzeug 1 kann alternativ ein Personenwagen sein.
2 zeigt schematisch eine Gasströmung durch ein Motorsystem 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Gasströmung wird durch Pfeile angegeben. Das Motorsystem 10 umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 2, ein Ansaugrohr 12, das zu den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine 2 führt, und eine Ansaugdrosselklappe 14 zum Anpassen der Frischluftströmung in das Ansaugrohr 12. Ferner umfasst das System ein Abgasrohr 16 für die Abgase aus der Verbrennungskraftmaschine 2 und eine Abgasrückführungs-(EGR)Anordnung 30. Die EGR-Anordnung 30 umfasst ein EGR-Rohr 32 und ein EGR-Ventil 34. Die EGR-Anordnung 30 und das EGR-Rohr 32 sind in Fluidkommunikation mit dem Abgasrohr 16 und dem Ansaugrohr 12 angeordnet, so dass mindestens ein Teil der Abgasströmung von dem Abgasrohr 16 durch das EGR-Rohr 32 und das EGR-Ventil 34 hindurch zu dem Ansaugrohr 12, stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe 14, zurückgeführt werden kann. Das EGR-Ventil 34 ist angeordnet, um die Menge der EGR-Gasströmung anzupassen, die zu dem Ansaugrohr 12 zurückgeführt wird. Das Motorsystem umfasst entsprechend einen Turbokompressor 18 und einen Ladeluftkühler 19, die stromaufwärts von der Ansaugdrosselklappe 14 angeordnet sind. Eine Abgasturbine 24, die den Turbokompressor 18 antreibt, kann ebenfalls stromabwärts von der Verbrennungskraftmaschine 2 in dem Abgasrohr 16 angeordnet sein. Die EGR-Anordnung 30 kann ferner einen EGR-Kühler 36 umfassen, der angeordnet ist, um die Temperatur der zurückgeführten Abgasströmung zu verringern und dadurch die Spitzentemperatur in den Motorzylindern zu verringern.
Eine elektronische Steuereinheit 20 kann in Kommunikation mit dem Turbokompressor 18, dem Ladeluftkühler 19, der Abgasturbine 24, der Ansaugdrosselklappe 14, der Verbrennungskraftmaschine 2, dem EGR-Ventil 34 und dem EGR-Kühler 36 angeordnet sein. Die Steuereinheit 20 kann über einen CAN-(„Controller Area Network”)Bus in Kommunikation mit den hier erwähnten Bauteilen angeordnet sein. Die elektronische Steuereinheit 20 ist angeordnet, um zu bestimmen, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Leerlaufzustand befindet und das EGR-Ventil 34 geschlossen ist, und wenn ja, um den absoluten Druck des Ansaugrohrs P_IM und den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O zu bestimmen und um zu bestimmen, ob das EGR-Ventil 34 undicht ist, basierend auf der Korrelation zwischen dem absoluten Druck des Ansaugrohrs P_IM und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O. Ein Computer 22 kann an die Steuereinheit 20 angeschlossen sein.
Die Steuereinheit 20 ist entsprechend angepasst, um zu bestimmen, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Leerlaufzustand befindet, anhand eines Umdrehungszählers (nicht gezeigt), der die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 misst. Die Drehzahl gibt möglicherweise mit anderen Betriebsbedingungen, wie etwa Drehmomentbedarf, an, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Leerlaufzustand befindet oder nicht. Die Steuereinheit 20 ist entsprechend angepasst, um zu bestimmen, ob sich das EGR-Ventil 34 in einer geschlossenen Position befindet, anhand eines Positionssensors (nicht gezeigt), der die Position des EGR-Ventils 34 bestimmt. Das EGR-Ventil 34 ist entsprechend eine Absperrklappe, die eine Scheibe umfasst, wobei der Positionssensor den Winkel der Scheibe und dadurch die Position des EGR-Ventils 34 identifiziert. Die Steuereinheit 20 ist entsprechend angepasst, um einen Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O_ref und einen Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs P_ref zu bestimmen, und um zu bestimmen, ob das EGR-Ventil 34 undicht ist, basierend auf einem Vergleich zwischen den Referenzwerten O_ref, P_ref und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O und dem absoluten Druck des Ansaugrohrs P_IM. Die Referenzwerte O_ref, P_ref sind entsprechend vorbestimmt und in der Steuereinheit 20 gespeichert.
Ein Positionssensor 40 ist in Kommunikation mit der Ansaugdrosselklappe 14 und der Steuereinheit 20 angeordnet, um den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O zu bestimmen. Die Ansaugdrosselklappe 14 ist eine Absperrklappe, die eine Scheibe (nicht gezeigt) umfasst, die in dem Ansaugrohr 12 angeordnet ist. Der Positionssensor 40 ist somit angeordnet, um den Winkel der Scheibe und dadurch den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O zu bestimmen.
Eine Druckmessvorrichtung 42 ist in Fluidkommunikation mit dem Ansaugrohr 12 angeordnet. Die Druckmessvorrichtung 42 kann ein Ansaugrohr-Absolutdrucksensor (MAP-Sensor) sein. Die Steuereinheit 20 ist in Kommunikation mit der Druckmessvorrichtung 42 angeordnet. Die Steuereinheit 20 ist somit angeordnet, um Signale von der Druckmessvorrichtung 42 zu empfangen, und der Positionssensor 40 bestimmt, ob das EGR-Ventil 34 undicht ist.
3 bildet schematisch ein Ablaufschema für ein Verfahren zum Feststellen von Undichtigkeiten von einer Abgasrückführanordnung 30 in einem Motorsystem 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ab. Das Motorsystem 10 ist konfiguriert, wie in Verbindung mit 2 beschrieben, und umfasst die gleichen Bauteile wie das System in 2. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: a) Bestimmen, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Leerlaufzustand befindet, und ob sich das EGR-Ventil 34 in einer geschlossenen Position befindet, und wenn ja; b) Bestimmen des absoluten Drucks des Ansaugrohrs P_IM; c) Bestimmen des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe O; und d) Bestimmen, ob das EGR-Ventil 34 undicht ist, basierend auf der Korrelation zwischen dem absoluten Druck des Ansaugrohrs P_IM und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O.
Zurück zu 2, in der sich die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Leerlaufzustand befindet und sich das EGR-Ventil 34 typischerweise in einer geschlossenen Position befindet. Wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Leerlaufzustand befindet, besteht ein Druckunterschied zwischen dem Abgasrohr 16 und dem Ansaugrohr 12, so dass ein Unterdruck in dem Ansaugrohr 12 stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe 14 erzielt wird. Falls das EGR-Ventil 34 undicht ist, wird das EGR-Gas auf Grund des Unterdrucks in das Ansaugrohr 12 angesaugt und kann sich dadurch auf die Verbrennung auswirken und eine Fehlzündung der Verbrennungskraftmaschine 2 verursachen. Bei einem Motorsystem 10 mit einem normal funktionierenden EGR-Ventil 34 ohne Undichtigkeiten ist die Korrelation zwischen dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe und dem absoluten Druck des Ansaugrohrs im Wesentlichen linear. Ein gewisser Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe entspricht somit einem gewissen absoluten Druck des Ansaugrohrs, der bereitgestellt wird, um eine konstante Leerlaufgeschwindigkeit des Motors zu bewahren, und dies ist in 4 durch die Linie R abgebildet. Durch das Bestimmen des tatsächlichen absoluten Drucks des Ansaugrohrs P_IM und des tatsächlichen Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe O während der Leerlaufgeschwindigkeit und der Korrelation dazwischen können Undichtigkeiten von dem EGR-Ventil 34 zuverlässig und effizient festgestellt werden.
Wie zuvor erwähnt, kann die gewünschte Leerlaufgeschwindigkeit variieren und könnte beispielsweise von 400 bis 800 RPM reichen. Die Steuereinheit 20 bestimmt entsprechend, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Leerlaufzustand befindet und ob sich das EGR-Ventil 34 in seiner geschlossenen Position befindet. Die Steuereinheit 20 bestimmt entsprechend, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Leerlaufzustand befindet, in Schritt a) anhand eines Umdrehungszählers (nicht gezeigt), der die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 misst. Die Informationen über die Drehzahl und den Drehmomentbedarf geben an, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Leerlaufzustand befindet oder nicht. Die Steuereinheit 20 bestimmt entsprechend, ob sich das EGR-Ventil 34 in einer geschlossenen Position befindet, in Schritt a) anhand eines Positionssensors (nicht gezeigt), der die Position des EGR-Ventils 34 bestimmt.
Der absolute Druck des Ansaugrohrs P_IM wird bevorzugt in Schritt b) anhand der Druckmessvorrichtung 42 bestimmt, die in Fluidkommunikation mit dem Ansaugrohr 12 angeordnet ist. Die Druckmessvorrichtung 42 kann ein Ansaugrohr-Absolutdrucksensor (MAP-Sensor) sein, der den absoluten Druck in dem Ansaugrohr misst. Es können andere Arten von Druckmessvorrichtungen verwendet werden, und es ist auch möglich, den absoluten Druck beispielsweise durch Messen eines Überdrucks in dem Ansaugrohr zu bestimmen.
Der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O wird bevorzugt in Schritt c) anhand des Positionssensors 40, der in Kommunikation mit der Ansaugdrosselklappe 14 angeordnet ist, bestimmt. Der Öffnungsgrad wird als Prozentsatz bestimmt, wobei der Öffnungsgrad einer vollständig geöffneten Ansaugdrosselklappe 14 100% beträgt und eine vollständig geschlossene Ansaugdrosselklappe 14 0% beträgt. Eine Ansaugdrosselklappe 14 weist typischerweise einen Öffnungsgrad zwischen 5 bis 20% während des Leerlaufbetriebs der Verbrennungskraftmaschine 2 auf, doch der Öffnungsgrad kann je nach Art des Motorsystems variieren.
Die elektronische Steuereinheit 20 ist entsprechend in Kommunikation mit der Druckmessvorrichtung 42 und dem Positionssensor 40 angeordnet. Die Steuereinheit 20 empfängt somit Signale von der Positionsmessvorrichtung 40 und der Druckmessvorrichtung 42 und bestimmt, ob das EGR-Ventil 34 undicht ist.
Schritt d) zum Bestimmen, ob das EGR-Ventil 34 undicht ist, umfasst das Bestimmen eines Referenzwertes für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O_ref und eines Referenzwertes für den absoluten Druck des Ansaugrohrs P_ref, und das Bestimmen, ob das EGR-Ventil 34 undicht ist, basierend auf einem Vergleich zwischen den Referenzwerten O_ref, P_ref und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O und dem absoluten Druck des Ansaugrohrs P_IM. Die Referenzwerte O_ref, P_ref sind bevorzugt vorbestimmt und in der Steuereinheit 20 gespeichert. Die Referenzwerte O_ref, P_ref werden bevorzugt basierend auf der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit bestimmt. Die Referenzwerte O_ref, P_ref stellen somit den absoluten Druck des Ansaugrohrs und den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe dar, die bereitgestellt werden, um die gewünschte Leerlaufgeschwindigkeit zu bewahren, wenn keine Undichtigkeit vorliegt. Die Referenzwerte O_ref, P_ref können basierend auf empirischen Daten von betriebsfähigen Verbrennungskraftmaschinen 2 ohne Undichtigkeiten bestimmt werden. Die Steuereinheit 20 vergleicht somit den tatsächlichen absoluten Druck des Ansaugrohrs ^PIM und den tatsächlichen Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O mit den Referenzwerten O_ref, P_ref und identifiziert Abweichungen von den Referenzwerten O_ref, P_ref. Die Abweichungen von den Referenzwerten O_ref, P_ref bedeuten, dass mit der Korrelation zwischen dem bestimmten Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O und dem absoluten Druck des Ansaugrohrs P_IM etwas nicht stimmt, und es kann dadurch bestimmt werden, dass das EGR-Ventil 34 undicht ist.
Die Referenzwerte O_ref, P_ref werden bevorzugt basierend auf mindestens einem von der Motorgeschwindigkeit, der Motorreibung, Belastungen, die sich auf den Motor auswirken, der angefragten Drehmomentreserve, dem Motorhubraum, dem Durchmesser der Drosselklappe, der Höhe und/oder der Lufttemperatur bestimmt. Wie sich diese Faktoren auf die Referenzwerte auswirken, wird in Verbindung mit 4 und mit Bezug auf das Ablaufschema aus 2 näher beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird in Schritt d) bestimmt, dass das EGR-Ventil 34 undicht ist, falls der bestimmte Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O den Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O_ref überschreitet und der absolute Druck des Ansaugrohrs P_IM den Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs P_ref überschreitet. Wenn eine Undichtigkeit von dem EGR-Ventil 34 vorliegt, strömen Inertgase in das Ansaugrohr 12 stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe 14. Dadurch erhöht sich der absolute Druck des Ansaugrohrs. Der Bedarf an Frischluft ist immer noch der gleiche, aber wenn der absolute Druck des Ansaugrohrs auf Grund der Undichtigkeit erhöht wird, nimmt der Druckunterschied über der Ansaugdrosselklappe 14 ab und die Luftströmung durch die Ansaugdrosselklappe 14 in das Ansaugrohr 12 verringert sich. Um genug Luft in dem Ansaugrohr 12 bereitzustellen, erhöht das Motorsystem 10 automatisch den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe 14. Somit bedeuten ein Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe 14, der den Referenzwert für den Öffnungsgrad überschreitet, und ein absoluter Druck des Ansaugrohrs, der den Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs überschreitet, dass das EGR-Ventil 34 undicht ist.
Für den Fall, dass in Schritt d) bestimmt wird, dass das EGR-Ventil 34 undicht ist, wird der absolute Druck des Ansaugrohrs P_IM erhöht, um den Druckunterschied zwischen dem Abgasrohr 16 und dem Ansaugrohr 12 zu verringern. Falls der Druckunterschied verringert wird, werden weniger EGR-Gase in das Ansaugrohr 12 angesaugt. Der absolute Druck des Ansaugrohrs P_IM wird entsprechend durch Erhöhen des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe O erhöht. Normalerweise würde ein Erhöhen eines Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe zu einer erhöhten Motorgeschwindigkeit führen. Um eine Erhöhung der Motorgeschwindigkeit zu vermeiden und die gewünschte Leerlaufgeschwindigkeit zu bewahren, wird die Zündeinstellung verzögert. Die Steuereinheit 20 steuert entsprechend die Ansaugdrosselklappe 14, so dass der absolute Druck des Ansaugrohrs erhöht wird. Die Steuereinheit 20 steuert die Verbrennungskraftmaschine entsprechend, so dass die Zündeinstellung verzögert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird in Schritt d) bestimmt, dass Außenluft in das Ansaugrohr 12 eindringt, falls der bestimmte absolute Druck des Ansaugrohrs P_IM dem Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs P_ref entspricht, doch der bestimmte Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O geringer als der Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O_ref ist. Beispielsweise auf Grund von beschädigten Dichtungsringen/Dichtungen oder ähnlichen Beschädigungen kann Außenluft in das Ansaugrohr 12 eindringen. Der Bedarf an Frischluft durch die Ansaugdrosselklappe 14 in das Ansaugrohr 12 wird dadurch verringert, und der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe wird verringert. Ein geringerer Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O doch ein intakter absoluter Druck des Ansaugrohrs P_IM bedeuten somit, dass Außenluft in das Ansaugrohr 12 eindringt.
Für den Fall, dass bestimmt wird, dass Außenluft in das Ansaugrohr 12 stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe 14 eindringt, wird der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe entsprechend verringert. Somit kann die gewünschte Leerlaufgeschwindigkeit bewahrt werden. Die Steuereinheit 20 steuert entsprechend die Ansaugdrosselklappe 14, so dass der Öffnungsgrad verringert wird, bis die Luft, die durch die Ansaugdrosselklappe 14 strömt, zusammen mit der eindringenden Luft einen absoluten Druck des Ansaugrohrs bereitstellt, der die Leerlaufgeschwindigkeit bewahrt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird in Schritt d) bestimmt, dass das EGR-Ventil 34 undicht ist, und dass Außenluft in das Ansaugrohr 12 eindringt, falls bestimmt wird, dass der absolute Druck des Ansaugrohrs P_IM den Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs P_ref überschreitet, doch der bestimmte Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O im Wesentlichen dem Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O_ref entspricht. Eine EGR-Undichtigkeit führt zu einem erhöhten absoluten Druck des Ansaugrohrs und einem erhöhten Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe, wie zuvor beschrieben. Falls jedoch gleichzeitig ein Eindringen von Außenluft in das Ansaugrohr 12 vorliegt, verringert das Motorsystem 10 den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe automatisch, da sich der Bedarf an Frischluft verringert. Das Ergebnis ist somit ein erhöhter absoluter Druck des Ansaugrohrs im Vergleich zu dem Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs, jedoch im Wesentlichen der gleiche Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe.
4 bildet ein Diagramm des absoluten Drucks des Ansaugrohrs als Funktion des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe auf einer Leerlaufgeschwindigkeit des Motors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ab. Die Leerlaufgeschwindigkeit kann beispielsweise bei ungefähr 600 RPM liegen. Das Diagramm betrifft ein Motorsystem 10, wie in 2 beschrieben, und ein Verfahren zum Feststellen von Undichtigkeiten in einer EGR-Anordnung in einem Motorsystem, wie in 3 beschrieben.
Bei einem Motorsystem 10 mit einem normal funktionierenden EGR-Ventil 34 ohne Undichtigkeiten besteht eine lineare Korrelation zwischen dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe und dem absoluten Druck des Ansaugrohrs. Diese lineare Korrelation wird in dem Diagramm als Referenzlinie R gezeigt. Ein gewisser Öffnungsgrad O der Ansaugdrosselklappe entspricht somit einem gewissen absoluten Druck des Ansaugrohrs P, der bereitgestellt wird, um die gewünschte Leerlaufgeschwindigkeit zu bewahren. Der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe und der absolute Druck des Ansaugrohrs, die bereitzustellen sind, um die Leerlaufgeschwindigkeit während gewissen Betriebsbedingungen zu bewahren, sind die Referenzwerte P_ref, O_ref, wie in Verbindung mit 2 und 3 beschrieben.
Die Referenzwerte für den absoluten Druck des Ansaugrohrs P_ref und für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O_ref variieren in Abhängigkeit von mehreren Faktoren, wie etwa der Motorgeschwindigkeit, der Motorreibung, Belastungen, die sich auf den Motor auswirken, der angefragten Drehmomentreserve, dem Motorhubraum, dem Durchmesser der Drosselklappe, der Höhe und/oder der Lufttemperatur. Beispielsweise muss in Abhängigkeit von der angefragten Größe der Drehmomentreserve der absolute Druck des Ansaugrohrs P angepasst werden, um die Leerlaufgeschwindigkeit zu bewahren. Der Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs P_ref wird hier als lineare Funktion des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe O_ref dargestellt und variiert in Abhängigkeit von den hier erwähnten Faktoren linear. Die Referenzwerte für den absoluten Druck des Ansaugrohrs und den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe P_ref, O_ref folgen somit der Referenzlinie R in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen. Die Referenzwerte für den absoluten Druck des Ansaugrohrs P_ref und den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O_ref sind beispielsweise während Betriebsbedingungen geringer, bei denen eine geringe Drehmomentreserve angefragt wird, als für den Fall, dass eine hohe Drehmomentreserve angefragt wird.
In dem Diagramm werden zwei verschiedene Fälle gezeigt, in denen eine Abweichung von den Referenzwerten P_ref, O_ref identifiziert wurde. In dem ersten Fall wurde ein absoluter Druck des Ansaugrohrs P_IM1 und ein Öffnungsgrad des Ansaugdrucks O₁ gemäß dem Verfahren bestimmt, wie in 3 beschrieben. In diesem Fall ist der bestimmte absolute Druck des Ansaugrohrs P_IM1 ähnlich wie der Referenzwert P_ref, doch der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O₁ ist viel niedriger als der Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O_ref. Dies bedeutet, dass vielleicht Außenluft in das Ansaugrohr 12 eindringt, wie zuvor in Verbindung mit 3 beschrieben.
In dem zweiten Fall wurden ein absoluter Druck des Ansaugrohrs P_IM2 und ein Öffnungsgrad des Ansaugdrucks O₂ bestimmt. In diesem Fall überschreitet der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O₂ den Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe O_ref, und der absolute Druck des Ansaugrohrs P_IM2 überschreitet den Referenzwert P_ref. Dies bedeutet, dass das EGR-Ventil 34 EGR-Gas in das Ansaugrohr 12 entweichen lässt, wie zuvor in Verbindung mit 3 beschrieben.
5 bildet schematisch eine Variante einer Vorrichtung 500 ab. Die Steuereinheit 20 und/oder der Computer 22, die bzw. der mit Bezug auf 2 beschrieben wurde(n), kann bzw. können bei einer Variante die Vorrichtung 500 umfassen. Der Begriff „Verbindung” bezieht sich hier auf eine Kommunikationsverbindung, wobei es sich um eine physische Verbindung, wie etwa eine optoelektronische Kommunikationsleitung, oder um eine nicht physische Verbindung, wie etwa eine drahtlose Verbindung, beispielsweise eine Funk- oder Hochfrequenzverbindung, handeln kann. Die Vorrichtung 500 umfasst einen nicht flüchtigen Speicher 520, eine Datenverarbeitungseinheit 510 und einen Schreib-/Lese-Speicher 550. Der nicht flüchtige Speicher 520 weist ein erstes Speicherelement 530 auf, in dem ein Computerprogramm, z. B. ein Betriebssystem, gespeichert ist, um die Funktionsweise der Vorrichtung 500 zu steuern. Die Vorrichtung 500 umfasst ferner einen Bus-Controller, einen seriellen Kommunikationsanschluss, E/A-Mittel, einen A/D-Wandler, eine Einheit zum Eingeben und Übertragen von Zeit und Datum, einen Ereigniszähler und einen Unterbrechungs-Controller (nicht dargestellt). Der nicht flüchtige Speicher 520 weist auch ein zweites Speicherelement 540 auf.
Es wird ein Computerprogramm P bereitgestellt, das Routinen zum Feststellen einer Undichtigkeit in einer Abgasrückführanordnung in einem Motorsystem 10 umfasst. Das Computerprogramm P umfasst Routinen zum Bestimmen, ob sich die Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, und ob sich das EGR-Ventil in einer geschlossenen Position befindet. Das Computerprogramm P umfasst Routinen zum Bestimmen des absoluten Drucks des Ansaugrohrs. Das Computerprogramm P umfasst Routinen zum Bestimmen des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe. Das Computerprogramm P umfasst Routinen zum Bestimmen, ob das EGR-Ventil undicht ist, basierend auf der Korrelation zwischen dem absoluten Druck des Ansaugrohrs und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe.
Das Programm P kann in ausführbarer Form oder in komprimierter Form in einem Speicher 560 und/oder in einem Schreib-/Lese-Speicher 550 gespeichert sein.
Wenn die Datenverarbeitungseinheit 510 beschrieben wird, wie sie eine bestimmte Funktion ausführt, bedeutet dies, dass die Datenverarbeitungseinheit 510 einen gewissen Teil des Programms, das in dem Speicher 560 gespeichert ist, oder einen gewissen Teil des Programms, das in dem Schreib-/Lese-Speicher 550 gespeichert ist, ausführt.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung 510 kann mit einem Datenanschluss 599 über einen Datenbus 515 kommunizieren. Der nicht flüchtige Speicher 520 ist zur Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 512 gedacht. Der separate Speicher 560 ist dazu gedacht, mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 511 zu kommunizieren. Der Schreib-/Lese-Speicher 550 ist geeignet, um mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 514 zu kommunizieren.
Wenn Daten an dem Datenanschluss 599 empfangen werden, werden sie zeitweilig in dem zweiten Speicherelement 540 gespeichert. Wenn empfangene Eingabedaten zeitweilig gespeichert wurden, wird die Datenverarbeitungseinheit 510 vorbereitet, um eine Codeausführung durchzuführen, wie zuvor beschrieben.
Teile der hier beschriebenen Verfahren können von der Vorrichtung 500 anhand der Datenverarbeitungseinheit 510 ausgeführt werden, die das Programm ausführt, das in dem Speicher 560 oder dem Schreib-/Lese-Speicher 550 gespeichert ist. Wenn die Vorrichtung 500 das Programm ausführt, werden die hier beschriebenen Verfahren ausgeführt.
Schließlich sei zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern im Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche variieren kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2013/0133634 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Feststellen einer Undichtigkeit von einer Abgasrückführungs-(EGR)Anordnung (30) in einem Motorsystem (10), wobei das Motorsystem (10) eine Verbrennungskraftmaschine (2), ein Ansaugrohr (12), das zu den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine (2) führt, eine Ansaugdrosselklappe (14) zum Anpassen einer Frischluftströmung in das Ansaugrohr (12) und ein Abgasrohr (16) für eine Abgasströmung aus der Verbrennungskraftmaschine (2) umfasst, wobei die EGR-Anordnung (30) ein EGR-Rohr (32) und ein EGR-Ventil (34) umfasst, wobei die EGR-Anordnung (30) in Fluidkommunikation mit dem Abgasrohr (16) und dem Ansaugrohr (12) angeordnet ist, so dass mindestens ein Teil der Abgasströmung von dem Abgasrohr (16) durch das EGR-Rohr (32) und das EGR-Ventil (34) zu dem Ansaugrohr (12) stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe (14) zurückgeführt werden kann, wobei das EGR-Ventil (34) angeordnet ist, um eine EGR-Gasströmung anzupassen, die zu dem Ansaugrohr (12) zurückgeführt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Bestimmen, ob sich die Verbrennungskraftmaschine (2) in einem Leerlaufzustand befindet und sich das EGR-Ventil (34) in einer geschlossenen Position befindet, und wenn ja; b) Bestimmen des absoluten Drucks des Ansaugrohrs (P_IM); c) Bestimmen des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe (O); und d) Bestimmen, ob das EGR-Ventil (34) undicht ist, basierend auf der Korrelation zwischen dem absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_IM) und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der absolute Druck des Ansaugrohrs (P_IM) in Schritt b) anhand einer Druckmessvorrichtung (42), die in dem Ansaugrohr (12) angeordnet ist, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O) in Schritt c) anhand eines Positionssensors (40), der in Kommunikation mit der Ansaugdrosselklappe (14) angeordnet ist, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt d) das Bestimmen eines Referenzwertes für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O_ref) und eines Referenzwertes für den absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_ref) und das Bestimmen, ob das EGR-Ventil (34) undicht ist, basierend auf einem Vergleich zwischen den Referenzwerten (O_ref, P_ref) und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O) und dem absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_IM) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte (O_ref, P_ref) basierend auf der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine (2) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte (O_ref, P_ref) basierend auf mindestens einem von der Motorgeschwindigkeit, der Motorreibung, Belastungen, die sich auf den Motor auswirken, der angefragten Drehmomentreserve, dem Motorhubraum, dem Durchmesser der Drosselklappe, der Höhe und/oder der Lufttemperatur bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) bestimmt wird, dass das EGR-Ventil (34) undicht ist, falls der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O) den Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O_ref) überschreitet und der absolute Druck des Ansaugrohrs (P_IM) den Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_ref) überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) bestimmt wird, dass Außenluft in das Ansaugrohr (12) eindringt, falls der bestimmte absolute Druck des Ansaugrohrs (P_IM) dem Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_ref) entspricht, doch der bestimmte Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O) geringer als der Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O_ref) ist.
Motorsystem, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine (2), ein Ansaugrohr (12), das zu den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine (2) führt, eine Ansaugdrosselklappe (14) zum Anpassen einer Frischluftströmung in das Ansaugrohr (12), ein Abgasrohr (16) für eine Abgasströmung aus der Verbrennungskraftmaschine (2) und eine Abgasrückführungs-(EGR)Anordnung (30), wobei die EGR-Anordnung (30) ein EGR-Rohr (32) und ein EGR-Ventil (34) umfasst, wobei die EGR-Anordnung (30) in Fluidkommunikation mit dem Abgasrohr (16) und dem Ansaugrohr (12) angeordnet ist, so dass mindestens ein Teil der Abgasströmung von dem Abgasrohr (16) durch das EGR-Rohr (32) und das EGR-Ventil (34) zu dem Ansaugrohr (12) stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe (14) zurückgeführt werden kann, wobei das EGR-Ventil (32) angeordnet ist, um die EGR-Gasströmung anzupassen, die zu dem Ansaugrohr (12) zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinheit (20) angeordnet ist, um zu bestimmen, ob sich die Verbrennungskraftmaschine (2) in einem Leerlaufzustand befindet und sich das EGR-Ventil (34) in einer geschlossenen Position befindet, und wenn ja, um den absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_IM) und den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (0) zu bestimmen und zu bestimmen, ob das EGR-Ventil (34) undicht ist, basierend auf der Korrelation zwischen dem absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_IM) und dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O).
Motorsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionssensor (40) in Kommunikation mit der Ansaugdrosselklappe (14) und der Steuereinheit (20) zum Bestimmen des Öffnungsgrads der Ansaugdrosselklappe (O) angeordnet ist.
Motorsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckmessvorrichtung (42) in Kommunikation mit dem Ansaugrohr (12) und der Steuereinheit (20) zum Bestimmen des absoluten Drucks des Ansaugrohrs (P_IM) angeordnet ist.
Motorsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) geeignet ist, um einen Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O_ref) und einen Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_ref) zu bestimmen, und um zu bestimmen, ob das EGR-Ventil (34) undicht ist, basierend auf einem Vergleich zwischen den Referenzwerten (O_ref, P_ref), dem Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O) und dem absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_IM).
Motorsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die die Referenzwerte (O_ref, P_ref) auf der gewünschten Leerlaufgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine (2) basieren.
Motorsystem nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) geeignet ist, um zu bestimmen, dass das EGR-Ventil (34) undicht ist, falls der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O) den Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O_ref) überschreitet und der absolute Druck des Ansaugrohrs (P_IM) den Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_ref) überschreitet.
Motorsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) geeignet ist, um zu bestimmen, dass Außenluft in das Ansaugrohr eindringt, falls der absolute Druck des Ansaugrohrs (P_IM) dem Referenzwert für den absoluten Druck des Ansaugrohrs (P_ref) entspricht, doch der Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O) geringer als der Referenzwert für den Öffnungsgrad der Ansaugdrosselklappe (O_ref) ist.
Fahrzeug, gekennzeichnet durch ein Motorsystem (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 15.
Computerprogramm (P), wobei das Computerprogramm Programmcode umfasst, um zu bewirken, dass eine elektronische Steuereinheit (20; 500) oder ein Computer (22; 500), der an die elektronische Steuereinheit (20; 500) angeschlossen ist, die Schritte nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
Computerprogrammprodukt, umfassend Programmcode, der auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist, um die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einer elektronischen Steuereinheit (20; 500) oder einem Computer (22; 500), der mit der elektronischen Steuereinheit (20; 500) verbunden ist, ausgeführt wird.