WO2007101762A1 - Verfahren zum erkennen einer fehlerhaften stelleinrichtung - Google Patents

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WO2007101762A1
WO2007101762A1 PCT/EP2007/050995 EP2007050995W WO2007101762A1 WO 2007101762 A1 WO2007101762 A1 WO 2007101762A1 EP 2007050995 W EP2007050995 W EP 2007050995W WO 2007101762 A1 WO2007101762 A1 WO 2007101762A1
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WO
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internal combustion
combustion engine
operating position
actuator
parameter
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PCT/EP2007/050995
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French (fr)
Inventor
Jürgen DINGL
Markus Roth
Jochen SCHÖNHAAR
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/02—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting a faulty setting device in an internal combustion engine, in particular a variable adjusting device in the air path of the internal combustion engine.
  • the cylinder filling depends on a plurality of interrelated parameters.
  • a variable adjusting device in the air path of the internal combustion engine is, for example, a variable-length intake manifold, a swirl flap or a tumble flap.
  • a calculation of the cylinder charge of the internal combustion engine is possible, for example with a physical model approach.
  • a model approach is described in EP-A-0 820 559 B1. In order to use this model approach, however, a knowledge of the current position of the respective actuator in the air path is required.
  • the actuator is provided with a sensor for bearing feedback to provide the current position to the above model or engine control.
  • the first alternative has the disadvantage that in the case of a faulty actuating device, an incorrect position message is forwarded to the above model or the engine control.
  • the warehouse confirmation of the second alternative represents a costly technical solution.
  • the above object solves a method for detecting a faulty setting device in an internal combustion engine, comprising the following steps: a) driving an operating position of the adjusting device according to a predetermined operating point of the internal combustion engine, b) regulating the operating position of the actuating device via a control signal based on a comparison between the predetermined operating point and an actual operating point of the internal combustion engine and c) comparing the control signal with a threshold value, so that a defect of the adjusting device can be detected by exceeding the threshold value.
  • the adjusting device comprises an actuator of a long-variable intake manifold, a swirl flap, a tumble
  • Flap a valve control with variable valve lift, an external Abgasruckbowung and / or generally coupled to a control actuator of the internal combustion engine. If, due to a defect, the adjusting device is set incorrectly or not at all, this leads to a deviation between the actual and the calculated air mass for filling the cylinders of the internal combustion engine. This has a corresponding influence on the exhaust emission, so that, for example, a lambda value of the internal combustion engine shows an unexpected deviation. This deviation must be in the direction of an expected
  • Lambda values are adjusted by means of the adjusting device. For this reason, a difference between the actual and calculated air masses of the internal combustion engine is determined by the Controllers of the engine control or a computer model tries to compensate. If now after a requested circuit or position of the adjusting device in a predetermined operating window of the internal combustion engine, an unusually high controller deflection of the actuating device to achieve a predetermined operating point of the internal combustion engine occurs, so is based on this a jerk conclusion on any incorrect position and thus function of the adjusting device possible.
  • the predefined and the actual operating point of the internal combustion engine are preferably described via a lambda value, an air mass value and / or another operating-specific parameter of the internal combustion engine.
  • these values and / or parameters are compared and the control signal of the actuating device is changed accordingly in order to achieve agreement between the predetermined operating point and the actual operating point of the internal combustion engine.
  • the parameter describing the predetermined operating point is represented by a characteristic diagram and / or a calculation program for at least one descriptive parameter which runs in a computing unit, preferably an engine control unit.
  • Such different maps form, for example, different controllable intake lines of the internal combustion engine.
  • the present method is supplemented by the following steps: detection of a defect in a second operating position of the adjusting device described by the second characteristic diagram and / or calculation Program, switching the second map and / or calculation program on the first map and / or calculation program corresponding to a previous operating position of the actuator for which no defect has been determined, and calculating the descriptive parameter for the second operating position with the first map and / or calculation program Comparing the parameter determined with the first map / arithmetic program with the actual parameter and confirming a failure of the setting device for setting to the second operating position when the control signal is below the threshold value.
  • an inspection routine for confirming the defect is optionally run through.
  • this checking routine it is assumed that the adjusting device is still in the operating position preceding the requested operating position due to the defect.
  • the map of the requested operating position for example, a second sip line
  • the map of the previous operating position for example, a first sip line
  • Fig. 1 is a schematic representation of two intake lines of an internal combustion engine for two different
  • Fig. 2 shows an exemplary governor rash at a faultless actuator
  • FIG. 3 shows an exemplary governor rash in the case of a faulty actuating device.
  • the present invention will be explained by way of example with reference to an internal combustion engine having an intake pipe which can be adjusted in its length by means of an adjusting device or an actuator.
  • the method described below is also applicable to an actuator of a swirl flap, the actuator of a tumble flap or generally to an actuator in the air path of the internal combustion engine.
  • the adjusting device or the actuators cooperate with a control circuit, so that a predetermined position can be adjusted in comparison to an actually present position of the actuator. It is also conceivable to apply the present invention in general to actuators in the motor vehicle, which interact via their adjustment with a control loop responding thereto. The control signal of such control circuits can be detected and evaluated in order to draw conclusions about the functionality of the actuator.
  • FIG. 1 shows an example of the effects of a variable length of the suction tube.
  • a long suction pipe is generally required.
  • a shortened intake manifold is cheaper.
  • FIG. 1 shows the intake lines of the internal combustion engine for intake tube lengths of different settings. If the internal combustion engine is operated with a long intake manifold and in the lower engine speed range, the intake manifold in the torque position describes the air mass supply as a function of the intake manifold absolute pressure. Shortening the intake manifold length, for example, if the internal combustion engine is in a high speed range, the sip line results in power position. She is by one greater increase compared to the swallow line in moment position characterized.
  • the sip lines for different controllable suction pipe lengths or, in other words, for different operating positions of the adjusting device of the suction pipe are preferably stored in each case as a map or model calculation in a motor control of the internal combustion engine. They form the basis for calculating the air mass flow or volume flow for filling the cylinders of the internal combustion engine as a function of the operating point of the internal combustion engine.
  • controllers and corresponding control algorithms intervene to approximate calculated and actual values.
  • a predefined and an actual operating point of the internal combustion engine are described or identified, for example, via a lambda value, an air mass value and / or another operating-specific parameter of the internal combustion engine.
  • the adjusting device is therefore not in the corresponding operating position for the given operating point of the internal combustion engine. This is preferably detected on the basis of deviations between the preset and the actual operating-specific parameters of the internal combustion engine (see above).
  • the engine control or other suitable control devices therefore regulate the operating position of the actuating device in accordance with the predetermined operating point of the internal combustion engine via the control signal.
  • a constant or periodic comparison of the operating-specific parameter of the internal combustion engine for the given and the actual operating point is used to control a change in the control signal and thus a change in the operating position of the control device.
  • the model or map is brought to reality by the controller, which leads to a corresponding rash of the control signal.
  • the control signal of the control process of the operating position of the actuating device is detected.
  • the size of the control signal is compared with an applicable diagnostic threshold or generally a threshold value. If it is determined that the control signal exceeds the threshold, an error entry in the engine control and / or a corresponding feedback to the controlling model.
  • the control signal is so large that it is detected in this way that the switch to a controlled Saugrohrlange corresponding to a certain Schluckline has not done or faulty. If, for example, the intake manifold length is switched over to a length corresponding to the intake line in the power position, a changeover to the characteristic diagram or model for the intake line in the engine control system takes place simultaneously in the engine control system. Position. In this way, the expected cylinder fillings of the internal combustion engine are suitably calculated.
  • the cylinder fillings calculated or predetermined by the characteristic diagram deviate greatly from the actually possible and detected cylinder fillings of the internal combustion engine. This causes a stronger deflection in the control signal of the actuator in comparison to a functional actuator, in order to approach the actually measured operation-specific parameters to the calculated or predetermined operation-specific parameters.
  • the control signal exceeds the threshold already mentioned above, so that the faulty actuating device can be identified.
  • a further check of the faulty control device is optionally carried out with the aid of a verification routine.
  • the control model is reset to the characteristic map of the swallow line in the torque position.
  • the cylinder fillings to be expected for the position of the adjusting device can be calculated, in or near which the adjusting device has probably stopped due to the defect.
  • the calculated values are compared with the actual acquired values of the operating parameter of the internal combustion engine which have been determined with a defective positioner. According to the results of the comparison, the regulation already described above is carried out.
  • control signal for the regulation of the actual values from the position of the defective actuating device to the values from the characteristic map of the swallow line in the torque position is below the threshold value, this confirms the defect of the actuating device. In this way, it is recognized that the actuator is due to its defect in or near its last successfully approached position, for example example, the Saugrohran horrung for the swallow line in torque position, has stopped.
  • the method is also applicable to other adjusting devices.
  • an adjusting device for a long-adjustable intake manifold generally control devices in the internal combustion engine are conceivable, which operate with a respective controlled system for different operating positions and a specification of calculated parameters for the operating positions.
  • the above method is also applicable to a variable valve lift valve timing control system and an external exhaust gas pressure feedback control system.
  • FIG. 2 shows measured values and control signals of a correctly operating adjusting device of the variable intake manifold.
  • the time is plotted on the X axis of the diagram shown.
  • the course of the signal LV_VIM_SP is shown.
  • This signal curve indicates a changeover of the intake manifold length at the time of 63 seconds on the time axis.
  • N Above the time axis is a speed curve denoted by N, a curve for the calculated Saugrohrabsolut réelle designated MAP and a MAPMES curve for the measured Saugrohrabsolut horr shown.
  • the curve plotted immediately above the time axis indicates the course of the control signal for adjusting MAP_MES to MAP as a function of time.
  • Figure 3 shows the course of the curves just described for a faulty actuator of the suction pipe.
  • the intake manifold is switched over at the time of approx. 86 seconds.
  • an unexpected deviation between the preset intake manifold absolute pressure MAP and the measured intake manifold absolute pressure MAP MES is shown.
  • This deviation is attempted by a control intervention to balance to bring both curves in line.
  • This produces a control rash or a sharp increase in the control signal above 86 seconds in comparison to the course of the control signal in the case of an error-free actuating device (see FIG. 2). Since the magnitude of the deflection of the control signal is above a predefined threshold, in this way the presence of a faulty actuator of the suction pipe is detected.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Erkennen einer fehlerhaften Stelleinrichtung in einer Brennkraftmaschine, insbesondere ein Stellglied eines längenvariablen Saugrohrs, einer Drallklappe, einer Tumble-Klappe oder allgemein eines Stellglieds im Luftpfad der Brennkraftmaschine. Anstatt eine Lagerückmeldung der Stelleinrichtung einzusetzen, wird nach erfolgter Umschaltung der Stelleinrichtung ein Regelsignal erfasst, um Ausschläge dieses Regelsignals oberhalb eines definierten Schwellenwerts zur Identifikation einer fehlerhaften Stelleinrichtung zu nutzen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Erkennen einer fehlerhaften Stelleinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer fehlerhaften Stelleinrichtung in einer Brennkraftmaschine, insbesondere eine variable Stelleinrichtung im Luftpfad der Brennkraftmaschine.
Bei einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer variablen Stelleinrichtung in ihrem Luftpfad hängt die Zylinderfüllung von mehreren miteinander verknüpften Parametern ab. Eine derartige variable Stelleinrichtung im Luftpfad der Brennkraftmaschine ist beispielsweise ein längenvariables Saugrohr, ei- ne Drallklappe oder eine Tumble-Klappe . Bei Nutzung dieser variablen Stelleinrichtungen im Luftpfad ist eine Berechnung der Zylinderfüllung der Brennkraftmaschine beispielsweise mit einem physikalischen Modellansatz möglich. Ein derartiger Modellansatz ist in der EP-A-O 820 559 Bl beschrieben. Um die- sen Modellansatz nutzen zu können, ist jedoch eine Kenntnis der aktuellen Position der jeweiligen Stelleinrichtung im Luftpfad erforderlich.
Zur Beschreibung der aktuellen Position der Stelleinrichtung in obigem Modellansatz könnte man von einer korrekten Funktion der Stelleinrichtung ausgehen und deren Position über das Steuersignal der Stelleinrichtung identifizieren. Entsprechend einer weiteren Alternative ist die Stelleinrichtung mit einem Sensor zur Lagerückmeldung versehen, um die aktuelle Position an das obige Modell oder eine Motorsteuerung zu liefern. Die erste Alternative hat jedoch den Nachteil, dass bei einer fehlerhaften Stelleinrichtung eine falsche Positionsmeldung an das obige Modell bzw. die Motorsteuerung weitergegeben wird. Die Lagerückmeldung der zweiten Alternative stellt eine kostenintensive technische Lösung dar.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges und effektives Verfahren zum Erkennen einer feh- lerhaften Stelleinrichtung der Brennkraftmaschine bereitzustellen, so dass beispielsweise auf aus dem Stand der Technik bekannte Lageruckmeldungssysteme verzichtet werden kann.
Die obige Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelost. Weitere Ausfuhrungsformen, Vorteile und Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den anhangenden Ansprüchen hervor.
Die obige Aufgabe lost ein Verfahren zum Erkennen einer fehlerhaften Stelleinrichtung in einer Brennkraftmaschine, das die folgenden Schritte aufweist: a) Ansteuern einer Betriebsposition der Stelleinrichtung entsprechend einem vorgegebenen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, b) Regeln der Betriebsposition der Stelleinrichtung über ein Regelsignal basierend auf einem Vergleich zwischen dem vorgegebenen Betriebspunkt und einem tatsachlichen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und c) Vergleichen des Regelsignals mit einem Schwellenwert, so dass durch Überschreiten des Schwellenwerts ein Defekt der Stelleinrichtung erkennbar ist.
Gemäß bevorzugter Ausfuhrungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Stelleinrichtung ein Stellglied eines lan- genvariablen Saugrohrs, einer Drallklappe, einer Tumble-
Klappe, einer Ventilsteuerung mit variablem Ventilhub, einer externen Abgasruckfuhrung und/oder allgemein ein an eine Regelung gekoppeltes Stellglied der Brennkraftmaschine. Wird aufgrund eines Defekts die Stelleinrichtung falsch oder gar nicht gestellt, so fuhrt dies zu einer Abweichung zwischen der tatsachlichen und der berechneten Luftmasse zur Befüllung der Zylinder der Brennkraftmaschine. Dies hat entsprechenden Einfluss auf die Abgasemission, so dass beispielsweise ein Lambdawert der Brennkraftmaschine eine unerwartete Abweichung zeigt. Diese Abweichung muss in Richtung eines erwarteten
Lambdawerts mit Hilfe der Stelleinrichtung ausgeregelt werden. Aus diesem Grund wird eine Differenz zwischen tatsachlicher und berechneter Luftmasse der Brennkraftmaschine von den Reglern der Motorsteuerung oder eines Rechenmodells versucht zu kompensieren. Wenn nun nach einer angeforderten Schaltung oder Stellung der Stelleinrichtung in einem zuvor festgelegten Betriebsfenster der Brennkraftmaschine ein ungewöhnlich hoher Reglerausschlag der Stelleinrichtung zum Erreichen eines vorgegebenen Betriebspunkts der Brennkraftmaschine auftritt, so ist auf dieser Grundlage ein Ruckschluss auf eine etwaige nicht korrekte Position und somit Funktion der Stelleinrichtung möglich.
Der vorgegebene und der tatsachliche Betriebspunkt der Brennkraftmaschine werden bevorzugt über einen Lambdawert, einen Luftmassenwert und/oder einen anderen betriebsspezifischen Parameter der Brennkraftmaschine beschrieben. Im Rahmen der Regelung der Betriebsposition der Stelleinrichtung werden diese Werte und/oder Parameter verglichen und das Regelsignal der Stelleinrichtung entsprechend verändert, um Übereinstimmung zwischen dem vorgegebenen Betriebspunkt und dem tatsachlichen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zu erzielen. In diesem Zusammenhang wird der den vorgegebenen Betriebspunkt beschreibende Parameter über ein Kennfeld und/oder ein in einer Recheneinheit, vorzugsweise eine Motorsteuerung, ablaufendes Berechnungsprogramm für mindestens einen beschreibenden Parameter dargestellt.
Es ist weiterhin bevorzugt, mindestens zwei unterschiedliche Positionen der Stelleinrichtung anzusteuern, wahrend die mit den zwei unterschiedlichen Positionen verbundenen Betriebspunkte der Brennkraftmaschine durch ein erstes und ein zwei- tes Kennfeld und/oder Berechnungsprogramm beschrieben werden. Derartige unterschiedliche Kennfelder bilden beispielsweise unterschiedliche ansteuerbare Schlucklinien der Brennkraftmaschine .
Gemäß einer weiteren Alternative wird das vorliegende Verfahren durch die folgenden Schritte ergänzt: Erkennen eines Defekts in einer zweiten Betriebsposition der Stelleinrichtung beschrieben durch das zweite Kennfeld und/oder Berechnungs- Programm, Umschalten des zweiten Kennfelds und/oder Berechnungsprogramms auf das erste Kennfeld und/oder Berechnungsprogramm entsprechend einer vorhergehenden Betriebsposition der Stelleinrichtung, für die kein Defekt festgestellt worden ist, und Berechnen des beschreibenden Parameters für die zweite Betriebsposition mit dem ersten Kennfeld und/oder Berechnungsprogramm, Vergleichen des mit dem ersten Kennfeld/Rechenprogramm ermittelten Parameters mit dem tatsachlichen Parameter und Bestätigen eines Defekts der Stelleinrich- tung für ein Stellen in die zweite Betriebsposition, wenn das Regelsignal unterhalb des Schwellenwerts liegt.
Erkennt das vorliegende Verfahren einen Defekt der Stelleinrichtung für einen angeforderten Stellvorgang in eine ange- forderte Betriebsposition, wird optional eine Uberprufungs- routine zur Bestätigung des Defekts durchlaufen. Als Grundlage dieser Uberprufungsroutine wird angenommen, dass sich die Stelleinrichtung aufgrund des Defekts noch in der der angeforderten Betriebsposition vorhergehenden Betriebsposition befindet. Um diese Annahme zu bestätigen, wird von dem Kennfeld der angeforderten Betriebsposition, beispielsweise eine zweite Schlucklinie, auf das Kennfeld der vorhergehenden Betriebsposition, beispielsweise eine erste Schlucklinie, umgeschaltet. Stimmen nun der mit dem Kennfeld der vorhergehenden Betriebsposition berechnete Betriebsparameter und der tatsachliche Betriebsparameter uberein oder zeigt das Regelsignal nur einen Ausschlag unterhalb des Schwellenwerts, wird auf diese Weise der Defekt der Stelleinrichtung bestätigt.
Bevorzugte Ausfuhrungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung naher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zweier Schlucklinien einer Brennkraftmaschine für zwei unterschiedliche
Saugrohrlangen der Brennkraftmaschine, Fig. 2 einen beispielgebenden Reglerausschlag bei einer fehlerfreien Stelleinrichtung und
Fig. 3 einen beispielgebenden Reglerausschlag bei einer feh- lerhaften Stelleinrichtung.
Die vorliegende Erfindung wird beispielgebend anhand einer Brennkraftmaschine mit einem über eine Stelleinrichtung bzw. ein Stellglied in seiner Länge verstellbaren Saugrohr erläu- tert. In gleicher Weise ist das im Folgenden beschriebene Verfahren auch auf ein Stellglied einer Drallklappe, das Stellglied einer Tumble-Klappe oder allgemein auf ein Stellglied im Luftpfad der Brennkraftmaschine anwendbar. Die Stelleinrichtung bzw. die Stellglieder wirken mit einem Re- gelkreis zusammen, so dass eine vorgegebene Position im Vergleich zu einer tatsächlich vorliegenden Position des Stellglieds einregelbar ist. Es ist des Weiteren denkbar, die vorliegende Erfindung allgemein auf Stellglieder im Kraftfahrzeug anzuwenden, die über ihre Verstellung mit einem darauf reagierenden Regelkreis zusammenwirken. Das Regelsignal derartiger Regelkreise ist erfassbar und auswertbar, um Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit des Stellglieds zu ziehen .
Figur 1 zeigt exemplarisch die Auswirkungen einer veränderbaren Länge des Saugrohrs. Zum Erreichen eines hohen Drehmoments der Brennkraftmaschine bei niedrigen Drehzahlen ist im Allgemeinen ein langes Saugrohr erforderlich. Zum Erreichen eines hohen Drehmoments bei hohen Drehzahlen ist wiederum ein verkürztes Saugrohr günstiger. Figur 1 zeigt entsprechend die Schlucklinien der Brennkraftmaschine für unterschiedlich eingestellte Saugrohrlängen. Wird die Brennkraftmaschine mit langem Saugrohr und im unteren Drehzahlbereich betrieben, beschreibt die Schlucklinie in Momentenstellung die Luftmassen- zufuhr in Abhängigkeit vom Saugrohrabsolutdruck. Verkürzt man die Saugrohrlänge, wenn sich beispielsweise die Brennkraftmaschine in einem hohen Drehzahlenbereich befindet, ergibt sich die Schlucklinie in Leistungsstellung. Sie ist durch einen größeren Anstieg im Vergleich zur Schlucklinie in Momentenstellung charakterisiert. Die Schlucklinien für verschiedene ansteuerbare Saugrohrlangen oder anders gesprochen für unterschiedliche Betriebspositionen der Stelleinrichtung des Saug- rohrs sind bevorzugt jeweils als Kennfeld oder Modellrechnung in einer Motorsteuerung der Brennkraftmaschine abgelegt. Sie bilden die Grundlage, um in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine den Luftmassenstrom oder Volumenstrom zur Befüllung der Zylinder der Brennkraftmaschine zu berech- nen.
Werden Unterschiede zwischen der berechneten und der tatsachlichen Zylinderfullung festgestellt, greifen Regler und entsprechende Regelalgorithmen zur Angleichung von berechneten und tatsachlichen Werten ein. Ein vorgegebener und ein tatsachlicher Betriebspunkt der Brennkraftmaschine werden beispielsweise über einen Lambdawert, einen Luftmassenwert und/oder einen anderen betriebsspezifischen Parameter der Brennkraftmaschine beschrieben oder identifiziert. Über einen Vergleich des vorgegebenen oder berechneten betriebsspezifischen Parameters und des tatsachlich vorliegenden betriebsspezifischen Parameters ist feststellbar, in welcher Richtung und Starke eine Regelung die Betriebsposition der Stelleinrichtung verandern muss, um Übereinstimmung zu erzielen.
Am Beispiel der Schlucklinien in Figur 1 bewirkt ein Umschalten zwischen unterschiedlichen Saugrohrlangen im Umschaltpunkt keinen Regeleingriff oder einen Einfluss auf das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine. Dies ist dadurch be- dingt, dass im Umschaltpunkt ein identisches Befullungsver- halten der Zylinder der Brennkraftmaschine beim Betrieb mit der einen oder der anderen Saugrohrlange vorliegt. Dies ermöglicht zudem im Umschaltpunkt eine momentenneutrale Um- schaltung der Saugrohrlange, so dass beispielsweise das Fahr- verhalten eines Kraftfahrzeugs nicht negativ beeinflusst wird. Wird wahrend des Betriebs der Brennkraftmaschine die Last weiter gesteigert, so kommt es in Abhängigkeit von der jeweils ausgewählten Schlucklinie bzw. der jeweils ausgewahl- ten Betriebsposition der Stelleinrichtung des Saugrohrs zu mehr oder weniger großen Abweichungen zwischen der berechneten und der tatsachlichen Zylinderfullung der Brennkraftmaschine. Die Stelleinrichtung befindet sich daher nicht in der entsprechenden Betriebsposition für den vorgegebenen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine. Dies wird vorzugsweise anhand von Abweichungen zwischen dem vorgegebenen und dem tatsachlichen betriebsspezifischen Parameter der Brennkraftmaschine (s. o.) erkannt. Die Motorsteuerung oder andere ge- eignete Regeleinrichtungen regeln daher über das Regelsignal die Betriebsposition der Stelleinrichtung entsprechend dem vorgegebenen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ein. Über ein standiges oder in regelmäßigen Zeitabstanden erfolgendes Vergleichen des betriebsspezifischen Parameters der Brenn- kraftmaschine für den vorgegebenen und den tatsachlichen Betriebspunkt wird somit eine Änderung des Regelsignals und somit eine Änderung der Betriebsposition der Stelleinrichtung angesteuert. Auf diese Weise wird das Modell oder Kennfeld vom Regler an die Realität herangeführt, was zu einem ent- sprechenden Ausschlag des Regelsignals fuhrt.
Für die Auswertung der stattfindenden Regelvorgange wird das Regelsignal des Regelvorgangs der Betriebsposition der Stelleinrichtung erfasst. Gleichzeitig wird die Große des Regel- signals mit einer applizierbaren Diagnoseschwelle oder allgemein einem Schwellenwert verglichen. Stellt man fest, dass das Regelsignal den Schwellenwert überschreitet, erfolgen ein Fehlereintrag in der Motorsteuerung und/oder eine entsprechende Ruckmeldung an das steuernde Modell.
Wird der Schwellenwert überschritten, ist das Regelsignal so groß, dass auf diese Weise erkannt wird, dass die Umschaltung auf eine angesteuerte Saugrohrlange entsprechend einer bestimmten Schlucklinie gar nicht oder fehlerhaft erfolgt ist. Wird beispielsweise die Saugrohrlange auf eine Lange entsprechend der Schlucklinie in Leistungsstellung umgeschaltet, erfolgt gleichzeitig in der Motorsteuerung eine Umschaltung auf das Kennfeld oder Modell für die Schlucklinie in Leistungs- Stellung. Auf diese Weise werden die zu erwartenden Zylinder- befullungen der Brennkraftmaschine passend berechnet. Findet jedoch aufgrund eines Defekts der Stelleinrichtung eine Um- schaltung der Saugrohrlange auf die Schlucklinie in Leis- tungsstellung nicht statt, weichen die durch das Kennfeld berechneten bzw. vorgegebenen Zylinderbefullungen stark von den tatsachlich möglichen und erfassten Zylinderbefullungen der Brennkraftmaschine ab. Dies bewirkt einen stärkeren Ausschlag im Regelsignal der Stelleinrichtung im Vergleich zu einer funktionstüchtigen Stelleinrichtung, um die tatsachlich gemessenen betriebsspezifischen Parameter an die berechneten bzw. vorgegebenen betriebsspezifischen Parameter heranzufuhren. Bei einem Defekt der Stelleinrichtung überschreitet das Regelsignal den bereits oben genannten Schwellenwert, so dass die fehlerhafte Stelleinrichtung identifizierbar ist.
Wird erkannt, dass die Umschaltung auf die Saugrohrlange für die Schlucklinie in Leistungsstellung gar nicht oder fehlerhaft erfolgt ist, wird optional eine weitere Überprüfung der fehlerhaften Steuereinrichtung mit Hilfe einer Uberprufungs- routine durchgeführt. Zu diesem Zweck wird das Steuerungsmodell wieder auf das Kennfeld der Schlucklinie in Momentenstellung zurückgesetzt. Dadurch können die zu erwartenden Zylinderbefullungen für die Position der Stelleinrichtung be- rechnet werden, in oder nahe der die Stelleinrichtung aufgrund des Defekts wahrscheinlich stehen geblieben ist. Nachfolgend werden die berechneten Werte mit den tatsachlichen erfassten Werten der/des betriebsspezifischen Parameters der Brennkraftmaschine verglichen, die bei defekter Stelleinrich- tung ermittelt worden sind. Entsprechend den Ergebnissen des Vergleichs wird die bereits oben beschriebene Regelung durchgeführt. Wenn das Regelsignal für die Regelung der tatsachlichen Werte aus der Position der defekten Stelleinrichtung auf die Werte aus dem Kennfeld der Schlucklinie in Momentenstel- lung unterhalb des Schwellenwerts liegt, bestätigt dies den Defekt der Stelleinrichtung. Auf diese Weise wird erkannt, dass die Stelleinrichtung aufgrund ihres Defekts in oder nahe ihrer zuletzt erfolgreich angefahrenen Position, beispiels- weise die Saugrohransteuerung für die Schlucklinie in Momentenstellung, stehen geblieben ist.
Anhand der beispielgebenden Beschreibung des vorliegenden Verfahrens wird deutlich, dass das Verfahren auch auf weitere Stelleinrichtungen anwendbar ist. Somit sind neben einer Stelleinrichtung für ein langenverstellbares Saugrohr allgemein Stelleinrichtungen in der Brennkraftmaschine denkbar, die mit einer jeweiligen Regelstrecke für unterschiedliche Betriebspositionen und einer Vorgabe berechneter Parameter für die Betriebspositionen arbeiten. Beispielsweise ist das obige Verfahren ebenfalls anwendbar auf eine Ventilsteuerung mit variablem Ventilhub und auf ein System für eine externe Abgasruckfuhrung .
Zur Weiteren Illustration des oben beschriebenen Verfahrens zeigt Figur 2 Messwerte und Steuersignale einer fehlerfrei arbeitenden Stelleinrichtung des Schaltsaugrohrs. Auf der X- Achse des dargestellten Diagramms ist die Zeit aufgetragen. Unterhalb der Zeitachse ist der Verlauf des Signals LV_VIM_SP dargestellt. Dieser Signalverlauf kennzeichnet eine Umschal- tung der Saugrohrlange zum Zeitpunkt von 63 Sekunden auf der Zeitachse. Oberhalb der Zeitachse ist eine mit N bezeichnete Drehzahlkurve, eine mit MAP bezeichnete Kurve für den berech- neten Saugrohrabsolutdruck und eine mit MAP MES bezeichnete Kurve für den gemessenen Saugrohrabsolutdruck dargestellt. Die unmittelbar oberhalb der Zeitachse aufgetragene Kurve kennzeichnet den Verlauf des Regelsignals zum Einregeln von MAP_MES auf MAP in Abhängigkeit von der Zeit. Am Umschalt- punkt für die Saugrohrlange bei 63 Sekunden zeigt sich eine auffallige Änderung des vorgegebenen oder berechneten (MAP) und des gemessenen Saugrohrabsolutdrucks (MAP_MES) . Da diese beiden Kurven annähernd deckungsgleich übereinander liegen, ist nur ein vernachlassigbarer Regeleingriff erforderlich. Dies wird auch durch die Kurve Regelsignal und deren annähernd horizontalen Verlauf zum Ausdruck gebracht. Da das Regelsignal nach Umschaltung der Saugrohrlange, also bei Zeiten oberhalb von 63 Sekunden, keinen starken Ausschlag im Ver- gleich zu den normal üblichen Schwankungen zeigt, liegt hier eine fehlerfrei funktionierende Stelleinrichtung vor.
Figur 3 zeigt den Verlauf der eben beschriebenen Kurven für eine fehlerhafte Stelleinrichtung des Saugrohrs. Wie man unterhalb der Zeitachse erkennen kann, erfolgt eine Umschaltung der Saugrohrlange zum Zeitpunkt von ca. 86 Sekunden. Nach erfolgter Umschaltung, also für Zeiten großer als 86 Sekunden, zeigt sich eine unerwartete Abweichung zwischen dem vorgege- benen Saugrohrabsolutdruck MAP und dem gemessenen Saugrohrabsolutdruck MAP MES. Diese Abweichung wird durch einen Regeleingriff versucht auszugleichen, um beide Kurven in Übereinstimmung zu bringen. Dies erzeugt einen Regelausschlag bzw. ein starkes Ansteigen des Regelsignals oberhalb von 86 Sekunden im Vergleich zum Verlauf des Regelsignals bei fehlerfreier Stelleinrichtung (vgl. Fig. 2). Da die Große des Ausschlags des Regelsignals oberhalb eines vordefinierten Schwellenwerts liegt, wird auf diese Weise das Vorliegen einer fehlerhaften Stelleinrichtung des Saugrohrs erkannt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erkennen einer fehlerhaften Stelleinrichtung in einer Brennkraftmaschine, das die folgenden Schritte aufweist:
a. Ansteuern einer Betriebsposition der Stelleinrichtung entsprechend einem vorgegebenen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine,
b. Regeln der Betriebsposition der Stelleinrichtung über ein Regelsignal basierend auf einem Vergleich zwischen dem vorgegebenen Betriebspunkt und einem tatsachlichen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und
c. Vergleichen des Regelsignals mit einem Schwellenwert, so dass durch Überschreiten des Schwellenwerts ein Defekt der Stelleinrichtung erkennbar ist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem die Stelleinrichtung ein Stellglied eines langenvariablen Saugrohrs, einer Drallklappe, einer Tumble-Klappe, einer Ventilsteuerung mit variablem Ventilhub, einer externen Abgasruckfuhrung und/oder allgemein ein an eine Regelung gekoppeltes Stellglied der Brennkraftmaschine ist.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem weiteren Schritt:
Beschreiben des vorgegebenen und des tatsachlichen
Betriebspunkts der Brennkraftmaschine über einen Lambdawert und/oder einen Luftmassenwert und/oder einen anderen betriebsspezifischen Parameter der Brennkraftmaschine und Vergleichen dieser Werte und/oder Parameter.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3 mit dem weiteren Schritt: Darstellen des den vorgegebenen Betriebspunkt beschreibenden Parameters über ein Kennfeld und/oder ein in einer Recheneinheit, vorzugsweise eine Motorsteuerung, ablaufendes Berechnungsprogramm für mindestens einen beschreibenden Parameter.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4 mit dem weiteren Schritt:
Ansteuern von mindestens zwei unterschiedlichen Posi- tionen der Stelleinrichtung, während die mit den zwei unterschiedlichen Positionen verbundenen Betriebspunkte der Brennkraftmaschine durch ein erstes und ein zweites Kennfeld und/oder Berechnungsprogramm, insbesondere unterschiedliche ansteuerbare Schluckli- nien der Brennkraftmaschine, beschrieben werden.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, mit dem weiteren Schritt:
Erkennen eines Defekts in einer zweiten Betriebsposi- tion der Stelleinrichtung beschrieben durch das zweite Kennfeld und/oder Berechnungsprogramm,
Umschalten des zweiten Kennfelds und/oder Berechnungsprogramms auf das erste Kennfeld und/oder Be- rechnungsprogramm entsprechend einer vorhergehenden
Betriebsposition, für die kein Defekt festgestellt worden ist, und Berechnen des beschreibenden Parameters für die zweite Betriebsposition mit dem ersten Kennfeld und/oder Berechnungsprogramm,
Vergleichen des mit dem ersten Kennfeld/Rechenprogramm ermittelten Parameters für die zweite Betriebsposition mit dem tatsächlichen Parameter und
Bestätigen eines Defekts der Stelleinrichtung für ein Stellen in die zweite Betriebsposition, wenn das Regelsignal unterhalb des Schwellenwerts liegt.
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