DE102007036936A1 - Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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Wolfgang Dipl.-Ing. Henner (FH)
Gernot Dipl.-Ing. Hertweck
Paul Dipl.-Ing. Löffler
Bertram Dr.rer.nat. Rensch
Siegfried Dipl.-Ing. Sumser
Joachim Dipl.-Ing. Süß
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Abstract

Das Verfahren betrifft eine Fehlerdiagnose eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine, welcher ein Gehäuse (9) mit einem Luftführungsabschnitt (11), einem Abgasführungsabschnitt (10) und einem Lagerabschnitt (12) sowie ein im Gehäuse (9) drehbar gelagertes Laufzeug (13) aufweist, und im Luftführungsabschnitt (11) ein Verdichterrad (14) des Laufzeugs (13) mit einer Mehrzahl von Verdichterradschaufeln (15) drehbar angeordnet ist, und mit einem im Luftführungsabschnitt (11) angeordneten Sensor (19), welcher translatorische und/oder rotatorische Bewegungen induktiv erfasst und einer nachgeschalteten Wandlungsvorrichtung (20) als Signale übermittelt, welche mit Hilfe der Wandlungsvorrichtung (20) digitalisiert werden. Erfindungsgemäß werden Bewegungen der Verdichterradschaufeln (15) und/oder des Verdichterrades (14) über eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen des Laufzeugs (13) erfasst, und die erfassten Bewegungen werden mit Hilfe matung in mindestens einen zeitabhängigen Verlauf (ZV) abgebildet, wobei mit Hilfe des zeitabhängigen Verlaufs (ZV) eine Abgasturboladerdrehzahl (nATL) bestimmt wird und ein Drehzahlsignal (DS) erzeugt wird, und mit Hilfe des zeitabhängigen Verlaufs (Zd. Die Erfindung wird überwiegend zur Fehlerdiagnose im Nutzfahrzeugbau eingesetzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2005 045 457 A1 geht ein Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine hervor, wobei das Verfahren eine Drehzahlüberwachung einer Welle für ein Laufzeug des Abgasturboladers, umfassend ein Verdichterrad, ein Turbinenrad und die Welle, betrifft. Zur Drehzahlerfassung ist direkt an der Welle ein Magnetfeld variierendes Element ausgebildet sowie im Bereich des Elementes ein das veränderte Magnetfeld wahrnehmbarer Sensor. Bei diesem Verfahren wird eine Fehlerdiagnose ausschließlich über eine relative Lage eines Drehzahlsignals in Bezug auf einen Schwellwert durchgeführt. Zur Bestimmung der Überschreitung einer Drehzahlgrenze ist dieses Verfahren geeignet, jedoch ist eine detaillierte Fehlerdiagnose in Bezug auf diverse Schäden am Abgasturbolader mit Hilfe dieses Verfahrens nicht durchzuführen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, mit Hilfe eines einfachen Verfahrens eine detaillierte Fehlerdiagnose eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine durchzuführen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, indem die Bewegungen der Verdichterradschaufeln und des Verdichterrades in Abhängigkeit der Zeit erfasst werden, wobei über eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen des Verdichterrades die erfassten Bewegungen mit Hilfe mathematischer Methoden in ein Drehzahlsignal und in einen zeitabhängigen Verlauf umgewandelt werden. Des Weiteren wird mit Hilfe der erfassten Bewegungen eine Abgasturboladerdrehzahl bestimmt. Ein Vorteil die Bewegung der Verdichterradschaufeln zu erfassen ist darin zu sehen, dass neben der möglichen Drehzahlerfassung des Laufzeugs auch eine Schadenserkennung des Verdichterrades und/oder des Laufzeugs und/oder der Verdichterradschaufeln durchgeführt wird. Im Gegensatz zur üblichen Drehzahlerfassung des Laufzeugs im Bereich der Welle ermöglicht die Erfassung der Bewegungen der Verdichterradschaufeln eine detaillierte Aussage beispielsweise zur Beschaffenheit der Verdichterradschaufeln. Weiterhin ist es möglich, mit Hilfe der Erfassung der Bewegung des Verdichterrades eine Unwuchtabweichung, im Folgenden als Unwucht bezeichnet, des gesamten Laufzeugs festzustellen, zum Beispiel aus Schäden des Verdichterrades und/oder der Verdichterradschaufeln. Ebenso können mit Hilfe der Erfassung der Bewegung des Verdichterrades Lagerschäden detektiert werden. Des Weiteren kann neben Pumpgrenzüberschreitungen auch zylinderindividuelles Verbrennungsverhalten, zum Beispiel Zündaussetzer, festgestellt werden.
  • In einer Ausgestaltung werden vorteilhafterweise zur Fehlerdiagnose eine Amplitude und/oder ein Zeitabstand des zeitabhängigen Verlaufs ermittelt. Mit Hilfe der Amplituden und/oder Zeitabständen ist es möglich Aussagen zum Schaden zu konkretisieren.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird mit Hilfe des zeitabhängigen Verlaufs die Ermittlung einer Exzentrizität durchgeführt. Insbesondere kann zur Selektion der Schadensquelle die Exzentrizität mit Hilfe des zeitabhängigen Verlaufs ermittelt werden. Damit ist unter anderem die Möglichkeit gegeben bei einem Lagerschaden zwischen einem Axial- und einem Radiallagerschaden zu unterscheiden. Weiterhin kann eine Exzentrizität bestimmt werden. Bevorzugterweise wird die Ermittlung der Exzentrizität kontinuierlich durchgeführt. Insbesonders ist eine detaillierte Aussage zum Schaden durchzuführen, wenn die Exzentrizität in Abhängigkeit der Abgasturboladerdrehzahl analysiert wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Fehlerdiagnose der zeitabhängige Verlauf mit einem Soll-Verlauf und/oder die Exzentrizität mit einer Soll-Exzentrizität verglichen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist eine schnelle Analyse zur Fehlerdiagnose.
  • Zur Erfassung von sowohl axialen als auch radialen Bewegungen des Verdichterrades und/oder der Verdichterradschaufeln und/oder des Laufzeugs ist der Sensor im Verdichtergehäuse positioniert. Eine bevorzugte Anordnung des Sensors ist ein Winkelbereich von ca. 30°–60° zur Drehachse des Verdichterrades, wobei eine Lage von 45° zur Drehachse sich als vorteilhaft erwiesen hat.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Sensor im Bereich der Verdichterradschaufeln positioniert, so dass eine Erfassung von selbst geringsten Verdichterradschaufelbewegungen durchgeführt werden kann.
  • Zur Detektion eines Schadens an einer bestimmten Verdichterradschaufel hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Bewegungen jeder Verdichterradschaufel in Form eines Einzelschaufelverlaufes darzustellen. Anhand der Form des Einzelschaufelverlaufes und/oder im Vergleich mit weiteren Einzelschaufelverläufen derselben Verdichterradschaufel und/oder im Vergleich mit Einzelverläufen weiterer Verdichterradschaufeln können Aussagen zur Beschädigung der Verdichterradschaufel getroffen werden.
  • Vorteilhafterweise wird eine Fit-Funktion zur schnellen Bestimmung von Kurvenmaxima des zeitabhängigen Verlaufs eingesetzt, wobei die Maxima zur Ermittlung der Amplituden dienen.
  • Zur Sicherung eines fehlerfreien Betriebs der Brennkraftmaschine und/oder des Abgasturboladers werden Informationen an eine Regel- und Steuereinheit weitergegeben, wobei mit Hilfe der Informationen motorbetriebsspezifische Parameter eingestellt werden können. Damit kann die Brennkraftmaschine und/oder der Abgasturbolader zeitnah vor weiteren Schäden geschützt werden, welche bei einem weiteren Betrieb eventuell eintreten können.
  • Informationen zur Fehlerdiagnose werden mit Hilfe von Informationsmitteln während oder außerhalb eines Betriebs der Brennkraftmaschine und/oder des Abgasturboladers übertragen. Damit erhält der Betreiber während des Betriebs der Brennkraftmaschine und/oder des Abgasturboladers sofort Auskunft über und zum Schaden. Außerhalb des Betriebs ist die Informationsweitergabe insofern von Vorteil, dass beispielsweise ein anderer Betreiber beim Betreiben oder beim Starten der Brennkraftmaschine und/oder des Abgasturboladers sofort über den entsprechenden Schaden informiert wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt eine kontinuierliche Selbstüberwachung des Sensors, so dass eine Funktionalität des Sensors gesichert ist. Elektrische Eigenschaften einer Sensorspule des Sensors werden mit Hilfe einer Überwachungseinheit und/oder des Regel- und Steuersystems und/oder der Wandlungsvorrichtung überwacht, wobei das Drehzahlsignal und/oder das mindestens eine Diagnosesignal mit in der Regel- und Steuereinheit und/oder in der Wandlungsvorrichtung gespeicherten Daten verglichen wird.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen der Erfindung sind den Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Dabei zeigen:
  • 1 in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader,
  • 2 in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt eines Luftführungsabschnitts mit einem Verdichterrad eines Laufzeugs des Abgasturboladers und einer beispielhaften Anordnung eines Sensors,
  • 3 einen Funktionsgraph eines zeitabhängigen Verlaufs ZV, welcher mit Hilfe des Sensors und einer nachgeschalteten Wandlungsvorrichtung ermittelt ist,
  • 4 einen Funktionsgraph eines mit Hilfe des zeitabhängigen Verlaufs ZV ermittelten Diagnosesverlaufs DV,
  • 5 einen Funktionsgraph eines mit Hilfe des Diagnoseverlaufs DV ermittelten Hilfsgröße EA und
  • 6 in einem Diagramm eine Darstellung der Exzentritität E in Abhängigkeit der Abgasturboladerdrehzahl nATL bei unterschiedlichen Schadenszuständen des Abgasturboladers.
  • In den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1, welche als Dieselmotor oder als Ottomotor ausgeführt ist, weist einen Frischluftstrang 2 und einen Abgastrakt 3 auf. Im Betrieb saugt die Brennkraftmaschine 1 über den Frischluftstrang 2 Verbrennungsluft an, die nach einer unter Zufuhr von Kraftstoff erfolgten Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 als Abgas über den Abgastrakt 3 abgeführt wird.
  • Der Frischluftstrang 2 weist eine Ladeluftleitung 4 auf, welche an ihrem der Brennkraftmaschine 1 zugewandten Ende mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Stromauf der Brennkraftmaschine 1 ist zweckmäßigerweise in der Ladeluftleitung 4 ein nicht näher dargestellter Ladeluftkühler zur Kühlung angesaugter Verbrennungsluft angeordnet.
  • Der Abgastrakt 3 weist eine Abgasleitung 5 auf, welche an ihrem der Brennkraftmaschine 1 zugewandten Ende mit einem nicht näher dargestellten Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. An einem von der Brennkraftmaschine 1 abgewandten Ende der Abgasleitung 5 ist zur Abgasnachbehandlung ein Abgasnachbehandlungssystem 6 angeordnet, welches in Form eines Rußfilters und/oder Katalysators und/oder SCR-Anlage ausgebildet ist.
  • Des Weiteren ist der Brennkraftmaschine 1 eine Regel- und Steuereinheit 7 zur Regelung und Steuerung zahlreicher Funktionen zugeordnet. Über die Regel- und Steuereinheit 7 ist insbesondere die Kraftstoffzufuhr regelbar.
  • Der Brennkraftmaschine 1 ist ein Abgasturbolader 8 zugeordnet, welcher ein Gehäuse 9 aufweist, das einen durchström baren Abgasführungsabschnitt 10, einen durchströmbaren Luftführungsabschnitt 11 und einen Lagerabschnitt 12 umfasst, wobei der Luftführungsabschnitt 11 im Frischluftstrang 2 und der Abgasführungsabschnitt 10 im Abgastrakt 3 angeordnet sind. Der Lagerabschnitt 12 ist zwischen dem Luftführungsabschnitt 11 und dem Abgasführungsabschnitt 10 positioniert.
  • Der Abgasturbolader 8 weist ein im Gehäuse 9 gelagertes Laufzeug 13 auf, welches ein Verdichterrad 14 mit Verdichterradschaufeln 15 zum Ansaugen und Verdichten von Verbrennungsluft, ein Turbinenrad 16 zur Expansion von Abgas und eine das Verdichterrad 14 mit dem Turbinenrad 16 drehfest verbindende Welle 17 mit einer Drehachse 18 umfasst. Das Verdichterrad 14 ist im Luftführungsabschnitt 11, das Turbinenrad 16 ist im Abgasführungsabschnitt 10 und die Welle 17 ist im Lagerabschnitt 12 drehbar angeordnet.
  • In einer Variante des Abgasturboladers 8 weist der Luftführungsabschnitt 11 eine Vorrichtung zur variablen Verdichtergeometrie und/oder der Abgasführungsabschnitt 10 eine Vorrichtung zur veränderlichern Turbinengeometrie auf.
  • Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird das Turbinenrad 16 als Folge einer Beaufschlagung durch das Abgas der Brennkraftmaschine 1 in eine Rotationsbewegung versetzt, wobei mit Hilfe der Welle 17 das Verdichterrad 14 ebenfalls in Rotation versetzt wird, so dass es Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet. Die angesaugte Verbrennungsluft wird, bevor sie in die Brennkraftmaschine 1 gelangt, im Ladeluftkühler gekühlt.
  • Wie in 2 dargestellt ist im Luftführungsabschnitt 11 ein Sensor 19 zur Bestimmung einer rotatorischen und/oder translatorischen Bewegung des Verdichterrades 14 und der Verdichterradschaufeln 15 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Sensor 19 in Form eines induktiven Sensors ausgebildet, er kann auch in Form eines kapazitiven oder eines optischen Sensors ausgebildet sein. Der Sensor 19 ist so positioniert, dass sowohl translatorische als auch rotatorische Bewegungen des Verdichterrades 14 und der Verdichterradschaufeln 15 messbar sind. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Sensor 19 in einem Winkel φ von 45° zur Drehachse 18 des Laufzeugs 13 nahe den Verdichterradschaufeln 15 positioniert.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erfassung der Bewegungen besteht in der Positionierung zweier Sensoren, wobei einer der beiden Sensoren senkrecht zur Drehachse 18 und der andere der beiden Sensoren koaxial mit der Drehachse 18 im Luftführungsabschnitt 11, idealerweise nahe den Verdichterradschaufeln 15 angeordnet ist.
  • Der Sensor 19 ist mit einer Wandlungsvorrichtung 20 verbunden, mit deren Hilfe eine oder mehrere physikalische Größen des Sensors 19 aktiv ausgewertet und in eine digitale Form umgewandelt werden, welche im Weiteren als Messdaten bezeichnet sind. Die Verbindung zwischen dem Sensor 19 und der Wandlungsvorrichtung 20 ist in Form eines üblichen Elektronen transportierenden, isolierten und gegebenenfalls geschirmten Kabels 21 vorgesehen. Die Wandlungsvorrichtung 20 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Time-to-Digital-Converter auf, welcher in der DE 198 373 31 B4 offenbart ist. Mit Hilfe des Time-to-Digital-Converters wird ein Signal des Sensors 19 durch hochgenaue Zeitmessung mit einer Auflösung weniger Picosekunden in ein digitales Signal konvertiert, wobei eine Abtastrate im Bereich größer als 1 MHz erreichbar ist.
  • Des Weiteren weist die Wandlungseinrichtung 20 diverse Informationsträger auf, wobei mindestens einer der Informationsträger zur Speicherung der Messdaten vorgesehen ist. Unter einem Informationsträger ist ein Speichermedium und/oder ein Teil des Speichermediums zu verstehen. Mindestens ein weiterer der Informationsträger weist mathematische Methoden auf, mit deren Hilfe die Messdaten in ein Drehzahlsignal DS und in mindestens einen zeitabhängigen Verlauf ZV und/oder einen Diagnoseverlauf DV und/oder ein Diagnosesignal DSS umgewandelt werden können.
  • Im Betrieb des Abgasturboladers 8 werden vom Sensor 19 über mehrere Umdrehungen Impulse aufgenommen und von der Wandlungsvorrichtung 20 in Messdaten gewandelt. Mit Hilfe der mathematischen Methoden, wie z. B. der Korrelation, der Fourier-Zerlegung, der Waveletzerlegung und/oder der Filterung werden aus den Messdaten das Drehzahlsignal DS und mindestens ein zeitabhängiger Verlauf ZV erzeugt.
  • 3 zeigt einen typischen Funktionsgraphen des zeitabhängigen Verlaufes ZV. Die für die Fehlerdiagnose charakteristischen Parameter sind ein zeitlicher Abstand zwischen zwei benachbarten Kurvenmaxima, im Weiteren als Zeitabstand dT bezeichnet, und eine Höhe des Kurvenmaximums als Differenz zu einem Grundniveau, im Weiteren als Amplitude A bezeichnet. Die entsprechenden Zeitpunkte der Kurvenmaxima werden mit Hilfe einer sogenannten Fit-Funktion bestimmt.
  • Im Funktionsgraphen des zeitlichen Verlaufs ZV sind aneinandergereiht so genannte Einzelschaufelverläufe S identifizierbar. Weist das Verdichterrad 14 beispielsweise zwölf Verdichterradschaufeln 15 auf, so zeigt der Funktionsgraph gemäß 3 nach einer Umdrehung des Verdichterrades 14 zwölf Kurvenmaxima. In 3 ist zur übersichtlichen Darstellung ein Einzelverlauf S1 einer ersten Verdichterradschaufel 15 und ein Einzelverlauf S2 einer der ersten Verdichterradschaufel benachbarten zweiten Verdichterradschaufel 15 dargestellt.
  • Mit Hilfe einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen kann zum Beispiel eine Überwachung der ersten Verdichterradschaufel durch einen Vergleich mehrerer Einzelschaufelverläufe S1 erfolgen, wobei Schäden an der ersten Verdichterradschaufel und/oder am Laufzeug 13 diagnostizierbar sind. Weist die Verdichterradschaufel 15 beispielsweise eine beschädigte Schaufelkontur auf, so weisen ab dem Schadenszeitpunkt die erzeugten Einzelschaufelverläufe S1 vom ursprünglichen Einzelschaufelverlauf S1 entsprechend abweichende Verläufe auf.
  • Eine Weiterverarbeitung des zeitabhängigen Verlaufs ZV mit Hilfe der mathematischen Methoden, ergibt einen so genannten Diagnoseverlauf DV mit Hilfe dessen weitere Mängel identifizierbar sind.
  • In 4 ist in einem Funktionsgraphen ein typischer Diagnoseverlauf DV zur Bestimmung einer Exzentrizität E des Laufzeugs 13 dargestellt. Der Diagnoseverlauf DV zur Bestimmung der Exzentrizität E wird mit Hilfe mathematischer Methoden ermittelt, wobei prinzipiell die Zeitabstände dT zwischen den Einzelschaufelverläufen gem. 3 aufeinanderfolgend über der Zeit t aufgetragen sind. Liegt keine Exzentrizität E vor und liegen keine Druckschwankungen vor, ergibt sich im Funktionsgraphen gem. 4 eine Parallele zur Abszisse, welche gestrichelt dargestellt ist.
  • Zur Bestimmung der Exzentrizität E wird eine Hilfsgröße EA ermittelt, wobei im Ausführungsbeispiel des zwölf Verdichterradschaufeln 15 aufweisenden Verdichterrades 14 wie folgt vorgegangen wird: Es wird eine Summe der ersten sechs aufeinander folgenden Zeitabstände dT durch eine Summe der sich direkt anschließenden, weiteren sechs aufeinander folgenden Zeitabstände dT geteilt.
  • Für jede Verdichterradschaufel 15 werden über viele Umdrehungen gemittelte halbe Umlaufszeiten hU und ganze Umlaufszeiten gU ermittelt, aus welchen eine Hilfsgröße EA mit Hilfe der Beziehung EA(i) = [hU(i)/(gU(i) – hU(i)] – 1 gebildet wird. Die Beziehung EA ist für jede Verdichterradschaufel 15 auszuwerten, wobei der Index i die entsprechende Verdichterradschaufel 15 kennzeichnet. Allgemein ausgedrückt weist das Verdichterrad 14 eine Schaufelanzahl N auf.
  • In einem Funktionsgraphen über der Schaufelanzahl N aufgetragen ergibt sich ein sinusförmiger Verlauf der Hilfsgröße EA, wobei das Maximum beziehungsweise das Minimum dieses Verlaufes die Exzentrizität E beschreibt (s. 5). Mit Hilfe der Exzentrizität E kann ein entsprechender Schaden identifiziert werden, da sich ein dem Schaden entsprechender charakteristischer Verlauf der Exzentrizität E ergibt.
  • In 6 ist die Exzentrizität E in Abhängigkeit der Abgasturboladerdrehzahl nATL dargestellt. Dem Schaden entsprechend weist die Exzentrizität E einen charakteristischen Verlauf auf. Dieser Verlauf ist abgasturboladertypisch und muss zur Fehlerdiagnose für jeden Abgasturboladertyp neu ermittelt werden, um exakte Angaben zum Schaden vornehmen zu können. In dem in 6 dargestellten Beispiel kennzeichnet der Kurvenverlauf AV einen Axiallagerverschleiß, der Kurvenverlauf U eine Unwucht und der Kurvenverlauf RV einen Radiallagerverschleiß. Der mit n bezeichnete Kurvenverlauf zeigt einen Exzentrizitätsverlauf des schadensfreien Abgasturboladers 8.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Aussagen zu einem Pumpen des Abgasturboladers 8, zu zylinderindividuellen Verbrennungsmerkmalen, zu Schaufel- oder Lagerschäden, zur Dynamik des Laufzeugs 13, zur Unwucht des Laufzeugs 13 und zum Verschleiß getroffen werden. Insbesondere der kritische Betriebsbereich der Pumpgrenze kann durch eine Änderung der Zeitpunkte der Kurvenmaxima und/oder Änderung der Amplituden ermittelt werden.
  • Mindestens das Diagnoseergebnis wird an die Regel- und Steuereinheit 7 weitergegeben, so dass auf Basis des Diagnoseergebnisses die Regelung und Steuerung diverser Parameter der Brennkraftmaschine 1 vorgenommen werden kann. Beispielsweise wird bei einer überhöhten Abgasturboladerdrehzahl nATL die eingespritzte Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine 1 reduziert. Liegt beispielsweise ein Materialschaden an einer oder mehreren Verdichterradschaufeln 15 vor, kann die Brennkraftmaschine 1 bis zum Stillstand abgeregelt werden. Der Schadenshöhe entsprechend kann auch nur der Abgasturbolader 8 bis zum Notbetrieb abgeregelt werden.
  • Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird das Diagnoseergebnis beziehungsweise werden die Informationen zur Fehlerdiagnose mit Hilfe eines Informationsmittels, welches in Form einer Anzeige in einem Display in einer Fahrerkabine eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, weitergeleitet. Zur schnellen optischen Wahrnehmung ist auch ein Informationsmittel in Form eines Leuchtmittels, beispielsweise eine Leuchtdiode, geeignet.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind auf einem oder mehreren der Informationsträger der Wandlungsvorrichtung 20 und/oder in der Regel- und Steuereinheit 7 entsprechende Informationen zur Fehlerdiagnose gespeichert. Diese Informa tionen können der Wandlungsvorrichtung 20 und/oder der Regel- und Steuereinheit 7 mit Hilfe einer Diagnosevorrichtung, wie sie üblicherweise in Werkstätten zur Fehlerdiagnose der Brennkraftmaschine 1 eingesetzt wird, entnommen werden.
  • Zur Fehlerdiagnose ist es auch möglich einen Abgleich des zeitabhängigen Verlauf ZV mit einem Soll-Verlauf und/oder die Exzentrizität E mit einer Soll-Exzentrizität durchzuführen, wobei der Soll-Verlauf beziehungsweise die Soll-Exzentrizität auf den Informationsträgern der Wandlungsvorrichtung 20 abgelegt sind. Ergibt sich eine Differenz innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches, wird das Ergebnis auf dem entsprechenden Informationsträger der Wandlungsvorrichtung 20 abgelegt. Weiterhin wird das Ergebnis an die Regel- und Steuereinheit 7 weitergegeben, woraufhin, dem Ergebnis entsprechend und falls notwendig, eine Änderung der motorspezifischen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1 initiiert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005045457 A1 [0002]
    • - DE 19837331 B4 [0033]

Claims (18)

  1. Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine, welcher ein Gehäuse (9) mit einem Luftführungsabschnitt (11), einem Abgasführungsabschnitt (10) und einem Lagerabschnitt (12) sowie ein im Gehäuse (9) drehbar gelagertes Laufzeug (13) aufweist, und im Luftführungsabschnitt (11) ein Verdichterrad (14) des Laufzeugs (13) mit einer Mehrzahl von Verdichterradschaufeln (15) drehbar angeordnet ist, und mit einem im Luftführungsabschnitt (11) angeordneten Sensor (19), welcher translatorische und/oder rotatorische Bewegungen erfasst und einer nachgeschalteten Wandlungsvorrichtung (20) als Signale übermittelt, welche mit Hilfe der Wandlungsvorrichtung (20) digitalisiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass – Bewegungen der Verdichterradschaufeln (15) und/oder des Verdichterrades (14) über eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen des Laufzeugs (13) erfasst werden, und – die erfassten Bewegungen mit Hilfe mathematischer Methoden der digitalen Signalverarbeitung in mindestens einen zeitabhängigen Verlauf (ZV) abgebildet werden, und – mit Hilfe des zeitabhängigen Verlaufs (ZV) eine Abgasturboladerdrehzahl (nATL) bestimmt wird und ein Drehzahlsignal (DS) erzeugt wird, und – mit Hilfe des zeitabhängigen Verlaufs (ZV) mindestens ein Diagnosesignal (DSS) erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Amplitude (A) und/oder mindestens ein Zeitabstand (dT) des zeitabhängigen Verlaufs (ZV) bestimmt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Exzentrizität (E) des Laufzeugs (13) mit Hilfe des zeitabhängigen Verlaufs (ZV) bestimmt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Exzentrizität (E) kontinuierlich erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fehlerdiagnose der zeitabhängige Verlauf (ZV) mit einem Soll-Verlauf und/oder die Exzentrizität (E) mit einer Soll-Exzentrizität verglichen werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizität (E) alleine oder in Kombination mit der Abgasturboladerdrehzahl (nATL) als ein Kriterium zur Fehlerdiagnose herangezogen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturboladerdrehzahl (nATL) als ein Kriterium zur Fehlerdiagnose herangezogen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (19) im Luftführungsabschnitt (11) derart positioniert ist, dass axiale und radiale Bewegungen des Verdichterrades (14) und/oder jeder Verdichterradschaufel (15) und/oder des Laufzeugs (13) erfasst werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (19) im Luftführungsabschnitt (11) in einem Bereich nahe den Verdichterradschaufeln (15) und/oder des Verdichterrades (14) angeordnet ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fehlerdiagnose die Bewegungen jeder Verdichterradschaufel (15), welche in Form eines Einzelschaufelverlaufes (S) dargestellt werden, herangezogen werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Zeitpunkte von Kurvenmaxima der Einzelschaufelverläufe (S) mit Hilfe einer Fit-Funktion ermittelt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Änderung der Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) ein Erreichen oder ein Überschreiten einer Pumpgrenze des Abgasturboladers (8) durch Änderung der Zeitpunkte der Kurvenmaxima und/oder Änderung der Amplituden (A) ermittelt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (19) in Form eines induktiven oder eines kapazitiven oder eines optischen Sensors ausgebildet ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung eines fehlerfreien Betriebs der Brennkraftmaschine (1) und/oder des Abgasturboladers (8) Informationen an eine Regel- und Steuereinheit (7) weitergegeben werden, wobei mit Hilfe der Informationen motorbetriebsspezifische Parameter eingestellt werden können.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen zur Fehlerdiagnose mit Hilfe von Informationsmitteln während oder außerhalb eines Betriebs der Brennkraftmaschine (1) und/oder des Abgasturboladers (8) übertragen werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Diagnoseunterstützung Fehlermeldungen an die Regel- und Steuereinheit (7) weitergegeben und dort hinterlegt werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Fehlermeldungen der Regel- und Steuereinheit (7) entnommen werden.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierliche Selbstüberwachung des Sensors (19) erfolgt, wobei elektrische Eigenschaften einer Sensorspule mit Hilfe einer Überwachungseinheit und/oder des Regel- und Steuersystems (7) und/oder der Wandlungsvorrichtung (20) überwacht werden und/oder das Drehzahlsignal (DS) und/oder das mindestens eine Diagnosesignal (DSS) mit in der Regel- und Steuereinheit (7) und/oder in der Wandlungsvorrichtung (20) gespeicherten Daten verglichen wird.
DE200710036936 2007-08-04 2007-08-04 Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine Withdrawn DE102007036936A1 (de)

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