DE10349875A1

DE10349875A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißkennwerts einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10349875A1
Application number: DE2003149875
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Hoffmann; Robert Dipl.-Ing. Schmidt
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2003-10-25
Filing date: 2003-10-25
Publication date: 2005-05-25

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Auswerteeinheit (10) zur Ermittlung wenigstens eines Verschleißkennwerts einer Brennkraftmaschine (11). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit (10) zur Ermittlung des Verschleißkennwerts als Vergleicher zur Auswertung zumindest einer ersten und einer zweiten Positionskenngröße eines ersten und eines zweiten Elements (12, 13) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Verschleißkennwerts einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 100 49 908 A1 ist eine Vorrichtung mit einer von einer Steuer- und Regeleinrichtung gebildeten Auswerteeinheit zur Ermittlung eines Verschleißkennwerts einer Brennkraftmaschine bekannt. Zur Bestimmung des Verschleißkennwerts wird in einer Ausführung eine von einem Beschleunigungssensor gemessene Beschleunigung über die von einem Zeitgeber gemessene Betriebszeit der Brennkraftmaschine zu einem Beschleunigungswert aufintegriert. Dieser Beschleunigungswert wird anschließend mit einem Grenzwert verglichen, der in einem Grenzwertspeicher abgelegt ist. Liegt der Beschleunigungswert oberhalb des Grenzwerts, ist dies ein Zeichen für einen erhöhten Verschleiß.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels der mit möglichst geringem Aufwand zeitnah ein exakter Verschleißkennwert ermittelt werden kann. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Auswerteeinheit zur Ermittlung eines Verschleißkennwerts einer Brennkraftmaschine.

Es wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit zur Ermittlung des Verschleißkennwerts als Vergleicher zur Auswertung zumindest einer ersten und einer zweiten Positionskenngröße eines ersten und eines zweiten Elements ausgebildet ist. Unter einem Vergleicher soll in diesem Zusammenhang eine Einheit verstanden werden, über die zwei Kenngrößen zumindest zueinander in Beziehung gesetzt, beispielsweise durch Bildung eines Quotienten usw., und insbesondere miteinander verglichen werden können, beispielsweise durch Differenzbildung, so dass zumindest eine Abweichung der einen Kenngröße relativ zur anderen Kenngröße festgestellt werden kann. Dabei sind sämtliche, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende intelligente Auswertealgorithmen denkbar. Durch die Auswertung von zwei Positionskenngrößen zweier Elemente mittels eines Vergleichers kann mit geringem Aufwand zeitnah ein exakter Verschleißkennwert ermittelt werden. Zudem können vorteilhaft zumindest weitgehend bereits vorliegende Bauteile genutzt und zusätzliche Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten zumindest weitgehend vermieden werden.

Vorteilhaft weist die Vorrichtung eine Sensoreinheit auf, über die die erste und die zweite Positionskenngröße des ersten und des zweiten Elements erfassbar sind, wodurch eine einfache Erfassung der Positionskenngrößen erreichbar ist und die Auswerteeinheit und die Sensoreinheit vorteilhaft aufeinander abstimmbar sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit wenigstens ein Ventiltriebsensorelement zur Erfassung der ersten Positionskenngröße umfasst. Verschleiß einer Ventiltriebeinheit kann vorteilhaft frühzeitig erkannt und dadurch bedingte Motorschäden können vermieden werden. Ferner kann vorteilhaft auf in der Regel bereits vorhandene Sensoren der Brennkraftmaschine zurückge griffen und zusätzliche Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten können zumindest weitgehend vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Lösung ist sowohl bei Brennkraftmaschinen mit einer elektromagnetischen Ventilsteuerung als auch bei Brennkraftmaschinen mit über Nockenwellen angesteuerten Ventilen einsetzbar. Bei einer Brennkraftmaschine mit einer elektromagnetischen Ventilsteuerung könnte das Ventiltriebsensorelement von einem Sensor gebildet sein, über den eine Position eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators oder die Position des Ventils direkt erfassbar ist. Bei einer Brennkraftmaschine mit über Nockenwellen angesteuerten Ventilen ist dagegen das Ventiltriebsensorelement vorteilhaft von einem Nockenwellenwinkelsensor gebildet. Nockenwellenwinkelsensoren sind für den Einsatz weiterer Steuerungs- und/oder Regelprozesse häufig bereits vorhanden und sind dadurch auch kostengünstig erhältlich.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit wenigstens ein Brennkraftmaschinentriebsensorelement zur Erfassung der zweiten Positionskenngröße umfasst, wodurch eine vorteilhaft große Auswertestrecke erzielt werden kann. Dabei bietet sich vorteilhaft an, dass das Brennkraftmaschinentriebsensorelement von einem Kurbelwellenwinkelsensor gebildet ist, der wiederum häufig aufgrund des Einsatzes für weitere Funktionen bereits vorhanden ist. Anstatt einem Brennkraftmaschinentriebsensorelement sind jedoch auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Sensorelemente denkbar, beispielsweise sind auch mehrere Nockenwellenwinkelsensoren zur Erfassung einer sich infolge eines Verschleißes ergebende Phasendifferenz zwischen mehreren Nockenwellen denkbar.

Ist die Sensoreinheit mit einer Motorsteuereinheit gekoppelt, können die erfassten Positionskenngrößen neben der Ermittlung eines Verschleißkennwerts direkt vorteilhaft zur Motorsteuerung genutzt werden. Ferner ist die Auswerteeinheit vorteilhaft mit einer Motorsteuereinheit gekoppelt oder besonders vorteilhaft zumindest teilweise einstückig mit einer Mo torsteuereinheit ausgebildet, wodurch ebenfalls ein oder mehrere Verschleißkennwerte vorteilhaft unmittelbar bei der Motorsteuerung berücksichtigt werden können. Zur Vermeidung von weitergehenden Schäden kann gezielt über die Motorsteuereinheit eingegriffen werden, beispielsweise kann die Leistung der Brennkraftmaschine auf einen bestimmten Wert begrenzt und/oder Steuerzeiten verändert werden, so dass insbesondere eine so genannte „Limp-Home-Funktion" erzielt werden kann.

Bei einer zumindest teilweise einstückigen Ausbildung der Auswerteeinheit und der Motorsteuereinheit können zusätzliche Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten eingespart werden. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, dass die Auswerteeinheit von einer von einer Motorsteuereinheit getrennten Einheit gebildet ist, die ausschließlich zur Ermittlung des Verschleißkennwerts dient oder auch noch weitere Funktionen aufweisen kann.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit mit einer Ausgabeeinheit gekoppelt ist, beispielsweise mit einer akustischen, einer optischen und/oder einer auf den Tastsinn eines Bedieners abzielenden Ausgabeeinheit. Dabei ist die Ausgabeeinheit vorteilhaft zumindest teilweise einstückig mit einer bereits in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Ausgabeeinheit ausgeführt, wie beispielsweise mit einem Kombiinstrument in einem Cockpitbereich. Der Bediener kann frühzeitig auf kritische Verschleißkennwerte hingewiesen und dadurch bedingte weitergehende Schäden können vermieden werden. Neben dem Bediener können über eine Ausgabeeinheit auch weitere Dritte auf kritische Verschleißkennwerte hingewiesen werden, wie insbesondere eine Servicewerkstatt über ein Mobilfunknetz.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
1 zeigt einen schematisch dargestellten Ausschnitt einer Brennkraftmaschine 11 eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung eines Verschleißkennwerts der Brennkraftmaschine 11. Die Vorrichtung umfasst eine einstückig mit einer Motorsteuereinheit ausgebildete Auswerteeinheit 10, die zur Ermittlung des Verschleißkennwerts als Vergleicher zum Vergleich einer ersten und einer zweiten Positionskenngröße eines ersten und eines zweiten Elements 12, 13 ausgebildet ist. Das erste Element 12 ist von einer Nockenwelle und das zweite Element 13 ist von einer Kurbelwelle gebildet, die über eine Steuerkette 18 gekoppelt sind.
Die Positionskenngrößen werden im Betrieb der Brennkraftmaschine 11 mittels einer Sensoreinheit 14 der Vorrichtung erfasst. Die Sensoreinheit 14 weist hierfür ein von einem Nockenwellenwinkelsensor gebildetes Ventiltriebsensorelement 15 zur Erfassung der ersten Positionskenngröße und ein von einem Kurbelwellenwinkelsensor gebildetes Brennkraftmaschinentriebsensorelement 16 zur Erfassung der zweiten Positionskenngröße auf. Die Sensorelemente 15, 16 werden neben der Erfassung von Positionskenngrößen zur Ermittlung eines Verschleißkennwerts insbesondere zur konventionellen Motorsteuerung genutzt.
Die von den Sensorelementen 15, 16 erfassten Positionskenngrößen werden an die mit der Sensoreinheit 14 gekoppelte Auswerteeinheit 10 weitergeleitet. Die Auswerteeinheit 10 setzt mittels eines Rechners die beiden Positionskenngrößen zueinander in Beziehung, und zwar vergleicht die Auswerteeinheit 10 die beiden Positionskenngrößen mittels eines Algorithmus und ermittelt dadurch eine durch einen Verschleiß bedingte Phasendifferenz der Nockenwelle zur Kurbelwelle, beispielsweise bedingt durch eine Längung der Steuerkette 18 eines Steuerriemens oder den Verschleiß von Zahnrädern als Kraftübertragungselemente. Die Phasendifferenz wird mit einem in einer Speichereinheit abgelegten Grenzwert verglichen. Überschreitet die ermittelte Phasendifferenz den Grenzwert, wird einem Bediener des Kraftfahrzeugs in einer von einem Kombiin strument in einem Cockpit des Kraftfahrzeugs gebildeten und mit der Auswerteeinheit 10 gekoppelten Ausgabeeinheit 17 optisch angezeigt, dass schnellstmöglich eine Werkstatt aufgesucht werden soll.

Claims

Vorrichtung mit einer Auswerteeinheit (10) zur Ermittlung wenigstens eines Verschleißkennwerts einer Brennkraftmaschine (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (10) zur Ermittlung des Verschleißkennwerts als Vergleicher zur Auswertung zumindest einer ersten und einer zweiten Positionskenngröße eines ersten und eines zweiten Elements (12, 13) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sensoreinheit (14), über die die erste und die zweite Positionskenngröße des ersten und des zweiten Elements (12, 13) erfassbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (14) wenigstens ein Ventiltriebsensorelement (15) zur Erfassung der ersten Positionskenngröße umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventiltriebsensorelement (15) von einem Nockenwellenwinkelsensor gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (14) wenigstens ein Brennkraftmaschinentriebsensorelement (16) zur Erfassung der zweiten Positionskenngröße umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennkraftmaschinentriebsensorelement (16) von einem Kurbelwellenwinkelsensor gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (14) mit einer Motorsteuereinheit gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (10) zumindest teilweise einstückig mit einer Motorsteuereinheit ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Auswerteeinheit (10) mit einer Ausgabeeinheit (17) gekoppelt ist.
Verfahren mit einer eine Auswerteeinheit (10) umfassenden Vorrichtung zur Ermittlung eines Verschleißkennwerts einer Brennkraftmaschine (11), dadurch gekennzeichnet, dass mittels der als Vergleicher ausgebildeten Auswerteeinheit (10) zur Ermittlung des Verschleißkennwerts zumindest eine erste und eine zweite Positionskenngröße eines ersten und eines zweiten Elements (12, 13) zumindest in Beziehung zueinander gesetzt werden.