DE19727669B4

DE19727669B4 - Verfahren zur Überwachung der Funktion einer Saugrohrklappe zur Saugrohrumschaltung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19727669B4
Application number: DE19727669A
Authority: DE
Inventors: Ernst Wild
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2017-07-01
Also published as: JP3971510B2; ITMI981395A1; JPH1182035A; DE19727669A1; IT1301746B1

Abstract

Verfahren zur Überwachung der Funktion einer Saugrohrklappe zur Saugrohrumschaltung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) der Saugrohrdruck (ps) wird auf der Basis von der durch ein Mittel zur Erfassung der Drehzahl erfaßten Drehzahl (nmot) und von dem durch ein Mittel zur Erfassung des Luftmassenstroms erfaßten Luftmassenstrom (ms) für wenigstens zwei unterschiedliche Saugrohrklappenstellungen berechnet und simultan dazu durch ein Mittel zur Erfassung des Drucks gemessen;
b) es werden die Differenzen der berechneten und der gemessenen Saugrohrdrücke bei den unterschiedlichen Saugrohrklappenstellungen gebildet und für eine Diagnose der Saugrohrklappe ausgewertet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Funktion der Saugrohrklappe zur Saugrohrumschaltung einer Brennkraftmaschine.

Aus der DE 40 05 973 C2 ist ein Verfahren zur Diagnose von Stellgliedern zur Variation der Saugrohr- und/oder Ansaugtraktgeometrie und/oder zur Variation der Ein/Auslassventilsteuerung der Brennkraftmaschine und weiteren Funktionselementen einer Brennkraftmaschine bei aufrecht erhaltener Funktion des die Betriebsabläufe der Brennkraftmaschine steuernden und/oder regelnden Steuer- und Regelsystems bekannt, wobei der diagnostizierte Bereich die Stellglieder und zusätzlich solche Funktionselemente umfasst, die mit den Stellgliedern durch eine Wirkungskette verbunden sind. Dabei werden diese Stellglieder angesteuert und Änderungen von Betriebsdaten der Brennkraftmaschine infolge der Ansteuerungen der Stellglieder als Istwerte erfasst. Diese Istwerte werden mit gespeicherten Sollwerten verglichen. Die Vergleichsergebnisse werden zur Diagnose herangezogen.

Aus der DE 44 18 010 A1 ist ein Verfahren zur Vermeidung von Falschmeldungen bei der Diagnose von Stellgliedern, insbesondere, Strömungsventilen bei Kraftfahrzeugen bekannt. Das Verfahren zur Diagnose der Funktion eines Stellglieds umfasst folgende Schritte:

– Ansteuern des Stellgliedes,
– Erfassen der Auswirkung der Stellgliedansteuerung auf eine vorbestimmte, mit dem Stellglied wirkungsmäßig gekoppelte Größe,
– Beurteilen des Stellgliedes als funktionsfähig, wenn die Auswirkung in einem ersten Bereich möglicher Werte liegt und
– Beurteilen des Stellgliedes als nicht funktionsfähig, wenn die Auswirkung in einem zweiten Bereich möglicher Werte liegt, wobei ein dritter Bereich definiert ist, der den ersten und den zweiten Bereich voneinander trennt und
– Abbrechen und/oder Wiederholen des Verfahrens dann, wenn die Auswirkung im dritten Bereich liegt.

In bestimmten Drehzahlbereichen entstehen Resonanzen der Luftsäule im Saugrohr einer Brennkraftmaschine, die zu einer besseren Luftfüllung der Zylinder verwendet werden können. Um diesen Effekt in anderen Drehzahlbereichen zu erreichen, ist es seit längerem erkannt, die Saugrohrlänge durch Umschalten einer im Saugrohr angeordneten Saugrohrklappe zu verändern. Durch die Veränderung der Saugrohrlänge entstehen Resonanzen der Luftsäule im Saugrohr bei anderen Drehzahlen und können bei diesen Drehzahlen zur besseren Luftfüllung der Zylinder verwendet werden.

Da der Aufbau und die Steuerung bei einer derartigen Brennkraftmaschine mit Saugrohrumschaltung eine funktionsfähige Saugrohrklappe zur Saugrohrumschaltung erfordert, können bei Störungen der Funktion der Saugrohrklappe Grenzwertüberschreitungen der Abgasemissionen auftreten.

Vorschriften der kalifornischen Umweltbehörde (CARB) wie auch amerikanische Bundesvorschriften verlangen eine Überwachung sämtlicher abgasrelevanter Funktionen eines Kraftfahrzeugs mit bordeigenen Mitteln (On-Board-Diagnose, OBD). Da die Funktion der Saugrohrklappe Auswirkungen auf die Abgasemissionswerte haben kann, ist die Überwachung ihrer Funktion aufgrund dieser Vorschriften erforderlich.

Bei bekannten Verfahren zur Überwachung der Funktion der Saugrohrklappe zur Saugrohrumschaltung wurde bisher lediglich die Endstufe in einem Steuergerät überwacht, die das Umschalten der Saugrohrklappe bewirkte. Durch diese indirekte Überwachung können jedoch Rückschlüsse auf eine ordnungsgemäße Funktion der Saugrohrklappe nicht unmittelbar gezogen werden, da der Betrieb der Saugrohrklappe nicht direkt überwacht wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung der Funktion der Saugrohrklappe zur Saugrohrumschaltung einer Brennkraftmachine zu vermitteln, welches eine direkte und unmittelbare Überwachung der Funktion der Saugrohrklappe mit möglichst einfachen technischen Mitteln ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Überwachung der Funktion der Saugrohrklappe zur Saugrohrumschaltung einer Brennkraftmaschine gelöst durch die folgenden Schritte:

a) der Saugrohrdruck wird auf der Basis von der durch ein Mittel zur Erfassung der Drehzahl erfaßten Drehzahl und von dem durch ein Mittel zur Erfassung des Luftmassenstroms erfaßten Luftmassenstrom für wenigstens zwei unterschiedliche Saugrohrklappenstellungen berechnet und simultan dazu durch ein Mittel zur Erfassung des Drucks gemessen;
b) es werden die Differenzen der berechneten und der gemessenen Saugrohrdrücke bei den unterschiedlichen Saugrohrklappenstellungen gebildet und für eine Diagnose der Saugrohrklappe ausgewertet.

Durch den Vergleich des berechneten Saugrohrdrucks und des gemessenen Saugrohrdrucks in Abhängigkeit von der Saugrohrklappenstellung wird auf besonders vorteilhafte Weise eine Überwachung der Funktion der Saugrohrklappenstellung zur Saugrohrumschaltung ermöglicht. Die Saugrohrumschaltung muß nämlich als defekt angenommen werden, wenn beim Umschalten der Saugrohrklappe in einem Bereich, in dem sich der Druck beim Umschalten signifikant ändern müßte, eine Abweichung des gemessenen von dem berechneten Druck festgestellt wird. Durch die kontinuierliche Überwachung des gemessenen Drucks mit Hilfe des berech neten Drucks in Abhängigkeit von der Saugrohrklappenstellung ist so auf besonders vorteilhafte Weise eine Überwachung der Funktion der Saugrohrklappenstellung möglich.

Diese Überwachung kann beispielsweise vorteilhafterweise dadurch geschehen, daß die Differenzen der berechneten und der gemessenen Saugrohrdrücke in unterschiedlichen Saugrohrklappenstellungen jeweils voneinander subtrahiert, mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen werden und bei Überschreiten des Grenzwerts ein Fehlersignal ausgegeben wird.

Die Berechnung des Drucks aus dem Luftmassenstrom und der Drehzahl erfolgt vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Saugrohrdynamik und der Saugrohrklappenstellung.

Die Saugrohrdynamik berücksichtigt dabei auch die Saugrohrgeometrie sowie die Drosselklappenstellung, das Hubvolumen, das Verdichtungsverhältnis und den Füllungsgrad der Brennkraftmaschine.

Vorteilhafterweise werden saugrohrgeometrieabhängige Faktoren zur Berechnung des Saugrohrdrucks in Abhängigkeit von der Saugrohrklappenstellung experimentell ermittelt und in einem Kennfeld gespeichert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung der Funktion der Saugrohrklappe zur Saugrohrumschaltung einer Brennkraftmaschine und
2 schematisch ein Blockschaltbild zur Berechnung des Saugrohrdrucks auf der Basis des erfaßten Luftmassenstroms und der erfaßten Drehzahl einer Brennkraftmaschine.
Das Verfahren zur Überwachung der Funktion der Saugrohrklappe zur Saugrohrumschaltung einer Brennkraftmaschine wird nachstehend anhand der 1 erläutert.
Zunächst wird in einem ersten Schritt S1 eine erste Saugrohrklappenstellung eingestellt.
Daraufhin erfolgt die Berechnung des Saugrohrdrucks ps auf der Basis des durch ein Mittel zur Erfassung des Luftmassenstroms gemessenen Luftmassenstroms ms und der durch ein Mittel zur Erfassung der Motordrehzahl gemessenen Motordrehzahl nmot (Schritt S2).
Daraufhin wird in Schritt S3 der Saugrohrdruck ps durch einen Drucksensor gemessen.
In Schritt S4 wird die Differenz des berechneten und des gemessenen Saugrohrdrucks ps gebildet und gespeichert.
Sodann wird in Schritt S5 eine zweite Saugrohrklappenstellung eingestellt, d.h. die Saugrohrumschaltung betätigt.
Es erfolgt wiederum die Berechnung des Saugrohrdrucks ps auf der Basis des gemessenen Luftmassenstroms ms und der gemessenen Motordrehzahl nmot in Schritt S6.
In Schritt S7 wird der Saugrohrdruck ps durch den Drucksensor gemessen und es wird wiederum die Differenz des berechneten und des gemessenen Saugrohrdrucks ps gebildet und gespeichert.
Die beiden gespeicherten Differenzen werden in Schritt S9 voneinander subtrahiert und es wird in Schritt S10 festgestellt, ob ein vorgegebener Grenzwert überschritten wird. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt S12 eine Fehlerausgabe ausgegeben. Ist dies nicht der Fall, erfolgt keine Fehlerausgabe (Schritt S11).
Auf diese Weise wird eine Diagnose der Saugrohr- oder Resonanzklappenstellung bei einem System mit einem Luftmassenmesser, beispielsweise einem Heißfilmluftmassenmesser ermöglicht. Hierfür ist lediglich ein zusätzlicher Saugrohrdrucksensor zur Messung des Saugrohrdrucks ps erforderlich, der aber bei einigen Motorsteuerungen ohnehin vorhanden ist, so daß insofern kein zusätzlicher Sensor erforderlich ist.
Die Berechnung des Saugrohrdrucks ps erfolgt auf an sich bekannte Weise, wie es aus der DE 32 38 190 C2 , auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird, hervorgeht und anhand 2 schematisch erläutert wird.
In einem Schaltungsteil 10 wird der Quotient aus dem von einem Heißfilmluftmassenmesser gemessenen Luftmassenstrom ms und der mit einer Konstanten KUMSRL in einem Schaltungsteil 11 multiplizierten Motordrehzahl nmot gebildet. Es ergibt sich hieraus die dem Saugrohr der Brennkraftmaschine zufließende relative Luftfüllung. Diese wird in einem Schaltungsteil 12 mit einer Konstanten KUMDPS zur Umrechnung in eine Druckdifferenz multipliziert und einem Zeitintegrator oder Zeitsummierer 13 zugeführt.
Das von dem Schaltungsglied 13 ausgegebene Signal entspricht dem Saugrohrdruck ps. Des weiteren kann der Saugrohrdruck ps nach Subtraktion eines durch ein internes Restgas verursachten Partialdrucks pirg in einem Schaltungsglied 14 und Multiplikation eines Faktors fupsrl zur Umrechnung des Drucks in eine relative Luftfüllung in einem Schaltungsglied 15 in die relative Luftfüllung rl des Saugrohrs umgerechnet werden. Diese relative Luftfüllung rl wird einem Subtrahierer 16 zugeführt, welcher vor dem Multiplizierer 12 angeordnet ist und durch welchen die Differenz zwischen der dem Saugrohr zuströmenden und der aus diesem abströmenden Luftmasse auf an sich bekannte und in der DE 32 38 190 C2 , Seite 2, Zeilen 63 bis Seite 6, Zeile 2 erläuterten Weise gebildet wird.
Der Saugrohrdruck ps wird in Abhängigkeit von der Saugrohrdynamik insbesondere der Saugrohrklappenstellung ermittelt. Die Faktoren fupsrl und pirg hängen dabei von der Saugrohrklappenstellung ab und werden experimentell ermittelt und in einem Kennfeld gespeichert. Abhängig von der Saugrohrklappenstellung erfolgt auf diese Weise die Berechnung der relativen Luftfüllung und damit des Saugrohrdrucks ps.

Claims

Verfahren zur Überwachung der Funktion einer Saugrohrklappe zur Saugrohrumschaltung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) der Saugrohrdruck (ps) wird auf der Basis von der durch ein Mittel zur Erfassung der Drehzahl erfaßten Drehzahl (nmot) und von dem durch ein Mittel zur Erfassung des Luftmassenstroms erfaßten Luftmassenstrom (ms) für wenigstens zwei unterschiedliche Saugrohrklappenstellungen berechnet und simultan dazu durch ein Mittel zur Erfassung des Drucks gemessen; b) es werden die Differenzen der berechneten und der gemessenen Saugrohrdrücke bei den unterschiedlichen Saugrohrklappenstellungen gebildet und für eine Diagnose der Saugrohrklappe ausgewertet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzen voneinander subtrahiert, mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen werden und bei Überschreiten des Grenzwerts ein Fehlersignal ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung des Saugrohrdrucks (ps) aus dem Luftmassenstroms (ms) und der Drehzahl (nmot) in Abhängigkeit von der Saugrohrdynamik und der Saugrohrklappenstellung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Faktoren zur Umrechnung des Saugrohrdrucks (ps) in eine relative Luftfüllung und Berücksichtigung eines durch ein internes Restgas verursachten Partialdrucks, der dem Saugrohrdruck (ps) überlagert ist, in Abhängigkeit von der Saugrohrklappenstellung experimentell ermittelt und in einem Kennfeld gespeichert werden.