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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum
Erfassen einer Motorfehlfunktion in einer Brennkraftmaschine unter
Verwendung des Kurbelgehäusedrucks.
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Hintergrund der Technik
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In
der Steuerung von Brennkraftmaschinen verwendet die herkömmliche
Praxis elektronische Steuerungseinheiten mit flüchtigen und nicht-flüchtigen
Speichern, Eingabe- und Ausgabe-Fahrerkreisläufen und einen Prozessor, der
in der Lage ist, einen gespeicherten Anweisungssatz auszuführen, um
die verschiedenen Funktionen des Motors und seiner zugehörigen Systeme
zu steuern. Eine besondere elektronische Steuereinheit ist mit Sensoren,
Betätigern und
anderen elektronischen Steuereinheiten in Verbindung, die notwendig
sind, um verschiedene Funktionen zu steuern, die verschiedene Aspekte
von Diagnosen zur Motorfehlfunktion, der Kraftstoffversorgung, der
Getriebesteuerung oder vieles andere enthalten können.
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Die
Diagnose zur Fehlfunktion in Brennkraftmaschinen ist etwas Alltägliches.
Dies resultiert aus dem Wunsch, Motorfehler oder Fehlfunktionen,
bevor sie auftreten, oder sobald es möglich ist, nach ihrem Auftreten,
zu erfassen, um eine Gelegenheit für abhelfende Maßnahmen
zu schaffen, um eine schwere Motorbeschädigung abzuwenden. Der Kurbelgehäusedruck
ist verwendet worden, um verschiedene Kolben-bezogene Motorfehlfunktionen
zu erfassen. Ein Verfahren ist, einen Druckgrenzschalter zu verwenden,
der ein Signal erzeugt, wenn der Kolbendruck einen vorbestimmten
Grenzwert überschreitet.
Diese Annäherung
erfordert einen Druckgrenzschalter, ausgewählt auf der Grundlage einer
besonderen Anwendung oder einer Motorfamilie, der ähnliche
Kurbelkammerdrücke
während
des Betriebs zeigt. Ein Kurbelgehäusedruck, der den vorbestimmten
Grenzwert überschreitet,
hat in dem Grenzschalter zur Folge, dass ein Signal erzeugt wird,
das durch die elektronische Steuereinheit verwendet wird, um einen Fehler
anzuzeigen. Die elektronische Steuereinheit kann dann eine angemessene
Handlung in Abhängigkeit
von der besonderen Anwendung vornehmen, was z. B. die Erzeugung
ei ner Warnmeldung oder eines Signallichts, oder das Herunterfahren
des Motors enthalten kann.
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Ein
weiteres Verfahren zum Erfassen einer Motorfehlfunktion auf der
Grundlage des Kurbelgehäusedrucks
verwendet einen Drucksensor, der ein stufenlos veränderbares
Signal erzeugt, was den Kurbelgehäusedruck repräsentiert.
Die elektronische Steuereinheit fragt periodisch das durch den Drucksensor
erzeugte Signal ab und vergleicht es mit einer vorbestimmten Kurbelgehäuse-Druckgrenze.
Die Druckgrenze ist im Allgemeinen ein Wert, der auf der Grundlage
eines erwarteten Kurbelgehäusedrucks bei
der maximalen Nenn-Motordrehzahl und -Last (oder -Leistung) bestimmt
wird. Dieses Verfahren gestattet die Verwendung eines einzigen Kurbelgehäuse-Drucksensors
für eine
Vielzahl von Anwendungen, da der Grenzwert für jeden Motor oder für jede Motorfamilie
kalibriert und in der elektronischen Steuereinheit gespeichert werden
kann. Während
diese Strategie in der Lage ist, verschiedene Kolben- oder Zylinder-bezogene
Fehlfunktionen bei einer maximalen Drehzahl und Last zu erfassen,
ist sie nicht ausreichend, unmittelbar bevorstehende Fehler bei
niedrigeren Drehzahlen und Lasten zu erfassen. Zusätzlich ist
es wünschenswert,
Fehler oder unmittelbar bevorstehende Fehler so schnell wie möglich zu
erfassen, um der elektronischen Steuereinheit oder dem Betätiger des
Motors ausreichend Zeit zu schaffen, abwehrende Maßnahmen
zu ergreifen, um einen katastrophalen Fehler zu vermeiden.
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Überdies
zeigt das Dokument
US-A-5,284,118 ein
Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit
Zweitakt-Kurbelgehäuseverdichtung,
wobei zwei Sensoren zum Erfassen des Luftstroms durch Messen unterschiedlicher Motorlaufbedingungen
vorgesehen sind. Ein Sensor hat eine größere Genauigkeit in einem bestimmten Betriebsbereich
als der andere und das System legt in erster Linie die Kraftstoffeinspritzung
auf der Grundlage des Ausgangssignals des empfindlicheren Sensors
für die
Fahrbedingung fest. In dem Fall des Fehlers des empfindlicheren
Sensors arbeitet das System fehlerhaft, um durch den anderen Sensor zu
steuern. Das System stützt
sich auf durchschnittliche Ablesungen über eine Anzahl von Takten
und erfasst Fehler durch das Bestimmen, wenn ein Sensor eine Anzahl
von fehlerhaften Signalen, die größer als ein vorbestimmter Prozentsatz
ist, ausgibt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
und ein System für
eine verbesserte Erfassung der Motorfehlfunktion auf der Basis des
Kurbelgehäusedrucks
zu schaffen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein System und ein
Verfahren zum Erfassen einer Motorfehlfunktion mit einer für verschiedene
Anwendungen abstimmbaren oder einstellbaren Empfindlichkeit zu schaffen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein System und ein
Verfahren zum Erfassen von Kolben-/Zylinder-bezogenen Motorfehlfunktionen
bei niedrigen Motordrehzahlen und Lasten zu schaffen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein System und ein
Verfahren zum Erfassen eines Motorfehlers mit gleicher Erfassbarkeit
des übermäßigen Kurbelgehäusedrucks
bei allen Drehzahlen und Lasten zu schaffen.
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Ein
noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein System und
ein Verfahren zum Schützen
des Motors zu schaffen, die funktionieren, während der Motorbetrieb geringer
als die maximale Leistung ist.
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Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein System und
ein Verfahren zum Schutz des Motors zu schaffen, das in der Lage
ist, unmittelbar nachdem der Motor gestartet worden ist, einen fehlerhaften
Kolbenzustand zu erfassen.
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Beim
Ausführen
der zuvor genannten Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung
wird ein Verfahren zum Erfassen der Motorfehlfunktion vorgesehen.
Das Verfahren enthält
das Erfassen des Kurbelgehäusedrucks,
das Bestimmen eines momentanen Wertes für zumindest einen Betriebsparameter,
das Festlegen eines Indexwertes, der eine einstellbare Empfindlichkeit
auf der Grundlage momentanen Betriebsbedingungen hat, das Festlegen einer
Kurbelgehäusedruckgrenze
unter Verwendung des Indexwertes und das Vergleichen des Kurbelgehäusedrucks
mit der Kurbelgehäusedruckgrenze. Das
Verfahren weist außerdem
das Vorsehen einer Anzeige auf, dass der Kurbelgehäusedruck
die Kurbelgehäusedruckgrenze überschritten
hat, und kann auch das Steuern des Motors auf der Grundlage der Anzeige
enthalten. In einem Ausführungsbeispiel wird
ein Indexwert auf der Grundlage des oder der Motorbetriebsparameter(s)
bestimmt und verwendet, um Zugriff auf eine Verweistabelle, die
Kurbelgehäusedruckgrenzwerte
enthält,
zu haben. Selbstverständlich
kann zumindest ein Motorbetriebsparameter einer oder mehrere einer
Vielzahl von Motorbetriebsparametern sein, die gemessen, berechnet oder
abgeleitet werden, die die Motordrehzahl, das tatsächliche
oder angeforderte Drehmoment, die Öltemperatur, den Öldruck,
die Kraftstofftemperatur, die Kühlmitteltemperatur
und dergleichen enthalten.
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Beim
weiteren Ausführen
der zuvor genannten Aufgaben und weiterer Ziele, Merkmale und Vorteile
der Erfindung ist ein Computer-lesbares Speichermedium vorgesehen.
Das Computer-lesbare Speichermedium hat darauf Informationen gespeichert,
die Anweisungen repräsentieren,
ausführbar durch
einen Computer, um die Erfassung der Motorfehlfunktion zu verstärken. Das
Computer-lesbare Speichermedium enthält Anweisungen zum Festlegen
eines Indexwertes mit einstellbarer Empfindlichkeit auf der Grundlage
der momentanen Betriebsbedingungen, Anweisungen zum Festlegen einer
Kurbelgehäusedruckgrenze
unter Verwendung des Indexwertes. Das Computer-lesbare Speichermedium enthält auch
Anweisungen zum Vergleichen eines erfassten Kurbelgehäusedrucks
mit der festgelegten Grenze und das Erzeugen eines Signals, wenn
der erfasste Kurbelgehäusedruck
die Grenze überschreitet.
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Ein
System zur verstärkten
Fehlererfassung auf der Grundlage des Kurbelgehäusedrucks enthält einen
Kurbelgehäuse-Drucksensor
in Verbindung mit einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern
einer Brennkraftmaschine. Das System enthält auch zumindest einen zusätzlichen
Sensor, der ein Signal schafft, das einen Motorbetriebsparameter
anzeigt. Die elektronische Steuereinheit enthält eine Steuerlogik zum Bestimmen
eines Wertes, der einen Kurbelgehäusedruck auf der Grundlage
eines Signals, geschaffen durch den Kurbelgehäuse-Drucksensor, anzeigt. Die
elektronische Steuereinheit enthält
auch eine Steuerlogik zum Festlegen eines Referenzwertes, der die
Motorbetriebszustände
auf der Grundlage der Signale, geschaffen durch den zumindest einen
zusätzlichen
Sensor, anzeigt. Die elektronische Steuereinheit verwendet den Referenzwert,
um eine momentane Grenze für
den Kurbelgehäusedruck
zu bestimmen, wobei die momentane Grenze auf einem Indexwert mit
einer einstellbaren Empfindlichkeit gegenüber der Motorbetriebsbedingungen
beruht, und den Kurbelgehäusedruckwert
mit der Grenze vergleicht. Falls der Kurbelgehäusedruckwert den Grenzwert überschreitet,
erzeugt die Steuerlogik ein entsprechendes Fehlersignal oder -code.
Der Fehlercode kann für
einen künftigen
Bezug durch das Service-Personal eingeloggt werden, und durch die
elektronische Steuereinheit für
die anschließende
Verarbeitung verwendet werden, die das Veranschaulichen eines Service-Anzeigers,
die Reduzierung der verfügbaren
Motorleistung und/oder das Herunterfahren des Motors enthält.
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Die
Vorteile, die aus der vorliegenden Erfindung entstehen, sind zahlreich.
Z. B. erleichtert die vorliegende Erfindung die Erfassung von Fehlern, während der
Motor bei geringerer als der maximalen Leistung in Betrieb ist.
Die vorliegende Erfindung wird einen fehlerhaften Kolbenzustand
nahezu unmittelbar nachdem der Motor erneut gestartet worden ist, erneut
erfassen. Die vorliegende Erfindung schafft eine abstimmbare Fehlererfassungsstrategie,
die eingestellt oder kalibriert werden kann, um die Empfindlichkeit
auf der Grundlage der besonderen Anwendung zu verändern.
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Das
zuvor genannte Ziel und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung des besten Modus zum Ausführen der Erfindung leicht deutlich,
wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen
wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles für das Erfassungssystem
der Motorfehlfunktion auf der Grundlage des Kurbelgehäusedrucks
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Diagramm, das den Normalbetrieb-Kurbelgehäusedruck als ein Funktion eines
Motorbetriebsparameters gemeinsam mit der zugehörigen Kurbelgehäuse-Druckfehlergrenze
zeigt, die eine Empfindlichkeit hat, die für eine kleinere Toleranz bei
höheren
Motordrehzahlen eingestellt ist;
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3 ist
ein Diagramm, das einen Normalbetrieb-Kurbelgehäusedruck als eine Funktion
eines Motorbetriebsparameters zeigt, der eine Kurbelgehäusedruckgrenze
enthält,
wo die Fehlfunktionserfassung empfindlicher bei einer höheren Drosselpedalposition
oder Motorlast ist.
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4 ist
ein Diagramm, das einen Normalbetrieb-Kurbelgehäusedruck als eine Funktion
eines Motorbetriebsparameters zeigt, der eine Kurbelgehäusedruckgrenze
enthält,
wo die Fehlfunktionserfassung im Wesentlichen über die Motordrehzahlen und
Lasten gleich ist; und
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5 ist
ein Blockdiagramm, das einen Betrieb eines Systems oder Verfahrens
entsprechend der vorliegenden Erfindung zum erfassen einen Motorfehlfunktion
auf der Grundlage des Kurbelgehäusedrucks
darstellt.
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Der beste Modus zum Ausführen der
Erfindung
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Nunmehr
wird in Bezug auf die 1 ein System zum Erfassen einer
Motorfehlfunktion auf der Grundlage des Kurbelgehäusedrucks
entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das System, im Allgemeinen
angezeigt durch die Bezugszahl 10, enthält einen Motor 12 mit
einer Mehrzahl von Zylindern mit einem repräsentativen Zylinder, der im
Wesentlichen durch die Bezugszahl 14 angezeigt wird. In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Motor 12 z. B. eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
mit Kompressionszündung,
z. B. ein vier-. Sechs-, acht-, zwölf-, sechzehn- oder vierundzwanzig-Zylinder
Dieselmotor. Jeder Zylinder 14 enthält einen Kolben 16, betrieblich
verbunden mit einer Kurbelwelle 18 über eine Pleuelstange 20,
die im Stand der Technik üblicherweise
bekannt ist. Eine elektronische Einspritzeinrichtung 22 mit
einer Magnetspule 24 ist betrieblich mit einer Nockenwelle 26 über einen
Kipphebel 28 zum Steuern der Kraftstoffzuführung in
den Motor 12 verbunden. Der Kolben 16 enthält Kolbenringe 30 zum
Trennen der Brennkammer 32 von der gegenüberliegenden
Seite des Kolbens/Zylinders 34, die mit dem Kurbelgehäuse 36 in
einer offenen Kurbelgehäuse-Lüftungsanordnung
in Fluid-Verbindung ist.
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Das
System 10 enthält
vorzugsweise einen Kurbelgehäuse-Drucksensor,
der ein kontinuierlich veränderbares
Signal schafft, das den Druck innerhalb des Kurbelgehäuses 36 anzeigt.
In einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist der Kurbelgehäuse-Drucksensor 38 ein
Messgeräte-Druckwandler,
ventiliert zu der Atmosphäre
mit einem Bereich von +/– fünf Volt
entsprechend eines Druckes von +/– einem psig (Einheit für den Überdruck).
Das System 10 enthält
auch vorzugsweise einen Motordrehzahlsensor 39, der die
Drehgeschwindigkeit und/oder die Position der Kurbelwelle 18 erfasst.
Das System 10 enthält
weiter einen Beschleuniger-/Drosselpedal-Sensor 40 zum
Bestimmen der Position des Beschleunigerpedals 42, die
das gewünschte
Motordrehmoment, das durch den Bediener angefordert wird, anzeigt.
Das System 10 kann auch verschiedene andere Sensoren 44 zum
Erzeugen von Signalen enthalten, die entsprechende Betriebszustände oder
Parameter des Motors 12 oder des Fahrzeuges (nicht gezeigt)
anzeigen. Die Sensoren 44 können geeignete Sensoren zum
Schaffen von Signalen enthalten, die den Verstärkungsdruck, die Lufttemperatur,
die Öltemperatur,
den Öldruck, das Ölniveau,
den Kraftstoffdruck, die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Kühlmittelniveau
anzeigen, zusätzlich
geeignete Schalter, die mit einer Bedienerschnittstelle verbunden
sind, um verschiedene optionale Motorbetriebsmodi auszuwählen, die
einen Motorstopp aufheben, die Fahrtsteuerung auswählen und
festlegen und dergleichen. Die Motor- und/oder die Fahrzeugbetriebsparameter
oder -zustände
können
auch auf der Grundlage von einem oder von mehreren erfassten Parameter
oder Betriebszuständen,
die durch die Sensoren 44 angezeigt werden, berechnet,
bestimmt oder abgeleitet werden. Z. B. kann das angeforderte Drehmoment
auf der Grundlage eines Signals von dem Beschleunigerpedalsensor 40 abgeleitet
oder bestimmt werden. Desgleichen kann die Leistung auf der Grundlage
der Motordrehzahl und des angeforderten Drehmoments bestimmt werden.
Verschiedene andere Betriebsparameter oder Referenzwerte können in
einer ähnlichen
Art bestimmt werden, wie jemanden, der auf diesem Gebiet der Technik
Fachmann ist, deutlich werden wird.
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Die
Sensoren
44 sind in elektrischer Verbindung mit einer Steuerung
46 über Eingangsanschlüsse und/oder
Zustandsschaltungen
48. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Steuerung
46 die DDEC-Steuerung, die von der Detroit
Diesel Corporation, Detroit, Michigan, bezogen werden kann. Verschiedene
andere Merkmale von dieser Steuerung werden ausführlich im
U. S. Patent Nummern 5,477,827 und
5,445, 128 beschrieben,
deren Offenbarung hierdurch durch Bezug auf ihre Gesamtheit einbezogen
wird. Die Steuerung
46 enthält vorzugsweise einen Mikroprozessor
50 in
Verbindung mit verschiedenen Computer-lesbaren Speichermedien
52 über einen
Daten- und Steuerbus
54. Das Computer-lesbare Speichermedium
52 kann
eine von einer Anzahl von Vorrichtungen enthalten, die als ein Nur-Lese-Speicher
(ROM)
56, ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen
Haltespeicher (keep-alive memory) (KAM)
60 und dergleichen
funktionieren. Das Computer-lesbare Speichermedium kann durch eine
von einer Anzahl von physischen Vorrichtungen implementiert werden,
die in der Lage sind, Daten zu speichern, die Anweisungen repräsentieren,
die über einen
Computer, z. B. eine Steuerung
46 ausführbar sind. Bekannte Vorrichtungen
können
enthalten, sind aber darauf nicht begrenzt, PROM, EPROM, EEPROM,
Blitzspeicher und dergleichen zusätzlich zu magnetischen, optischen
und Kombinationsmedien, die in der Lage sind, Daten temporär oder dauerhaft zu
speichern.
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Das
Computer-lesbare Speichermedium 52 enthält Daten repräsentierende
Programmanweisungen (software), Kalibrierungen, Betriebsvariable
und dergleichen, die in Verbindung mit der zugehörigen Gerätetechnik (hardware) verwendet
wird, um verschiedene Systeme und Sub-Systeme des Fahrzeuges, z.
B. den Motor 12, effektiv zu steuern. Die Steuerung 46 empfängt Signale
von den Sensoren 44 über
Eingangsanschlüsse 48 und
erzeugt Ausgangssignale, die für
verschiedene Betätiger 62 und/oder Komponenten über Ausgangsanschlüsse 64 vorgesehen
werden können.
Die Signale können auch
an einer Anzeigevorrichtung 66 vorgesehen werden, die verschiedene
Anzeigeeinrichtungen, z. B. Lampen, enthält, um Informationen in Bezug
auf den Systembetrieb zu dem Betätiger
des Fahrzeuges mitzuteilen. Selbstverständlich können, sofern gewünscht, alphanumerische-,
Audio-, Video- oder andere Anzeigeeinrichtungen oder Anzeigen verwendet
werden.
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In
Fortsetzung zum Bezug auf 1 bestimmt
die Steuerlogik, die durch die Steuereinrichtung 46 und
durch die zugehörige
Gerätetechnik und/oder
implementiert worden ist, ob der momentane Kurbelgehäusedruck,
entsprechend der vorliegenden Erfindung, wie durch den Drucksensor 38 angezeigt,
einen Grenzwert, der den momentanen Motorbetriebsbedingungen zugehörig ist, überschritten hat.
Ein Motorbetriebswert, ein Referenzwert oder ein Indexwert wird
aus einem oder aus mehreren erfassten und/oder berechneten Motorbetriebsparametern
bestimmt, die die Motordrehzahl (U/min) und das gewünschte Drehmoment
enthalten, aber nicht darauf begrenzt sind. Wie demjenigen, der üblicherweise
auf diesem Gebiet der Technik Fachmann ist, deutlich wird, wird
die Steuerlogik entsprechend der vorliegenden Erfindung vorzugsweise
durch eine programmierte Mikroprozessorbetätigung, wie später ausführlich beschrieben
wird, implementiert. Es kann jedoch verschiedene alternative hardware
und/oder software verwendet werden, um die Steuerlogik zu implementieren,
ohne vom Geist oder dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die
Daten, die Diagnosen und die Programmschnittstelle 70 kann
wahlweise mit der Steuerung 45 über den Verbinder 72 verbunden
werden, um verschiedene Informationen zwischen der Steuerung 46 und
dem Betätiger
und/oder dem Service-Personal auszutauschen. Die Schnittstelle 70 kann
verwendet werden, um Werte innerhalb des Computer-lesbaren Speichermediums 52,
wie z. B. die Konfigurationsfestlegungen, die Kalibrierungsveränderbaren,
die Verweis-Tabellenwerte, die Steuerlogik, die Druckgrenzwerte
zum Erfassen der Motorfehlfunktion und dergleichen zu verändern.
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Während des
Betriebs haben die offenen Kurbelgehäuse-Lüftungssysteme, wie in der 1 dargestellt,
einen Kurbelgehäusedruck,
der sich als eine Funktion der Motorleistung verändert. Während des Normalbetriebs wird
der Druck innerhalb des Kurbelgehäuses 36 viel niedriger
als der Druck innerhalb der Brennkammer 32 sein. Verschiedene
Zylinder-/Kolben-bezogene Fehler oder Fehlfunktionen führen zu
einem erhöhten
Druck innerhalb des Kurbelgehäuses 36.
Während
verschiedene mechanische Fehler zu einem nahezu völligen Verlust
der Verdichtung innerhalb der Brennkammer 32 und zu sätzlich zu
einer dramatischen Erhöhung
im Kurbelgehäusedruck
führen,
treten die meisten Fehler oder Fehlfunktionen allmählicher
auf. Dazu schlägt
die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Unterscheiden
zwischen der Erhöhung
im Kurbelgehäusedruck
infolge der Veränderungen
im Normalbetrieb und denjenigen vor, die einen unmittelbar bevorstehenden
oder allmählichen
Fehlerzustand unter Verwendung der Kurbelgehäusedruckgrenze anzeigen, der
sich als eine Funktion der momentanen Betriebszustände verändert und
der eingestellt oder abgestimmt werden kann, um verschiedene Anwendungen
angepasst zu werden.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird eine Kurbelgehäusedruck-Fehlfunktion oder
ein Fehler angezeigt, wenn der gemessene Kurbelgehäusedruck
einen entsprechenden Grenzwert auf der Grundlage der Motorbetriebszustände überschreitet.
Vorzugsweise wird der Grenzwert in einem Computerlesbaren Speichermedium 52 innerhalb
einer Aussuch-Tabelle, die zumindest durch einen gemessenen und/oder
berechneten Motorbetriebsparameter indiziert wird, z. B. die Motordrehzahl,
die Motorlast (angezeigt z. B. durch das angeforderte Drehmoment),
die Motorleistung oder dergleichen gespeichert. Die Empfindlichkeit
der Bestimmung eines Fehlerzustandes kann durch eine entsprechende
Kalibrierungsvariable oder durch Variable derart kalibriert oder
eingestellt werden, dass die Empfindlichkeit bei höheren Motordrehzahlen,
Lasten, oder angemessen gleich über alle
Drehzahlen und Lasten erhöht
wird. Demzufolge schafft die erhöhte
Empfindlichkeit der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren
zum Erfassen der Fehlfunktion über
einen Bereich des Motors, der belastet wird, und die Motordrehzahlen.
Außerdem
schafft die vorliegende Erfindung eine frühe Erfassung und ein Warnen
der Motorfehlfunktion, bevor ein katastrophaler Motorfehler auftritt,
vor, um eine abhelfende Aktion durch den Fahrzeugbetätiger und/oder
die Motorsteuerung zu erleichtern.
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Nunmehr
wird in Bezug auf die 2 ein Diagramm gezeigt, das
die Kalibrierung und der Betrieb des Motorfehlfunktions-Erfassungssystems
oder des -verfahrens auf der Grundlage des Kurbelgehäusedrucks
entsprechend der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Diagramm
der 2 repräsentiert die
tatsächlichen
Motorbetriebsdaten für
einen Sechs-Zylinder-Dieselmotor unter normalen Betriebszuständen. Die
Daten 100, im Allgemeinen durch die Linien 102, 104 und 106 repräsentiert,
repräsentieren
CCP (Kilo Pascals) als eine Funktion eines berechneten Motorbetriebsparameters
auf der Grundlage der Motordrehzahl und des angeforderten Motordrehmoments
unter „normalen" Betriebszuständen, d.
h., ohne einen Fehler des Kurbelgehäusedrucks. Die Daten 100 können verwendet
werden, um den entsprechenden Kurbelgehäusedruck-Grenzwert 108, im Allgemeinen
repräsentiert durch
die Linie 110, festzulegen. Der geeignete Kurbelgehäusedruck-Grenzwert
(CCPL) wird verwendet, um zu bestimmen, wenn ein Kurbelgehäusedruckfehler
für die
momentanen Motorbetriebszustände, wie
sie durch die ausgewählten
Motorbetriebsparameter (EOP) reflektiert werden, vorhanden ist.
Die Kurbelgehäusedruckgrenze 110 kann
theoretisch oder empirisch unter Verwendung von Feldtests, Motordynamometerprüfungen,
Warndaten und dergleichen begründet
werden. Desgleichen kann die Auswahl eines geeigneten EPO, der einen
besonderen Fehler oder besondere Fehler anzeigt, auf der Grundlage
von ähnlichen
Prüfungen
angezeigt werden und kann auf der Grundlage der besonderen Anwendung
und der besonderen Fehler variieren.
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Die
Kurbelgehäusedruck-Grenzwerte
werden vorzugsweise oberhalb des maximal erwarteten Kurbelgehäusedruckwertes
kalibriert, der unter normalen Betriebsbedingungen unter Einbeziehen
der Motor-zu-Motor-Veränderbarkeit
beobachtet wird. Dies wird das Vertrauen in einer Fehlerbestimmung erhöhen, während die
Wahrscheinlichkeit einer falschen Erfassung reduziert wird. Sobald
die geeignete Druckgrenze oder die geeigneten Druckgrenzen begründet worden
sind, werden einer oder mehr Grenzwerte 108 in einem Computer-lesbare
Speichermedium 52, vorzugsweise in der Form einer Verweis-Tabelle
gespeichert. Wie jemanden, der auf diesem Gebiet der Technik Fachmann
ist, deutlich werden wird, können
verschiedene Zwischengrenzwerte durch Interpolation, Extrapolation
oder durch Berechnung unter Verwendung von Parameter oder Konstanten,
gespeichert in dem Computer-lesbaren Speichermedium 52,
festgelegt werden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird eine Empfindlichkeits- oder Abstimmkonstante
K1 verwendet, um die Empfindlichkeit der
Fehlerbestimmung einzustellen. Das Diagramm der 2 repräsentiert
einen Motorbetriebsparameter auf der Grundlage der Motordrehzahl und
des angeforderten Drehmoments ohne eine Empfindlichkeitseinstellung
oder gleichwertig mit einem K1 von null.
Dazu ist die Fehlererfassung gegenüber Druckveränderungen,
die bei höheren
Motordrehzahlen auftreten, empfindlicher. Die Kurve 102 repräsentiert
eine Linie oder Kurve der konstanten Motordrehzahl (1350 U/min),
da das angeforderte Drehmoment von 0% (entspricht dem Leerlauf des Motors)
bis zu 100% (was 100% der Drossel entspricht) variiert wird. Ebenso
repräsentieren
die Kurven 104 und 106 den gemessenen Kurbelgehäusedruck
als eine Funktion eines ausgewählten
Motorbetriebsparameter oder eines reflektierten Wertes, der eine
Funktion einer konstanten Motordrehzahl (jeweils 1650 U/min und
1950 U/min) ist, wie sich das Drehmoment von 0% bis zu 100% verändert.
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In
dem Ausführungsbeispiel
von 2 wird der Motorbetriebsparameter repräsentiert
durch: EOP = (N2·TQe + K1·Ne 2)/(K1·K2 + 1)wo N2 die
Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute (U/min) repräsentiert,
(TQ) das repräsentierte
Motordrehmoment, wie durch den Drosselpedal-Positionssensor angezeigt,
ist, K1 die Empfindlichkeitskonstante ist
und K2 ein Skalierungs- oder Normalisierungsfaktor,
um EPO für
verschiedene Motoren einzustufen, ist. In diesem Ausführungsbeispiel
beträgt K1 null und K2 repräsentiert
die Umdrehung-pro-Minute-Grenze von 2400. Dazu wird die Empfindlichkeit der
Kurbelgehäusedruck-Fehlererfassung,
d. h., die Veränderung
in der CCP, die erforderlich ist, um einen Fehlerzustand auszulösen, eingestellt,
um gegenüber
Fehlern, die bei höheren
Motordrehzahlen auftreten, empfindlicher zu sein. Dies kann durch
die verhältnismäßig kleinere
Differenz zwischen den Werten der 1950 U/min-Kurve 106 und
den entsprechenden Grenzwerten, wenn mit den Werten der 1650 U/min-Kurve 104 oder
1350 U/min-Kurve 102 verglichen wird, gesehen werden. Entsprechend
der vorliegenden Erfindung kann die Erfassungsempfindlichkeit auf
der Grundlage der besonderen Motorkonfiguration und/oder Anwendung
eingestellt werden, um die Fehlerempfindlichkeit und -zuverlässigkeit
zu verbessern.
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3 veranschaulicht
die Kurbelgehäusedruckdaten 120 als
eine Funktion eines Motorbetriebsparameters (der eine Funktion der
Motordrehzahl und des angeforderten Drehmomentes ist) mit einer Empfindlichkeit
oder einem Einstellfaktor K1, der ausgewählt wurde,
eine erhöhte
Empfindlichkeit für
höhere
Lasten oder angeforderte Drehmomente zu schaffen. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel ist
K1 eine ein-Byte-Kalibrierungskonstante mit einem Wert
zwischen 0 (Hex) und FF (Hex), oder null gleichwertig und 255, das
den skalierten Werten entspricht, die von 0 bis 0,001275, repräsentiert
durch 5·10–6 pro Bit.
Die 3 repräsentiert
einen Wert K1 von FF (Hex) und 2400 für K2, wo der Indexwert EPO, wie oberhalb für die 2 beschrieben,
berechnet wird. Die Konstant-Motordrehzahlkurven 122, 124 und 126,
zusätzlich
zu der Kurbelgehäusegrenzkurve 128 (mit
den repräsentativen
Werten 130), sind zum Vergleich mit der 2 gezeigt.
Die Konstant-Motorlast- (Drossel.) Kurven 132, 134 gehen
durch die entsprechenden Punkte von konstanten Motordrehzahlkurven 122, 124 und 126 hindurch.
Somit repräsentiert die
Kurve 132 "normal" beobachtete Kurbelgehäusedruckwerte
als eine Funktion eines Motorbetriebsparameters für ein konstant
angefordertes Drehmoment oder eine Drosselpedalposition, wie sich
die Motordrehzahl von dem Leerlauf auf 1950 U/min verändert, während die
Kurve 134 Werte für
eine verhältnismäßig niedrigere
Drosselpedalposition repräsentiert, wie
sich die Motordrehzahl vom Leerlauf auf 1950 U/min verändert. Dazu
ist ein Kurbelgehäusedruck-Fehlerzustand,
der angezeigt wird, wenn der beobachtete Kurbelgehäusedruck
den entsprechenden Grenzwert für
den momentanen Wert des ausgewählten
Motorbetriebswertes überschreitet,
empfindlicher gegenüber
höheren
Motorlasten im Verhältnis zu
der Empfindlichkeit ist, die in der 2 dargestellt ist.
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In
Bezug auf die 4 ist ein Diagramm des Kurbelgehäusedrucks
als eine Funktion eines ausgewählten
Motorbetriebsparameters mit einem kalibrierten Empfindlichkeitsfaktor
gezeigt, um annähernd gleiche
Empfindlichkeit über
alle Motordrehzahlen und Lasten zu schaffen. Die Kurbelgehäusedruck-Grenzkurve 140 ist
zusätzlich
zu den konstant-Motordrehzahlkurven 142, 144 und 146,
die jeweils den Motordrehzahlen von 1350, 1650 und 1950 U/min entsprechen,
und zu der weit-offene Drosselkurve 148 gezeigt. Die ebenso
dargestellten Kurven 142, 144, 146 und 148 haben
entsprechende Werte, die annähernd
gleich über
einen Betriebsbereich des Motors derart haben, dass die Differenz
zwischen einem Wert auf einer von diesen Kurven und der entsprechende
Grenzwert ungefähr
derselbe ist. Als solches wird das System eine im Wesentlichen gleiche Empfindlichkeit
gegenüber
einem Kurbelgehäusedruckfehler über alle
Motordrehzahlen und Lasten zeigen. Die dargestellten Daten wurden
mit einem EPO erzeugt, der wie zuvor in den 2 und 3 beschrieben,
berechnet worden ist, die einen Wert für K1 von
30 (hex) oder gleichwertig 48 entsprechen, und die einen Wert für K2 von 2400 haben.
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Wie
in Bezug auf die 1 bis 4 dargestellt
und beschrieben worden ist, sieht die vorliegende Erfindung einen
einstellbaren Motorbetriebsparameter vor, der in Bezug zu einem
Indexwert oder einem Referenzwert gebracht werden kann, um zugänglich oder
ausgewählt
einem entsprechenden Kurbelgehäusedruck-Grenzwert,
vorzugsweise gespeichert in der Verweis-Tabelle, zu entsprechen. Dies
schafft eine einstellbare Empfindlichkeit und Flexibilität beim Kalibrieren
in der Kurbelgehäusedruckgrenze,
während
der Speicher, der erforderlich ist, die Verweis-Tabelle zu speichern,
minimiert wird. Eher als die indizierende Variable (EOP) einzustellen,
könnte
alternativ eine zwei-dimensionale oder eine drei-dimensionale Verweis-Tabelle
verwendet werden, obwohl sie ver ständlicherweise im Hinblick auf
die Speicherverwendung nicht so effektiv ist. Überdies erfordert eine multi-dimensionale
Verweis-Tabelle beträchtlich
mehr Entwicklungszeit, um zu kalibrieren und zu bestätigen, wenn
mit einem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung verglichen
wird, das eine ein-dimensionale Tabelle oder Anordnung verwendet,
um die Kurbelgehäusedruck-Grenzwerte
zu speichern.
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Nunmehr
wird in Bezug auf die 5 ein Ablaufdiagramm, das den
Betrieb eines Systems oder eines Verfahrens zum Erfassen der Motorfehlfunktion auf
der Grundlage des Kurbelgehäusedrucks
entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt, gezeigt. Wie
jemanden, der auf diesem Gebiet der Technik Fachmann ist, deutlich
werden wird, repräsentiert
das Ablaufdiagramm die Steuerlogik, die in die Gerätetechnik
(in die harware), in die software, oder in eine Kombination von
hardware und software implementiert oder bewirkt werden. Die verschiedenen
Funktionen werden vorzugsweise durch einen programmierten Mikroprozessor,
z. B. durch eine DDEC-Steuerung bewirkt, können aber eine oder mehrere
Funktionen, die durch die zugehörige
Elektrik implementiert, oder durch integrierte Schaltkreise bewirkt
werden. Wie deutlich werden wird, kann die die Steuerlogik unter
Verwendung von einer von einer Anzahl von bekannten Programmierungs-
und Verarbeitungstechniken oder -strategien implementiert werden
und ist nicht auf die Reihenfolge oder Abfolge, die hierin nur zum
Zwecke der Erleichterung gezeigt sind, begrenzt. Z. B. wird eine
unterbrochene oder Ereignisgetriebene Verarbeitung typischerweise in
Echtzeit-Anwendungen, z. B. die Steuerung eines Fahrzeugmotors oder
eines Getriebes, verwendet. Ebenso können eine Parallelverarbeitung,
eine Multi-Tasking
(gleichzeitiger Betrieb von mehreren Programmabläufen), oder mehrgängige Systeme
und Verfahren, um die Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung zu erreichen, verwendet werden. Die vorliegende Erfindung
ist von einer besonderen Programmiersprache, dem Betriebssystem, dem
Prozessor oder dem Schaltkreis, der verwendet wird, um die dargestellte
Steuerlogik zu implementieren, unabhängig.
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Der
Kurbelgehäusedruck
(CCP) wird, wie durch den Block 150 repräsentiert,
gemessen. Die momentanen Motorbetriebszustände werden bestimmt, wie durch
den Block 152 repräsentiert.
Dies kann die Bestimmung der momentanen (der ständigen oder der durchschnittlichen)
Motordrehzahl, wie durch den Block 154 repräsentiert,
und/oder das momentan angeforderte Motordrehmoment, wie durch den
Block 156 repräsentiert,
enthalten. Ein momentaner Indexwert wird auf der Grundlage der momentanen
Motorbetriebszustände,
wie durch den Block 158 repräsentiert, bestimmt. Der Indexwert
kann unter Verwendung der erfassten und/oder berechneten Werte der
momentanen Motorbetriebszustände
berechnet werden. Ein Kurbelgehäusedruck-Grenzwert wird
dann auf der Grundlage des Indexwertes, wie durch den Block 160 repräsentiert,
bestimmt. Anders ausgeführt,
der Indexwert definiert den Bereich der Kurbelgehäusedruck-Grenzfunktion, dessen
Bereich vorzugsweise über
eine Verweis-Tabelle und eine angemessene Interpolation und/oder
Extrapolation bestimmt wird, wie durch den Block 160 repräsentiert. Selbstverständlich könnte der
Grenzwert auf der Grundlage von geeigneten Konstanten und Betriebsvariablen
in Abhängigkeit
von den besonderen Anwendungsanforderungen berechnet werden. Der
gegenwärtige
Kurbelgehäusedruckwert
wird mit dem entsprechenden Grenzwert, wie durch den Block 162 repräsentiert,
verglichen. Der Motor wird dann auf der Grundlage des Vergleichs,
wie repräsentiert
durch den Block 164, gesteuert. Falls der gegenwärtige Wert
für CCP
geringer als oder gleich zu dem entsprechenden Grenzwert ist, setzt
sich der Normalbetrieb, wie durch den Block 166 repräsentiert,
fort. Falls der momentane Wert für
CCP den entsprechenden Grenzwert, wie in dem Block 164 festgelegt, überschreitet,
kann dann die Motorsteuerung das Reduzieren des verfügbaren Motordrehmoments, wie
durch den Block 168 repräsentiert, das Herunterfahren
des Motors, wie durch den Block 170 repräsentiert,
das Alarmieren des Betätigers,
wie durch den Block 172 repräsentiert, und/oder das Protokollieren
eines Fehlerzustandes oder Codes in die Motorsteuerung, wie durch
den Block 174 repräsentiert, enthalten.
Dieser Code kann dann durch das Service-Personal oder die Flottenbetreuer
des Fahrzeugparks beim Diagnostizieren und Korrigieren des Fehlerzustandes
verwendet werden.
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Wie
durch jemanden, der auf diesem Gebiet der Technik Fachmann ist,
wahrgenommen werden kann, wird die Steuerlogik, die in der 5 dargestellt
ist, im dann, wenn der Motor läuft,
wiederholt ausgeführt
oder betätigt.
In einer programmierten Mikroprozessor-Implementation kann die Steuerlogik, die
ausgeführt
wird, die Sensorsignale beim Bestimmen der momentanen Motorbetriebszustände zu probieren,
z. B. in einem Hintergrund oder einer zweiten Steuerschleife, die
sich ungefähr
alle 100 ms wiederholt, ausgeführt
werden.
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Dazu
sieht die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum
Erfassen eines Zylinder-/Kolbenfehlers auf der Grundlage des erfassten Kurbelgehäusedrucks
vor. Die vorliegende Erfindung sieht eine einstellbare Empfindlichkeit
vor, um die frühe
Erfassung von verschiedenen Fehlerzuständen zu erleichtern, während die
Anfälligkeit
gegenüber falschen
Indikationen reduziert wird. Die Systemspeicherung wird durch Einstellen
der Indexvariablen auf der Grundlage der gewünschten Empfindlichkeit, vorzugs weise
durch die Verwendung einer zweitrangigen Funktion des angeforderten
Motordrehmoment und der Motordrehzahl effektiv verwendet. Die vorliegende
Erfindung sieht eine Erfassungsempfindlichkeit vor, die eingestellt
werden kann, um Fehlerzustände
bei höheren
Drehzahlen, höheren
Motorlasten oder im Wesentlichen gleich über alle Motordrehzahlen und
Lasten schneller zu erfassen.
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Während das
Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt und beschrieben worden ist, ist es nicht
beabsichtigt, dass diese Ausführungsbeispiele alle
möglichen
Formen der Erfindung darstellen und beschreiben. Vielmehr sind die
in der Beschreibung verwendeten Worte eher Worte der Beschreibung, als
Worte der Begrenzung und dass verschiedene Veränderungen vorgenommen werden
können,
ohne vom Geist und vom Umfang der Erfindung abzuweichen.