-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Brennkraftmaschinen mit
einem variablen Kompressionsverhältnis.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
für den
Diagnosebetrieb einer Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung einer
derartigen Brennkraftmaschine.
-
Das
Kompressionsverhältnis
einer Brennkraftmaschine ist definiert als Verhältnis des Zylindervolumens
zu dem Zeitpunkt, an dem sich der Kolben im unteren Totpunkt (BDC)
befindet, zu dem Zylindervolumen zu dem Zeitpunkt, an dem sich der
Kolben im oberen Totpunkt (TDC) befindet. Je höher das Kompressionsverhältnis, desto
höher ist
im Allgemeinen die thermische Effizienz und die Kraftstoffausnutzung
der Brennkraftmaschine. Es sind Brennkraftmaschinen mit einem sog. ”variablen
Kompressionsverhältnis” entwickelt
worden, die z. B. ein höheres
Kompressionsverhältnis
unter Niedriglast und ein geringes Kompressionsverhältnis in
Hochlastzuständen ermöglichen.
Zur Variation des Kompressionsverhältnisses sind verschiedene
Techniken bekannt, z. B. eine Verwendung von ”Sub-Kammern” und ”Sub-Kolben” zur Variation
des Volumens eines Zylinders (vgl.
US 4 246 873 A ,
US 4 286 552 A ); eine Variation der tatsächlichen
Dimensionen aller oder einer Teilmenge der Kolben, die an einem
Pleuel fester Länge
angelenkt sind (vgl.
US
5 865 092 A ); eine Variation der tatsächlichen Länge des Pleuels (vgl.
US 5 724 863 A ,
US 5 146 879 A )
oder eine Verwendung exzentrischer Ringe oder Buchsen (bushings)
entweder am unteren ”großen” Ende eines
Pleuels oder am oberen ”kleinen” Ende des
Pleuels zur Variation der Länge des
Pleuels oder der Höhe
des auf und ab beweglichen Kolbens (vgl.
US 5 562 068 A ,
US 5 960 750 A ,
US 5 417 185 A bzw. die japanische
Veröffentlichung
JP 03092552 AA ).
-
Eine
derartige Brennkraftmaschine mit variablem Kompressionsverhältnis ist
weiterhin aus der
DE
38 33 323 C2 bekannt.
-
Aus
der
US 4 469 055 A ist
eine Brennkraftmaschine mit variablem Kompressionsverhältnis bekannt,
deren Funktionskontrolle durch mit dem Zylinder verbundenen Drucksensoren
erfolgt.
-
Bei
der Kontrolle des Betriebs einer Brennkraftmaschine mit variabler
Kompression ist es wichtig, genau und verlässlich festzustellen, ob eine
Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung
zur Variation des Kompressionsverhältnisses des Motors wie gewünscht funktioniert.
Dies erweist sich insbesondere bei der Regelung der Zündzeitsteuerung
des Motors als besonders wichtig. Um insbesondere unter Hochlastbedingungen
bei Minimierung des Motorklopfens die Kraftstoffausnutzung zu maximieren,
kann es wünschenswert
sein, die Zündzeitsteuerung
des Motors basierend auf dem festgestellten Kompressionsverhältnis des
Motors zu variieren (vgl. hierzu die
US 4 834 031 A ). In einem derartigen Falle
wird ein speziell hierfür
vorgesehener Sensor – wie
etwa ein Verbrennungsdrucksensor oder ein Kolbenpositionssensor – zur Bestimmung
des Kompressionsverhältnis-Betriebsmodus
der Brennkraftmaschine mit variablem Kompressionsverhältnis eingesetzt.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin,
ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Diagnose des Betriebes einer Einrichtung
für ein
variables Kompressionsverhältnis zu
schaffen, welches keine speziellen Sensoren innerhalb der Brennkraftmaschine
erfordert.
-
Die
Lösung
der vorgenannten Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte
Ausge staltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Im
Rahmen der Erfindung wird ein Verfahren für die Diagnose des Betriebs
einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kompressionsverhältnis-Betriebszuständen bereitgestellt.
Das Verfahren weist die Schritte der Bestimmung einer Änderung
des Leerlauf-Luftflusses bzw. Leerlauf-Luftmassenstromes des Motors
auf, wenn der Motor in ausgewählten Kompressionsverhältnis-Betriebszuständen betrieben
wird; und der Bewertung des Betriebs der Brennkraftmaschine basierend
wenigstens teilweise auf der Änderung
des Leerlauf-Luftflusses. Vorzugsweise wird ein erster Leerlauf-Luftfluss
bestimmt, während
der Motor in einem ersten der Kompressionsverhältnis-Betriebszustände betrieben wird, und ein zweiter
Leerlauf-Luftfluss
wird in einem zweiten der Kompressionsverhältnis-Betriebszustände bestimmt. Weiterhin wird
eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Leerlauf-Luftfluss
bestimmt, und eine Anzeige des Motorbetriebs wird basierend auf einem
Vergleich der Differenz mit einem vorgegebenen Grenzwert bereitgestellt.
Die Anzeige kann zum Beispiel ein Zustands-Flag sein, das in einem
Computerspeicher gesetzt wird, und/oder eine akustische oder eine
optische Anzeige. Das vorgeschlagene Verfahren kann bei einem Motor
mit variablem Kompressionsverhältnis
eingesetzt werden, der diskrete Kompressionsverhältnis-Betriebsmodi hat, z.
B. ein ”hohes” und ein ”niedriges” Kompressionsverhältnis, oder
auch bei einem Motor mit kontinuierlich variablem Kompressionsverhältnis, der
mehrere zwischengelegene Kompressionsverhältnis-Betriebsmodi aufweist.
-
Vorteilhafterweise
kann der Betrieb eines Motors mit variablem Kompressionsverhältnis in
einem oder in mehreren Kompressionsverhältnis-Betriebszuständen genau
und verlässlich ohne
Rückgriff
auf einen oder mehrere dafür
vorgesehene Sensoren bestimmt werden, wie z. B. Drucksensoren oder
Näherungs-
beziehungsweise Positionssensoren. Die hier beschriebenen Verfahren,
die lediglich mittels eines Computerprogrammes implementiert zu werden
brauchen, können
für diagnostische
Zwecke verwendet werden, um den Betrieb einer Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung
wie z. B. eines einziehbaren Pleuels oder Kolbenkopfes oder einer
Verbrennungs-Subkammer auszuwerten. Die Erfindung reduziert daher
die Kosten und die Komplexität,
die mit der Herstellung, der Montage, dem Betrieb und der Wartung
einer Brennkraftmaschine mit variablem Kompressionsverhältnis verbunden
sind.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein korrespondierendes System
für den Betrieb
einer Brennkraftmaschine mit variablem Kompressionsverhältnis bereitgestellt.
Das System enthält
einen im Motor angeordneten Sensor zur Erzeugung eines Signals,
das den Leerlauf-Luftfluss (bzw. Luftmassenstrom) in den Motor repräsentiert, eine
Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung
zur Konfiguration des Motors in ausgewählten Kompressionsverhältnis-Betriebszuständen und
einen Regler bzw. eine Steuereinrichtung in Verbindung mit dem Sensor
und der Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung
zur Bestimmung einer Änderung
des Leerlauf-Luftflusses des Motors, wenn der Motor durch den Regler
in ausgewählten
Kompressionsverhältnis-Betriebszuständen betrieben
wird, und zur Bewertung des Betriebs der Brennkraftmaschine basierend
wenigstens teilweise auf der Änderung
des Leerlauf-Luftflusses. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Sensor
um einen Luftmassenfluss- bzw. Luftmassenstrom-(MAF)Sensor, der
innerhalb des Drosseleinlasses (throttle port) des Motors angeordnet
ist. Eine Benachrichtigungsvorrichtung in Kommunikation mit dem
Regler stellt einem Fahrzeugführer eine
Information betreffend den Betrieb der Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung
bereit.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert, wobei ähnliche
Bezugszeichen ähnliche
Merkmale bezeichnen. Es zeigen:
-
1 eine
Darstellung einer beispielhaften Brennkraftmaschine mit variablem
Kompressionsverhältnis;
-
2 ein
Flussdiagramm eines bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb
einer Brennkraftmaschine mit variablem Kompressionsverhältnis;
-
3 ein
Flussdiagramm für
ein erfindungsgemäßes Diagnoseverfahren
für das
variable Kompressionsverhältnis;
-
4 ein
Flussdiagramm eines bevorzugten Verfahrens zur Bestimmung, ob die
notwendigen Motorbetriebszustände
vor der Ausführung
des Diagnoseverfahrens gemäß 3 vorliegen;
-
5 ein
Flussdiagramm entsprechend einem ersten Diagnosezustand des Verfahrens
gemäß 3;
-
6 ein
Flussdiagramm entsprechend einem zweiten Diagnosezustand des Verfahrens
gemäß 3;
-
7 ein
Flussdiagramm entsprechend einem dritten Diagnosezustand des Verfahrens
gemäß 3;
-
8 ein
Flussdiagramm entsprechend einem vierten Diagnosezustand des Verfahrens
gemäß 3;
-
9 ein
Flussdiagramm entsprechend einem fünften Diagnosezustand des Verfahrens
gemäß 3;
-
10 ein
Flussdiagramm entsprechend einem sechsten Diagnosezustand des Verfahrens
gemäß 3.
-
In 1 ist
eine beispielhafte Brennkraftmaschine mit einem variablen Kompressionsverhältnis gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Wie ohne weiteres ersichtlich ist die vorliegende
Erfindung unabhängig
von der speziellen zugrundeliegenden Motorkonfiguration und der
Bauteilkonstruktion einsetzbar, und kann als solche bei einer Vielzahl
unterschiedlicher Brennkraftmaschinen mit mehr als einem Kompressionsverhältnis-Betriebszustand
angewendet werden. Der Motor kann z. B. als Motor mit diskreten
Kompressionsverhältnissen,
der z. B. entweder bei hoher oder bei niedriger Kompression arbeitet,
oder als Motor mit einem kontinuierlich variablem Kompressionsverhältnis, der
bei irgendeiner Anzahl von diskreten Kompressionsverhältnissen
arbeiten kann, ausgebildet sein bzw. betrieben werden. In ähnlicher
Weise ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf einen
speziellen Typ einer Einrichtung oder eines Verfahrens zur Einstellung
oder zur Variation des Kompressionsverhältnisses einer Brennkraftmaschine
begrenzt.
-
Gemäß 1 enthält der Motor 110 mehrere Zylinder
(in der Figur ist nur einer dargestellt), welche jeweils eine Brennkammer 111,
einen auf und ab beweglichen Kolben 112 sowie Einlass-
und Auslassventile 120 und 118 zur Verbindung
der Brennkammer 111 mit Einlass- und Auslasskrümmern 124 und 122 aufweisen.
Der Kolben 112 ist an ein Pleuel 114 gekoppelt,
welches wiederum an den Kurbelzapfen 117 einer Kurbelwelle 116 gekoppelt
ist. Über
einen Kraftstoffinjektor 115 wird der Brennkammer 111 Kraftstoff
zugeleitet und proportional zur Kraftstoffpulsbreite (FPW) abgegeben,
die durch einen elektronischen Motor- oder Fahrzeugregler bzw. eine
Motorsteuerung 60 (oder einen äquivalenten mikroprozessorbasierten
Regler) und den elektronischen Treiberschaltkreis 129 bestimmt
wird. Die Luftladung in den Einlasskrümmer 124 wird nominell über eine elektronisch
kontrollierte Drosselklappe 136 bereitgestellt, die innerhalb
des Drosselklappenkörpers 126 angeordnet
ist. Über
eine Zündkerze 113 und
ein Zündsystem 119 wird
der Brennkammer 111 ein Zündfunke entsprechend einem
von dem elektronischen Regler 60 abgegebenen Frühverstellungs-(oder
Verzögerungs-)Signal
(SA) bereitgestellt.
-
Wie
in 1 gezeigt, enthält der Regler 60 nominell
einen Mikroprozessor oder einen Zentralprozessor (CPU) 66 in
Kommunikation mit computerlesbaren Speichereinrichtungen 68, 70 und 72 über eine
Speicherverwaltungseinheit (MMU) 64. Die MMU 64 kommuniziert
Daten (einschließlich
ausführbarer
Programmbefehle) zu und von der CPU 66 und zwischen den
computerlesbaren Speichereinrichtungen, welche zum Beispiel Nur-Lese-Speicher (ROM) 68,
Wahlzugriffs-Speicher (RAM) 70, Erhaltungsspeicher (KAM) 72 und
andere Speichereinrichtungen enthalten können, die für eine flüchtige oder nicht flüchtige Datenspeicherung
erforderlich sind. Die computerlesbaren Speichereinrichtungen können unter
Verwendung beliebiger bekannter Speichereinrichtungen wie etwa programmierbarer
Nur-Lese-Speicher
(PROMs), elektrisch programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROMs), elektrisch löschbarer PROMs
(EEPROMs), Flash Speicher oder anderer elektrischer, magnetischer,
optischer oder kombinierter Speichereinrichtungen implementiert
werden, die in der Lage sind, Daten – einschließlich ausführbarer Programmcodes – zu speichern,
der von der CPU 66 zur Kontrolle der Brennkraftmaschine
und/oder des die Brennkraftmaschine enthaltenden Kraftfahrzeuges
verwendet wird. Ein Eingabe/Ausgabe-(I/O)Interface 62 ist
zur Kommunikation mit verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und Regelungsschaltkreisen vorgesehen,
einschließlich – ohne hierauf
begrenzt zu sein – zur
Kommunikation mit den in 1 gezeigten Einrichtungen. Diese
Einrichtungen enthalten einen Motordrehzahlsensor 150,
einen elektronischen Kraftstoffregelungstreiber 129, ein
Zündsystem 119, einen
Ansaug-Absolutdrucksensor
(MAP) 128, einen Luftmassenfluss- bzw. -massenstromsensor
(MAF, ”Airmeter”) 134,
einen Drosselklappen-Positionssensor 132, einen elektronischen
Drosselklappeneinstellmotor 130, einen Einlassluft-Temperatursensor 138,
einen Motorklopfsensor 140 und einen Motorkühlmittel-Temperatursensor 142.
-
Der
Motor
110 gemäß
1 enthält ferner eine
variable Kompressionsverhältnis-Einrichtung (”Kompressionsverhältnis-Einstellung”)
170.
Gemäß einer
nicht begrenzend zu verstehenden Ausgestaltung wird mit der variablen
Kompressionsverhältnis-Einrichtung
170 die
effektive Länge
des Pleuels
114 und damit der Volumenspielraum und das
Kompressionsverhältnis
des Motors variiert. Eine derartige Vorrichtung wird z. B. in der
US 6 394 047 (Anmeldenummer
09/682 263) mit dem Titel ”Pleuel
für einen
Motor mit variabler Kompression” beschrieben, welche
hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich
in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Die tatsächliche
Konstruktion und Konfiguration der variablen Kompressionseinrichtung,
die in
1 gezeigt ist, soll den Schutzumfang der vorliegenden
Anmeldung jedoch nicht begrenzen.
-
Gemäß einem
nicht begrenzend zu verstehenden Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird die variable Kompressionseinrichtung gemäß 1 nachstehend
als in einem ”hohen” Kompressionsverhältnis-Modus
arbeitend (Kompressionsverhältnis von
13:1 und darüber)
oder in einem ”niedrigen” Kompressionsver hältnis-Modus
arbeitend (Kompressionsverhältnis
von 11:1 oder darunter) beschrieben.
-
Die 2 bis 10 zeigen
bevorzugte Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit variablem
Kompressionsverhältnis
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Verfahren sind in ihrer Anwendbarkeit nicht auf einen
bestimmten Motor oder einen Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtungstyp
begrenzt, werden jedoch vorliegend der Einfachheit halber unter
Bezugnahme auf den Motor mit variablem Kompressionsverhältnis gemäß 1 beschrieben.
Die hier beschriebenen Verfahren können vorteilhaft zur Feststellung
eingesetzt werden, ob eine Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung des
Motors ordnungsgemäß arbeitet.
Unabhängig davon,
dass die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
allein oder in Verbindung mit der Diagnose anderer Motor- und Antriebsstrang-Hardware
und -Software verwendet werden können,
beruhen die Verfahren auf einer Bestimmung der Änderung des Leerlauf-Luftflusses
bzw. -massenstromes bei einem Wechsel des Kompressionsverhältnisses
und erlauben eine unabhängige
Einschätzung
des tatsächlichen
Kompressionsverhältnisses
eines Motors mit variablem Kompressionsverhältnis. Die Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung sind sowohl auf Systeme mit diskretem variablem Kompressionsverhältnis – wie das
vorstehend beschriebene Zwei-Zustände-System mit diskreten ”HI”- und ”LOW”-Kompressionsverhältnis-Zuständen –, als auch
auf Systeme mit kontinuierlich variablem Kompressionsverhältnis anwendbar,
die zum Beispiel ”HI” und ”LOW”-Zustände aufweisen,
welche lediglich die Grenzen eines kontinuierlichen Bereiches von
Kompressionsverhältnis-Zuständen darstellen.
-
Gemäß
2 enthält ein diagnostisches Verfahren
die Schritte der Ansteuerung und des Betriebs einer Brennkraft maschine
mit variablem Kompressionsverhältnis
in einem ersten Kompressionsverhältnis-Zustand
(Schritt
202) und der anschließenden Bestimmung eines Luftflusses
bei dem ersten Kompressionsverhältnis-Zustand,
während
sich der Motor im Leerlauf befindet (Schritt
204). Der Leerlauf-Luftfluss
kann gemessen oder erschlossen werden unter Verwendung beliebiger
bekannter bzw. geeigneter Mittel. Obwohl der Leerlauf-Luftfluss, wie vorstehend
unter Bezugnahme auf
1 beschrieben wurde, unter Verwendung
eines MAF-Sensors (”Airmeter”) bestimmt
werden kann, kann auch ein Krümmer-Absolutdruck-(MAP)-Sensor
in Kombination mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren
zur Bestimmung des Luftflusses verwendet werden (vgl. hierzu die
US 6 115 664 , welche hiermit
vollumfänglich
durch Bezugnahme in den Text aufgenommen wird). Der Motor wird dann
in einem zweiten Kompressionsverhältnis-Zustand betrieben (Schritt
206),
und der Leerlauf-Luftfluss wird während des Betriebs des Motors
in einem Leerlaufzustand bestimmt (Schritt
208). Die Leerlauf-Luftflüsse werden durch
einen Regler mit einem geeigneten Mikroprozessor gespeichert, und
es wird ein Vergleich vorgenommen, um das Verhalten der Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung
und damit des Motors mit variablem Kompressionsverhältnis auszuwerten (Schritte
210 und
212).
-
3 zeigt
ein Flussdiagramm einer Diagnoseroutine gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Routine wird vorzugsweise in Form von Computersoftware implementiert,
welche in einem Computerspeicher abgelegt ist und von einer oder
mehreren übergeordneten
Software-Supervisoren (executives) oder Modulen im Fahrzeug und/oder
im Motorregler kontrolliert wird. Die Kompressionsverhältnis-Diagnose
ist eine sogenannte ”Zustandsmaschine” mit einer
Mehrzahl von Zuständen,
die durch die Variable ”CR_ID_mode”, welche
im RAM gespeichert ist, repräsentiert
werden. Gemäß einem
bevorzugten Verfahren ent hält
CR_ID_mode einen ersten Zustand (CR_ID_mode = 0), der einen normalen
Betrieb des Motors (ohne Ausführung
der Diagnoseroutine) repräsentiert;
einen zweiten Zustand (CR_ID_mode = 1), welcher die Bestimmung eines
Leerlauf-Luftflusses
(”Luftmasse”) anfordert,
wobei das Motorkompressionsverhältnis
auf ”HI” gesetzt
(vorgegeben) ist; einen dritten Zustand (CR_ID_mode = 2), welcher anfordert,
dass das Kompressionsverhältnis
auf ”LOW” gesetzt
wird; einen vierten Zustand (CR_ID_mode = 3), welcher die Bestimmung
eines Leerlauf-Luftflusses bei niedriger Kompression anfordert;
einen fünften
Zustand (CR_ID_mode = 4), welcher erfordert, dass das Kompressionsverhältnis auf die
anfängliche
Einstellung (z. B. hohe Kompression) zurückgesetzt wird; und einen sechsten
Zustand (CR_ID_mode = 5), welcher einen Vergleich der Luftflüsse bei
hoher Kompression und bei niedriger Kompression anfordert, um festzustellen,
ob ein möglicher
Fehler oder ein Versagenszustand existiert, der die Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung
des Motors betrifft.
-
Das
in 3 gezeigte Diagnoseverfahren enthält zunächst Schritte
zur Bestimmung, ob die erforderlichen Motorbetriebsbedingungen vorliegen (Schritte 302 und 304).
Eine beispielhafte Überprüfung relevanter
Motorbetriebsbedingungen wird wie in 4 gezeigt
durchgeführt.
Man beachte, dass die in 4 dargestellten Schritte nur
beispielhaft sind und nominell eine oder mehrere Überprüfungen der Motorbetriebsbedingungen
oder -parameter involvieren, welche den Betrieb der Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung
beeinflussen können.
Falls z. B. die Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung auf
dem Öldruck
basiert, um den Motor in einem oder mehreren Kompressionsverhältnis-Betriebsmodi
zu konfigurieren, kann die Öltemperatur überprüft werden,
um sicherzustellen, dass das Öl
sich innerhalb eines vorgegebe nen Bereiches befindet und damit bei
einer erforderlichen Viskosität
vorliegt. Alternativ kann wie in 4 gezeigt
die Motortemperatur bestimmt und als Maß für die Öltemperatur verwendet werden.
-
Gemäß 4 wird
ein Kompressionsverhältnisdiagnose-Anforderungs-Flag
(CR_ID_desired) abgefragt, um zu bestimmen, ob ein Ausführungsmodul
eines entsprechenden Fahrzeug- oder Motorreglers eine Kompressionsverhältnisdiagnose
angefordert hat (Schritt 402). Falls CR_ID_desired auf ”TRUE” (Wahr)
gesetzt ist (Schritt 404), wird gemäß Schritt 406 eine
Motortemperatur bestimmt. Die Motortemperatur kann unter Verwendung
irgendeines bekannten oder geeigneten Mittels erfasst oder erschlossen
werden. Vorzugsweise wird – wie
vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben – ein Motorkühlmitteltemperatur-(ect:
enginge coolant temperature)-Sensor 150 verwendet. Die
Motorkühlmitteltemperatur
ect wird dann mit einer vorgegebenen minimalen Motorkühlmitteltemperatur (CR_ID_MINECT)
verglichen, die erforderlich ist, um die Kompressionsverhältnis-Diagnose
auszuführen (Schritt 408).
CR_ID_MINECT wird im Computerspeicher gespeichert und kann empirisch
unter Verwendung von Motortest- und/oder Kalibrationsdaten abgeleitet
werden. Falls ect CR_ID_MINECT überschreitet,
wird ein Leerlauf-Zustandsflag (iscflg) abgefragt, um zu bestimmen,
ob der Motor sich in einem Zustand einer Rückkopplungs-Leerlaufregelung (closed
loop idle condition) befindet (Schritte 410 und 412).
Falls iscflg = ”1” ist, liegt
ein Zustand einer Rückkopplungs-Leerlaufregelung
vor, und es wird eine Überprüfung eines
Getriebezustands-Flags (in_drive)
ausgeführt
(Schritte 414 und 416). Die Bedingung einer Rückkopplungs-Leerlaufregelung
wird – wie
vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben – unter
Verwendung eines Motordrehzahlsensors überprüft. In einem Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe
wird der PRDNL-Schalter zur Feststellung verwendet, ob sich das
Getriebe in einem Fahrzustand (drive state) befindet. Falls in drive = ”TRUE” ist, befindet
sich das Fahrzeuggetriebe in einem Fahrzustand, und der Kompressionsverhältnis-Diagnose
wird erlaubt, mit Schritt 308 von 3 fortzufahren.
-
Falls
das Fahrzeug alternativ mit einem Schaltgetriebe ausgestattet ist,
wird eine Überprüfung ausgeführt, ob
sich das Getriebe im Neutral- bzw. Leerlaufzustand befindet.
-
In
Abhängigkeit
von dem Zustand (0 bis 5) des Kompressionsverhältnis-Diagnosemodus-Flags CR_ID_mode
werden die entsprechenden, nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 bis 10 beschriebenen
Schritte ausgeführt.
Andernfalls, d. h. wenn die Motorbetriebsbedingungen gemäß Schritt 304 nicht
erfüllt
sind, wird das Kompressionsverhältnis
des Motors nach einem vorgegebenen Programm eingestellt, und CR_ID_mode
wird in Schritt 306 auf ”0” gesetzt.
-
5 zeigt
ein Flussdiagramm entsprechend einem ersten Diagnosezustand (CR_ID_mode =
0) des Verfahrens gemäß 3.
Zunächst
wird in Schritt 502 der gewünschte Kompressionsverhältnis-Betriebszustand
der Brennkraftmaschine auf einen Standard- oder Anfangszustand gesetzt,
zum Beispiel auf eine hohe Kompression (Des_CR = ”HI”). Alternativ
kann der Standard- oder Anfangszustand während des vorangegangenen Betriebs
des Motors oder während
einer Startsequenz des Motors gesetzt werden. Das Diagnosemodus-Flag CR_ID_mode
wird dann in Schritt 504 auf ”1” initialisiert, um eine Bestimmung
des Leerlauf-Luftflusses bei hoher Kompression beginnend während eines nachfolgenden
Durchlaufs einer Diagnoseroutine zu erlauben. Ein Modus 1 Einstellzeitgeber
(settling timer) (CR_ID_atmr1) wird dann mit ”0” initialisiert (Schritt 506),
um eine zusätzliche
Einstellzeit (settling time) im Leerlauf zu ermöglichen und um sicherzustellen,
dass irgendwelche Korrekturen an der Luftflussberechnung, zum Beispiel
eine Korrekturschleife des Drosselklappenkörperluftflusses, vor der Bestimmung
des Leerlauf-Luftflusses bei hoher Kompression ausgeführt worden
sind. Die Kontrolle der Diagnoseroutine wird dann an Schritt 308 von 3 zurückgegeben.
-
6 zeigt
ein Flussdiagramm entsprechend einem zweiten diagnostischen Zustand (CR_ID_mode
= 1) des Verfahrens von 3. Falls bei Schritt 308 CR_ID_mode
= 1 ist, wird der Modus 1 Einstellzeitgeber CR_ID_atmr1 um einen
vorgegebenen Betrag (bg_timer) erhöht, welcher zum Beispiel gleich
der Zeit seit der vorhergehenden Berechnung von CR_ID_atmr1 ist
(Schritt 602). Nominell ist bg_timer = 0,01 s. CR_ID_atmr1
wird dann mit einer vorgegebenen Zeitgrenze (CR_ID1_SETTM) verglichen,
welche eine für
Modus 1 erforderliche minimale Zeitdauer repräsentiert, um stabile Auslesewerte
des Luftmassenflusses von dem Airmeter sicherzustellen (Schritt 604).
CR_ID1_SETTM repräsentiert
eine Zeitdauer, die für
den Einlasskrümmer
eines Motors zum Erreichen eines Gleichgewichtes erforderlich ist, zuzüglich der
für einen
laufenden (rolling) oder gefilterten Mittelwert des Leerlauf-Luftflusses
erforderlichen Zeit, einen asymptotischen Zustand zu erreichen.
CR_ID1_SETTM ist ein kalibrierbarer Rundungsskalar (round scalar),
welcher empirisch aus Motortest- und/oder
Kalibrationsdaten bestimmt werden kann. Falls CR_ID_atmr1 CR_ID1_SETTM überschreitet,
wird der mittlere Luftmassenfluss bei hoher Kompression (CR_ID1_avg_air)
im Computerspeicher gespeichert (Schritt 606). Vorzugsweise
wird CR_ID1_avg_air als gefilterter Mittelwert über eine vorgegebene Zeitdauer
CR_ID1_SETTM unter Verwendung der folgenden Formel bestimmt: CR_ID1_avg_air = (1 – CR_ID1_FK)·CR_ID1_avg_air(old)
+ CR_ID1_FK·am,wobei
CR_ID1_FK eine Filterkonstante (nominell 0, 1), CR_ID1_avg_air(old)
der vorhergehende Wert der Größe CR_ID1_avg_air,
und ”am” die aktuelle Luftmassenauslesung
vom Airmeter darstellt. Das Diagnosemodus-Flag CR_ID_mode wird dann
auf ”2” initialisiert
(Schritt 608).
-
7 zeigt
ein Flussdiagramm entsprechend einem dritten Diagnostikzustand (CR_ID_mode
= 2) des Verfahrens von 3. Die Schritte 702, 704 und 706 sind
analog zu den Schritten 502, 504 und 506,
die vorstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben
wurden, mit der Ausnahme, dass die Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung
nunmehr den Motor in einem niedrigen Kompressionsverhältnis-Betriebszustand
(Des_CR = ”LOW”) konfiguriert
(Schritt 702). Das Diagnosemodus-Flag CR_ID_mode wird auf ”3” initialisiert
(Schritt 704), um die Bestimmung des Leerlauf-Luftflusses bei
geringer Kompression zu erlauben. Ein Modus 3 Einstellzeitgeber
(CR_ID_atmr3) wird dann auf ”0” initialisiert
(Schritt 706), um eine zusätzliche Einstellzeit im Leerlauf
zu ermöglichen
und um sicherzustellen, dass irgendwelche Korrekturen zur Luftflussberechnung
vor der Bestimmung des Leerlauf-Luftflusses bei niedriger Kompression
ausgeführt
worden sind. Die Kontrolle der Diagnoseroutine wird dann an Schritt 308 von 3 zurückgegeben.
-
8 zeigt
ein Flussdiagramm entsprechend einem vierten Diagnosezustand (CR_ID_mode
= 3) des Verfahrens gemäß 3. Die
Schritte 802, 804, 806 und 808 von 8 sind analog
den entsprechenden Schritten 602, 604, 606 und 608 von 6 mit
der Ausnahme, dass der durchschnittliche Luftfluss bei geringem
Kompressionsverhältnis
(CD_ID3_avg_air) be stimmt wird, nachdem ein Modus 3 Einstellzeitgeber (CR_ID_atmr3)
eine vorgegebene Zeitgrenze (CR_ID3_SETTM) überschreitet. CR_ID3_SETTM ist
wie die entsprechende Variable für
Modus 1 ein kalibrierbarer Rundungsskalar, der empirisch aus Motortest-
und/oder Kalibrationsdaten bestimmt werden kann. Falls CR_ID_atmr3
CR_ID3_SETTM überschreitet,
wird der durchschnittliche Luftfluss CR_ID3_avg_air im Computerspeicher
gespeichert (Schritt 806). CR_ID3_avg_air wird entsprechend
als ein gefilterter Mittelwert über
die vorgegebene Zeitdauer CR_ID3_SETTM bestimmt unter Verwendung einer ähnlichen
Formel wie oben für
CR_ID1_avg_air beschrieben. Das Diagnosemodus-Flag CR_ID_mode wird
dann auf ”3” gesetzt
(Schritt 808).
-
9 zeigt
ein Flussdiagramm entsprechend einem fünften Diagnosezustand (CR_ID_mode
= 4) des Verfahrens von 3. Der fünfte Diagnosezustand beinhaltet
das Zurücksetzen des
gewünschten
Kompressionsverhältnisses (Des_CR)
auf den anfänglichen
Kompressionsverhältnis-Betriebszustand,
d. h. hoher Kompression (Schritt 902), und das Setzen von
CR_ID_mode auf ”5” (Schritt 904),
um die Bewertung der Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung zu
erlauben (Schritt 904).
-
10 ist
ein Flussdiagramm entsprechend einem sechsten Diagnosezustand (CR_ID_mode
= 5) des Verfahrens von 3. Falls CR_ID_mode = 5 ist,
wird Schritt 1002 ausgeführt zur Bestimmung eines Differenzwertes
(DIFF) zwischen den durchschnittlichen Luftflüssen CR_ID3_avg_air und CR_ID1_avg_air
von Modus 3 beziehungsweise Modus 1. Dies dient dazu, eine Differenz
des Leerlauf-Luftflusses bei hoher gegenüber dem bei niedriger Kompression
zu bestimmen. D. h., wenn die Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung das Kompressionsverhältnis des
Motors herabsetzt, wird aufgrund der geringeren thermischen Effizienz
des Motors bei geringerem Kompressi onsverhältnis ein Anstieg im Leerlauf-Luftfluss
erwartet. Falls daher die Änderung
im Modus 3 Leerlauf-Luftfluss (Luftfluss bei niedriger Kompression)
einen vorgegebenen Betrag nicht überschreitet,
wird geschlossen, dass die Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung möglicherweise
nicht wie beabsichtigt gearbeitet hat. Dies wird durch einen Vergleich
von DIFF mit einer vorgegebenen Grenze (CR_ID_ERRLIM) festgestellt,
die im Computerspeicher abgelegt ist (Schritt 1004). CR_ID_ERRLIM
kann empirisch aus Motortest- und/oder Kalibrationsdaten bestimmt
werden. Falls DIFF kleiner als CR_ID_ERRLIM ist, wird ein Betriebsstatus-Flag
(CR_ID_fault) auf ”1” gesetzt,
um einen möglichen,
mit dem Betrieb der Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung verbundenen
Versagenszustand anzuzeigen (Schritt 1006). Andernfalls wird
CR_ID_fault gemäß Schritt 1008 auf ”0” gesetzt. CR_ID_mode
wird dann auf ”0” gesetzt,
und ein Diagnosestatus-Flag (CR_ID_complete) wird bei Abschluss
des diagnostischen Testes auf ”1” gesetzt (Schritte 1010 und 1012).
-
Falls
die Diagnose einen möglichen
Versagenszustand anzeigt, können
vom Fahrzeug- oder Motorregler geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um
den Motor in einen ”Heimschlepp” (”limp home”) Modus
zu setzen oder um die Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung in einen oder mehrere
ausgewählte
Betriebsmodi zu konfigurieren. Zusätzlich kann ein korrespondierendes
sichtbares, hörbares oder
anderweitiges diagnostisches Signal erzeugt werden, um den Fahrzeugführer über einen
die Kompressionsverhältnis-Einstelleinrichtung
betreffenden möglichen
Versagenszustand zu informieren. Zum Beispiel kann ein Diagnosezeichen
(Icon) oder ein anderes, am Armaturenbrett angebrachtes Display zum
Leuchten gebracht oder aktiviert werden, oder eine Textnachricht
kann angezeigt werden, die den Fahrer anweist, das Fahrzeug zu warten.
Der Versagenszustand kann auch unter Verwendung anderer Motorsensoren
und diagnostischer Prozeduren verifiziert oder bestätigt werden.