DE112009000571T5 - Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines AGR-Ventils in einem Verbrennungsmotor - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines AGR-Ventils in einem Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Überwachen eines AGR-Ventils, das zum Steuern einer Abgasströmung zu einem Einlasskrümmer eines Verbrennungsmotors betreibbar ist, der Einrichtungen aufweist, die zum Steuern des Öffnens und Schließens von Einlass- und Auslassventilen betreibbar sind, wobei das Verfahren umfasst:
Anweisen des AGR-Ventils in eine geschlossene Position;
Überwachen des Betriebs des Verbrennungsmotors;
Schätzen eines Einlasskrümmer-Partialdrucks einer Frischluftladung basierend auf dem Betrieb des Verbrennungsmotors;
Messen des Einlasskrümmerdrucks; und
Vergleichen des geschätzten Einlasskrümmer-Partialdrucks einer Frischluftladung mit dem gemessenen Einlasskrümmerdruck.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf den Betrieb und auf die Steuerung von Verbrennungsmotoren und insbesondere auf Motoren mit homogener Kompressionszündung ('HCCI'-Motoren).
  • HINTERGRUND
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
  • Bekannte Motoren mit Funkenzündung führen in jeden Zylinder ein Kraftstoff/Luft-Gemisch ein, das in einem Verdichtungstakt verdichtet und durch eine Zündkerze gezündet wird. Bekannte Motoren mit Kompressionszündung spritzen in einen Verbrennungszylinder in der Nähe des oberen Totpunkts (TDC) des Verdichtungstakts unter Druck stehenden Kraftstoff ein, der bei der Einspritzung zündet. Die Verbrennung umfasst sowohl für funkengezündete Motoren als auch für kompressionsgezündete Motoren vorgemischte Flammen oder Diffusionsflammen, die durch Fluidmechanik gesteuert werden.
  • Ein Motor, der für die Verbrennung mit Funkenzündung ausgebildet ist, kann daran angepasst werden, unter vorbestimmten Drehzahl/Last-Betriebsbedingungen in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kom pressionszündung (im Folgenden 'HCCI'-Verbrennungsmodus) zu arbeiten, der auch als Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung bezeichnet wird. Der HCCI-Verbrennungsmodus umfasst einen verteilten flammenlosen Verbrennungsprozess mit Selbstzündung, der durch Oxidationschemie gesteuert wird. Ein Motor, der in dem HCCI-Modus arbeitet, weist eine Einlassladung auf, die vorzugsweise in Bezug auf Zusammensetzung, Temperatur und Restabgase zur Einlassventil-Schließzeit homogen ist. Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung ist ein verteilter kinetisch gesteuerter Verbrennungsprozess, bei dem der Motor, der bei einem verdünnten Kraftstoff/Luft-Gemisch, d. h. mager gegenüber einem stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Punkt, mit verhältnismäßig niedrigen Spitzenverbrennungstemperaturen arbeitet, was zu niedrigen NOx-Emissionen führt. Das homogene Kraftstoff/Luft-Gemisch minimiert das Auftreten fetter Zonen, die Rauch und Partikelemissionen bilden.
  • Wenn ein Motor in dem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitet, umfasst die Motorsteuerung einen Betrieb mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, bei dem das Drosselventil weit offen ist, um Motorpumpverluste zu minimieren. Die Luftströmung in den Motor kann durch Steuern des Öffnens und Schließens der Motoreinlass- und -auslassventile gesteuert werden, was das Steuern der Phaseneinstellung und des Hubs von deren Öffnen und Schließen umfasst. Wenn der Motor in dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung arbeitet, kann die Motorsteuerung einen Betrieb bei stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis umfassen, bei dem das Drosselventil über einen Bereich von Positionen von 0% bis 100% der weit offenen Position gesteuert wird, um die Einlassluftströmung zum Erzielen des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu steuern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verbrennungsmotor weist einen Einlasskrümmer, Einrichtungen, die zum Steuern des Öffnens und Schließens von Einlass- und Auslassventilen betreibbar sind, und ein Abgasrückführungsventil auf, das zum Steuern einer Abgasströmung zu dem Einlasskrümmer betreibbar ist. Das Ab gasrückführungsventil wird durch Anweisen des AGR-Ventils in eine geschlossene Position, Überwachen des Betriebs des Verbrennungsmotors, Schätzen eines Einlasskrümmer-Partialdrucks einer Frischluftladung basierend auf dem Betrieb des Verbrennungsmotors, Messen des Einlasskrümmerdrucks und Vergleichen des geschätzten Einlasskrümmer-Partialdrucks einer Frischluftladung mit dem gemessenen Einlasskrümmerdruck überwacht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es werden nun eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine schematische Zeichnung eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 ein Datengraph gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
  • 3 ein schematischer Blockschaltplan eines Steuerschemas gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu deren Beschränkung dienen, zeigt 1 schematisch einen Verbrennungsmotor 10 und ein begleitendes Steuermodul 5 ('STEUER-MODUL'), die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert worden sind. Der Motor 10 ist selektiv in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung und in einem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung betreibbar. Der Motor 10 umfasst einen Mehrzylinder-Viertaktverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der Hubkolben 14 aufweist, die in Zylindern 15 bewegbar sind, die Verbrennungskammern 16 mit variablem Volumen definieren. Jeder Kolben 14 ist mit einer sich drehenden Kurbelwelle 12 verbunden, durch die die lineare Hubkolbenbewegung in eine Drehbewegung umgesetzt wird. In 1 ist ein Einzelner der Zylinder 15 gezeigt.
  • Ein Lufteinlasssystem kanalisiert Einlassluft zu einem Einlasskrümmer 29, der die Luft in einen Einlassdurchgang zu jeder Verbrennungskammer 16 leitet und verteilt. Das Lufteinlasssystem umfasst ein Luftströmungskanalsystem und Einrichtungen zum Überwachen und Steuern der Luftströmung. Die Einrichtungen weisen vorzugsweise einen Luftmassenströmungssensor 32 zum Überwachen der Luftmassenströmung und der Einlasslufttemperatur auf. Ein Drosselventil 34, das vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Einrichtung umfasst, steuert die Luftströmung zu dem Motor 10 in Ansprechen auf ein Steuersignal ('ETC') von dem Steuermodul 5. Ein Krümmerdrucksensor 36 überwacht den Krümmerabsolutdruck und den atmosphärischen Druck in dem Einlasskrümmer 29. Ein externer Strömungsdurchgang 37, der ein Strömungssteuerventil 38 aufweist, kann Restabgase von einem Auslasskrümmer 39 zu dem Einlasskrümmer 29 zurückführen. Das Strömungssteuerventil 38 wird im Folgenden als ein AGR-Ventil 38 (für 'Abgasrückführung') bezeichnet. Das Steuermodul 5 steuert vorzugsweise die Massenströmung von zurückgeführtem Abgas zu dem Einlasskrümmer 29 durch Steuern des Betrags der Öffnung des AGR-Ventils 38.
  • Die Luftströmung von dem Einlasskrümmer 29 in die Verbrennungskammer 16 wird durch ein oder mehrere Einlassventil(e) 20 gesteuert. Die Abgasströmung aus der Verbrennungskammer 16 wird durch ein oder mehrere Auslassventil(e) 18 zu einem Auslasskrümmer 39 gesteuert. Das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 wird vorzugsweise mit einer Doppelnockenwelle (wie gezeigt) gesteuert, deren Drehungen mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verknüpft und indexiert sind. Eine VCP/VLC-Einrichtung 22 umfasst vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, der in Ansprechen auf ein Steuersignal ('INTAKE') von dem Steuermodul 5 zur variablen Steuerung des Ventilhubs ('VLC') und zur variablen Steuerung der Nockenphaseneinstellung ('VCP') des Einlassventils (der Einlassventile) 20 für jeden Zylinder 15 betreibbar ist. Eine VCP/VLC-Einrichtung 24 umfasst vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, der in Ansprechen auf ein Steuersignal ('EXHAUST') von dem Steuermodul 5 zur variablen Steuerung des Ventilhubs ('VLC') und zur variablen Steuerung der Phaseneinstellung ('VCP') des Auslassventils (der Auslassventile) 18 für jeden Zylinder 15 betreibbar ist. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 umfassen jeweils vorzugsweise einen steuerbaren zweistufigen Ventilhubmechanismus, der zum Steuern des Betrags des Ventilhubs oder der Öffnung des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und Auslassventile) 20 und 18 auf eine von zwei diskreten Stufen betreibbar ist. Die zwei diskreten Stufen umfassen vorzugsweise eine offene Ventilposition mit niedrigem Hub (etwa 4–6 mm) für den Betrieb mit niedriger Drehzahl und niedriger Last sowie eine Position mit offenem Ventil mit hohem Hub (etwa 8–10 mm) für den Betrieb mit hoher Drehzahl und hoher Last. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 umfassen vorzugsweise variable Nockenphaseneinstellungsmechanismen zum Steuern der Phaseneinstellung (d. h. des relativen Zeitpunkts) des Öffnens und Schließens des Einlassventils (der Einlassventile) 20 bzw. des Auslassventils (der Auslassventile) 18. Die Phaseneinstellung bezieht sich auf die Verschiebung der Öffnungszeiten des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und Auslassventile) 20 und 18 relativ zu Positionen der Kurbelwelle 12 und des Kolbens 14 in dem jeweiligen Zylinder 15. Die Systeme für die variable Nockenphaseneinstellung der VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 weisen vorzugsweise einen Autoritätsbereich auf die Phaseneinstellung von etwa 60°–90° der Kurbeldrehung auf und ermöglichen somit, dass das Steuermodul 5 das Öffnen und Schließen des Einlass- oder des Auslassventils (der Einlass- oder Auslassventile) 20 oder 18 relativ zur Position der Kolben 14 für jeden Zylinder 15 nach früh oder spät verstellt. Der Autoritätsbereich der Phaseneinstellung wird durch die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 definiert und begrenzt. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 umfassen Nockenwellen-Positionssensoren (nicht gezeigt) zur Bestimmung der Drehpositionen der Einlass- und der Auslassnockenwelle (nicht gezeigt). Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 werden unter Verwendung einer elektrohydraulischen oder einer hydraulischen oder einer elektrischen Steuerkraft betätigt, die durch das Steuermodul 5 gesteuert wird.
  • Der Motor 10 weist ein Kraftstoffeinspritzsystem auf, das eine Mehrzahl von Hochdruck-Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 umfasst, die jeweils zum direkten Einspritzen einer Kraftstoffmasse in die Verbrennungskammer 16 in Ansprechen auf ein Steuersignal ('INJ_PW') von dem Steuermodul 5 ausgelegt sind. Wie es hier verwendet wird, bezieht sich die Kraftstoffzufuhr auf eine Kraftstoffmassenströmung in eine der Verbrennungs kammern 16. Den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 wird unter Druck stehender Kraftstoff von einem Kraftstoffverteilungssystem (nicht gezeigt) zugeführt.
  • Der Motor 10 weist ein Funkenzündungssystem auf, durch das einer Zündkerze 26 Funkenenergie zugeführt werden kann, um Zylinderladungen in jeder der Verbrennungskammern 16 in Ansprechen auf ein Signal ('IGN') von dem Steuermodul 5 zu zünden oder ihr Zünden zu unterstützen. Die Zündkerze 26 verbessert unter bestimmten Bedingungen, z. B. während des Kaltstarts und in der Nähe einer Niederlastbetriebsgrenze, die Steuerung des Verbrennungszeitpunkts in jedem Zylinder 15 des Motors 10.
  • Der Motor 10 ist mit verschiedenen Detektionseinrichtungen zum Überwachen des Motorbetriebs einschließlich eines Kurbelsensors 42, der zum Überwachen der Kurbelwellendrehposition, d. h. von Kurbelwinkel und -drehzahl, betreibbar ist, eines Sensors 40 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit weitem Messbereich, der zum Überwachen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgaszufuhrstrom ausgelegt ist, und einem Verbrennungssensor 30, der zum Überwachen der Verbrennung im Zylinder in Echtzeit während des andauernden Betriebs des Motors 10 ausgelegt ist, ausgestattet. Der Verbrennungssensor 30 umfasst eine Sensoreinrichtung, die zum Überwachen eines Zustands eines Verbrennungsparameters betreibbar ist, und ist als ein Zylinderdrucksensor gezeigt, der zum Überwachen des Verbrennungsdrucks im Zylinder betreibbar ist. Die Ausgaben des Verbrennungssensors 30 und des Kurbelsensors 42 werden durch das Steuermodul 5 überwacht, das für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus die Verbrennungsphaseneinstellung, d. h. den Zeitpunkt des Verbrennungsdrucks relativ zu dem Kurbelwinkel der Kurbelwelle 12, bestimmt. Der Verbrennungssensor 30 kann ebenfalls durch ein Steuermo dul 5 überwacht werden, um für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus einen mittleren effektiven Druck (im Folgenden 'IMEP') zu bestimmen. Alternativ können andere Detektionssysteme verwendet werden, um Verbrennungsparameter im Zylinder in Echtzeit zu überwachen, die in die Verbrennungsphaseneinstellung umgesetzt werden können, z. B. Zündungssysteme mit Ionendetektion und nicht eingreifende Zylinderdruck-Überwachungssysteme.
  • Während des Betriebs in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung arbeitet der Motor 10 mit Benzin- oder anderen Kraftstoffgemischen über einen erweiterten Bereich von Motordrehzahlen und -lasten bei weit offener Drossel. Der Motor 10 arbeitet in dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung mit einem gesteuerten Drosselbetrieb unter Bedingungen, die nicht zu dem Verbrennungsmodusbetrieb mit gesteuerter Selbstzündung führen, und um eine Motorleistung zum Erfüllen einer Betreiberdrehmomentanforderung zu erzielen. Bevorzugte Kraftstoffe sind weithin verfügbare Sorten von Benzin und Leichtethanolgemischen mit diesem; allerdings können bei der Implementierung der vorliegenden Offenbarung alternative flüssige und gasförmige Kraftstoffe verwendet werden, wie etwa höhere Ethanolgemische (z. B. E80, E85), Reinethanol (E99), Reinmethanol (M100), Erdgas, Wasserstoff, Biogas, verschiedene Reformate, Synthesegase und andere.
  • Das Steuermodul 5 umfasst vorzugsweise einen Universaldigitalcomputer, der allgemein einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, Speichermedien, die nichtflüchtigen Speicher einschließlich Nur-Lese-Speicher (ROM) und elektrisch programmierbare Nur-Lese-Speicher (EPROM) umfassen, Direktzugriffsspeicher (RAM), einen schnellen Taktgeber, Analog-Digital-Umsetzungsschaltungen und Digital-Analog-Umsetzungsschaltungen und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Einrichtungen sowie geeignete Sig nalaufbereitungs- und -pufferschaltungen umfassen. Das Steuermodul 5 weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, der residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfasst, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und zur Bereitstellung der jeweiligen. Funktionen jedes Computers ausgeführt werden. Die Algorithmen werden während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, sodass jeder Algorithmus in jedem Schleifenzyklus wenigstens einmal ausgeführt wird. Die Algorithmen werden durch die Zentraleinheit zum Überwachen von Eingaben von den oben erwähnten Detektionseinrichtungen und zum Ausführen von Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs der Aktuatoren unter Verwendung im Voraus festgelegter Kalibrierungen ausgeführt. Die Schleifenzyklen werden während des andauernden Motor- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, ausgeführt. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
  • 2 zeigt schematisch bevorzugte Betriebsbereiche für den beispielhaften Motor 10 in Verbrennungsmodi mit Funkenzündung und mit gesteuerter Selbstzündung basierend auf Zuständen von Motorparametern, die bei dieser Ausführungsform die Drehzahl ('RPM') und die Last ('LORD'), die aus Motorparametern einschließlich der Kraftstoffströmung und des Einlasskrümmerdrucks ableitbar ist, umfassen. Die Motorverbrennungsmodi umfassen vorzugsweise einen Verbrennungsmodus mit sprühgeführter Funkenzündung ('SI-SG'-Verbrennungsmodus), einen Einzeleinspritzungs-Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung ('HCCI-SI'-Verbrennungsmodus) und einen Doppeleinspritzungs-Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung ('HCCI-DI'-Verbrennungsmodus) und einen homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung ('SI-H'-Verbrennungsmodus). Ein bevorzugter Drehzahl- und Lastbetriebsbereich für jeden der Verbrennungsmodi beruht auf Motorbetriebsparametern ein schließlich Verbrennungsstabilität, Kraftstoffverbrauch, Emissionen, Motordrehmomentabgabe und anderen. Grenzen, die die bevorzugten Drehzahl- und Lastbetriebsbereiche zum Darstellen des Betriebs in den oben erwähnten Verbrennungsmodi definieren, sind vorzugsweise vorkalibriert und in dem Steuermodul 5 gespeichert.
  • Der Motor 10 wird für optimale Leistungsfähigkeit zum Betrieb bei einem bevorzugten Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert und die Einlassluftströmung wird zum Erzielen des bevorzugten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Dies umfasst das Schätzen einer Zylinderluftladung basierend auf dem Motorbetrieb in dem ausgewählten Verbrennungsmodus. Das Drosselventil 34 und die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 werden zum Erzielen einer Einlassluft-Strömungsrate basierend auf der geschätzten Zylinderluftladung einschließlich während eines Übergangs zwischen dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung und dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung gesteuert. Die Luftströmung wird durch Einstellen des Drosselventils 34, das die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 steuert, zum Steuern der Öffnungszeitgebung und der Profile des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und Auslassventile) 20 und 18 gesteuert. Der Betrieb in den zwei Verbrennungsmodi erfordert hinsichtlich des Ventilzeitpunkts und der Profile des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und Auslassventile) 20 und 18 und des Drosselventils 34 für die Drosselposition verschiedene Einstellungen für die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24. Beispielhaft ist das Drosselventil 34 in dem Verbrennungsmodus mit Selbstzündung vorzugsweise weit offen, wobei der Motor 10 mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird, während in dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung das Drosselventil 34 zum Regeln der Luftströmung gesteuert wird und der Motor 10 auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird.
  • 3 zeigt eine Steuerstrategie für den Betrieb des anhand von 1 und 2 beschriebenen Motors 10, die in dem Steuermodul 5 ausgeführt wird. Die Steuerstrategie umfasst das Überwachen von Eingangssignalen von dem Luftmassenströmungssensor 32, von dem Kurbelsensor 42, von dem Krümmerdrucksensor 36 und von den VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24. Wenn das AGR-Ventil 38 in eine geschlossene Position angewiesen wird, wird der Betrieb des Motors 10 überwacht. Der Einlasskrümmerdruck wird basierend auf dem Betrieb des Motors 10 geschätzt, und gleichzeitig wird der Einlasskrümmerdruck unter Verwendung des Krümmerdrucksensors 36 gemessen. Der geschätzte Einlasskrümmerdruck wird mit dem gemessenen Einlasskrümmerdruck verglichen. Wenn eine Differenz zwischen dem geschätzten Einlasskrümmerdruck und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck einen vorkalibrierten Schwellenwert übersteigt, detektiert das Steuermodul 5 eine Störung des AGR-Ventils 38.
  • Die Steuerstrategie des Steuermoduls 5 umfasst eine Zylinderluftladungs-Schätzeinrichtung ('CACM') 310, die eine in die Zylinder 15 eintretende Luftströmung schätzt. Die Zylinderluftladungs-Schätzeinrichtung 310 umfasst Wirkungen des Betriebs der VLC/VCP-Einrichtungen 22 und 24 auf die Einlassluftströmung. Ein Partialdruck p einer Frischluftladung in dem Einlasskrümmer 29 kann durch die folgende Gleichung 1 modelliert werden:
    Figure 00110001
    wobei T die bei dem Luftmassenströmungssensor 32 gemessene Einlasskrümmertemperatur ist, R die Gaskonstante ist, V das Volumen des Einlasskrümmers 29 ist, MAF die durch das Drosselventil 34 eintretende Luftmassenströmung ist, die durch den Luftmassenströmungssensor 32 gemessen wird, und CAC die Zylinderluftladung ist, die die in die Zylinder 15 eintretende Luftmassenströmung umfasst. Die Zylinderluftladung ist eine Funktion des Zylindervolumens (CylVol), der Motordrehzahl (N) und des Partialdrucks p der Frischluftladung des Einlasskrümmers. Das Zylindervolumen, d. h. der Volumenhubraum, kann basierend auf den Zeitpunkten und den Profilen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 bestimmt werden und ist näherungsweise gleich VIVC – VEVC, wobei VIVC und VEVC die Zylindervolumina bei dem Schließen des Einlassventils 20 bzw. des Auslassventils 18 repräsentieren. Die Zylindervolumina können bei dem Schließen des Einlassventils und des Auslassventils 20 und 18 basierend auf Eingaben von dem Kurbelsensor 42 und von den Nockenwellen-Positionssensoren (nicht gezeigt), die Elemente der VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 sind, berechnet werden. Die Zylindervolumina werden unter Verwendung bekannter Gleitstückgleichungen berechnet (305).
  • Die durch das Drosselventil 34 eintretende Luftmassenströmung wird durch den Luftmassenströmungssensor 32 gemessen. Die Dynamik des Luftmassenströmungssensors 32 kann durch eine Differentialgleichung erster Ordnung in Gleichung 2 approximiert werden:
    Figure 00120001
    wobei τ die Zeitkonstante des Luftmassenströmungssensors 32 ist und MAFm die gemessene Luftmassenströmung von dem Luftmassenströmungssensor 32 ist.
  • Die Kombination von Gleichung 1 und 2 und die Einführung eines neuen Parameters x liefert Gleichung 3:
    Figure 00120002
  • Die folgende Gleichung 4 wird basierend auf den obigen Gleichungen abgeleitet:
    Figure 00130001
  • Die Zylinderluftladung wird vorzugsweise unter Verwendung der Zylinderluftladungs-Schätzeinrichtung 310 bestimmt. Die Zylinderluftladungs-Schätzeinrichtung 310 approximiert die in Gleichung 4 verwendete Zylinderluftladung und schätzt die in die Zylinder 15 eintretende Luftströmung in den folgenden Gleichungen 5, 6 und 7:
    Figure 00130002
    wobei x ^ ein Schätzwert von x ist, CACEST einen Schätzwert der in die Zylinder 15 eintretenden Zylinderluftladung umfasst, CACM ein Modell der in die Zylinder 15 eintretenden Luftmassenströmung ist und p ^ der geschätzte Partialdruck der Frischluftladung in dem Einlasskrümmer 29 ist (315). Im stationären Betrieb ist die geschätzte Zylinderluftladung CACEST (oder CACM) gleich der Zylinderluftladung oder der gemessenen Luftmassenströmung. Der Betrieb des AGR-Ventils 38 wird überwacht, was ein Überwachen umfasst, um die Anwesenheit einer Störung zu bestimmen. Dies umfasst das Schätzen des Einlasskrümmerdrucks basierend auf dem Betrieb des Motors 10, wenn das AGR-Ventil 38 in die geschlossene Stellung angewiesen wird. Der Krümmerdrucksensor 36 überwacht den Einlasskrümmerdruck direkt. Der geschätzte Einlasskrümmerdruck wird mit dem gemessenen Einlasskrümmerdruck verglichen.
  • Eine Störung des AGR-Ventils 38 verursacht einen Fehler oder eine Differenz zwischen dem geschätzten Partialdruck p ^ der Frischluftladung des Einlasskrümmers 29 und dem tatsächlichen Druck p des Einlasskrümmers 29, wenn das AGR-Ventil 38 zum Schließen angewiesen wurde (320). Wenn das AGR-Ventil 38 geschlossen ist, ist der gemessene Einlasskrümmerdruck von dem Krümmerdrucksensor 36 im Wesentlichen gleich dem tatsächlichen Partialdruck p der Frischluftladung in dem Einlasskrümmer 29. Beispielhaft kann ein Partialdruck einer externen AGR-Strömung durch das AGR-Ventil 38 durch die folgende Gleichung 8 approximiert werden: p ^EGR ≈ pint – p ^ (8)wobei eint den mit dem Krümmerdrucksensor 36 gemessenen Einlasskrümmerdruck repräsentiert, p ^ der geschätzte Partialdruck der Frischluftladung in dem Einlasskrümmer 29 ist und p ^AGR der geschätzte Partialdruck der AGR-Ladung in dem Einlasskrümmer 29 ist (325). Somit wird der geschätzte Partialdruck der AGR-Ladung in dem Einlasskrümmer 29 mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen, wenn das AGR-Ventil 38 geschlossen ist (330). Wenn ein Absolutwert des geschätzten Partialdrucks der AGR-Ladung in dem Einlasskrümmer 29 größer als der Schwellenwert ist und das AGR-Ventil 38 zum Schließen angewiesen wurde, wird bestimmt, dass eine Störung des AGR-Ventils 38 vorliegt.
  • Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und deren Modifikationen beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können Anderen während des Lesens und Verstehens der Beschreibung auffallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle Ausführungsform bzw. die speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, die als die beste Weise offenbart wird bzw. werden, die für die Ausführung dieser Offenbarung in Erwägung gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
  • Zusammenfassung
  • Ein Verbrennungsmotor ist selektiv in einem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung und in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung betreibbar. Ein AGR-Ventil, das zum Steuern einer Abgasströmung zu einem Einlasskrümmer betreibbar ist, wird überwacht, was das Anweisen des AGR-Ventils in eine geschlossene Position und das Überwachen des Betriebs des Verbrennungsmotors umfasst. Ein Einlasskrümmerdruck einer Frischluftladung wird basierend auf dem Betrieb des Motors geschätzt. Der Einlasskrümmerdruck wird gemessen und der geschätzte Einlasskrümmerdruck wird mit dem gemessenen Einlasskrümmerdruck verglichen.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Überwachen eines AGR-Ventils, das zum Steuern einer Abgasströmung zu einem Einlasskrümmer eines Verbrennungsmotors betreibbar ist, der Einrichtungen aufweist, die zum Steuern des Öffnens und Schließens von Einlass- und Auslassventilen betreibbar sind, wobei das Verfahren umfasst: Anweisen des AGR-Ventils in eine geschlossene Position; Überwachen des Betriebs des Verbrennungsmotors; Schätzen eines Einlasskrümmer-Partialdrucks einer Frischluftladung basierend auf dem Betrieb des Verbrennungsmotors; Messen des Einlasskrümmerdrucks; und Vergleichen des geschätzten Einlasskrümmer-Partialdrucks einer Frischluftladung mit dem gemessenen Einlasskrümmerdruck.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen eines AGR-Einlasskrümmer-Partialdrucks basierend auf einer Differenz zwischen dem geschätzten Einlasskrümmer-Partialdruck der Frischluftladung und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Detektieren einer Störung des AGR-Ventils umfasst, wenn der AGR-Einlasskrümmer-Partialdruck einen Schwellenwert übersteigt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Überwachen des Schließens der Einlass- und Auslassventile; Bestimmen eines Zylindervolumenhubraums basierend auf dem Schließen der Einlass- und Auslassventile; und Schätzen des Einlasskrümmer-Partialdrucks der Frischluftladung basierend auf dem Zylindervolumenhubraum.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst: Überwachen einer Einlassluftmassenströmung, und Schätzen des Einlasskrümmer-Partialdrucks der Frischluftladung basierend auf dem Zylindervolumenhubraum und der Einlassluftmassenströmung.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der Verbrennungsmotor Einrichtungen aufweist, die zum Steuern der Phaseneinstellung oder des Hubs des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile betreibbar sind.
  7. Verfahren zum Überwachen eines AGR-Ventils eines Verbrennungsmotors, der Einrichtungen aufweist, die zum Steuern des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile betreibbar sind, wobei das Verfahren umfasst: Anweisen des AGR-Ventils in eine vorbestimmte Position; Überwachen des Betriebs des Motors; Bestimmen eines AGR-Einlasskrümmer-Partialdrucks der Strömung durch das AGR-Ventil; und Detektieren einer Störung, wenn der AGR-Einlasskrümmer-Partialdruck der Strömung durch das AGR-Ventil einen Schwellenwert übersteigt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, das umfasst: Überwachen des Schließens der Einlass- und Auslassventile; Bestimmen eines Zylindervolumenhubraums basierend auf dem Schließen der Einlass- und Auslassventile; Schätzen eines Einlasskrümmer-Partialdrucks der Strömung durch das AGR-Ventil basierend auf dem Zylindervolumenhubraum; Überwachen des Einlasskrümmerdrucks, und Bestimmen des AGR-Einlasskrümmer-Partialdrucks basierend auf einer Differenz zwischen dem überwachten Einlasskrümmerdruck und dem geschätzten Einlasskrümmer-Partialdruck.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Anweisen des AGR-Ventils in eine geschlossene Position und das Detektieren einer Störung des AGR-Ventils oder eines externen Strömungsdurchgangs umfasst, wenn der AGR-Einlasskrümmer-Partialdruck der Strömung durch das AGR-Ventil einen Schwellenwert übersteigt.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Anweisen des AGR-Ventils in eine geöffnete Position und das Detektieren einer Störung eines externen Strömungsdurchgangs umfasst, wenn der AGR-Einlasskrümmer-Partialdruck der Strömung durch das AGR-Ventil einen Schwellenwert übersteigt.
  11. Verfahren zum Detektieren einer Störung eines Strömungssteuerventils, das zum externen Rückführen von Abgas zu einem Einlasskrümmer eines Verbrennungsmotors betreibbar ist, wobei das Verfahren umfasst: Ausstatten des Verbrennungsmotors mit Einrichtungen, die zum Steuern des Öffnens und Schließens von Einlass- und Auslassventilen betreibbar sind, Anweisen des Strömungssteuerventils in eine geschlossene Position; Überwachen des Betriebs des Verbrennungsmotors; Schätzen eines Einlasskrümmerdrucks einer Frischluftladung basierend auf dem Betrieb des Verbrennungsmotors; Messen des Einlasskrümmerdrucks; und Vergleichen des geschätzten Einlasskrümmerdrucks der Frischluftladung mit dem gemessenen Einlasskrümmerdruck.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das Bestimmen eines Einlasskrümmer-Partialdrucks des zurückgeführten Abgases basierend auf einer Differenz zwischen dem geschätzten Einlasskrümmerdruck der Frischluftladung und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst: Überwachen des Schließens der Einlass- und Auslassventile; Bestimmen eines Zylindervolumenhubraums basierend auf dem Schließen der Einlass- und Auslassventile; und Schätzen des Einlasskrümmerdrucks der Frischluftladung basierend auf dem Zylindervolumenhubraum.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner umfasst: Überwachen einer Einlassluftmassenströmung, und Schätzen des Einlasskrümmerdrucks der Frischluftladung basierend auf dem Zylindervolumenhubraum und der Einlassluftmassenströmung.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner das Detektieren einer Störung des Strömungssteuerventils umfasst, wenn eine Differenz zwischen dem geschätzten Einlasskrümmerdruck und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck einen Schwellenwert übersteigt.
  16. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Überwachen des Schließens der Einlass- und Auslassventile; Bestimmen eines Zylindervolumenhubraums basierend auf dem Schließen der Einlass- und Auslassventile; und Schätzen des Einlasskrümmerdrucks der Frischluftladung basierend auf dem Zylindervolumenhubraum.
  17. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Überwachen der Einlassluftmassenströmung, und Schätzen des Einlasskrümmerdrucks der Frischluftladung basierend auf dem Zylindervolumenhubraum und der Einlassluftmassenströmung.
  18. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das Detektieren einer Störung des Strömungssteuerventils umfasst, wenn eine Differenz zwischen dem geschätzten Einlasskrümmerdruck und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck einen Schwellenwert übersteigt.
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