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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einem Verfahren
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Verdichter nach
der Gattung des Hauptanspruchs aus.
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Es sind bereits Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine mit einem Verdichter, insbesondere mit
einem Turbolader, bekannt, wobei ein Druckverhältnis über dem Verdichter in Abhängigkeit
eines Massenstroms durch den Verdichter mittels einer Pumpgrenze
begrenzt wird, um ein Pumpen des Verdichters zu verhindern. Überschreitet
das Druckverhältnis
die Pumpgrenze, so führt
dies zu einer starken Oszillation der der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluftmasse.
Dies macht sich in einem pulsierenden Geräusch bemerkbar, das auf dem
sogenannten Laderpumpen bzw. Verdichterpumpen beruht. Die Pumpgrenze
stellt die Grenze eines Verdichterkennfeldes dar, ab der das Verdichterkennfeld
nicht mehr definiert ist. Dabei bestimmt das Verdichterkennfeld
das zulässige
Druckverhältnis über dem
Verdichter in Abhängigkeit
des Massenstroms durch den Verdichter. In 3 ist beispielhaft ein Verdichterkennfeld
dargestellt, bei dem das Druckverhältnis über einem korrigierten Verdichtermassenstrom
in lbs/min aufgetragen ist. Dabei sind im Verdichterkennfeld nach 3 beispielhaft Isolinien
mit konstanter Motordrehzahl nmot der Brennkraftmaschine sowie Isolinien mit
konstanter Drehzahl nv des Verdichters eines Turboladers dargestellt.
Bezüglich
der Motordrehzahl nmot sind dabei Isolinien für 1000, 1500 und 2000 U/min
und für
die Verdichterdrehzahl nv sind Isolinien mit 85 000, 105 000, 125
000, 145 000 und 165 000 U/min aufgetragen. Im Verdichterkennfeld
nach 3 ist die Pumpgrenze
gestrichelt eingetragen. Sie schneidet sich mit der Isolinie für die Motordrehzahl
nmot = 1000 U/min. Wenn beispielsweise die Verdichterdrehzahl nv
= 145 000 U/min und die Motordrehzahl nmot = 1500 U/min beträgt, so liegt
das Druckverhältnis
unterhalb der Pumpgrenze und somit im zulässigen Bereich. Es kommt daher
nicht zu einem Verdichterpumpen. Wenn nun die Brennkraftmaschine
ein Fahrzeug antreibt und der Fahrer in einen nächst höheren Gang schaltet, bei dem
die Motordrehzahl nmot auf 1000 U/min absinkt, so bedeutet dies
bei gleichbleibender Verdichterdrehzahl nv = 145 000 U/min eine
Veränderung
des Druckverhältnisses über die
Pumpgrenze hinaus auf die Isolinie für nmot = 1000 U/min. Das Druckverhältnis über dem Verdichter
wäre somit
nicht mehr im zulässigen
Bereich, so dass es zum Verdichterpumpen kommen würde. Deshalb
muss in diesem Fall das Druckverhältnis auf der Isolinie nmot
= 1000 U/min so weit abgesenkt werden, bis es wieder im zulässigen Bereich,
d.h. unterhalb der Pumpgrenze liegt. Dazu kann die Verdichterdrehzahl
nv entsprechend auf einen Wert abgesenkt werden, der etwa 115 000
U/min beträgt
oder kleiner ist.
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Das Druckverhältnis ist definiert als Verhältnis des
Druckes in Strömungsrichtung
nach dem Verdichter zum Druck in Strömungsrichtung vor dem Verdichter.
Der über
der Abszisse aufgetragene Verdichtermassenstrom ist in Abhängigkeit
des Druckes und der Temperatur des Verdichtermassenstroms in Strömungsrichtung vor
dem Verdichter korrigiert. Der Druck in Strömungsrichtung nach dem Verdichter
wird auch als Ladedruck bezeichnet, und der Druck in Strömungsrichtung
vor dem Verdichter wird auch als Ansaugdruck bezeichnet. Es gibt
zwei Möglichkeiten,
das Verdichterpumpen auszulösen.
Bei gleichbleibendem Ladedruck aber geringerem Umgebungsdruck, beispielsweise
in großer
Höhe, ergeben
sich deutlich erhöhte
Verdichterdruckverhältnisse,
wenn davon ausgegangen wird, dass der Ansaugdruck etwa dem Umgebungsdruck
entspricht. Auf diese Weise kann das Druckverhältnis über dem Verdichter über die
Pumpgrenze hinaus ansteigen, so dass ein Verdichterpumpen ausgelöst wird.
Dieses Verdichterpumpen wird als statisches Verdichterpumpen bezeichnet.
Das statische Verdichterpumpen kann verhindert werden, indem ein
Sollwert für
den Ladedruck über alle
Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine so gewählt wird, dass das Druckverhältnis auch
bei geringen Umgebungsdrücken
einen Sicherheitsabstand von der Pumpgrenze aufweist. Dabei müssen Exemplarstreuungen
und Alterungseffekte für
die Bemessung des Sicherungsabstandes berücksichtigt werden. Auf diese Weise
wird der Arbeitsbereich des Verdichters im Verdichterkennfeld eingeschränkt.
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Bei schnell abfallender Motordrehzahl
nmot kann eine Kombination aus geringer Motordrehzahl nmot und hoher
Verdichterdrehzahl nv auftreten, die ebenfalls ein Druckverhältnis oberhalb
der Pumpgrenze und damit ein Verdichterpumpen bewirken kann und
als dynamisches Verdichterpumpen bezeichnet wird.
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Vorteile der
Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine mit einem Verdichter mit den Merkmalen
des Hauptanspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, dass in mindestens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine
geprüft
wird, ob ein Pumpen des Verdichters auftritt und dass die Pumpgrenze in
Abhängigkeit
des Prüfergebnisses
korrigiert wird. Auf diese Weise kann die Pumpgrenze während des
Betriebs der Brennkraftmaschine aktualisiert werden. Ein Sicherheitsabstand
zur Beschränkung
des Sollwertes für
den Ladedruck, der Exemplarstreuungen und Alterungseffekte des Verdichters
berücksichtigt,
ist dann nicht mehr erforderlich. Durch ständiges Aktualisieren bzw. Einlernen
der Pumpgrenze während
des Betriebs der Brennkraftmaschine kann der Verdichter somit im
gesamten zulässigen
Bereich des Verdichterkennfeldes genutzt werden. Der Sollwert für den Ladedruck
kann somit so gewählt
werden, dass Druckverhältnisse über dem Verdichter
möglich
sind, die ohne Sicherheitsabstand möglichst dicht an die Pumpgrenze
herangelegt werden, da die Exemplarstreuung und die Alterungseffekte
des Verdichters durch die Aktualisierung der Pumpgrenze berücksichtigt
werden. Somit kann der Verdichter in einem größeren Bereich des Verdichterkennfeldes
genutzt werden, ohne dass die Pumpgrenze überschritten wird und ohne
dass es zu störenden
Geräuschen
oder erhöhter
Materialbelastung auf Grund von Verdichterpumpen kommt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
das Auftreten des Pumpens in Abhängigkeit
der Amplitude einer mit einer vorgegebenen Frequenz oszillierenden,
der Brennkraftmaschine zugeführten
Frischluftmasse detektiert wird. Auf diese Weise ist eine besonders
zuverlässige
Möglichkeit
gegeben, ein Auftreten des Verdichterpumpens zu detektieren.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass die Amplitude der oszillierenden Frischluftmasse mittels einer diskreten
Fouriertransformation einer abgetasteten Signalfolge einer erfassten
Frischluftmasse bestimmt wird. Dies stellt eine einfache und schnelle
Möglichkeit
zur Ermittlung der Amplitude dar.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass in einem ersten Bereich der Amplitude ein erster Zustand des Pumpens
und in einem zweiten Bereich der Amplitude ein zweiter Zustand des
Pumpens detektiert wird, wobei die Amplituden im zweiten Bereich
größer sind
als im ersten Bereich. Auf diese Weise lassen sich zwei Zustände des
Verdichterpumpens mit unterschiedlicher Intensität unterscheiden. Bei geeigneter
Wahl der Amplitudenbereiche kann dabei der erste Zustand des Pumpens
dadurch ausgezeichnet sein, dass das Verdichterpumpen nicht oder
kaum hörbar
ist. Beim zweiten Zustand des Pumpens hingegen ist das Verdichterpumpen
stärker
hörbar.
Wird das Verdichterpumpen bereits im ersten Zustand des Pumpens
detektiert, so können Gegenmaßnahmen
getroffen werden, bevor der zweite Zustand des Pumpens erreicht
wird. Auf diese Weise wird eine Detektion des Verdichterpumpens
und die Einleitung entsprechender Gegenmaßnahmen ermöglicht, bevor das Verdichterpumpen
sich störend
bemerkbar macht.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass die Pumpgrenze für
eine vorgegebene Zeit um einen ersten vorgegebenen Wert abgesenkt
wird, wenn eine Amplitude im ersten Bereich detektiert wird. Auf
diese Weise wird ein Erreichen des zweiten Zustands des Verdichterpumpens
wirksam verhindert.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass bei der Korrektur der Pumpgrenze eine neue Pumpgrenze dadurch
gebildet wird, dass eine bisherige Pumpgrenze um einen zweiten vorgegebenen
Wert abgesenkt wird. Auf diese Weise lässt sich die Pumpgrenze besonders
einfach aktualisieren und in ein Gebiet verlegen, in dem nicht mit
Verdichterpumpen zu rechnen ist.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass in einem neuen Fahrzyklus unabhängig von der Prüfung, ob durch
das Pumpen des Verdichters die Pumpgrenze korrigiert wird, eine
neue Pumpgrenze dadurch gebildet wird, dass eine bisherige Pumpgrenze
um einen dritten vorgegebenen Wert angehoben wird. Auf diese Weise wird
erreicht, dass der Arbeitsbereich des Verdichters im Verdichterkennfeld
wieder ausgedehnt wird, um Einschränkungen so gering wie möglich zu
halten.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn der
zweite vorgegebene Wert größer als
der dritte vorgegebene Wert gewählt
wird. Auf diese Weise lässt
sich bei Detektion von Verdichterpumpen eine vergleichsweise größere Einschränkung des
Arbeitsbereiches des Verdichters im Verdichterkennfeld realisieren,
um einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu realisieren, der dann
mit Hilfe des dritten vorgegebenen Wertes sukzessive wieder verringert
werden kann, um die tatsächliche
Pumpgrenze zu finden und zu lernen.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass eine Korrektur der Pumpgrenze nur durchgeführt wird, wenn die sich bildende
neue Pumpgrenze einen vorgegebenen Verlauf der Pumpgrenze nicht überschreitet.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Pumpgrenze nicht beliebig
angehoben werden kann, insbesondere nicht über einen beispielsweise vom
Hersteller des Verdichters vorgegebenen Verlauf in Form einer ursprünglichen Pumpgrenze.
Somit wird sicher gestellt, dass es nicht unnötig zu Verdichterpumpen und
einem erneuten Lernvorgang kommt.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass die Korrektur der Pumpgrenze abschnittsweise in Abhängigkeit des
Massenstroms durch den Verdichter durchgeführt wird. Auf diese Weise lässt sich
die Pumpgrenze genauer aktualisieren, wobei die Präzision mit
abnehmender Größe der Abschnitte
steigt.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es zeigen
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1 ein
Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine,
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2 einen
Ablaufplan zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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3 ein
Verdichterkennfeld.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet 1 eine
Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird Frischluft über ein
Luftsystem 20 angesaugt und einem Motor 15, umfassend
mindestens einen Zylinder, zugeführt.
Die Strömungsrichtung
der Frischluft ist dabei durch einen Pfeil gekennzeichnet. Das bei
der Verbrennung im Motor 15 entstehende Abgas wird einem
Abgastrakt 25 zugeführt.
Im Luftsystem 20 ist ein Verdichter 5 angeordnet,
der beispielweise der Verdichter eines Abgasturboladers oder ein
elektrisch angetriebener oder ein von einer Kurbelwelle des Motors 15 angetriebener
Verdichter sein kann. Der Druck im Luftsystem 20 in Strömungsrichtung
vor dem Verdichter 5 ist in 1 mit
p1 gekennzeichnet. Der Druck im Luftsystem 20 in Strömungsrichtung
nach dem Verdichter 5 ist in 1 mit
p2 gekennzeichnet. Das Druckverhältnis über dem Verdichter 5 ist
somit p2/p1⋅ p2 ist somit der Ladedruck und p1 der
Ansaugdruck. Hinter dem Verdichter 5 in Strömungsrichtung
im Luftsystem 20 nachfolgend ist eine Vorrichtung 10 zur
Erfassung des Luftmassenstroms angeordnet, die beispielsweise als
Heißfilm-Luftmassenmesser
ausgebildet sein kann. Dieser misst die Frischluftmasse bzw. den
Frischluftmassenstrom im Luftsystem 20 und damit den Massenstrom
durch den Verdichter 5.
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Ferner ist ein erster Drucksensor 35 im
Luftsystem 20 in Strömungsrichtung
vor dem Verdichter 5 vorgesehen, der den Ansaugdruck p1 erfasst. Außerdem ist in diesem Beispiel
ein zweiter Drucksensor 40 im Luftsystem 20 in
Strömungsrichtung
hinter dem Verdichter 5 vorgesehen, der den Ladedruck p2 misst. Weiterhin ist eine Motorsteuerung 30 vorgesehen,
die mit dem Heißfilm-Luftmassenmesser 10,
dem ersten Drucksensor 35 und dem zweiten Drucksensor 40 verbunden
ist und somit die erfasste Frischluftmasse, den gemessenen Ansaugdruck
p1 und den gemessenen Ladedruck p2 empfängt.
Ferner steuert die Motorsteuerung 30 den Verdichter 5 an,
um eine gewünschte
Verdichterdrehzahl nv einzustellen. Diese Ansteuerung erfolgt dabei
in dem Fachmann bekannter Weise.
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In 1 sind
nur Komponenten der Brennkraftmaschine 1 dargestellt, die
für das
Verständnis
der Erfindung erforderlich sind.
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Wird das Verdichterpumpen ausgelöst, dann
oszilliert die Frischluftmasse im Luftsystem 20 mit einer für das Luftsystem 20 charakteristischen
Frequenz fD. Die charakteristische Frequenz
fD kann dabei in einem Testbetrieb der Brennkraftmaschine 1 ermittelt
werden, bei dem das Verdichterpumpen bewusst ausgelöst wird.
Die charakteristische Frequenz fD wird dann als vorgegebene Frequenz
in der Motorsteuerung 30 oder einem der Motorsteuerung 30 zugeordneten
Speicher abgelegt.
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Beim statischen Verdichterpumpen
gibt es zwei Zustände.
Ein erster Zustand des Verdichterpumpens ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Frischluftmasse mit kleiner Amplitude oszilliert, so dass
das Verdichterpumpen nicht oder nur leicht hörbar ist. Im zweiten Zustand
des Verdichterpumpens oszilliert die Frischluftmasse mit größerer Amplitude
und das Verdichterpumpen ist somit stärker hörbar. Die beiden Zustände unterscheiden
sich also in der Größe der Amplitude
der oszillierenden Frischluftmasse. Über den ersten Zustand des
Verdichterpumpens soll die Pumpgrenze des Verdichters 5 eingelernt
bzw. aktualisiert werden.
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Durch eine diskrete Fouriertransformation
(DFT) wird die Amplitude der oszillierenden Frischluftmasse bei
der charakteristischen Frequenz fD bestimmt
und daraus resultierend werden die beiden Zustände unterschieden.
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Die Signalfolge u(n) stellt die vom
Heißfilm-Luftmassenmesser 10 erfasste
Frischluftmasse dar. Die Signalfolge u(n) wird dabei in der Motorsteuerung 30 mit
einer Abtastfrequenz fS abgetastet. Die
Abtastfrequenz fS wird dabei auch als Erfassungsfrequenz
der Frischluftmasse bezeichnet. Gesucht wird dabei die Amplitude des
Signalanteils mit der charakteristischen Frequenz fD⋅fD ist dabei wie beschrieben die charakteristischen Frequenz
mit der die Frischluftmasse beim Überschreiten der Pumpgrenze
oszilliert.
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Dabei ergibt sich das Quadrat der
Amplitude der Signalfolge u(n) bei der charakteristischen Frequenz fD wie folgt: Amplitude2 = a2 + b2 (1)
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Der erste Zustand des Verdichterpumpens
wird erreicht, wenn die Amplitude des Signalanteils mit der charakteristischen
Frequenz f
D größer als ein Minimalwert Amplituden
und kleiner als ein Maximalwert Amplitude
max ist,
also folgende Ungleichung gilt:
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Der zweite Zustand des Verdichterpumpens
wird erreicht, wenn die Amplitude des Signalanteils mit der charakteristischen
Frequenz f
D größer als der Maximalwert Amplitude
max ist, so dass gilt
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Dabei wird durch die Ungleichung
(5) ein erster Bereich der Amplitude und durch die Ungleichung
(6) ein zweiter Bereich der Amplitude definiert, wobei
der erste Bereich der Amplitude dem ersten Zustand des Verdichterpumpens
und der zweite Bereich der Amplitude dem zweiten Zustand des Verdichterpumpens
zugeordnet ist. Der Maximalwert Amplitudemax ist
dabei so gewählt,
dass die Amplituden im ersten Bereich nicht oder nur leicht hörbar sind,
wohingegen die Amplituden im zweiten Bereich stärker hörbar sind.
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Die für den Verdichter 5 charakteristische
Pumpgrenze wird vom Hersteller vorgegeben und im Motorsteuergerät 30 bzw.
einem dem Motorsteuergerät 30 zugeordneten
Speicher als ein vorgegebener Verlauf des Druckverhältnisses
p2/p1 über dem Frischluftmassenstrom,
der auch der Massenstrom durch den Verdichter 5 ist, abgelegt.
Dieser Massenstrom durch den Verdichter 5 kann über den
Ansaugdruck p1 und die Temperatur in Strömungsrichtung
vor dem Verdichter in dem Fachmann bekannter Weise korrigiert werden.
Aus diesem vorgegebenen Verlauf des Druckverhältnisses bzw. der Pumpgrenze
wird der maximal zulässige
statische Sollwert für
den Ladedruck p2 über dem Massenstrom durch den
Verdichter 5 bestimmt. Dabei wird von einem minimal möglichen
Ansaugdruck p1 ausgegangen, der beim Betrieb
der Brennkraftmaschine 1 beispielsweise abhängig von
der Höhe über dem
Meeresspiegel auftreten kann, wobei der Ansaugdruck p1 etwa
dem Umgebungsdruck entsprechen kann. Das Einlernen der Pumpgrenze
kann dabei abschnittsweise erfolgen. Die Pumpgrenze wird hierzu
in mehrere Abschnitte über
dem Frischluftmassenstrom unterteilt, die getrennt eingelernt werden
können.
Der Verlauf der vorgegebenen Pumpgrenze ist im Verdichterkennfeld
der 3 in gestrichelter
Form wie beschrieben eingetragen. Wird über den beschriebenen DFT-Algorithmus
die Amplitude des Signalanteils mit der charakteristischen Frequenz
fD im ersten Bereich und damit der erste
Zustand des Verdichterpumpens erkannt, so wird ein Lernalgorithmus
angestoßen.
Die Pumpgrenze wird dabei kurzzeitig, d.h. für eine vorgegebene Zeit, um
einen ersten vorgegebenen Wert Δ (p2 /p1)1 abgesenkt,
um das Eintreten des zweiten Zustands des Verdichterpumpens zu verhindern.
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Nach Ablauf der vorgegebenen Zeit
wird die Pumpgrenze wieder angehoben. Die vorgegebene Zeit ist dabei
mindestens so groß gewählt, dass
aufgrund der Zeitkonstanten für
eine Regelung des Ladedrucks p2 durch Ansteuerung
des Verdichters 5 und aufgrund der Trägheit des Verdichters 5 eine
Erhöhung
der Amplitude des Signalanteils mit der charakteristischen Frequenz
fD in den zweiten Bereich und damit ein
stärker
hörbares
Verdichterpumpen vermieden werden kann. Die Regelung des Ladedrucks
p2 erfolgt dabei in dem Fachmann bekannter
Weise. Die vorgegebene Zeit kann beispielsweise in einem Testlauf
der Brennkraftmaschine 1 ermittelt werden und so appliziert
werden, dass eine Erhöhung
der Amplitude des Signalanteils mit der charakteristischen Frequenz
fD in den zweiten Bereich gerade vermieden
wird. Der erste vorgegebene Wert Δ(p2/p1)1 kann
ebenfalls in einem Testbetrieb der Brennkraftmaschine 1 derart
appliziert werden, dass ein ausreichender Sicherheitsabstand des
aktuellen Druckverhältnisses
von der Pumpgrenze während
der vorgegebenen Zeit erreicht wird, um den zweiten Zustand des
Verdichterpumpens zu verhindern. Der erste vorgegebene Wert Δ(p2/P1)1 und
die vorgegebene Zeit können
ebenfalls in der Motorsteuerung 30 oder in einem der Motorsteuerung 30 zugeordneten
Speicher abgelegt sein.
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Während
die Pumpgrenze für
die vorgegebene Zeit um den ersten vorgegebenen Wert Δ(p2/p1)1 tatsächlich reduziert
ist, wird eine neue Pumpgrenze gelernt, indem die in der Motorsteuerung 30 bzw.
in einem der Motorsteuerung 30 zugeordneten Speicher abgelegte
bisher gelernte bzw. ursprünglich
vom Hersteller vorgegebene Pumpgrenze über dem Massenstrom durch den
Verdichter 5 um einen zweiten vorgegebenen Wert Δ(p2/p1)2 reduziert
wird. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeit wird dann die um den ersten
vorgegebenen Wert Δ(p2/p1)1 tatsächlich reduzierte
Pumpgrenze auf die neu gelernte Pumpgrenze angehoben. Die neu gelernte Pumpgrenze
wird in der Motorsteuerung 30 bzw. in dem der Motorsteuerung 30 zugeordneten
Speicher abgelegt und ersetzt die bisher gelernte Pumpgrenze bzw.
den ursprünglich
vom Hersteller vorgegebenen Verlauf für die Pumpgrenze. Dabei kann
der zweite vorgegebene Wert Δ(p2/p1)2 ebenfalls
in einem Testlauf der Brennkraftmaschine 1 derart appliziert
werden, dass die neu gelernte Pumpgrenze einen ausreichenden Sicherheitsabstand
zum ersten Zustand des Verdichterpumpens und damit auch zum zweiten
Zustand des Verdichterpumpens sicherstellt, so dass bei Anwendung
der neu gelernten Pumpgrenze nicht mit einem Verdichterpumpen gerechnet
werden muss. In der Motorsteuerung 30 bzw. dem zugeordneten
Speicher wird entweder die jeweils neu gelernte Pumpgrenze oder
ein jeweils neu gelernter Korrekturwert gespeichert, der die ursprünglich vom
Hersteller vorgegebene Pumpgrenze auf die neu gelernte Pumpgrenze
reduziert. Der beschriebene Lernvorgang kann für den gesamten Verlauf der
Pumpgrenze über
dem Frischluftmassenstrom oder aber, wie beschrieben, abschnittsweise
durchgeführt
werden, wobei die Pumpgrenze für
unterschiedliche Abschnitte des Frischluftmassenstroms getrennt
eingelernt werden kann. Der erste vorgegebene Wert Δ(p2/p1)1 und/oder der
zweite vorgegebene Wert Δ(p2/P1)2 kann
dabei für
alle Abschnitte des Frischluftmassenstroms gleich gewählt und
beispielsweise in einem Testlauf der Brennkraftmaschine 1 für einen
exemplarischen Abschnitt appliziert werden. Alternativ kann der
erste vorgegebene Wert Δ(p2/p1)1 und/oder
der zweite vorgegebene Wert Δ(p2/p1)2 für verschiedene
Abschnitte des Frischluftmassenstroms unterschiedlich appliziert
und vorgegeben werden. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeit wird die
neu gelernte Pumpgrenze über
den gesamten Bereich des Frischluftmassenstroms auch tatsächlich angewendet
oder aber nur in dem Abschnitt, in dem die Pumpgrenze neu gelernt
wurde und in dem der aktuelle Frischluftmassenstrom liegt. Der Frischluftmassenstrom
entspricht dabei; wie beschrieben, dem Massenstrom durch den Verdichter 5 und
wird auch als Verdichtermassenstrom bezeichnet und kann in der beschriebenen
Weise in Abhängigkeit
des Ansaugdruckes p1 und/oder der Temperatur
in Strömungsrichtung
vor dem Verdichter 5 korrigiert sein. Das Abspeichern der
neu gelernten Pumpgrenze bzw. der neu gelernten Korrekturwerte erfolgt
wie beschrieben in der Motorsteuerung 30 bzw. in dem der
Motorsteuerung 30 zugeordneten Speicher, beispielsweise
in nicht flüchtiger
Weise, so dass die entsprechenden Daten auch über einen Motorstopp hinaus
gespeichert bleiben. Die gespeicherten Werte für die gegebenenfalls abschnittsweise
ermittelte neu gelernte Pumpgrenze bzw. der oder die gespeicherten
neu gelernten Korrekturwerte zur Korrektur des ursprünglich vom
Hersteller vorgegebenen Verlaufs der Pumpgrenze werden bei der Initialisierung
der Motorsteuerung 30 eingelesen. Bei der Initialisierung
der Motorsteuerung 30 wird die so gelesene, neu gelernte
Pumpgrenze bzw. der oder die neu gelernten Korrekturwerte um einen
dritten vorgegebenen Wert Δ(p2/p1)3 additiv
korrigiert. Hierdurch wird erreicht, dass sich die Pumpgrenze schrittweise
wieder dem ursprünglich
vom Hersteller vorgegebenen Verlauf nähert. Dabei kann der dritte
vorgegebene Wert Δ(p2/p1)3 kleiner
als der zweite vorgegebene Wert gewählt werden, so dass einerseits
eine vollständige
Kompensation der zuvor erfolgten Reduzierung der Pumpgrenze verhindert
und andererseits eine Feineinstellung der Pumpgrenze realisiert
werden kann. Die Pumpgrenze kann dabei umso präziser eingestellt werden, je
kleiner der dritte applizierbare Wert Δ(p2/p1)3 ist. Andererseits
wird für
eine solche Feineinstellung umso mehr Zeit beansprucht, je kleiner
der dritte vorgegebene Wert Δ(p2/p1)3 gewählt wird.
Auch der dritte vorgegebene Wert Δ(p2/p1)3 kann
für den
gesamten Verlauf der Pumpgrenze über
dem Frischluftmassenstrom gleich oder abschnittsweise unterschiedlich
gewählt
werden. Auch der dritte vorgegebene Wert Δ(p2/P1)3 ist in der Motorsteuerung 30 oder
in einem der Motorsteuerung 30 zugeordneten Speicher abgelegt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die
Motorsteuerung 30 die additive Korrektur mit dem dritten
vorgegeben Wert Δ(p2/p1)3 nur
durchführt,
wenn dadurch nicht der ursprünglich
vom Hersteller vorgegebene Verlauf der Pumpgrenze überschritten
wird.
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Die Initialisierung der Motorsteuerung 30 kann
bei jedem neuen Motorstart und somit für jeden neuen Fahrzyklus einmalig
erfolgen. Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun im
Folgenden anhand des Ablaufdiagramms nach 2 näher
erläutert.
Dabei kann der beschriebene Ablauf sowohl zum Einlemen des kompletten Verlaufs
der Pumpgrenze, als auch zum abschnittsweisen Einlernen der Pumpgrenze
herangezogen werden, wobei in letzterem Fall der Ablauf jeweils
für einen
einzigen Abschnitt des Frischluftmassenstroms durchgeführt werden
muss. Das Programm kann beispielsweise bei jedem Start des Motors 15 gestartet
werden. Der Programmablauf wird am Beispiel des Einlernens eines
Korrekturwertes für
die Pumpgrenze beschrieben. Mit dem Start des Motors 15 wird
auch die Motorsteuerung 30 initialisiert. Dabei wird, wie
beschrieben, der bisher gelernte Korrekturwert aus seinem Speicher
gelesen. Bei der Pumpgrenze handelt es sich dabei um den ursprünglich vom
Hersteller vorgegebenen Verlauf der Pumpgrenze. Somit ist der eingelesene,
bisher gelernte Korrekturwert beim ersten Start des Motors gleich
Null, da noch kein Lernvorgang stattgefunden hat. Beim Programmpunkt 100 prüft die Motorsteuerung 30,
ob der bisher gelernte Korrekturwert kleiner als der dritte vorgegebene
Wert Δ(p2/p1)3 ist.
Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 105 wird
ein neu gelernter Korrekturwert gebildet, indem vom bisher gelernten Korrekturwert
der dritte vorgegebene Wert Δ(p2/P1)3 abgezogen
wird. Mit dem neu gelernten Korrekturwert wird dann der Speicher
für den
bisher gelernten Korrekturwert überschrieben.
Anschließend
gibt die Motorsteuerung 30 eine neue Pumpgrenze vor, indem
sie von der ursprünglich
vom Hersteller vorgegebenen Pumpgrenze den bei Programmpunkt 105 neu
gelernten Korrekturwert abzieht. Anschließend wird zu Programmpunkt 110 verzweigt.
Bei Programmpunkt 110 berechnet die Motorsteuerung 30 in
der beschriebenen Weise mittels der diskreten Fouriertransformation
die Amplitude des Signalanteils der vom Heißfilm-Luftmassenmesser gemessenen Frischluftmasse
mit der charakteristischen Frequenz fD.
Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 115 prüft die Motorsteuerung 30,
ob die Amplitude im ersten Bereich liegt. Ist dies der Fall, so
wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt, andernfalls
wird zu einem Programmpunkt 135 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 135 prüft die Motorsteuerung 30,
ob der aktuelle Fahrzyklus beendet wurde, d.h. ob der Motor 15 abgestellt
wurde. Ist dies der Fall, so wird das Programm verlassen, andernfalls
wird zu Programmpunkt 110 zurück verzweigt.
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Bei Programmpunkt 120 reduziert
die Motorsteuerung 30 die aktuelle Pumpgrenze um den ersten
vorgegebenen Wert Δ(p2/p1)1 und
startet einen Timer. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt. Bei Programmpunkt 125 liest
die Motorsteuerung 30 den gegebenenfalls bei Programmpunkt 105 aktualisierten
Speicher für
den bisher gelernten Korrekturwert aus und addiert zu diesem Wert
den zweiten vorgegebenen Wert Δ(p2/p1)2.
Auf diese Weise wird ein neuer Korrekturwert gelernt und im Speicher
für den
bisher gelernten Korrekturwert abgelegt. Für einen neuen Programmdurchlauf
steht somit ein aktualisierter Korrekturwert zur Verfügung. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 130 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 130 gibt
die Motorsteuerung 30 eine neue Pumpgrenze vor, indem sie
von der ursprünglich
vom Hersteller vorgegebenen Pumpgrenze den bei Programmpunkt 125 neu
gelernten Korrekturwert abzieht. Die Vorgabe der neuen Pumpgrenze
durch die Motorsteuerung 30 erfolgt dabei dann, wenn der bei
Programmpunkt 120 gestartete Timer die vorgegebene Zeit
erreicht hat. Anschließend
wird das Programm verlassen.
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Eine sinnvolle Wahl für die Größenverhältnisse
der vorgegebenen Werte kann wie folgt durchgeführt werden: Δ(P2/P1)1 > Δ(P2/P1)2 > Δ(P2/P1)3
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Die Pumpgrenze kann in der beschriebenen
Weise in jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 gelernt
werden, in dem der Motor 15 läuft. Die Detektion, ob der
Motor 15 läuft
oder steht, kann beispielsweise mit Hilfe eines in 1 nicht dargestellten Drehzahlsensors
ermittelt werden, der die Drehzahl des Motors 15 erfasst
und an die Motorsteuerung 30 weiterleitet. Auf diese Weise
kann die Motorsteuerung 30 feststellen, ob der Motor 15 gestartet
wurde, um in der beschriebenen Weise das Programm nach 2 zu starten bzw. ob der
Motor 15 ausgeschaltet und ein Fahrzyklus beendet wurde,
um das Programm nach 2 nach
der Abfrage bei Programmpunkt 135 zu verlassen.
