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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem Drucksensor, der einen Druck in einem hydraulischen Ventilbetätigungssystem misst.
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HINTERGRUND
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Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck einer allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt des Einreichens nicht anderweitig als Stand der Technik ausgewiesen sind, werden weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung anerkannt.
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Brennkraftmaschinen verbrennen ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern, um Kolben anzutreiben, wodurch Antriebsdrehmoment erzeugt wird. Durch Einlassventile tritt Luft in die Zylinder ein. Vor oder nach dem Eintreten der Luft in die Zylinder kann Kraftstoff mit der Luft vermischt werden. Bei Funkenzündungskraftmaschinen leitet ein Zündfunke die Verbrennung des Gemisches aus Luft und Kraftstoff in den Zylindern ein. Bei Kompressionszündungskraftmaschinen verbrennt eine Kompression in den Zylindern das Gemisch aus Luft und Kraftstoff in den Zylindern. Durch Auslassventile verlässt Abgas die Zylinder.
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Ein Ventilaktor betätigt die Einlass- und Auslassventile. Der Ventilaktor kann von einer Nockenwelle angetrieben werden. Beispielsweise kann der Ventilaktor eine hydraulische Hebevorrichtung sein, der mit der Nockenwelle unter Verwendung einer Stößelstange gekoppelt ist oder mit der Nockenwelle direkt gekoppelt ist. Alternativ kann der Ventilaktor die Einlass- und Auslassventile unabhängig von einer Nockenwelle betätigen. Der Ventilaktor kann beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch sein und kann in einer Kraftmaschine ohne Nocken oder in einem Ventiltrieb ohne Nocken enthalten sein.
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Die Druckschrift
DE 100 24 268 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Benzindirekteinspritzung einer Kolbenbrennkraftmaschine, die eine hydraulische Ventilsteuerung durch einen Druckübersetzer mit einer Benzindirekteinspritzung derart koppelt, dass diese beiden Systeme mit nur einer Hochdruckpumpe betrieben werden können.
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In der Druckschrift
DE 44 07 585 A1 ist eine variable hydraulische Ventilsteuerung offenbart, die anstelle eines Hydraulikfluids einen Kraftstoff zur hydraulischen Ventilsteuerung verwendet.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 018 449 A1 offenbart Systeme und Verfahren zur Diagnose von Kraftstoffdrucksensoren, bei denen ein Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffverteilerrohr anhand eines Kraftstoffpumpendurchflusses und eines Maschinenkraftstoffdurchflusses modelliert und mit einem von einem Kraftstoffsensor gemessenen Kraftstoffdruck verglichen wird. Wenn ein Unterschied zwischen modelliertem und gemessenem Kraftstoffdruck einen Schwellenwert überschreitet, wird der Kraftstoffsensor als fehlerhaft diagnostiziert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein System gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält ein Druckschätzmodul und ein Fehlerdetektionsmodul. Das Druckschätzmodul schätzt einen Druck von Hydraulikfluid in einem Ventilbetätigungssystem, das ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil einer Kraftmaschine betätigt. Das Fehlerdetektionsmodul vergleicht den geschätzten Druck mit einem Druck, der von einem Drucksensor gemessen wird, welcher in dem Ventilbetätigungssystem angeordnet ist, und detektiert einen Fehler im Drucksensor auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem geschätzten Druck und dem gemessenen Druck.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden sich aus der hier nachstehend bereitgestellten genauen Beschreibung ergeben. Es versteht sich, dass die genaue Beschreibung und spezielle Beispiele nur zur Veranschaulichung gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden, wobei:
- 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kraftmaschinensystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
- 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kraftmaschinensteuerungssystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
- 3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Kraftmaschinensteuerungsverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Ein hydraulisches Ventilbetätigungssystem kann eine Niederdruckpumpe und eine Hochdruckpumpe enthalten. Die Niederdruckpumpe kann Hydraulikfluid aus einem Vorratsbehälter durch ein Niederdruck-Verteilerrohr an die Hochdruckpumpe liefern. Die Hochdruckpumpe kann Hydraulikfluid aus dem Niederdruck-Verteilerrohr durch ein Hochdruck-Verteilerrohr an ein oder mehrere Ventilaktoren liefern. Die Niederdruckpumpe kann elektrisch sein und die Hochdruckpumpe kann von einer Kraftmaschine angetrieben werden. Die Ventilaktoren können ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil der Kraftmaschine betätigen.
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Ein Niederdrucksensor kann einen Druck von Hydraulikfluid im Niederdruck-Verteilerrohr messen. Ein Hochdrucksensor kann einen Druck von Hydraulikfluid im Hochdruck-Verteilerrohr messen. Die Niederdruckpumpe und/oder die Hochdruckpumpe können auf der Grundlage einer Eingabe vom Niederdrucksensor gesteuert werden, und die Hochdruckpumpe kann auf der Grundlage einer Eingabe vom Hochdrucksensor gesteuert werden. Wenn im Niederdrucksensor oder im Hochdrucksensor ein Fehler vorliegt, kann es sein, dass die Niederdruckpumpe und/oder die Hochdruckpumpe unnötigerweise ausgetauscht werden, wodurch Garantiekosten erhöht werden.
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Ein Kraftmaschinensteuerungssystem und ein Verfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung detektieren einen Fehler in einem Niederdrucksensor und einem Hochdrucksensor, die in einem hydraulischen Ventilbetätigungssystem verwendet werden. Ein erster Druck in einem Niederdruck-Zufuhrverteilerrohr wird auf der Grundlage eines oder mehrerer Faktoren geschätzt und mit einem ersten Druck verglichen, der von dem Niederdrucksensor gemessen wird. Auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem geschätzten ersten Druck und dem gemessenen ersten Druck wird ein Fehler im Niederdrucksensor detektiert.
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Ein zweiter Druck in einem Hochdruck-Zufuhrverteilerrohr wird auf der Grundlage eines oder mehrerer Faktoren geschätzt und mit einem zweiten Druck verglichen, der von dem Hochdrucksensor gemessen wird. Auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem geschätzten zweiten Druck und dem gemessenen zweiten Druck wird ein Fehler im Hochdrucksensor detektiert. Wenn ein Fehler im Niederdrucksensor und/oder im Hochdrucksensor detektiert wird, kann ein Diagnoseproblemcode (DTC) gesetzt werden und/oder eine Wartungsanzeige aktiviert werden.
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Mit Bezug nun auf 1 enthält eine beispielhafte Implementierung eines Kraftmaschinensystems 100 eine Kraftmaschine 102, die ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff verbrennt, um Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug auf der Grundlage einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Durch ein Ansaugsystem 108 wird Luft in die Kraftmaschine 102 eingesaugt. Bei der beispielhaften Implementierung enthält das Ansaugsystem 108 einen Ansaugkrümmer 110 und ein Drosselklappenventil 112. Bei verschiedenen Beispielen enthält das Drosselklappenventil 112 ein Schmetterlingsventil mit einer drehbaren Klappe.
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Ein Kraftmaschinensteuerungsmodul (ECM) 114 steuert ein Drosselklappenaktormodul 116, welches ein Öffnen des Drosselklappenventils 112 regelt, um die in den Ansaugkrümmer 110 eingesaugte Luftmenge zu steuern.
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Luft aus dem Ansaugkrümmer 110 wird in Zylinder der Kraftmaschine 102 eingesaugt. Obwohl die Kraftmaschine 102 viele Zylinder enthalten kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einziger repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Die Kraftmaschine 102 kann nur als Beispiel 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 oder 12 Zylinder enthalten. Das ECM 114 kann einen oder mehrere der Zylinder deaktivieren, was bei bestimmten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen die Kraftstoffsparsamkeit verbessern kann.
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Die Kraftmaschine 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben werden, werden als der Ansaugtakt, der Verdichtungstakt, der Arbeitstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle treten zwei der vier Takte im Zylinder 118 auf. Daher sind zwei Umdrehungen der Kurbelwelle notwendig, damit der Zylinder 118 alle vier Takte durchläuft.
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Während des Ansaugtakts wird Luft aus dem Ansaugkrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingesaugt. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffaktormodul 124, welches das Einspritzen von Kraftstoff regelt, um ein gewünschtes Verhältnis von Luft zu Kraftstoff zu erreichen. Der Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen eingespritzt werden, etwa in der Nähe des Einlassventils 122 jedes Zylinders. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) wird Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die mit den Zylindern verbunden sind, eingespritzt. Das Kraftstoffaktormodul 124 kann das Einspritzen von Kraftstoff für Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
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Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff im Zylinder 118. Während des Verdichtungstakts verdichtet ein (nicht gezeigter) Kolben im Zylinder 118 das Gemisch aus Luft und Kraftstoff. Die Kraftmaschine 102 kann eine Kompressionszündungskraftmaschine sein, wobei in diesem Fall eine Kompression im Zylinder 118 das Gemisch aus Luft und Kraftstoff zündet. Alternativ kann die Kraftmaschine 102 eine Funkenzündungskraftmaschine sein, wobei in diesem Fall ein Zündfunkenaktormodul 126 eine Zündkerze 128 im Zylinder 118 auf der Grundlage eines Signals vom ECM 114 erregt, wodurch das Gemisch aus Luft und Kraftstoff gezündet wird. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt angegeben sein, an dem der Kolben sich bei seiner höchsten Position befindet, die als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet wird.
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Das Zündfunkenaktormodul 126 kann durch ein Zeitsteuerungssignal gesteuert werden, das angibt, wie weit vor oder nach dem OT der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition in einer direkten Beziehung zur Drehung der Kurbelwelle steht, kann die Arbeitsweise des Zündfunkenaktormoduls 126 mit einem Kurbelwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunkenaktormodul 126 das Liefern von Zündfunken an deaktivierte Zylinder stoppen.
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Das Erzeugen des Zündfunkens kann als Zündereignis bezeichnet werden. Das Zündfunkenaktormodul 126 verfügt über die Fähigkeit, den Zeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündereignis zu verändern. Das Zündfunkenaktormodul 126 ist in der Lage, den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündereignis zu verändern, wenn das Zündfunkenzeitsteuerungssignal zwischen einem letzten Zündereignis und dem nächsten Zündereignis verändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen verändert das Zündfunkenaktormodul 126 den Zündfunkenzeitpunkt relativ zum OT für alle Zylinder in der Kraftmaschine 102 um den gleichen Betrag. Der Zündfunkenzeitpunkt relativ zum OT kann für verschiedene Zylinder in der Kraftmaschine 102 verschieden sein, beispielsweise bei transienten Bedingungen, wenn die Kraftmaschine 102 gerade beschleunigt und/oder wenn ein Zündungsklopfen in der Kraftmaschine 102 auftritt.
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Während des Arbeitstakts treibt die Verbrennung des Gemisches aus Luft und Kraftstoff den Kolben nach unten, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Arbeitstakt kann als die Zeitspanne zwischen dem Punkt, an dem der Kolben den OT erreicht und dem Zeitpunkt, an dem der Kolben zum unteren Totpunkt (UT) zurückkehrt, definiert werden. Während des Auslasstakts beginnt der Kolben mit einer Aufwärtsbewegung vom UT aus und stößt die Verbrennungsnebenprodukte durch ein Auslassventil 130 aus. Die Verbrennungsnebenprodukte werden über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
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Das Einlassventil 122 wird unter Verwendung eines Einlassventilaktors 140 betätigt, während das Auslassventil 130 unter Verwendung eines Auslassventilaktors 142 betätigt wird. Bei verschiedenen Beispielen betätigt der Einlassventilaktor 140 mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) des Zylinders 118. Bei verschiedenen Beispielen betätigt der Auslassventilaktor 142 mehrere Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) des Zylinders 118. Zusätzlich kann ein einziger Ventilaktor ein oder mehrere Auslassventile des Zylinders 118 und ein oder mehrere Einlassventile des Zylinders 118 betätigen.
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Der Einlassventilaktor 140 und der Auslassventilaktor 142 betätigen das Einlassventil 122 bzw. das Auslassventil 130 unabhängig von einer Nockenwelle. Diesbezüglich können die Ventilaktoren 140, 142 hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch sein und können in einem Ventiltrieb ohne Nocken verwendet werden, und die Kraftmaschine 102 kann eine Kraftmaschine ohne Nocken sein. Wie im Vorliegenden gezeigt ist, sind die Ventilaktoren 140, 142 hydraulisch und ein Hydrauliksystem 144 liefert Hydraulikfluid an die Ventilaktoren 140, 142.
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Das Hydrauliksystem 144 enthält eine Niederdruckpumpe 146, eine Hochdruckpumpe 148 und einen Vorratsbehälter 150. Die Niederdruckpumpe 146 liefert Hydraulikfluid aus dem Vorratsbehälter 150 durch ein Zufuhrverteilerrohr 152 an die Hochdruckpumpe 148. Die Hochdruckpumpe 148 liefert Hydraulikfluid vom Zufuhrverteilerrohr 152 durch ein Zufuhrverteilerrohr 154 an die Ventilaktoren 140, 142. Die Niederdruckpumpe 146 kann elektrisch sein und die Hochdruckpumpe 148 kann von der Kraftmaschine 102 angetrieben sein.
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Ein Ventilaktormodul 158 steuert den Einlassventilaktor 140 und den Auslassventilaktor 142 auf der Grundlage von Signalen vom ECM 114. Das Ventilaktormodul 158 steuert den Einlassventilaktor 140, um den Hub, die Dauer und/oder den Zeitpunkt des Einlassventils 122 zu verstellen. Das Ventilaktormodul 158 steuert den Auslassventilaktor 142, um den Hub, die Dauer und/oder den Zeitpunkt des Auslassventils 130 zu verstellen.
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Ein Pumpenaktormodul 160 steuert die Niederdruckpumpe 146 und die Hochdruckpumpe 148 auf der Grundlage von Signalen vom ECM 114. Das Pumpenaktormodul 160 steuert die Niederdruckpumpe 146, um den Druck von Hydraulikfluid im Zufuhrverteilerrohr 152 zu verstellen. Das Pumpenaktormodul 160 steuert die Hochdruckpumpe 148, um den Druck von Hydraulikfluid im Zufuhrverteilerrohr 154 zu verstellen.
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Die Temperatur von Hydraulikfluid im Hydrauliksystem 144 wird unter Verwendung eines Hydraulikfluid-Temperatursensors (HFT-Sensors) 170 gemessen. Der HFT-Sensor 170 kann im Zufuhrverteilerrohr 152 oder an einer anderen Stelle im Hydrauliksystem 144 angeordnet sein. Der Druck von Hydraulikfluid im Zufuhrverteilerrohr 152 wird unter Verwendung eines Niederdrucksensors (LPS) 172 gemessen. Der Druck von Hydraulikfluid im Zufuhrverteilerrohr 154 wird unter Verwendung eines Hochdrucksensors (HPS) 174 gemessen.
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Die Position der Kurbelwelle wird unter Verwendung eines Kurbelwellenpositionssensors (CKP-Sensors) 180 gemessen. Die Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels wird unter Verwendung eines Kraftmaschinenkühlmitteltemperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen. Die ECT-Sensor 182 kann innerhalb der Kraftmaschine 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, etwa in einem Radiator (nicht gezeigt). Der Druck im Ansaugkrümmer 110 wird unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen.
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Der Massendurchsatz von Luft, die in den Ansaugkrümmer 110 hineinströmt, wird unter Verwendung eines Luftmassenstromsensors (MAF-Sensors) 186 gemessen. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselklappenventil 112 enthält. Die Position des Drosselklappenventils 112 wird unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselklappenpositionssensoren (TPS) 190 gemessen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in die Kraftmaschine 102 hineingesaugt wird, wird unter Verwendung eines Einlasslufttemperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen.
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Die Position des Einlassventils 122 wird unter Verwendung eines Einlassventilpositionssensors (IVP-Sensors) 194 gemessen. Die Position des Auslassventils 130 wird unter Verwendung eines Auslassventilpositionssensors (EVP-Sensors) 196 gemessen. Die Ventilpositionssensoren 194, 196 können die Positionen der Ventile 122, 130 an das Ventilaktormodul 158 ausgeben und das Ventilaktormodul 158 kann die Positionen der Ventile 122, 130 an das ECM 114 ausgeben. Alternativ können die Ventilpositionssensoren 194, 196 die Positionen der Ventile 122, 130 direkt an das ECM 114 ausgeben. Das ECM 114 verwendet Signale von den Sensoren, um Steuerungsentscheidungen für das Kraftmaschinensystem 100 zu treffen.
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Das ECM 114 schätzt einen ersten Hydraulikfluiddruck im Zufuhrverteilerrohr 152 und einen zweiten Hydraulikfluiddruck im Zufuhrverteilerrohr 154. Das ECM 114 detektiert einen Fehler im LPS 172 auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem geschätzten ersten Druck und einem Druck, der von dem LPS 172 gemessen wird. Das ECM 114 detektiert einen Fehler im HPS 174 auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem geschätzten zweiten Druck und einem Druck, der von dem HPS 174 gemessen wird. Das ECM 114 kann einen Diagnoseproblemcode (DTC) setzen und/oder eine Wartungsanzeige 198 aktivieren, wenn ein Fehler detektiert wird. Die Wartungsanzeige 198 zeigt an, dass eine Wartung benötigt wird, unter Verwendung einer visuellen Botschaft (z.B. ein Text), einer akustischen Botschaft (z.B. ein Klingelton) und/oder einer taktilen Botschaft (z.B. eine Vibration).
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Mit Bezug nun auf 2 enthält eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 ein Druckschätzmodul 202 und ein Fehlerdetektionsmodul 204. Das Druckschätzmodul 202 schätzt einen ersten Hydraulikfluiddruck im Zufuhrverteilerrohr 152. Das Druckschätzmodul 202 schätzt den ersten Druck auf der Grundlage einer Temperatur von Hydraulikfluid im Hydrauliksystem 144, einer Drehzahl der Niederdruckpumpe 146 und/oder eines Massendurchsatzes von Hydraulikfluid im Hydrauliksystem 144.
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Das Druckschätzmodul 202 empfängt die Hydraulikfluidtemperatur vom HFT-Sensor 170. Das Druckschätzmodul 202 kann die Drehzahl der Niederdruckpumpe 146 von einem Pumpensteuerungsmodul 206 empfangen. Das Pumpensteuerungsmodul 206 kann die Drehzahl der Niederdruckpumpe 146 vom Pumpenaktormodul 160 empfangen. Das Pumpenaktormodul 160 kann die Drehzahl der Niederdruckpumpe 146 von einem Sensor empfangen, der in der Niederdruckpumpe 146 angeordnet ist. Das Druckschätzmodul 202 empfängt den Massendurchsatz von einem Durchsatzschätzmodul 208.
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Das Durchsatzschätzmodul 208 schätzt den Massendurchsatz auf der Grundlage der Hydraulikfluidtemperatur und/oder eines Solldrucks von Hydraulikfluid im Hydrauliksystem 144. Das Durchsatzschätzmodul 208 empfängt die Hydraulikfluidtemperatur vom HFT-Sensor 170. Das Durchsatzschätzmodul 208 kann den Solldruck vom Pumpensteuerungsmodul 206 empfangen. Das Pumpensteuerungsmodul 206 kann die Niederdruckpumpe 146 und/oder die Hochdruckpumpe 148 auf der Grundlage des Solldrucks durch das Pumpenaktormodul 160 steuern.
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Das Durchsatzschätzmodul 208 kann den Massendurchsatz auf der Grundlage eines Betrags, um welchen das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 angehoben werden und/oder einer Zeitdauer, in welcher das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 geöffnet sind, schätzen. Das Durchsatzschätzmodul 208 kann den Massendurchsatz auf der Grundlage einer Frequenz schätzen, mit welcher das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 geöffnet werden.
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Das Durchsatzschätzmodul 208 bestimmt den Betrag, um den das Einlassventil 122 angehoben wird und/oder die Zeitdauer, in der das Einlassventil 122 geöffnet ist, auf der Grundlage einer Eingabe vom IVP-Sensor 194. Das Durchsatzschätzmodul 208 bestimmt den Betrag, um den das Auslassventil 130 angehoben wird und/oder die Zeitdauer, in der das Auslassventil 130 geöffnet ist, auf der Grundlage einer Eingabe vom EVP-Sensor 196. Das Durchsatzschätzmodul 208 empfängt die Öffnungsfrequenz des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 von einem Frequenzbestimmungsmodul 210.
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Das Frequenzbestimmungsmodul 210 bestimmt die Öffnungsfrequenz des Einlassventils 122 auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl und einer Anzahl der Male, die das Einlassventil 122 während eines Kraftmaschinenzyklus geöffnet wird. Das Frequenzbestimmungsmodul 210 bestimmt die Öffnungsfrequenz des Auslassventils 130 auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl und einer Anzahl der Male, die das Auslassventil 130 während eines Kraftmaschinenzyklus geöffnet wird. Die Anzahl der Male, die das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 während eines Kraftmaschinenzyklus geöffnet werden, kann vorbestimmt sein und/oder auf der Grundlage einer Eingabe von dem CKP-Sensor 180, dem IVP-Sensor 194 und/oder dem EVP-Sensor 196 bestimmt werden.
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Das Frequenzbestimmungsmodul 210 empfängt die Kraftmaschinendrehzahl von einem Drehzahlbestimmungsmodul 212. Das Drehzahlbestimmungsmodul 212 kann die Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage einer Eingabe vom CKP-Sensor 180 bestimmen. Zum Beispiel kann das Drehzahlbestimmungsmodul 212 die Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage einer Zeitspanne berechnen, die vergeht, während die Kurbelwelle eine oder mehrere Umdrehungen ausführt.
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Das Druckschätzmodul 202 schätzt einen zweiten Hydraulikfluiddruck im Zufuhrverteilerrohr 154. Das Druckschätzmodul 202 schätzt den zweiten Druck auf der Grundlage der Hydraulikfluidtemperatur und einer Geschwindigkeit, mit welcher das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 geöffnet werden. Das Druckschätzmodul 202 bestimmt die Öffnungsgeschwindigkeit des Einlassventils 122 auf der Grundlage einer Eingabe vom IVP-Sensor 194. Das Druckschätzmodul 202 bestimmt die Öffnungsgeschwindigkeit des Auslassventils 130 auf der Grundlage einer Eingabe vom EVP-Sensor 196.
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Das Fehlerdetektionsmodul 204 empfängt den ersten Druck und den zweiten Druck so, wie sie vom Druckschätzmodul 202 geschätzt werden. Das Fehlerdetektionsmodul 204 vergleicht den geschätzten ersten Druck mit einem ersten Druck, der von dem LPS 172 gemessen wird. Das Fehlerdetektionsmodul 204 kann einen Fehler im LPS 172 detektieren, wenn eine Differenz zwischen dem geschätzten ersten Druck und dem gemessenen ersten Druck größer als ein erster Schwellenwert ist. Das Fehlerdetektionsmodul 204 kann obere und untere Grenzwerte auf der Grundlage des geschätzten ersten Drucks bestimmen und einen Fehler im LPS 172 detektieren, wenn der gemessene erste Druck außerhalb der oberen und unteren Grenzwerte liegt.
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Das Fehlerdetektionsmodul 204 vergleicht den geschätzten zweiten Druck mit einem zweiten Druck, der vom HPS 174 gemessen wird. Das Fehlerdetektionsmodul 204 kann einen Fehler im HPS 174 detektieren, wenn eine Differenz zwischen dem geschätzten zweiten Druck und dem gemessenen zweiten Druck größer als ein zweiter Schwellenwert ist. Das Fehlerdetektionsmodul 204 kann obere und untere Grenzwerte auf der Grundlage des geschätzten zweiten Drucks bestimmen und einen Fehler im HPS 174 detektieren, wenn der gemessene zweite Druck außerhalb der oberen und unteren Grenzwerte liegt. Das Fehlerdetektionsmodul 204 kann einen DTC setzen und/oder die Wartungsanzeige 198 aktivieren, wenn ein Fehler detektiert wird.
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Das ECM 114 kann eine oder mehrere Gegenmaßnahmen ergreifen, wenn im LPS 172 oder im HPS 174 ein Fehler detektiert wird. Zum Beispiel kann das Pumpensteuerungsmodul 206 die Niederdruckpumpe 146 und/oder die Hochdruckpumpe 148 auf der Grundlage der geschätzten Drücke anstelle der gemessenen Drücke steuern. Zudem kann das Pumpensteuerungsmodul 206 den Arbeitszyklus der Niederdruckpumpe 146 und/oder der Hochdruckpumpe 148 begrenzen. Außerdem kann das ECM 114 die Drosselklappenposition, die Kraftstoffzufuhr und/oder die Erzeugung von Zündfunken verstellen, um die Kraftmaschinendrehzahl auf eine vorbestimmte Drehzahl zu begrenzen.
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Mit Bezug nun auf 3 beginnt ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem Niederdrucksensor und einem Hochdrucksensor in einem hydraulischen Ventilbetätigungssystem bei 302. Bei 304 misst das Verfahren einen ersten Druck unter Verwendung des Niederdrucksensors. Der Niederdrucksensor kann in einem ersten Zufuhrverteilerrohr angeordnet sein, das von einer Niederdruckpumpe zu einer Hochdruckpumpe geführt ist. Die Niederdruckpumpe kann elektrisch sein und die Hochdruckpumpe kann von einer Kraftmaschine angetrieben werden.
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Bei 306 bestimmt das Verfahren eine Ventilereignisrate. Die Ventilereignisrate ist die Frequenz eines Ventilereignisses, etwa wenn ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil der Kraftmaschine geöffnet werden. Das Verfahren bestimmt die Ventilereignisrate auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl und einer Anzahl von Ventilereignissen pro Kraftmaschinenzyklus.
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Bei 308 schätzt das Verfahren einen Massendurchsatz von Hydraulikfluid im System auf der Grundlage einer gemessenen Temperatur von Hydraulikfluid im System, eines Solldrucks von Hydraulikfluid im System, der Ventilereignisrate, eines Ventilhubbetrags und/oder einer Ventilhub-Zeitdauer. Der Ventilhubbetrag ist der Betrag, um welchen das Einlassventil und/oder das Auslassventil angehoben werden. Die Ventilhub-Zeitdauer ist die Zeitdauer, in der das Einlassventil und/oder das Auslassventil geöffnet sind. Der Ventilhubbetrag und die Ventilhub-Zeitdauer können auf der Grundlage einer Eingabe von einem Ventilpositionssensor bestimmt werden.
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Bei 310 schätzt das Verfahren den ersten Druck auf der Grundlage des Massendurchsatzes, einer Drehzahl der Niederdruckpumpe und/oder der gemessenen Temperatur von Hydraulikfluid im System. Die Drehzahl der Niederdruckpumpe kann unter Verwendung eines Sensors gemessen werden, der in der Niederdruckpumpe angeordnet ist. Bei 312 stellt das Verfahren fest, ob eine erste (z.B. absolute) Differenz zwischen dem geschätzten ersten Druck und dem gemessenen ersten Druck größer als ein erster Schwellenwert ist. Wenn die erste Differenz größer als der erste Schwellenwert ist, fährt das Verfahren mit 314 fort. Andernfalls fährt das Verfahren mit 316 fort.
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Bei 314 detektiert das Verfahren einen Fehler im Niederdrucksensor. Das Verfahren kann eine Wartungsanzeige aktivieren, wenn ein Fehler im Niederdrucksensor detektiert wird. Die Wartungsanzeige zeigt an, dass eine Wartung benötigt wird, unter Verwendung einer visuellen Botschaft (z.B. ein Text), einer akustischen Botschaft (z.B. ein Klingelton) und/oder einer taktilen Botschaft (z.B. eine Vibration).
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Bei 316 misst das Verfahren einen zweiten Druck unter Verwendung des Hochdrucksensors. Der Hochdrucksensor kann in einem zweiten Zufuhrverteilerrohr angeordnet sein, das von der Hochdruckpumpe zu einem oder mehreren Ventilaktoren geführt ist. Zum Beispiel kann die Kraftmaschine vier Zylinder mit zwei oder vier Ventilaktoren pro Zylinder aufweisen und die Hochdruckpumpe kann Hydraulikfluid an alle acht oder alle sechzehn Ventilaktoren liefern.
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Bei 318 schätzt das Verfahren den zweiten Druck auf der Grundlage einer Ventilöffnungsgeschwindigkeit und/oder der gemessenen Temperatur von Hydraulikfluid im System. Die Ventilöffnungsgeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit, mit welcher das Einlassventil und/oder das Auslassventil geöffnet werden. Das Verfahren kann die Ventilöffnungsgeschwindigkeit auf der Grundlage einer Eingabe von einem Ventilpositionssensor bestimmen.
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Bei 320 stellt das Verfahren fest, ob eine zweite (z.B. absolute) Differenz zwischen dem geschätzten zweiten Druck und dem gemessenen zweiten Druck größer als ein zweiter Schwellenwert ist. Wenn die zweite Differenz größer als der zweite Schwellenwert ist, dann fährt das Verfahren mit 322 fort. Andernfalls fährt das Verfahren mit 304 fort. Bei 322 detektiert das Verfahren einen Fehler im Hochdrucksensor. Das Verfahren kann einen DTC setzen und/oder die Wartungsanzeige aktivieren, wenn ein Fehler im Hochdrucksensor detektiert wird.
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Das Verfahren kann eine oder mehrere Gegenmaßnahmen ergreifen, wenn ein Fehler im Niederdrucksensor oder im Hochdrucksensor detektiert wird. Beispielsweise kann das Verfahren die Niederdruckpumpe und/oder die Hochdruckpumpe auf der Grundlage der geschätzten Drücke anstelle der gemessenen Drücke steuern. Zudem kann das Verfahren den Arbeitszyklus der Niederdruckpumpe und/oder der Hochdruckpumpe begrenzen. Darüber hinaus kann das Verfahren die Drosselklappenposition, die Kraftstoffzufuhr und/oder die Erzeugung von Zündfunken verstellen, um die Kraftmaschinendrehzahl auf eine vorbestimmte Drehzahl zu begrenzen.
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Die vorstehende Beschreibung dient nur zur Veranschaulichung und ist keinesfalls dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Die weit gefassten Lehren der Offenbarung können in einer Vielfalt von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele enthält, soll daher der tatsächliche Umfang der Offenbarung nicht auf diese begrenzt sein, da sich aus einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Modifikationen offenbaren werden. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck A, B und/oder C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Der Begriff „Modul“ kann, so wie er hier verwendet wird, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, eine kombinatorische Logikschaltung, ein im Feld programmierbares Gate Array (FPGA), einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe), der einen Code ausführt, andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen, oder eine Kombination aus einigen oder allen vorstehenden wie bei einem System-on-Chip bezeichnen, ein Teil davon sein oder diese enthalten. Der Begriff Modul kann einen Speicher enthalten (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe), der einen Code speichert, der von dem Prozessor ausgeführt wird.
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Der Begriff „Code“ kann, so wie er vorstehend verwendet wird, Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte bezeichnen. Der Begriff „gemeinsam genutzt“ bedeutet, so wie er vorstehend verwendet wird, dass ein Teil oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzigen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zudem kann ein Teil oder der gesamte Code von mehreren Modulen von einem einzigen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Begriff „Gruppe“ bedeutet, so wie er vorstehend verwendet wird, dass ein Teil oder der gesamte Code von einem einzigen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zudem kann ein Teil oder der gesamte Code von einem einzigen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
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Die hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können von einem oder mehreren Computerprogrammen implementiert werden, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme enthalten von einem Prozessor ausführbare Anweisungen, die in einem nicht vorübergehenden, konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten enthalten. Beispiele ohne Einschränkung für das nicht vorübergehende, konkrete computerlesbare Medium sind nichtflüchtiger Speicher, magnetischer Massenspeicher und optischer Massenspeicher.
