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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Luft
in die Brennkraftmaschine leitenden Ansaugsystem, wobei in einem ersten Verfahrensschritt mit einer ersten Messvorrichtung eine Temperatur im Ansaugsystem gemessen wird und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Temperatur im Ansaugsystem mit einem von einer Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine abhängigen Schwellenwert verglichen wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Brennkraftmaschine, die eine erste Messvorrichtung zum Messen einer Temperatur im Ansaugsystem, eine Vergleichseinheit konfiguriert zum Vergleichen der Temperatur im Ansaugsystem mit einem von einem Umgebungsparameter abhängigen Schwellenwert und/oder eine Speichereinheit zur Speicherung eines von der Vergleichseinheit festgestellten Überschreitens des Schwellenwerts von der Temperatur im Ansaugsystem aufweist.
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Brennkraftmaschinen mit Aufladeeinheiten, die zur Leistungssteigerung, die der Brennkraftmaschine zugeführte Luft verdichten, sind hinlänglich bekannt. Mit dem Verdichten der Luft geht allerdings eine Temperaturerhöhung einher, die wiederum zu Leistungsverlusten oder sogar zu Schäden an der Brennkraftmaschine führen kann. Um dieser unerwünschten Temperaturerhöhung entgegenzuwirken, weisen solche aufgeladenen Brennkraftmaschinen typischerweise eine Kühlvorrichtung auf, mit der die verdichtete Luft abgekühlt werden kann, bevor sie in die Brennkammer angesaugt wird.
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Beim Ausfall der Kühlvorrichtung besteht die Gefahr, dass erhitzte Luft, d. h. zu warme Luft, angesaugt wird, wodurch folglich mit Leistungsverlusten und sogar Schäden an der Brennkraftmaschine zu rechnen ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Betrieb der Brennkraftmaschine zu kontrollieren, indem das Ansaugsystem wirkungsvoll überwacht wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, wobei in einem dritten Verfahrensschritt bei einer Abweichung der gemessenen Temperatur im Ansaugsystem eine Fehlermeldung in einer Speichereinheit gespeichert wird, wobei in einem vierten Verfahrensschritt mindestens eine gespeicherte Fehlermeldung ausgewertet wird, und wobei in einem fünften Verfahrensschritt in Abhängigkeit von der Auswertung im vierten Verfahrensschritt eine Betriebsart für die Brennkraftmaschine festgelegt wird.
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Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, bei denen eine Temperatur im Ansaugsystem erfasst wird sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Nur beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die
DE 10 2009 002 890 A1 , die
DE 102 15 779 A1 , die
DE 10 2013 224 503 A1 und die
EP 1 201 890 B1 verwiesen. Ein gattungsgemäßes Verfahre ist des Weiteren aus der
US 2014/0 081 597 A1 bekannt. Hierbei wird die Umgebungstemperatur zum Vergleich mit der Temperatur im Ansaugsystem herangezogen und en Schwellenwert berechnet. Tritt ein Ausfall einer der Betriebseinheiten der Brennkraftmaschine ein, wird sich dieser Ausfall anhand der gemessenen Temperatur im Ansaugsystem niederschlagen und dessen Wert irgendwann den Schwellenwert überschreiten, so dass einem Fahrer mittels einer Warnleuchte ein möglicher Betriebsfehler signalisiert wird. Durch die Berücksichtigung der Umgebungstemperatur bei der Wahl des Schwellenwertes lässt sich in vorteilhafter Weise die Überwachung noch realitätsnaher bzw. situationsangepasster gestalten als es aus dem Stand der Technik bekannt ist. In den meisten Fällen ist der Fahrer jedoch auf die Möglichkeit einer Weiterfahrt angewiesen, wobei abhängig vom jeweiligen, vorliegenden Betriebsfehler schwere Schäden an der Brennkraftmaschine verursacht werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, den obengenannten Nachteil auf einfache und kostengünstige Art und Weise zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem dritten Verfahrensschritt bei einer Abweichung der gemessenen Temperatur im Ansaugsystem eine Fehlermeldung in einer Speichereinheit gespeichert wird, in einem vierten Verfahrensschritt mindestens eine gespeicherte Fehlermeldung ausgewertet wird, und in einem fünften Verfahrensschritt in Abhängigkeit von der Auswertung im vierten Verfahrensschritt eine Betriebsart für die Brennkraftmaschine festgelegt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei der Speichereinheit um einen nicht-flüchtigen Speicher. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise ein Ensemble an Fehlermeldungen speichern, das beispielsweise später zu einer Auswertung herangezogen werden kann. Durch die Auswertung der gespeicherten Fehlermeldung ist es vorteilhafterweise möglich, dass anhand einer statistischen Auswertung der gespeicherten Fehlermeldungen eine geeignete Schutzmaßnahme ausgewählt und ergriffen wird. Durch die statistische Auswertung lässt es sich in vorteilhafter Weise vermeiden, dass Einzelereignisse automatisch zur Einleitung der Schutzmaßnahmen führen, ohne dass dafür zwingend Anlass besteht. Durch die Festlegung einer Betriebsart lässt sich die Brennkraftmaschine in vorteilhafter Weise vor Schäden bewahren. Dabei ist es vorstellbar, dass als Schutzmaßnahme für die Brennkraftmaschine eine Momentreduktion eingeleitet wird, sobald die Auswertung der Fehlermeldungen Anlass dazu gibt.
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Vorzugsweise wird die Brennkraftmaschine als Antrieb für ein Fahrzeug genutzt. Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Ansaugsystem zumindest teilweise röhrenförmig ausgestaltet ist. Insbesondere werden der erste Verfahrensschritt und der zweite Verfahrensschritt während des Betriebes der Brennkraftmaschine zyklisch wiederholt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Umgebungstemperatur von einer zweiten Messvorrichtung gemessen wird. Es ist dabei vorstellbar, dass die zweite Messvorrichtung beabstandet zur Brennkraftmaschine angeordnet ist, um möglichst ohne Einfluss der Brennkraftmaschine die Umgebungstemperatur messen zu können. Beispielsweise ist die zweite Messvorrichtung im Fahrzeug verbaut. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Umgebungsparameter im selben Messzyklus, vorzugsweise zeitgleich, gemessen wird wie die Temperatur im Ansaugsystem. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise für den Vergleich mit der Temperatur im Ansaugsystem ein möglichst aktueller Schwellenwert ermitteln und bereitstellen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die angesaugte Luft, vorzugsweise im Ansaugsystem, in einem Vorbereitungsschritt gekühlt wird. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die verdichtete Luft über einen Kühlkreislauf gekühlt wird, wobei der Kühlkreislauf, beispielsweise über einen Ladeluftkühler, an das Ansaugsystem gekoppelt ist. Vorzugsweise umfasst der Kühlkreislauf eine Kühlmittelpumpe, die das Kühlmittel zum Ladeluftkühler befördert. Das vom Ladeluftkühler kommende Kühlmittel wird bevorzugt von einem in den Kühlkreislauf integrierten Kühler für das Kühlmittel wieder gekühlt, wobei die Kühlwirkung des Kühlers von einem Gebläse und/oder - im Falle der Nutzung der Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug - von einem Fahrtwind zumindest unterstützt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren zeitversetzt zu einem Betriebsbeginn der Brennkraftmaschine begonnen wird. Dadurch lassen sich solche Fehlermeldungen ausklammern bzw. ausnehmen, die betriebsbedingt trotz intakter Brennkraftmaschine bzw. Kühlvorrichtung auftreten. Beispielsweise tritt eine solche Fehlermeldung auf, wenn die Brennkraftmaschine zunächst bei hoher Leistung betrieben wird und anschließend für längere Zeit ausgeschaltet wird. In dieser Phase heizt das Ansaugsystem stark auf. Vorzugsweise ist es dann vorgesehen, dass eine Feststellung der Fehlermeldung bzw. die Speicherung der Fehlermeldung erst durchgeführt wird, wenn ein Luftmassenintegral durch die Brennkraftmaschine durchgesetzt wurde. Damit kann eine Abkühlung der Temperatur im Ansaugsystem sichergestellt werden, bis die Temperatur im Ansaugsystem unterhalb des Schwellenwerts liegt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Temperatur im Ansaugsystem entlang einer Luftsaugrichtung räumlich hinter einer Drosselklappe der Brennkraftmaschine gemessen wird. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Temperatur des Ansaugsystems gemessen, unmittelbar, bevor die angesaugte Luft in die Brennkammer der Brennkraftmaschine angesaugt wird.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkraftmaschine zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Brennkraftmaschine eine Speichereinheit zur Speicherung einer von der Vergleichseinheit festgestellten Überschreitung des Schwellenwerts aufweist, wobei die Brennkraftmaschine eine Auswerteeinheit zur Auswertung der als Fehlermeldung gespeicherten Überschreitung des Schwellenwerts aufweist.
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Gegenüber dem Stand der Technik umfasst die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine eine vorzugsweise nicht-flüchtige Speichereinheit, mit der die Überschreitungen des Schwellenwerts von der Temperatur im Ansaugsystem als Fehlermeldung gespeichert werden können. Dadurch lässt sich ein Ensemble an Fehlermeldungen bereitstellen, anhand dessen eine Auswertung möglich ist, die es erlaubt, einen Ausfall einer der Betriebseinheiten von einem Einzelereignis einer Fehlermeldung zu unterscheiden. Dadurch wird einerseits die Brennkraftmaschine wirkungsvoll überwacht, ohne dass andererseits nicht erforderliche Schutzmaßnahmen ergriffen werden, die den Betrieb der Brennkraftmaschine stören, wenn die Fehlermeldung ein Einzelereignis war. Durch die Auswerteeinheit lässt sich aus den gespeicherten Fehlermeldungen ermitteln, ob eine Gegenmaßnahme zum Schutz der Brennkraftmaschine erforderlich ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine eine Steuereinheit zur Festlegung einer Betriebsart der Brennkraftmaschine aufweist. Durch die Steuereinheit lassen sich in vorteilhafter Weise unmittelbar und/oder basierend auf der Auswertung Schutzmaßnahmen ergreifen, die beispielsweise verhindern, dass zu warme Luft angesaugt wird. Dadurch lassen sich unerwünschte Leistungsverluste und Schäden an der Brennkraftmaschine vermeiden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Kühlvorrichtung die angesaugte Luft kühlt. Vorzugsweise umfasst die Kühlvorrichtung einen Kühlkreislauf, in den eine Kühlmittelpumpe, ein Ladeluftkühler und ein Kühler für das Kühlmittel intergiert sind. Mit Hilfe der Kühlvorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise verdichtete Luft vor dem Ansaugen in die Brennkammer abkühlen.
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Vorzugsweise umfasst die Brennkraftmaschine eine Aufladeeinheit, mit der die angesaugte Luft vor dem Ansaugen zur Leistungssteigerung verdichtet wird. Mittels der Kühlvorrichtung lässt sich die verdichtete Luft abkühlen. Zur Kontrolle der Funktionalität der Kühlvorrichtung misst die erste Messvorrichtung die Temperatur im Ansaugsystem und vergleicht sie mit einem Schwellenwert, der von der Umgebungstemperatur abhängt. Überschreitet die Temperatur im Ansaugsystem den Schwellenwert, wird vorzugsweise eine entsprechende Fehlermeldung in einem als Speichereinheit dienenden nicht-flüchtigen Speicher gespeichert. Die gespeicherte Fehlermeldung wird wiederum zu einer statistischen Auswertung herangezogen, um die als Schutzmaßnahme vorgesehene Betriebsart der Brennkraftmaschine festzulegen. Beispielsweise wird als Schutzmaßnahme festgelegt, dass eine Momentreduktion vollzogen wird. Mittels der Steuereinheit wird dann die Momentreduktion realisiert. Es ist dem Fachmann klar, dass die Speichereinheit, die Auswerteeinheit, die Vergleichseinheit und/oder die Steuereinheit nicht unmittelbar an der Brennkraftmaschine angeordnet sein müssen, sondern auch beispielsweise beabstandet im Fahrzeug angeordnet sein können.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
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Die 1 zeigt einen Teil einer Brennkraftmaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In 1 ist ein Teil einer Brennkraftmaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Vorzugsweise handelt es sich um eine Brennkraftmaschine, die zum Antrieb eines Fahrzeugs verwendet wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine eine Aufladeeinheit umfasst, mit der Luft zur Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine verdichtet in Richtung eines Saugrohrs bzw. einer Brennkammer der Brennkraftmaschine geleitet wird. Dabei ist es vorgesehen, dass die Aufladeeinheit mit dem Saugrohr bzw. der Brennkammer über ein Ansaugsystem 4 in luftleitender Verbindung steht. Mit dem Verdichten der Luft geht eine Temperaturerhöhung einher. Bevor die erhitzte Luft vom Saugrohr in die Brennkammer gesaugt wird, ist es daher erforderlich, die Luft abzukühlen. In der dargestellten Ausführungsform ist als Kühlvorrichtung ein Kühlkreislauf vorgesehen, mit dem die von der Aufladeeinheit kommende Luft 2 gekühlt wird. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass ein Kühlmittel mit Hilfe einer Kühlmittelpumpe 9 zu einem Ladeluftkühler 7 geleitet wird, wobei der Ladeluftkühler 7 das Ansaugsystem 4 zumindest teilweise ummantelt bzw. umgibt.
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Insbesondere ist der Ladeluftkühler 7 derart an das Ansaugsystem 4 gekoppelt, dass sich eine Kühlwirkung vom Ladeluftkühler 7 über das Ansaugsystem 4 auf die verdichtete Luft im Ansaugsystem 4 übertragen lässt. Zur Aufbereitung der Kühlwirkung des vom Ladeluftkühler 7 kommenden Kühlmittels ist ein Kühler 8 für das Kühlmittel vorgesehen, wobei der Kühler 8 ein Gebläse 11 und/oder einen Fahrtwind 6 dazu nutzt, das Kühlen des Kühlmittels zu unterstützen. Fällt die Kühlvorrichtung unvorhergesehen aus und wird dadurch dauerhaft zu warme Luft in das Saugrohr geleitet, besteht die Gefahr von Leistungsverlusten und sogar Schädigungen an der Brennkraftmaschine. Um diesen Gefahren entgegenzuwirken, ist es vorgesehen, mit Hilfe einer ersten Messvorrichtung 1 eine Temperatur im Ansaugsystem 4 und besonders bevorzugt die Temperatur im Ansaugsystem 4 zwischen einer Drosselklappe 5 der Brennkraftmaschine und der Brennkammer zu messen. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die gemessene Temperatur im Ansaugsystem 4 mit einem Schwellenwert verglichen wird, wobei der Schwellenwert wiederum von einer Umgebungstemperatur, d. h. einer Temperatur außerhalb der Brennkraftmaschine bzw. des Ansaugsystems 4, abhängt. Zur Messung der Umgebungstemperatur wird eine zweite Messvorrichtung im Umfeld der Brennkraftmaschine angeordnet, beispielsweise im Fahrzeug verbaut. Über die zweite Messvorrichtung wird dann vorzugsweise parallel, d. h. im Wesentlichen zeitgleich, die Umgebungstemperatur gemessen, wodurch der gemessenen Temperatur im Ansaugsystem 4 für den Vergleich der möglichst aktuellste Schwellenwert bereitgestellt wird. Überschreitet die Temperatur im Ansaugsystem den Schwellenwert, wird eine Fehlermeldung in einer, vorzugsweise nicht-flüchtigen, Speichereinheit abgespeichert. Vorzugsweise wird anhand einer, insbesondere statistischen, Auswertung einer Vielzahl an gespeicherten Fehlermeldungen der weitere Betrieb bzw. die weitere Betriebsart der Brennkraftmaschine festgelegt. Durch die statistische Auswertung lässt sich in vorteilhafter Weise verhindern, dass bei einer Fehlermeldung, die als Einzelereignis auftritt, eine übereilte Entscheidung getroffen wird. Weiterhin ist es vorstellbar, dass die Auswertung der Fehlermeldungen nahelegt, dass zum Schutz der Brennkraftmaschine eine Gegenmaßnahme eingeleitet werden soll. Beispielsweise wird über eine Steuereinheit festgelegt, dass im weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine eine Momentreduktion vorgenommen werden soll.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass Fehlermeldungen ausgeklammert werden, die möglicherweise auch trotz eines funktionierenden Kühlkreislaufs auftreten. Eine solche Situation tritt beispielsweise dann auf, wenn die Brennkraftmaschine für eine längere Zeit bei hoher Leistung betrieben wird und anschließend für längere Zeit ausgeschaltet wird. In dieser Phase heizt das Ansaugsystem 4 auf, wodurch die Temperatur im Ansaugsystem 4 stark ansteigt. Zum Ausklammern der dann entstehenden Fehlermeldungen ist es vorzugsweise vorgesehen, dass mit der Fehlermeldungsbestimmung erst begonnen wird, wenn ein Luftmassenintegral durch die Brennkraftmaschine durchgesetzt wurde. Damit kann in vorteilhafter Weise eine Abkühlung der Temperatur im Ansaugsystem unter einen Schwellenwert sichergestellt werden.
