DE4315228A1 - Verfahren zum Überwachen der Funktion eines Einlaß- oder Auslaßventils einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Verfahren sind grundsätzlich bekannt und beste­ hen beispielsweise darin, die Leistung der Brennkraftma­ schine aktuell zu bestimmen und mit der Leistung zu einem früheren Zeitpunkt zu vergleichen. Probleme ergeben sich dabei aus den normalen Alterungserscheinungen der Brenn­ kraftmaschine, die auch bei fehlerfreier Funktion der Ventile zu einer Leistungsänderung führen. Ferner ist es bekannt, die Funktion von Einlaß- oder Auslaßventilen aufgrund des Geräusches zu erkennen, das bei einem Ven­ tilfehler ein signifikantes Verhalten zeigt. Das Problem dabei ist, dieses Geräusch von den üblichen Geräuschen der Brennkraftmaschine zu unterscheiden, abgesehen davon, daß hierfür eine zusätzliche Sensorik erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne zusätz­ liche Sensorik eine einfache und sichere Erkennung eines fehlerhaften Ein- oder Auslaßventils ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1.

Grundsätzlich kann aus dem zylinderselektiv aufgenommenen Wert des Luftmassenmessersignals auf einen Fehler eines Ein- oder Auslaßventils geschlossen werden. Zylinder­ selektiv bedeutet dabei die Zuordnung des Signals zu dem Zylinder, der sich jeweils im Ansaugtakt befindet. Dem zugrunde liegt die Tatsache, daß jeweils nur einer der Zylinder einer Brennkraftmaschine sich in diesem Takt be­ findet.

Zwar ist es prinzipiell möglich, die gewünschte Infor­ mation auch mit Hilfe eines Luftmassenmessers zu bestim­ men, der sich im Abgastrakt der Brennkraftmaschine befin­ det. Da derartige Brennkraftmaschinen jedoch in der Regel nur theoretische Bedeutung haben und Brennkraftmaschinen üblicherweise einen Luftmassenmesser im Ansaugtrakt auf­ weisen, soll vorzugsweise nur bei derartigen Brennkraft­ maschinen die Erfindung zur Anwendung kommen. Die nähere Beschreibung im folgenden bezieht sich auf diesen Typ von Brennkraftmaschinen.

Die Merkmale, die in den Patentansprüchen 3 und 4 angege­ ben sind, erlauben es, ein fehlerhaftes Auslaß- bzw. Ein­ laßventil zu erkennen. Bei einem Auslaßventil-Fehler ist nur das Signal für den zugehörigen Zylinder verändert, während das der anderen Zylinder zumindest annähernd gleich ist. Bei einem Einlaßventil-Fehler hingegen sind die Verhältnisse, wie weiter unten näher erläutert wird, komplexer. Aber auch hier läßt sich aus dem Vergleich der den Zylindern zugeordneten Signalen untereinander ein fehlerhaftes Einlaßventil zweifelsfrei erkennen.

Die Merkmale, die im Patentanspruch 5 angegeben sind, er­ lauben es darüberhinaus auch die Schwere des Fehlers zu erkennen. Diese ergibt aus der Abweichung der Signale für die verschiedenen Zylinder voneinander und ermöglicht eine Aussage über die Dringlichkeit einer Reparaturmaß­ nahme. Selbstverständlich ist es möglich, bei einem be­ sonders kritischen Fehler den Fahrzeugbenutzer besonders eindringlich auf die Notwendigkeit einer umgehenden Repa­ ratur hinzuweisen. Bei einem weniger gravierenden Fehler, bei dem das Leistungsvermögen der Brennkraftmaschine nur geringfügig eingeschränkt ist, bedarf es hingegen nicht einer derartig dringenden Warnung. Es ist dabei sogar denkbar, ohne den Fahrzeugbenutzer darauf aufmerksam zu machen, den Fehler an einem Ventil erst im Rahmen eines Werkstattaufenthalts ersichtlich zu machen.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. In der einzigen Figur ist anhand eines Diagramms a die prinzipielle Arbeitsweise einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern gezeigt und in Diagrammen b bis d das Aus­ gangssignal eines nicht dargestellten Luftmassenmessers bei voll funktionsfähigen Einlaß- und Auslaßventilen (Diagramm b), bei einem fehlerhaften Auslaßventil (c) so­ wie bei einem fehlerhaften Einlaßventil (d) gezeigt.

Das Diagramm a zeigt die Arbeitsweise der Brennkraftma­ schine mit vier Zylindern Zyl1 bis 4, bei der sich die Takte für Einlaß, Kompression, Arbeit und Auslaß abwech­ seln und sich nur jeweils einer der Zylinder in einem der vier möglichen Zustände befindet.

Bei einer fehlerfreien Brennkraftmaschine zeigt das Luft­ massenmessersignal das in b dargestellte Verhalten. Bei jedem Einlaßtakt steigt das Signal an, um noch während dieses Takts wieder auf den Wert Null abzufallen. Die Ma­ ximalwerte des Signals sind für jeden der Zylinder gleich und im Diagramm mit der Nummer des Zylinders bezeichnet, der sich jeweils im Einlaßtakt befindet.

Bei einem defekten Auslaßventil verändert sich das Luft­ massenmessersignal in charakteristischer Weise. Im Dia­ gramm c ist diese Veränderung für ein defektes Auslaßven­ til am Zylinder 2 dargestellt. Gegenüber dem Diagramm b ist dabei das Luftmassenmessersignal, das für den Zylin­ der 2 charakteristisch ist, gegenüber dem für die anderen Zylinder in seinem Maximalwert verkleinert. Ursache dafür ist, daß während des Einlaßtakts durch das defekte Aus­ laßventil auch aus dem Auspufftrakt Gas in den Zylinder 2 eingesaugt wird. Dieses Gas wird durch den Luftmassenmes­ ser im Ansaugtrakt nicht erfaßt. Das Signal dieses Mes­ sers, das für die im Ansaugtrakt strömende Luftmenge re­ präsentativ ist, besitzt somit eine kleinere Amplitude.

Bei einem defekten Einlaßventil, im Diagramm d für den Zylinder 3 dargestellt, weist das Luftmassenmessersignal ebenfalls einen charakteristischen Verlauf auf. Die Sig­ nale des Luftmassenmessers, die für den Zylinder 1 reprä­ sentativ sind, besitzen einen überhöhten, die für die Zy­ linder 2 und 4 repräsentativen Signale einen erniedrigten Wert. Lediglich für den Zylinder 3, dessen Einlaßventil defekt ist, besitzt das Luftmassenmessersignal einen unveränderten Wert.

Die Erhöhung des Luftmassenmessersignals für den Zylinder 1 erklärt sich aus dem Umstand, daß neben dem Zylinder 1, der sich im Einlaßtakt befindet, auch der Zylinder 3 Luft aus dem Ansaugtrakt ansaugt. Sein Kolben führt eine in etwa synchrone Bewegung mit der des Zylinders 1 durch. Dabei ist zur Verdeutlichung der Erfindung dabei ausge­ gangen, daß im Zylinder 3 aufgrund fehlender Kompressio­ nen keine Zündung stattfindet.

Die Erniedrigung des Luftmassenmessersignals für die Zy­ linder 2 und 4 erklärt sich wie beim Diagramm c aus den Auswirkungen der Gasmenge, die aus dem Zylinder 3 über das defekte Einlaßventil ausgegeben wird und in den Zy­ linder gelangt, der sich jeweils im Einlaßtakt befindet.

Durch diese Nebenluftmenge verringert sich die Luftmenge, die über den Luftmassenmesser hinweg in die jeweiligen Zylinder gelangt.

Die unveränderte Größe des Luftmassenmessersignals für den Zylinder 3 erklärt sich aus dem Umstand, daß der Feh­ ler des Einlaßventils sich dann nicht bemerkbar macht, wenn sich der zugehörige Zylinder im Einlaßtakt befindet, sofern es sich um den typischen Fehler handelt, bei dem das Einlaßventil offen ist und zu keinem Zeitpunkt schließt.

Aus der Abweichung der zylinderselektiv betrachteten Luftmassenmessersignale voneinander bzw. von dem Normal­ wert - bei c für die Zylinder 1, 3 und 4, bei d für den Zylinder 3 - läßt sich auch die Schwere des Fehlers er­ kennen und eine ggf. erforderliche Reparaturmaßnahme umgehend signalisieren. Letzteres kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn in dem jeweiligen Zylinder keine Kompression und Zündung mehr stattfindet und die Gefahr besteht, daß unverbranntes Kraftstoff-Luftgemisch in einen ggf. vorhandenen Abgaskatalysator gelangt.

Es ist ohne weiteres erkennbar, daß die Erfindung ohne eine zusätzliche Sensorik und allein mit den vorhandenen konstruktiven Mitteln realisierbar ist und es lediglich erforderlich ist, die Luftmassenmessersignale zylinder­ selektiv zuzuordnen und miteinander zu vergleichen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Überwachen der Funktion eines Einlaß- oder Auslaßventils einer Brennkraftmaschine mit Luft­ massenmesser, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Luftmassenmessers zylinderselektiv überwacht und mit den Signalen für die anderen Zylinder verglichen wird und daß bei einer signifikanten Abweichung des Signals von dem der anderen Zylinder eine Information über das fehlerhafte Ventil abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmassenmesser im Luftansaugtrakt der Brennkraftmaschine liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Überwachung des Signals für einen Zylinder allein eine Information über ein feh­ lerhaftes Auslaßventil des zugehörigen Zylinders ab­ geleitet wird.

4. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Abweichung der Signale mehrerer Zylinder voneinander aus dem Verhältnis der Signale eine Information über ein fehlerhaftes Ein­ laßventil eines Zylinders abgeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus dem Maß der Abweichung der Signale voneinander eine Information über die Schwere des Fehlers abgeleitet wird.