DE102018219486A1 - Method for monitoring an air mass flow of an internal combustion engine with exhaust gas recirculation - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Überwachung eines Luftmassenstroms (ṁ) einer Brennkraftmaschine (2) mit einer Abgasrückführung, wobei ein erster Luftmassenstrom (ṁ) mittels einer Drosselgleichung ermittelt wird, wobei ein zweiter Luftmassenstrom (ṁ) in Abhängigkeit einer Abgasrückführungsrate ermittelt wird, wobei ein Vergleichswert für eine Abweichung zwischen dem ersten und dem zweiten Luftmassenstrom gebildet wird und in Abhängigkeit der Abweichung eine Fehlerreaktion der Brennkraftmaschine (2) ausgeführt wird.Method for monitoring an air mass flow (ṁ) of an internal combustion engine (2) with an exhaust gas recirculation, a first air mass flow (ṁ) being determined using a throttle equation, a second air mass flow (ṁ) being determined as a function of an exhaust gas recirculation rate, a comparison value for a deviation is formed between the first and the second air mass flow and, depending on the deviation, an error reaction of the internal combustion engine (2) is carried out.
Description
Stand der TechnikState of the art
Stand der Technik ist, dass bei aufgeladenen Verbrennungsmotoren mit Erdgas und Hochdruck-Abgasrückführung der Luftmassenstrom mit Hilfe des Drosselklappenmodells berechnet wird. Dieser wird unter Verwendung der Größen des Öffnungsquerschnitts der Drosselklappe, des Drucks in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe (Ladedruck) und des Drucks in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe (Saugrohrdruck), der Dichte der Luft und Ausflussfunktion der Drosselklappe ermittelt.The state of the art is that in the case of supercharged internal combustion engines with natural gas and high-pressure exhaust gas recirculation, the air mass flow is calculated using the throttle valve model. This is determined using the sizes of the opening cross-section of the throttle valve, the pressure in the flow direction before the throttle valve (boost pressure) and the pressure in the flow direction after the throttle valve (intake manifold pressure), the density of the air and the flow function of the throttle valve.
Eine Diagnose dieses berechneten Luftmassenstroms wird durchgeführt, indem Einzelsignale - aus welchen der Luftmassenstrom berechnet wird - so diagnostiziert werden:
- - Plausibilisierung des Zulaufdrucks zur Drosselklappe (Ladedruck) in definierten Betriebspunkten
- - Plausibilisierung des Öffnungswinkels der Drosselklappe mit Hilfe von 2 redundanten Potentiometern
- - Plausibilisierung des Drucks in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe (Saugrohrdrucksensor) mit Hilfe des Ladedrucksensors (Druck in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe).
- - Plausibility check of the inlet pressure to the throttle valve (boost pressure) at defined operating points
- - Plausibility check of the opening angle of the throttle valve using 2 redundant potentiometers
- - Plausibility check of the pressure in the flow direction after the throttle valve (intake manifold pressure sensor) with the help of the boost pressure sensor (pressure in the flow direction before the throttle valve).
In seiner Gesamtheit kann der mit Hilfe des Drosselklappenmodells berechnete Luftmassenstrom in definierten Betriebspunkten (durch Plausibilisierung von Einzelsignalen) diagnostiziert werden - eine kontinuierliche Diagnose des berechneten Luftmassenstroms ist nicht möglich.In its entirety, the air mass flow calculated with the help of the throttle valve model can be diagnosed at defined operating points (by plausibility checking of individual signals) - a continuous diagnosis of the calculated air mass flow is not possible.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Überwachung eines Luftmassenstroms einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung, wobei ein erster Luftmassenstrom mittels einer Drosselgleichung ermittelt wird, wobei ein zweiter Luftmassenstrom in Abhängigkeit einer Abgasrückführungsrate ermittelt wird, wobei ein Vergleichswert für eine Abweichung zwischen dem ersten und dem zweiten Luftmassenstrom gebildet wird und in Abhängigkeit der Abweichung eine Fehlerreaktion der Brennkraftmaschine ausgeführt wird.In a first aspect, a method for monitoring an air mass flow of an internal combustion engine with an exhaust gas recirculation is determined, wherein a first air mass flow is determined by means of a throttle equation, a second air mass flow being determined as a function of an exhaust gas recirculation rate, a comparison value for a deviation between the first and the second Air mass flow is formed and an error reaction of the internal combustion engine is carried out depending on the deviation.
Das Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass die Überwachung des Luftmassenstroms kontinuierlich durchgeführt werden kann. Somit kann auf zusätzliche Sensoren zur Ermittlung des Luftmassenstroms verzichtet werden. Das Drosselklappenmodell kann somit die Funktion eines Hauptfüllungssensors übernehmen, da durch die kontinuierliche Überwachung des Luftmassenstroms eine sichere Momentenüberwachung gewährleistet ist. Das Verfahren ermöglicht zuverlässige Diagnose des Luftmassenstroms der Brennkraftmaschine. Das Verfahren eignet sicher weiterhin auch für Fahrzeuge mit Erdgasantrieb.The method has the particular advantage that the monitoring of the air mass flow can be carried out continuously. Additional sensors for determining the air mass flow can thus be dispensed with. The throttle valve model can thus take over the function of a main filling sensor, since the continuous monitoring of the air mass flow ensures reliable torque monitoring. The method enables reliable diagnosis of the air mass flow of the internal combustion engine. The method is still suitable for vehicles with natural gas drive.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein Abgasrückführventil zur Rückführung von Abgas geöffnet ist. Somit kann eine kontinuierliche und sichere Überwachung des Luftmassenstroms gewährleistet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn das Abgasrückführventil ein Hochdruck-Abgasrückführ-Ventil ist.It is also advantageous if an exhaust gas recirculation valve is opened to recirculate exhaust gas. This ensures continuous and safe monitoring of the air mass flow.
It is advantageous if the exhaust gas recirculation valve is a high-pressure exhaust gas recirculation valve.
Ferner kann vorgesehen sein, dass wenn der Vergleichswert der Abweichung einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet, der Luftmassenstrom als fehlerhaft diagnostiziert wird und eine Fehlerreaktion ausgeführt wird.
Somit kann eine besonders einfache, kontinuierliche und zuverlässige Überwachung des Luftmassenstroms durchgeführt werden.Furthermore, it can be provided that if the comparison value of the deviation exceeds a predefinable threshold value, the air mass flow is diagnosed as faulty and an error reaction is carried out.
A particularly simple, continuous and reliable monitoring of the air mass flow can thus be carried out.
Vorteilhaft ist es, wenn als Fehlerreaktion ein Notlauf für die Brennkraftmaschine aktiviert wird. Somit kann im Fehlerfall eine Beschädigung oder eine fehlerhafte Ansteuerung der Brennkraftmaschine verhindert werden.It is advantageous if an emergency operation for the internal combustion engine is activated as a fault reaction. Damage or faulty activation of the internal combustion engine can thus be prevented in the event of a fault.
Ein weiterer Vorteil ist es, wenn der erste Luftmassenstrom mindestens in Abhängigkeit einer Querschnittsfläche einer Drosselklappe und/oder eines Drucks in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe und/oder einer Temperatur in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe und/oder eines Drucks am Ort der Einlassventile und/oder einer Temperatur am Ort der Einlassventile und/oder einer Motordrehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einer Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Somit kann der erste Luftmassenstrom besonders einfach, kontinuierlich und präzise durch das Steuergerät ermittelt werden.It is a further advantage if the first air mass flow is at least dependent on a cross-sectional area of a throttle valve and / or a pressure in the flow direction in front of the throttle valve and / or a temperature in the flow direction in front of the throttle valve and / or a pressure at the location of the intake valves and / or Temperature at the location of the intake valves and / or an engine speed of the internal combustion engine and / or a coolant temperature of the internal combustion engine is determined. The first air mass flow can thus be determined particularly simply, continuously and precisely by the control device.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite modellierte Massenstrom mindestens in Abhängigkeit einer Querschnittsfläche eines Hochdruck-Abgasrückführungs-Ventils und/oder einer Temperatur vor dem Hochdruck-Abgasrückführ-Ventil und/oder einem Druck vor dem Hochdruck-Abgasrückführ-Ventil und/oder eines Drucks am Ort der Einlassventile und/oder einer Temperatur am Ort der Einlassventile und/oder einer Motordrehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einer Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
Somit kann der zweite Luftmassenstrom besonders einfach, kontinuierlich und präzise durch das Steuergerät ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second modeled mass flow at least depending on a cross-sectional area of a high pressure Exhaust gas recirculation valve and / or a temperature upstream of the high pressure exhaust gas recirculation valve and / or a pressure upstream of the high pressure exhaust gas recirculation valve and / or a pressure at the location of the intake valves and / or a temperature at the location of the intake valves and / or an engine speed the internal combustion engine and / or a coolant temperature of the internal combustion engine is determined.
The second air mass flow can thus be determined particularly simply, continuously and precisely by the control device.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät und ein Computerprogramm, die zur Ausführung eines der Verfahren eingerichtet, insbesondere programmiert, sind. In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.In further aspects, the invention relates to a device, in particular a control device and a computer program, which are set up, in particular programmed, for executing one of the methods. In a still further aspect, the invention relates to a machine-readable storage medium on which the computer program is stored.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
-
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Hochdruck-Abgasrückführung, -
2 einen beispielhaften Ablauf des Verfahrens zur Überwachung eines Luftmassenstroms einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Abgasrückführung.
-
1 1 shows a schematic illustration of an internal combustion engine with high-pressure exhaust gas recirculation, -
2nd an exemplary sequence of the method for monitoring an air mass flow of an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas recirculation.
Die
In dem Luftzuführungssystem
In der Abgasabführung
Stromaufwärts der Abgasturbine
Weiterhin wird eine Querschnittsfläche arEGRVIv des HD-AGR-Ventils
Furthermore, a cross-sectional area ar EGRVIv of the
Der Luftmassenstrom ṁair kann mittels der bekannten Drosselgleichung folgendermaßen berechnet werden:
Mit arTHRVIv dem Öffnungsquerschnitt der Drosselklappe, µ der Ausflusszahl, p12 dem Druck in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe, ρ12 der Dichte der Luft in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe, p22 dem Druck
Die Dichte ρ12 der Luft in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe
Mit v12 dem spezifischen Volumen der Luft, der absoluten Temperatur T12 in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe
Alternativ kann der Luftmassenstrom auch in Abhängigkeit des zurückgeführten Abgasmassenstroms ṁEGR berechnet werden:
Mit pc dem Druck im Brennraum, Vc dem effektiven Hubvolumen der Brennkraftmaschine
Vor dem Schließen der Einlassventile der Brennkraftmaschine
Before closing the internal combustion engine intake valves
Wendet man die bekannte Drosselgleichung nun auf das Hochdruck-Abgasrückführ-Ventil
Dabei ist αrEGR der Öffnungsquerschnitt des Hochdruck-Abgasrückführ-Ventils
Die Dichte ρEGR des Abgases in Strömungsrichtung vor dem Hochdruck-Abgasrückführ-Ventil
Mit vEGR dem spezifischen Volumen des rückgeführten Abgases, TEGR der absoluten Temperatur des Abgases in Strömungsrichtung vor dem Hochdruck-Abgasrückführ-Ventil
Der Druck pEGR und die Temperatur TEGR des Abgases in Strömungsrichtung vor dem Hochdruck-Abgasrückführungs-Ventil
Der zur Diagnose des Luftmassenstroms ṁair berechnete Luftmassenstrom ṁαir_diag ergibt sich aus der Differenz des Luftmassenstroms ṁ22 durch das Saugrohr, welcher sich als Summe der angesaugten Luftmasse und der durch die HD-AGR-Leitung
Der Massenstrom durch das Saugrohr bei aktiver Abgasrückführung - bei Abwandlung von Gleichung (3) ergibt sich zu:
Mit p22 dem Druck im Saugrohr vor den Einlassventilen der Brennkraftmaschine
Damit ergibt sich für die Diagnose des Luftmassenstroms ṁair der berechnete Luftmassenstrom ṁair_diag als:
Vorteilhafterweise bildet man eine betragliche Abweichung zwischen den Luftmassenströmen ṁair und ṁair_diag aus den Gleichungen (7) und (8) und prüft diese gegen einen vorgebbaren Grenzwert.
In einem ersten Schritt
Mittels der aus Drosselgleichung aus Gleichung (1) kann somit der Luftmassenstrom ṁair ermittelt werden.
Zeitgleich zu Berechnung des Luftmassenstroms ṁair werden die Eingangssignale für die Berechnung des Luftmassenstroms ṁair_diag über Gleichung (6) durch das Steuergerät
The air mass flow ṁ air can thus be determined using the throttle equation from equation (1).
At the same time as the calculation of the air mass flow ṁ air , the input signals for the calculation of the air mass flow ṁ air_diag are given by the control unit via equation (6)
In einem Schritt
Der Grenzwert kann dabei ein vorgegebener Schwellenwert sein, welcher im Steuergerät
Überschreitet die Abweichung den vorgegebenen Schwellenwert, so wird in einem Schritt
Im Fehlerfall kann ein bekannter Notlauf für die Brennkraftmaschine als Ersatzreaktion ausgeführt werden. Vorzugsweise kann die Drosselklappe
Unterschreitet die Abweichung den Grenzwert, so wird das Verfahren im Schritt
In the event of a fault, a known emergency run for the internal combustion engine can be carried out as a substitute reaction. Preferably, the
If the deviation falls below the limit value, the procedure in
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102018219486.6A DE102018219486A1 (en) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | Method for monitoring an air mass flow of an internal combustion engine with exhaust gas recirculation |
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DE102018219486.6A Pending DE102018219486A1 (en) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | Method for monitoring an air mass flow of an internal combustion engine with exhaust gas recirculation |
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DE (1) | DE102018219486A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115199427A (en) * | 2021-04-07 | 2022-10-18 | 大众汽车股份公司 | Diagnostic method, control device and motor vehicle |
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2018
- 2018-11-15 DE DE102018219486.6A patent/DE102018219486A1/en active Pending
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