DE19625887A1

DE19625887A1 - Turboaufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Fehlererkennungseinrichtung

Info

Publication number: DE19625887A1
Application number: DE19625887A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dr Hoerster; Stephan Missy; Wolfgang Siebert
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1998-01-02

Description

Die Erfindung betrifft eine turboaufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Fehlererkennungseinrichtung und mit zumindest zwei Abgassträngen und in den Abgassträngen angeordneten Abgasturboladern, mit einer gemeinsa men Vorrichtung zur Erfassung der zugeführten Luft als Regelgröße, mit einem auf alle Abgasturbolader wirkenden Steller für die zugeführte Luft und mit einem Regler für die zugeführte Luft, der durch Ansteuerung des Stellers den Wert der zugeführten Luft einem Sollwert nachführt.

Eine derartige turboaufgeladene Brennkraftmaschine ist unter Verwendung der gleichen Begriffe in der DE 195 13 156 C1 beschrieben. Dort überwacht die Fehlererkennungseinrichtung zur Erkennung eines Fehlers in einem der Abgasstränge das Auftreten von Zündaussetzern in der Brennkraftmaschine und erkennt einen Fehler, wenn Aussetzer in den einem der Abgasstränge zugeordneten Zylindern eine Häufung aufweisen. Eine derartige Fehlerer kennung ist zwar äußerst einfach realisierbar, jedoch insofern teilweise un zuverlässig, als lediglich gravierende Fehler in der Abgasanlage, wie bei spielsweise ein teilweise verstopfter Abgasstrang - hervorgerufen durch einen Defekt im Abgaskatalysator - erkannt werden kann.

Eine demgegenüber verbesserte Fehlererkennung aufzuzeigen, mit Hilfe derer Fehler im gesamtem System der Turbo-Aufladung, d. h. beispielsweise im Ansaugtrakt, am Turbolader selbst, anzugehörigen Ventilen aber auch in der elektronischen Regelung und selbstverständlich auch in der Abgasan lage erkannt werden können, welche aber letztlich die gleichen negativen Auswirkungen, nämlich das Überdrehen eines der Abgasturbolader und/oder das Überladen der Brennkraftmaschine zur Folge haben können, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Fehlererkennungsein richtung den Ladedruckwert der zugeführten Luft stromab der Abgasturbola der überwacht und bei Überschreitung eines Grenzwertes zumindest eine Schutzmaßnahme einleitet. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird wiederum auf die oben ge nannte DE 195 13 156 C1 verwiesen, da eine erfindungsgemäße Brenn kraftmaschine im großen und ganzen ähnlich der dort beschriebenen turbo aufgeladenen Brennkraftmaschine aufgebaut sein kann, jedoch nicht sein muß. Im folgenden werden daher die einzelnen Elemente bzw. Bauteile einer erfindungsgemäßen turboaufgeladenen Brennkraftmaschine mit den gleichen Begriffen bezeichnet wie in der DE 195 13 156 C1.

Erfindungsgemäß wird nun der Ladedruckwert der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft stromab der Abgasturbolader überwacht. Liegt dieser La dedruckwert oberhalb eines Grenzwertes, so wird hieraus auf einen Fehler geschlossen und zumindest eine Schutzmaßnahme zur Verhinderung des Überdrehens eines der Abgasturbolader eingeleitet. Grundsätzlich kann da bei der Ladedruckwert direkt stromab jedes einzelnen Abgasturboladers ge messen und mit einem Grenzwert verglichen werden, es hat sich jedoch ge zeigt, daß in besonders einfacher Weise ein einziger Drucksensor zur Über wachung des Ladedruckwertes ausreichend ist, wenn dieser stromab einer Zusammenführung der durch alle Abgasturbolader zugeführten Luft vorge sehen ist. Dies bedeutet, daß - analog der DE 195 13 156 C1 - der von den Abgasturboladern der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmassenstrom zu nächst zusammengeführt wird, anschließend beispielsweise über eine ge meinsame Drosselklappe geführt wird und dann in eine gemeinsame Sauganlage für sämtliche Brennkraftmaschinen-Zylinder gelangt. Nun ist es möglich, den Ladedruckwert stromab der Zusammenführung sämtlicher (bevorzugt der beiden) von den Abgasturboladern geförderten Brennkraft maschinen-Luftmassenströmen sowie stromauf der Drosselklappe zu ermit teln, beispielsweise in einem ebenfalls für alle Abgasturbolader gemeinsa men Ladeluftkühler. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Vorhandensein zweier Abgasturbolader (analog der DE 195 13 156 C1) dann, wenn einer der beiden den ihm eigentlich zustehenden Anteil des Luftmassenstromes zu fördern nicht in der Lage ist und dessen Anteil unter Einwirkung des Reglers und der Sollwert-Nachführung vom anderen Abgasturbolader übernommen wird, sich nicht nur direkt stromab jedes Abgasturboladers, sondern sogar stromab einer Zusammenführung der durch alle Abgasturbolader zugeführ ten Luft ein signifikant höherer Ladedruck-Wert einstellt, als bei einer gleich mäßigen Aufteilung des zugeführten Luftstromes auf die beiden dann funk tionsfähigen Abgasturbolader.

Bevorzugt kann der Grenzwert für die Einleitung der Schutzmaßnahme in Abhängigkeit von einem Ladedruck-Sollwert beschrieben werden, der sich entweder beim aktuellen Massenstrom der der Brennkraftmaschine zuge führten Luft einstellen müßte oder der auch aus dem aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abgeleitet werden kann. In den Betrag dieses Grenzwertes miteingehen können dabei auch die Umgebungs-Randbedin gungen, insbesondere der Luftdruck sowie die Ansauglufttemperatur. Liegt nun bei Vorliegen eines Fehlers der Ladedruckwert signifikant oberhalb des Ladedruck-Sollwertes, beispielsweise um 5% bis 20% höher, so wird erfin dungsgemäß auf einen Fehler geschlossen. Die entsprechenden Lade druck-Sollwerte können dabei in einem Kennfeld abgelegt sein, es ist jedoch auch möglich, die Grenzwerte selbst in einem Kennfeld, das in einem elek tronischen Steuergerät abgelegt ist, zu definieren.

Eine mögliche Schutzmaßnahme, welche dann bei einer Fehlererkennung eingeleitet wird, kann analog der DE 195 13 156 C1 darin liegen, daß von einer Ansteuerung des Stellers durch den Regler auf eine Ansteuerung durch die Steuerung umgestellt wird, wenn eine derartige Steuerung für die zugeführte Luft, die abhängig von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine den Steller ansteuert, vorgesehen ist. Eine weitere mögliche Schutzmaß nahme besteht darin, den Steller überhaupt im Hinblick auf einen minimalen Wert für die der Brennkraftmaschine zugeführte Luft einzustellen. Dies be deutet, daß Bypassventile, die im Abgasstrang der Brennkraftmaschine vor gesehen sind und die die den Abgasturboladern zugeführten Abgasströme einstellen, vollständig derart geöffnet werden, daß die Abgasturbolader mit dem jeweils minimalen Abgasstrom beaufschlagt werden. Auf diese Weise kann sicher verhindert werden, daß die Abgasturbolader in einen Überdreh zahlbereich gelangen, da sie dann lediglich mit einem minimalen bzw. über haupt keinem Abgasstrom beaufschlagt werden. Theoretisch ist aber nun der Fall denkbar, daß auch eines dieser Bypassventile defekt ist, so daß eine dementsprechende Ansteuerung der Bypassventile wirkungslos bleiben würde. Um auch dann noch eine Schutzmaßnahme einleiten zu können, wird vorgeschlagen, einzelne Zylinder der mehrzylindrigen Brennkraftmaschine dann nicht mehr zu befeuern. Auch diese Maßnahme führt zu einem verrin gerten Energiepotential des den Abgasturboladern zugeführten Abgasstro mes, so daß ein daraus möglicherweise folgendes Überdrehen dieser Ab gasturbolader mit Sicherheit ausgeschlossen ist. Bevorzugt werden diese einzelnen Schutzmaßnahmen dabei in der beschriebenen Reihenfolge ein geleitet, d. h. zunächst wird analog der DE 195 13 156 C1 von Regelung auf Steuerung umgeschaltet. Sollte diese Maßnahme wirkungslos bleiben bzw. sollte danach der Ladedruck-Wert immer noch oberhalb des Grenzwertes liegen, so wird im folgenden der Steller im Hinblick auf einen minimalen Wert für die der Brennkraftmaschine zugeführten Luft eingestellt. Sollte auch diese Maßnahme nicht ausreichen, so erfolgt als letzte Maßnahme eine Ausblendung einzelner Brennkraftmaschinen-Zylinder, d. h. einzelne Zylinder werden nicht befeuert, d. h. bevorzugt nicht mit Kraftstoff versorgt.

Mit den beschriebenen Maßnahmen kann somit bei einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere mit zwei parallel wirkenden Abgasturboladern unter allen Umständen bei Auftreten eines beliebigen Fehlers mit Sicherheit ein Überdrehen eines der Abgasturbolader und selbstverständlich auch ein Überladen der Brennkraft maschine, welches aufgrund der Luftmassenregelung ohne eine derartige Fehlererkennung auftreten würde, verhindert werden.

Claims

1. Turboaufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Fehlererkennungs einrichtung und mit zumindest zwei Abgassträngen und in den Ab gassträngen angeordneten Abgasturboladern, mit einer gemeinsamen Vorrichtung zur Erfassung der zugeführten Luft als Regelgröße, mit einem auf alle Abgasturbolader wirkenden Steller für die zugeführte Luft, und mit einem Regler für die zugeführte Luft, der durch Ansteue rung des Stellers den Wert der zugeführten Luft einen Sollwert nach führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererkennungseinrichtung den Ladedruckwert der zugeführten Luft stromab der Abgasturbolader überwacht und bei Überschreitung eines Grenzwertes zumindest eine Schutzmaßnahme einleitet.

2. Turboaufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromab einer Zusammenführung der durch alle Abgasturbolader zugeführten Luft ein einziger Drucksensor zur Überwachung des Ladedruckwertes vorgesehen ist.

3. Turboaufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert für die Einleitung der Schutzmaßnahme einem 1,05fachen bis 1,2fachen Ladedruck-Soll wert im jeweiligen Betriebspunkt entspricht, wobei dieser Lade druck-Sollwert aus dem Massenstrom der zugeführten Luft und/oder aus dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abgeleitet wird.

4. Turboaufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorangegan genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzmaßnahme der Steller im Hinblick auf einen minimalen Wert für die der Brennkraftmaschine zu geführte Luft eingestellt wird.

5. Turboaufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorangegan genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzmaßnahme einzelne Zylinder der mehrzylindrigen Brennkraftmaschine nicht befeuert werden.

6. Turboaufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Steuerung für die zugeführte Luft, die abhängig von Betriebsgrößen der Brennkraftma schine den Steller ansteuert, wobei die Fehlererkennungseinrichtung von einer Ansteuerung des Stellers durch den Regler auf eine An steuerung durch die Steuerung umstellt, wenn sie einen Fehler er kennt, dadurch gekennzeichnet, daß bei dann fortlaufender Überschreitung des Grenzwertes die Schutzmaßnahme nach Anspruch 4 und bei dann noch fortlaufender Grenzwert-Überschreitung die Schutzmaß nahme nach Anspruch 5 eingeleitet wird.