EP3635231A1 - Plausibilisierung eines luftmassenmessers - Google Patents

Plausibilisierung eines luftmassenmessers

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EP3635231A1
EP3635231A1 EP18727295.0A EP18727295A EP3635231A1 EP 3635231 A1 EP3635231 A1 EP 3635231A1 EP 18727295 A EP18727295 A EP 18727295A EP 3635231 A1 EP3635231 A1 EP 3635231A1
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EP
European Patent Office
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mass flow
exhaust gas
air
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18727295.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schenk
Peter Baeuerle
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a
  • Air mass meters are used in the intake tract of internal combustion engines in order to ensure an optimum degree of filling of the combustion chamber and thus optimum combustion.
  • the output of a gasoline engine power is proportional to the intake air mass flow.
  • the correct measurement of the air mass flow is safety relevant. It is therefore required by law that the correct functioning of the air mass meter is monitored.
  • a pressure-based air mass meter is selected.
  • the value for [TIA is plausibilized against the mass flow ms flowing through a suction pipe connected between the air mass meter and at least one combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the mass flow ms is determined in an operating state in which a mass flow rriR of exhaust gas is recirculated into the intake manifold, wherein the mass flow rriR is additionally determined.
  • the mass flow ms should nominally equal the sum of the mass flow ⁇ and the recirculated mass flow rriR of exhaust gas. It was further recognized that both the mass flow ms flowing through the intake manifold and the mass flow rriR of exhaust gas can be derived from the quantities supplied by standard sensors in the internal combustion engine at least in a sufficient accuracy for plausibility. Therefore, it is possible to dispense with redundant sensors. The requirement to monitor the correct functioning of the air mass meter can thus be met with little effort.
  • Throttle equation models By measuring the intake manifold pressure, the mass flow through the throttle could then be determined as a comparison value for ⁇ .
  • the plausibility check according to the invention has the advantage that the boost pressure sensor is unnecessary and accordingly costs can be saved.
  • Such an air mass meter measures the static pressure as a reference pressure as well as a pressure difference caused by the mass flow and also the temperature of the air. Therefore, it is a comparatively Complex sensor, which can also take over the function of the boost pressure sensor, because the static pressure corresponds to the boost pressure, and the temperature corresponds to the charge air temperature.
  • PFM Pressure-based Flow Meter
  • Exhaust gas recirculation can not be closed at every operating point of the engine, especially in the case of natural gas engines for commercial vehicles, since it mainly serves there to reduce the combustion chamber or engine outlet temperature and is necessary for the protection of turbochargers and other components.
  • Mass flow ms determined from the air mass in the combustion chamber and the speed n of the internal combustion engine.
  • the mass flow ms can, for example, according to the formula
  • the fraction indicates the air mass in the combustion chamber under the approximation that the air is treated as an ideal gas
  • pc, Vc and Tc Accordingly, the pressure, volume and temperature of the air in the combustion chamber, and Rc is the specific gas constant of the air in the combustion chamber, n is the engine speed, and F (n) is dependent on the engine speed
  • Vc corresponds to the effective displacement of the internal combustion engine
  • pc corresponds approximately to the pressure in the intake manifold, which is measured by default.
  • the temperature in the intake manifold is also measured by default. If the inlet valve of the combustion chamber is open, then the temperature Tc in the combustion chamber is at least approximately apparent from the temperature in the intake manifold and also the standard measured cooling water temperature TK of the internal combustion engine.
  • a temperature Tc in the combustion chamber is used, which is determined from the temperature TM in the intake manifold in conjunction with the cooling water temperature TK of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas recirculation usually does not take place with a constant
  • Exhaust gas recirculation valve also has an open state
  • the mass flow rriR of recirculated exhaust gas is thus advantageously controlled via an exhaust gas recirculation valve, and the pressure pv and the temperature Tv of the exhaust gas in the flow direction upstream of the exhaust gas recirculation valve are used to determine the mass flow rriR.
  • the pressure pv and the temperature Tv of the exhaust gas can be measured, for example.
  • Corresponding sensors may be present, for example, in the context of exhaust gas aftertreatment. Also for the purpose of
  • Exhaust aftertreatment are characteristic of many internal combustion engines or computational models that indicate the pressure pv and the temperature Tv of the exhaust gas as a function of the operating point of the internal combustion engine.
  • the pressure pv and the temperature Tv of the exhaust gas are retrieved from a map or calculation model based on the operating point of the internal combustion engine.
  • the determination of the mass flow rriR to exhaust gas can advantageously be significantly refined by adopting the exhaust gas recirculation valve for determining the mass flow rriR as a throttle. Since pressure and temperature of the recirculated exhaust gas in the flow direction behind the exhaust gas recirculation valve in the intake manifold are measured by default and at the same time pressure pv and temperature Tv of the exhaust gas in the flow direction before the exhaust gas recirculation valve are known, with additional knowledge of the opening cross-section and the
  • the opening cross-section and the Auspoundiere the exhaust gas recirculation valve are known as a function of the valve opening or can be determined for example on the test bench.
  • throttle equation can be used to calculate rriR:
  • A is the opening area and ⁇ is the discharge rate of the
  • the invention also relates to a
  • Air supply system for an internal combustion engine comprises a turbocharger, an air mass meter arranged behind the turbocharger in the flow direction, one downstream of the turbocharger
  • Air mass meter arranged throttle and arranged in the flow direction behind the throttle, a combustion chamber of the
  • the air mass meter is pressure-based
  • Air mass meter and it is the only sensor for measuring the boost pressure and the charge air temperature provided.
  • a sensor for direct measurement of the guided through the exhaust gas recirculation line mass flow rriR is connected to exhaust gas in the exhaust gas recirculation line. This can be one
  • a computer program product having machine-readable instructions which, when executed on a computer and / or on a controller, cause the computer and / or the controller to perform a method according to the invention.
  • FIG. 1 embodiment of the air supply system and the method in a schematic representation
  • FIG. 2 shows an example of an exhaust gas recirculation valve 25, which is used in the air supply system or method.
  • combustion air 11 is drawn in through an exhaust-gas turbocharger 26, which is driven by exhaust gas 12 of internal combustion engine 1.
  • the mass flow ⁇ of the combustion air 11 is measured by a pressure-based air mass meter 13.
  • the combustion air 11 is fed through a throttle valve 14 to a suction pipe 15 and passes from there through an inlet valve 21 into the combustion chamber 20 of the cylinder 16 of the internal combustion engine 1 shown by way of example in FIG. 1.
  • the exhaust gas 12 is through a
  • Exhaust valve 22 discharged from the combustion chamber 20.
  • the cylinder 16 is surrounded by a cooling water jacket 19, the temperature ⁇ is measured.
  • a portion of the exhaust gas 12 is returned through the exhaust gas recirculation line 28 in the intake manifold 15.
  • a temperature sensor 23 is connected, which measures the temperature Tv of the exhaust gas 12 in the flow direction in front of the exhaust gas recirculation valve 25.
  • a pressure sensor 24 is further connected, the pressure pv of the exhaust gas 12 in the exhaust gas recirculation line 28 in the exhaust gas recirculation line 28 in the exhaust gas recirculation line 28 .
  • the temperature Tv and the pressure pv can optionally also be determined from the operating point of the
  • Internal combustion engine 1 can be retrieved from a map 27.
  • step 110 the intake pipe temperature TM measured with the intake pipe temperature sensor 15b, the temperature ⁇ of the cooling water jacket 19, and optionally further
  • step 120 the total mass flow ms flowing through the intake manifold 15 is determined from this temperature Tc in conjunction with the pressure PM in the intake manifold measured by the intake manifold pressure sensor 15a and the rotational speed n of the internal combustion engine 1. Therefore, in step 130, from temperature T and pressure pv of the recirculated exhaust gas 12 upstream of the exhaust gas recirculation valve 25, in conjunction with the intake pipe pressure PM, the mass flow rriR the recirculated exhaust gas 12 is determined.
  • this mass flow rriR can also be determined directly by a sensor 29 in the exhaust gas recirculation line 28.
  • ⁇ * for the mass flow ⁇ of combustion air 11 is finally determined in step 140 by subtraction. If the air mass meter 13 functions correctly, ⁇ * should be identical to rriA, except for any inaccuracies due to approximation. Is the
  • FIG. 2 schematically shows an exhaust gas recirculation valve 25 which can be used in the air supply system shown in FIG.
  • the valve 25 consists of a valve body 25a, which is traversed by a channel 25b.
  • the channel 25b is the input side connected to the exhaust gas recirculation line 28 and the output side to the intake manifold 15.
  • the channel 25b is closed by a valve plate 25d, which cooperates with a valve seat 25c.
  • the valve disk can be moved via a valve rod 25e, which is displaceable with a servomotor 25f.
  • the exhaust gas 12 can pass through an opening area A, which is determined by the position of the valve disk 25 d. This position is measured via a stroke measurement 25g on the valve rod 25e.
  • the valve 25 is connected via an electronic connection 25h with the

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei der Massenstrom mΑ der angesaugten Verbrennungsluft (11) durch einen Luftmassenmesser gemessen wird, wobei ein druckbasierter Luftmassenmesser (13) gewählt wird, wobei der Wert für mΑ gegen den durch ein zwischen den Luftmassenmesser (13) und mindestens einen Brennraum (20) der Brennkraftmaschine (1) geschaltetes Saugrohr (15) strömenden Massenstrom mS plausibilisiert wird (140), wobei der Massenstrom ms in einem Betriebszustand ermittelt wird, in dem ein Massenstrom mR an Abgas (12) in das Saugrohr (15) zurückgeführt wird, und wobei zusätzlich der Massenstrom mR ermittelt wird (130). Luftzuführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1), umfassend einen Turbolader (26), einen in Strömungsrichtung hinter dem Turbolader (26) angeordneten Luftmassenmesser (13), eine in Strömungsrichtung hinter dem Luftmassenmesser (13) angeordnete Drosselklappe (14) und ein in Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe (14) angeordnetes, einem Brennraum (20) der Brennkraftmaschine (1) vorgeschaltetes Saugrohr (15), wobei eine Abgasrückführleitung (28) für Abgas (12) der Brennkraftmaschine (1) in das Saugrohr (15) mündet, wobei der Luftmassenmesser (13) ein druckbasierter Luftmassenmesser (13) ist und als einziger Sensor zur Messung des Ladedrucks und der Ladelufttemperatur vorgesehen ist. Zugehöriges Computerprogrammprodukt.

Description

Beschreibung
Titel:
Plausibilisierung eines Luftmassenmessers
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine, bei dem eine Fehlfunktion eines Luftmassenmessers erkannt werden kann, sowie ein hierfür vorgerüstetes Luftzuführungssystem für eine Brennkraftmaschine.
Stand der Technik
Im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen kommen Luftmassenmesser zum Einsatz, um einen optimalen Füllgrad des Brennraums und somit eine optimale Verbrennung sicherzustellen. Die von einem Ottomotor abgegebene Leistung ist proportional zum angesaugten Luftmassenstrom. Die korrekte Messung des Luftmassenstroms ist sicherheitsrelevant. Daher ist gesetzlich vorgeschrieben, dass die korrekte Funktion des Luftmassenmessers überwacht wird.
Aus der US 5,291,803 A, aus der DE 199 46 874 AI und aus der DE 10 2010 044 164 AI ist es bekannt, den durch den Luftmassenmesser ermittelten Luftmassenstrom mit einem Vergleichswert zu plausibilisieren, der aus von anderen, vom Luftmassenmesser unabhängigen, Sensoren gewonnen wurde. Weicht der Luftmassenstrom zu weit von dem Vergleichswert ab, kann dies als Anzeichen dafür gewertet werden, dass ein Fehler vorliegt.
Offenbarung der Erfindung
Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine entwickelt. Dabei wird der Massenstrom ΓΤΙΑ der
angesaugten Verbrennungsluft durch einen Luftmassenmesser gemessen. Erfindungsgemäß wird ein druckbasierter Luftmassenmesser gewählt. Der Wert für [TIA wird gegen den durch ein zwischen den Luftmassenmesser und mindestens einen Brennraum der Brennkraftmaschine geschaltetes Saugrohr strömenden Massenstrom ms plausibilisiert. Dabei wird der Massenstrom ms in einem Betriebszustand ermittelt, in dem ein Massenstrom rriR an Abgas in das Saugrohr zurückgeführt wird, wobei zusätzlich der Massenstrom rriR ermittelt wird.
Es wurde erkannt, dass unabhängig von der Stellung einer zwischen dem Luftmassenmesser und dem Saugrohr angeordneten Drosselklappe der Massenstrom ms nominell der Summe aus dem Massenstrom ΓΤΙΑ und dem zurückgeführten Massenstrom rriR an Abgas entsprechen sollte. Es wurde weiterhin erkannt, dass sowohl der durch das Saugrohr strömende Massenstrom ms als auch der Massenstrom rriR an Abgas aus den von standardmäßig in der Brennkraftmaschine vorhandenen Sensoren gelieferten Größen zumindest in einer für die Plausibilisierung hinreichenden Genauigkeit ableiten lassen. Daher kann auf redundante Sensoren verzichtet werden. Der Vorschrift, die korrekte Funktion des Luftmassenmessers zu überwachen, kann somit mit geringem Aufwand Genüge getan werden.
Nach dem bisherigen Stand der Technik wurden beispielsweise Druck und Temperatur der Luft vor der Entspannung durch die Drosselklappe mit einem Ladedrucksensor gemessen, und die Entspannung wurde über eine
Drosselgleichung modelliert. Durch Messung des Saugrohrdrucks konnte dann der durch die Drosselklappe strömende Massenstrom als Vergleichswert für ΓΤΙΑ ermittelt werden. Demgegenüber hat die Plausibilisierung gemäß der Erfindung den Vorteil, dass der Ladedrucksensor entbehrlich wird und dementsprechend Kosten eingespart werden können.
Dies ist besonders in Kombination mit einem druckbasierten Luftmassenmesser, beispielsweise vom Typ PFM (Pressure-based Flow Meter), vorteilhaft. Ein derartiger Luftmassenmesser misst den statischen Druck als Referenzdruck sowie eine durch den Massenstrom bewirkte Druckdifferenz und auch die Temperatur der Luft. Daher handelt es sich um einen vergleichsweise aufwändigen Sensor, der dafür zugleich die Funktion des Ladedrucksensors übernehmen kann, denn der statische Druck entspricht dem Ladedruck, und die Temperatur entspricht der Ladelufttemperatur. Selbstverständlich kann ein zusätzlich vorhandener Ladedrucksensor dann zur Plausibilisierung des
Luftmassenmessers dienen. Für den ausschließlichen Einsatz als ein solches Kontrollorgan ist ein Ladedrucksensor jedoch zu teuer.
Statt den Massenstrom rriR an rückgeführtem Abgas zu ermitteln, könnte man ihn im Prinzip auf Null setzen, indem die Abgasrückführung temporär deaktiviert wird. Dies hat jedoch gegenüber der gemäß der Erfindung möglichen
Plausibilisierung auch bei aktiver Abgasrückführung deutliche Nachteile. Gerade bei Erdgas-Motoren für Nutzfahrzeuge kann die Abgasrückführung nicht in jedem Betriebspunkt des Motors geschlossen werden, da sie dort hauptsächlich zur Reduktion der Brennraum- bzw. Motorauslasstemperatur dient und für den Schutz von Turboladern und anderen Komponenten notwendig ist.
Betriebszustände, in denen die Abgasrückführung temporär entbehrlich ist, kommen im Fahrbetrieb mitunter zu selten vor. Um die vorgeschriebene
Plausibilisierung des Luftmassen messers durchzuführen, kann es dann somit erforderlich werden, kurzzeitig einen Betriebszustand zu erzwingen, in dem die Abgasrückführung temporär deaktiviert werden kann. Das kann beispielsweise bedeuten, dass das Motormoment reduziert werden muss, um ein Überhitzen des Verbrennungsmotors oder des Abgasstrangs zu vermeiden. Zum einen kann dies vom Fahrer als unangenehm empfunden werden, weil zeitweise nicht das volle angeforderte Motormoment zur Verfügung steht. Zum anderen ist bei deaktivierter Abgasrückführung gegebenenfalls auch eine Verstellung des Zündwinkels in Richtung spät erforderlich, was den Wirkungsgrad der
Verbrennung verschlechtert und den Kraftstoffverbrauch erhöht.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der
Massenstrom ms aus der Luftmasse im Brennraum und der Drehzahl n der Brennkraftmaschine ermittelt. Der Massenstrom ms kann beispielsweise nach der Formel
Pc - vc n F{n)
Rc - Tc
ermittelt werden. Hierin gibt der Bruch die Luftmasse im Brennraum unter der Näherung an, dass die Luft als ideales Gas behandelt wird, pc, Vc und Tc sind dementsprechend der Druck, das Volumen und die Temperatur der Luft im Brennraum, und Rc ist die spezifische Gaskonstante der Luft im Brennraum, n ist die Motordrehzahl, und F(n) ist ein von der Motordrehzahl abhängiger
Multiplikationsfaktor.
Die Ermittlung von pc, Vc und Tc ist zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Einlassventil des Brennraums geöffnet ist, besonders einfach. Vc entspricht dann dem effektiven Hubvolumen der Brennkraftmaschine, pc entspricht näherungsweise dem Druck im Saugrohr, der standardmäßig gemessen wird.
Im Saugrohr wird neben dem Druck auch die Temperatur standardmäßig gemessen. Wenn das Einlassventil des Brennraums geöffnet ist, dann geht die Temperatur Tc im Brennraum zumindest näherungsweise aus der Temperatur im Saugrohr und der ebenfalls standardmäßig gemessenen Kühlwassertemperatur TK der Brennkraftmaschine hervor. Vorteilhaft wird somit bei der Ermittlung des Massenstroms ms eine Temperatur Tc im Brennraum zu Grunde gelegt, die aus der Temperatur TM im Saugrohr in Verbindung mit der Kühlwassertemperatur TK der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
Die Abgasrückführung erfolgt in der Regel nicht mit einem konstanten
Strömungswiderstand, sondern wird über ein Abgasrückführungsventil gesteuert, das entweder geöffnet oder geschlossen sein kann. Das
Abgasrückführungsventil hat auch im geöffneten Zustand einen
Strömungswiderstand, wirkt also als Drossel. Die wichtigsten Größen, aus denen der Massenstrom rriR an rückgeführtem Abgas zumindest näherungsweise bestimmt werden kann, sind der Druck und die Temperatur des Abgases vor und nach dieser Drossel. Vorteilhaft wird somit der Massenstrom rriR an Abgas über ein Abgasrückführungsventil gesteuert, und der Druck pv und die Temperatur Tv des Abgases in Strömungsrichtung vor dem Abgasrückführungsventil werden zur Ermittlung des Massenstroms rriR herangezogen.
Der Druck pv und die Temperatur Tv des Abgases können beispielsweise gemessen werden. Entsprechende Sensoren können beispielsweise im Rahmen der Abgasnachbehandlung vorhanden sein. Ebenfalls zum Zwecke der
Abgasnachbehandlung sind jedoch für viele Brennkraftmaschinen Kennfelder oder Rechenmodelle vorhanden, die den Druck pv und die Temperatur Tv des Abgases als Funktion des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine angeben. Somit werden vorteilhaft der Druck pv und die Temperatur Tv des Abgases anhand des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine aus einem Kennfeld oder Rechenmodell abgerufen.
Die Ermittlung des Massenstroms rriR an Abgas lässt sich vorteilhaft deutlich verfeinern, indem das Abgasrückführventil für die Ermittlung des Massenstroms rriR als Drossel angenommen wird. Da Druck und Temperatur des rückgeführten Abgases in Strömungsrichtung hinter dem Abgasrückführungsventil im Saugrohr standardmäßig gemessen werden und zugleich Druck pv und Temperatur Tv des Abgases in Strömungsrichtung vor dem Abgasrückführungsventil bekannt sind, lässt sich bei zusätzlicher Kenntnis des Öffnungsquerschnitts und der
Ausflusszahl des Abgasrückführungsventils rriR unmittelbar berechnen. Der Öffnungsquerschnitt und die Ausflusszahl des Abgasrückführungsventils sind als Funktion der Ventilöffnung bekannt bzw. können beispielsweise am Prüfstand ermittelt werden.
Beispielsweise kann die folgende Drosselgleichung zur Berechnung von rriR angewendet werden:
Hierin sind A der Öffnungsquerschnitt und μ die Ausflusszahl des
Abgasrückführungsventils, PM ist der standardmäßig gemessene Druck im Saugrohr, und pv ist die Dichte des rückgeführten Abgases in Strömungsrichtung vor dem Abgasrückführungsventil. Unter der Näherung, dass das Abgas ein ideales Gas ist, hängen Druck pv und Temperatur Tv in Strömungsrichtung vor dem Abgasrückführungsventil über die Gasgleichung
Pv - vv = Rv - Tv
zusammen. Hierin ist vv das spezifische Volumen und Rv die spezifische Gaskonstante des rückgeführten Abgases. Mit vv=l/pv ergibt sich:
„ _ Pv Um nun ΓΤΙΑ ZU plausibilisieren, kann in der oben hergeleiteten Formel für den Massenstrom ms durch das Saugrohr bei geöffnetem Einlassventil der Druck pc durch den Saugrohrdruck und die Gaskonstante Rc durch die Gaskonstante Rv des Gemisches aus Luft und rückgeführtem Abgas ersetzt werden, ΓΤΙΑ sollte dann der Differenz zwischen ms und rriR entsprechen. Weicht ΓΤΙΑ hiervon betragsmäßig um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert ab, so kann auf einen Fehler des mit dem Luftmassenmesser gemessenen Massenstroms mA geschlossen werden. Bei einem druckbasierten Luftmassenmesser, der mit separaten Sensoren den statischen Druck, den durch den Massenstrom bewirkten Differenzdruck und die Temperatur misst, ist dies gleichbedeutend damit, dass mindestens einer dieser Sensoren defekt ist. Eine mögliche Ursache hierfür ist eine Veränderung der Sensorkennlinie als Folge von Umwelteinflüssen oder Alterung.
Nach dem zuvor Beschriebenen bezieht sich die Erfindung auch auf ein
Luftzuführungssystem für eine Brennkraftmaschine. Das Luftzuführungssystem umfasst einen Turbolader, einen in Strömungsrichtung hinter dem Turbolader angeordneten Luftmassenmesser, eine in Strömungsrichtung hinter dem
Luftmassenmesser angeordnete Drosselklappe und ein in Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe angeordnetes, einem Brennraum der
Brennkraftmaschine vorgeschaltetes Saugrohr. Zusätzlich mündet eine
Abgasrückführleitung für Abgas der Brennkraftmaschine in das Saugrohr.
Erfindungsgemäß ist der Luftmassenmesser ein druckbasierter
Luftmassenmesser, und er ist als einziger Sensor zur Messung des Ladedrucks und der Ladelufttemperatur vorgesehen.
Es wurde erkannt, dass das Verfahren gemäß der Erfindung es in dieser Konfiguration ermöglicht, den vom Luftmassenmesser gemessenen
Massenstrom mA an Verbrennungsluft zu plausibilisieren, ohne dass hierfür der Ladedrucksensor als weiterer redundanter Sensor erforderlich wäre. Somit kann der Ladedrucksensor eingespart werden. Diese Einsparung wiederum hat zur Folge, dass der Einsatz des höherwertigen druckbasierten Luftmassenmessers im Endeffekt keine Mehrkosten in der Fertigung verursacht. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Sensor zur direkten Messung des durch die Abgasrückführleitung geführten Massenstroms rriR an Abgas in die Abgasrückführleitung geschaltet. Dies kann ein
vergleichsweise preiswerter Sensor sein, da nur eine für die Plausibilisierung hinreichende Genauigkeit benötigt wird.
Nach dem zuvor Beschriebenen gibt es Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung, die allein mit Daten arbeiten, welche mit ohnehin schon vorhandenen Sensoren gemessen werden bzw. aus Kennfeldern abgerufen werden können. Insbesondere solche Ausführungsformen können daher vollständig in Software implementiert werden, die auf einem Steuergerät läuft. Andere Ausführungsformen können zumindest teilweise in Software auf dem Steuergerät implementiert sein. Eine derartige Software kann beispielsweise als Update für existierende Steuergeräte verkauft werden und ist insofern ein eigenständiges Produkt. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein
Computerprogrammprodukt mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einem Steuergerät, ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Ausführungsbeispiele
Es zeigt:
Figur 1 Ausführungsbeispiel des Luftzuführungssystems und des Verfahrens in schematischer Darstellung;
Figur 2 Beispielhafte Darstellung eines Abgasrückführventils 25, das in dem Luftzuführungssystem bzw. Verfahren verwendbar ist. Nach Figur 1 wird Verbrennungsluft 11 durch einen Abgasturbolader 26, der durch Abgas 12 der Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird, angesaugt. Der Massenstrom ΓΤΙΑ der Verbrennungsluft 11 wird durch einen druckbasierten Luftmassenmesser 13 gemessen.
Die Verbrennungsluft 11 wird durch eine Drosselklappe 14 einem Saugrohr 15 zugeführt und gelangt von dort aus durch ein Einlassventil 21 in den Brennraum 20 des in Figur 1 beispielhaft dargestellten Zylinders 16 der Brennkraftmaschine 1. Die Verbrennung von beispielsweise Ottokraftstoff oder Gaskraftstoff, dessen Zuführung in Figur 1 der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet ist, treibt einen Kolben 17 an, der über eine Pleuelstange 18 an eine in Figur 1 nicht eingezeichnete Kurbelwelle gekoppelt ist. Das Abgas 12 wird durch ein
Auslassventil 22 aus dem Brennraum 20 abgeführt. Der Zylinder 16 ist von einem Kühlwassermantel 19 umgeben, dessen Temperatur Τκ gemessen wird.
Ein Teil des Abgases 12 wird durch die Abgasrückführleitung 28 in das Saugrohr 15 zurückgeführt. In die Abgasrückführleitung 28 ist ein Temperatursensor 23 geschaltet, der die Temperatur Tv des Abgases 12 in Strömungsrichtung vor dem Abgasrückführventil 25 misst. In die Abgasrückführleitung 28 ist weiterhin ein Drucksensor 24 geschaltet, der den Druck pv des Abgases 12 in
Strömungsrichtung vor dem Abgasrückführventil 25 misst. Die Temperatur Tv und der Druck pv können optional auch anhand des Betriebspunkts der
Brennkraftmaschine 1 aus einem Kennfeld 27 abgerufen werden.
Die Plausibilisierung des vom Luftmassenmesser gemessenen Massenstroms [TIA erfolgt nun in mehreren Schritten. Zunächst wird in Schritt 110 aus der mit dem Saugrohr-Temperatursensor 15b gemessenen Saugrohrtemperatur TM, der Temperatur Τκ des Kühlwassermantels 19 sowie optional weiteren
Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 die Temperatur Tc im Brennraum 20 abgeleitet. Im nächsten Schritt 120 wird aus dieser Temperatur Tc in Verbindung mit dem vom Saugrohr-Drucksensor 15a gemessenen Druck PM im Saugrohr und der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1 der durch das Saugrohr 15 fließende Gesamt-Massenstrom ms bestimmt. Dieser Massenstrom ms besteht bei aktiver Abgasrückführung aus einem Gemisch aus Verbrennungsluft 11 und rückgeführtem Abgas 12. Daher wird in Schritt 130 aus Temperatur T und Druck pv des rückgeführten Abgases 12 in Strömungsrichtung vor dem Abgasrückführventil 25, in Verbindung mit dem Saugrohrdruck PM, der Massenstrom rriR des rückgeführten Abgases 12 ermittelt. Optional kann dieser Massenstrom rriR auch unmittelbar durch einen Sensor 29 in der Abgasrückführleitung 28 ermittelt werden.
Aus dem Gesamt-Massenstrom ms im Saugrohr 15 und dem Massenstrom rriR an rückgeführtem Abgas 12 wird schließlich in Schritt 140 durch Differenzbildung ein Vergleichswert ΓΤΙΑ* für den Massenstrom ΓΤΙΑ an Verbrennungsluft 11 ermittelt. Bei fehlerfreier Funktion des Luftmassenmessers 13 sollte ΓΤΙΑ*, bis auf näherungsbedingte Ungenauigkeiten, identisch mit rriA sein. Ist die
betragsmäßige Abweichung zwischen ΓΤΙΑ* und ΓΤΙΑ größer als ein vorgegebener Grenzwert, wird auf einen Fehlerzustand des Luftmassen messers 13
geschlossen.
Figur 2 zeigt schematisch ein Abgasrückführventil 25, das in dem in Figur 1 gezeigten Luftzuführungssystem verwendbar ist. Das Ventil 25 besteht aus einem Ventilkörper 25a, das von einem Kanal 25b durchzogen ist. Der Kanal 25b ist eingangsseitig mit der Abgasrückführleitung 28 und ausgangsseitig mit dem Saugrohr 15 verbunden.
Der Kanal 25b ist durch einen Ventilteller 25d, der mit einem Ventilsitz 25c zusammenwirkt, verschließbar. Der Ventilteller kann über eine Ventilstange 25e, die mit einem Stellmotor 25f verschiebbar ist, bewegt werden. Im geöffneten Zustand des Ventils 25 kann das Abgas 12 durch eine Öffnungsfläche A, die durch die Position des Ventiltellers 25d bestimmt ist, hindurchtreten. Diese Position wird über eine Hubmessung 25g an der Ventilstange 25e gemessen. Das Ventil 25 ist über einen elektronischen Anschluss 25h mit dem
Motorsteuergerät verbunden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei der Massenstrom ΓΤΙΑ der angesaugten Verbrennungsluft (11) durch einen
Luftmassenmesser gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein druckbasierter Luftmassenmesser (13) gewählt wird und dass der Wert für ΓΤΙΑ gegen den durch ein zwischen den Luftmassenmesser (13) und mindestens einen Brennraum (20) der Brennkraftmaschine (1) geschaltetes Saugrohr (15) strömenden Massenstrom ms plausibilisiert wird (140), wobei der Massenstrom ms in einem Betriebszustand ermittelt wird, in dem ein Massenstrom rriR an Abgas (12) in das Saugrohr (15) zurückgeführt wird, und wobei zusätzlich der Massenstrom rriR ermittelt wird (130).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Massenstrom ms aus der Luftmasse im Brennraum (20) und der Drehzahl n der Brennkraftmaschine ermittelt wird (120).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung (120) des Massenstroms ms eine Temperatur Tc im Brennraum (20) zu Grunde gelegt wird, die aus der
Temperatur TM im Saugrohr in Verbindung mit der Kühlwassertemperatur Τκ der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird (110).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Massenstrom rriR an Abgas über ein
Abgasrückführungsventil (25) gesteuert wird, wobei der Druck pv und die Temperatur Tv des Abgases (12) in Strömungsrichtung vor dem
Abgasrückführungsventil (25) zur Ermittlung des Massenstroms rriR
herangezogen werden (130).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck Pv und die Temperatur T des Abgases (12) anhand des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine (1) aus einem Kennfeld oder Rechenmodell (27) abgerufen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das Abgasrückführventil (25) für die Ermittlung des Massenstroms rriR als Drossel angenommen wird.
7. Luftzuführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1), umfassend einen Turbolader (26), einen in Strömungsrichtung hinter dem Turbolader (26) angeordneten Luftmassenmesser (13), eine in Strömungsrichtung hinter dem Luftmassenmesser (13) angeordnete Drosselklappe (14) und ein in
Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe (14) angeordnetes, einem
Brennraum (20) der Brennkraftmaschine (1) vorgeschaltetes Saugrohr (15), wobei eine Abgasrückführleitung (28) für Abgas (12) der Brennkraftmaschine (1) in das Saugrohr (15) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der
Luftmassenmesser (13) ein druckbasierter Luftmassenmesser (13) ist und als einziger Sensor zur Messung des Ladedrucks und der Ladelufttemperatur vorgesehen ist.
8. Luftzuführungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (29) zur direkten Messung des durch die Abgasrückführleitung (28) geführten Massenstroms rriR an Abgas (12) in die Abgasrückführleitung (28) geschaltet ist.
9. Computerprogrammprodukt, enthaltend maschinenlesbare
Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einem
Steuergerät, ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
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