DE10056431A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose des Strömungswiderstands im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose des Strömungswiderstands im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen

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    • F02M35/02—Air cleaners
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    • F02M35/09—Clogging indicators ; Diagnosis or testing of air cleaners
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Abstract

Es werden Verfahren und Vorrichtungen zur Diagnose des Strömungswiderstands im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, welche es erlauben, mit nur einem Drucksensor im Ansaugtrakt den Strömungswiderstand mit ausreichender Genauigkeit zu ermitteln, um bspw. einen verschmutzten Luftfilter diagnostizieren zu können. Dies geschieht dadurch, dass der Saugrohrdruck im ungedrosselten Betrieb bei geringem und bei höherem Luftmassendurchsatz gemessen wird und aus der Druckdifferenz auf den Strömungswiderstand im Ansaugtrakt geschlossen wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 10 zur Diagnose des Strömungswiderstands im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen.
Der Strömungswiderstand im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen hat einen wesentlichen Einfluss auf die Leistung, die Emissionen und den Kraftstoffverbrauch von Brennkraftmaschine. So kann beispielsweise durch einen verschmutzten Luftfilter der Strömungswiderstand im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine ansteigen, was die o. g. Nachteile mit sich bringt. Auch das Fehlen des Luftfilters oder eine Undichtigkeit im Ansaugtrakt wirkt sich nachteilig auf die Brennkraftmaschine aus.
Aus der DE 197 30 578 ist es bekannt, durch eine Druckmessung vor dem Luftfilter und des Ladedrucks einer aufgeladenen Brennkraftmaschine auf den Ansaugluftdruck des Laders zu schließen. Dabei werden zwei Drucksensoren benötigt, was entsprechende Kosten verursacht. Außerdem müssen die Sensoren aufeinander abgestimmt sein, damit nicht ein systematischer Fehler, der sich aus den Meßfehlern der Drucksensoren ergeben kann, die Diagnose des Strömungswiderstands verfälscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welchen die Diagnose des Strömungswiderstands im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen einfach und mit ausreichender Genauigkeit vorgenommen werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Diagnose des Strömungswiderstands im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen, bei welchen
ein erster Saugrohrdruck bei geringem Luftmassendurchsatz gemessen wird,
ein zweiter Saugrohrdruck bei hohem Luftmassendurchsatz gemessen wird,
der Differenzdruck aus erstem Saugrohrdruck und zweitem Saugrohrdruck errechnet wird,
der Differenzdruck mit einem ersten Referenzwert verglichen wird und
ein Signal ausgegeben wird, wenn der Differenzdruck größer als der erste Referenzwert ist.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, den Strömungswiderstand im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen mit nur einem Drucksensor zu diagnostizieren. Dies wird dadurch ermöglicht, dass bei verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine der Saugrohrdruck gemessen wird und aus der Differenz der gemessenen Saugrohrdrücke auf den Strömungswiderstand geschlossen wird. Durch die Verwendung nur eines Drucksensors werden Kosten eingespart und außerdem entfällt die Problematik, dass zwei Drucksensoren aufeinander abgestimmt werden müssen, um eine ausreichend genaue Ermittlung des Differenzdrucks zu ermöglichen.
Ein für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Betriebszustand der Brennkraftmaschine bei geringem Luftmassendurchsatz ist der Leerlauf, während ein Betriebszustand mit hohem Massendurchsatz bei Volllast und hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine auftritt. D. h. auch ohne einen gesonderten Luftmengenmesser, kann das erfindungsgemäße Verfahren durch die Aaswertung der Motordrehzahl und der Fahrpedalstellung den Luftmassendurchsatz im Ansaugtrakt ermitteln.
Bei Varianten der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verfahrensschritte während des Betriebs der Brennkraftmaschine regelmäßig, insbesondere wenn der Wechsel zwischen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine mit geringem Luftmassendurchsatz und mit hohem Luftmassendurchsatz und umgekehrt innerhalb eines Zeitraums Δt von 60 Sekunden, bevorzugt innerhalb von 30 Sekunden, erfolgt, so dass auch eine während des Betriebs der Brennkraftmaschine auftretende Änderung des Strömungswiderstands im Ansaugtrakt diagnostiziert werden kann. Damit ist es möglich, bspw. einen verschmutzten Luftfilter, dessen Strömungswiderstand signifikant höher ist als der eines neuen Luftfilters, zu diagnostizieren und den erforderlichen Austausch des Luftfilters durch Ausgabe eines entsprechenden Signals zu erkennen. Wenn die Messung des ersten Saugrohrdrucks und des zweiten Saugrohrdrucks innerhalb eines Zeitraums Δt von 60 Sekunden erfolgt, ist sichergestellt, dass die Messergebnisse nicht durch eine überlagerte Änderung des Umgebungsdrucks, bspw. bei einer Passfahrt im Gebirge verfälscht wird.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Kompensation der geodätischen Höhe, bspw. durch die Auswertung von im Fahrzeug vorhandenen GPS- Daten, erfolgen, so dass die Genauigkeit der Messung weiter gesteigert wird.
Um Schäden im Ansaugtrakt oder einen fehlenden Luftfilter diagnostizieren zu können ist vorgesehen, dass der Differenzdruck mit einem zweiten Referenzwert verglichen wird und dass ein Signal ausgegeben wird, wenn der Differenzdruck kleiner als der zweite Referenzwert ist. Der zweite Referenzwert ist kleiner als der erste Referenzwert.
In weiterer Ergänzung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der erste Referenzwert und/oder der zweite Referenzwert in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine und der Umgebungsbedingungen festgelegt, so dass eine weitere Verbesserung der Diagnose des Strömungswiderstands erzielt werden kann.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung wird der Saugrohrdruck aus dem Luftmassenstrom berechnet, so dass auf einen Drucksensor verzichtet werden kann.
Die eingangs genannt Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Vorrichtung nach dem nebengeordneten Anspruch 10 mit einem Steuergerät nach Anspruch 9 und einem Drucksensor im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, so dass die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisiert werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind nicht auf die Diagnose des Strömungswiderstands im Ansaugtrakt beschränkt, sondern können auch zur Diagnose des Strömungswiderstands im Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden Zeichnung erläutert.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In der Figur ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zum Einsatz an Dieselmotoren und Benzinmotoren mit Direkteinspritzung im Schichtbetrieb, da hier ungedrosselt, bzw. mit geöffneter Drosselklappe gefahren wird.
Ein nicht dargestelltes Steuergerät fragt in regelmäßigen Abständen ab, ob ein ungedrosselter Betrieb bei geringem Luftmassendurchsatz, z. B. Leerlaufbetrieb, vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird die Abfrage mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung wiederholt. Wenn ein ungedrosselter Betrieb bei geringem Luftmassendurchsatz vorliegt, wird ein erster Saugrohrdruck ps1 gemessen. Danach erfolgt die Abfrage, ob ein ungedrosselter Betrieb bei höherem Luftmassendurchsatz, d. h. bei höherer Drehzahl der Brennkraftmaschine, vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird das Verfahren neu gestartet. Wenn ein ungedrosselter Betrieb bei höherem Luftmassendurchsatz vorliegt, wird ein zweiter Saugrohrdruck ps2 gemessen. Anschließend erfolgt die Berechnung des Diffetenzdrucks ΔpS =ps1 - ps2. Durch Vergleich des Differenzdrucks ΔpS mit einem ersten Referenzwerte ΔpRef,1 wird festgestellt, ob der Strömungswiderstand des Ansaugtrakts unzulässig hoch ist oder nicht. Wenn der Strömungswiderstand unzulässig hoch ist, wird ein Signal ausgegeben, dass der Luftfilter ausgetauscht werden muss. Wenn der Strömungswiderstand im Ansaugtrakt innerhalb der zulässigen Werte liegt, ist der Luftfilter in Ordnung und das erfindungsgemäße Verfahren kann von neuem durchlaufen werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Diagnose des Strömungswiderstands im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • - Messen eines ersten Saugrohrdrucks bei geringem Luftmassendurchsatz (pS1),
  • - Messen eines zweiten Saugrohrdrucks bei hohem Luftmassendurchsatz (pS2)
  • - Berechnung des Differenzdrucks (ΔpS) aus erstem Saugrohrdruck (pS1) und zweitem Saugrohrdruck (pS2)
  • - Vergleich des Differenzdrucks (ΔpS) mit einem ersten Referenzwert (ΔpRef,1),
  • - Ausgabe eines Signals, wenn der Differenzdruck (ΔpS) größer als der erste Referenzwert (ΔpRef,1) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte regelmäßig während des Betriebs der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren immer dann durchgeführt wird, wenn der Wechsel zwischen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine mit geringem Luftmassendurchsatz (pS1) und mit hohem Luftmassendurchsatz (pS2) und umgekehrt innerhalb eines Zeitraums Δt von 60 Sekunden, bevorzugt innerhalb von 30 Sekunden, erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompensation der geodätischen Höhe vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruck (ΔpS) mit einem zweiten Referenzwert (ΔpRef,2) verglichen wird, und dass ein Signal ausgegeben wird, wenn der Differenzdruck (ΔpS) kleiner als der zweite Referenzwert (ΔpRef,2) ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Referenzwert (ΔpRef,1) und/oder der zweite Referenzwert (ΔpRef,2) in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine und der Umgebungsbedingungen festgelegt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohrdruck (pS1, pS2) aus dem Luftmassenstrom berechnet wird.
8. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche geeignet ist.
9. Computerprogramm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speichermedium abspeicherbar ist.
10. Steuergerät zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
11. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Steuergerät, mit einem Drucksensor im Ansaugtrakt, mit einem Sensor zur Messung des Luftmassendurchsatzes, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ein Steuergerät nach Anspruch 10 ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung zur Erfassung der geodätischen Höhe der Brennkraftmaschine aufweist.
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