DE102017001904B4

DE102017001904B4 - Verfahren zur Überwachung des Kurbelgehäusedrucks

Info

Publication number: DE102017001904B4
Application number: DE102017001904.5A
Authority: DE
Inventors: Johannes Baldauf; Patrick Dußler; Eugen Bucher; Vadzim Khakholka
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2019-01-03
Anticipated expiration: 2037-03-01
Also published as: US20200109676A1; DE102017001904A1; WO2018157907A1; CN110325723A; CN110325723B; US11187174B2

Abstract

Verfahren zur Überwachung des Kurbelgehäusedrucks (pKG), bei dem eine Lernkurve (LK) in Abhängigkeit einer Soll-Istabweichung des Kurbelgehäusedrucks berechnet wird, bei dem der Soll-Kurbelgehäusedruck in Abhängigkeit der Lernkurve (LK) angepasst wird, in Abhängigkeit des Soll-Kurbelgehäusedrucks eine Grenzkurve (GK) berechnet wird und bei dem der Ist-Kurbelgehäusedruck (pKG(IST)) auf Überschreitung der Grenzkurve (GK) überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Motorstart mit erkanntem stationären Betrieb der Brennkraftmaschine der Ist-Kurbelgehäusedruck (pKG(IST)) mit einem Grenzwert (dpKG) verglichen wird und bei festgestellter Grenzwertüberschreitung (pKG(IST)≥dpKG) die Lernkurve (LK) und infolge die Grenzkurve (GK) auf ihre Anfangswerte zurückgesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Kurbelgehäusedrucks nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der DE 10 2014 114 397 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung einer Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung bekannt. In einem ersten Schritt wird der Druck stromauf des Kurbelgehäuse-Druckregelventils und der Druck stromab des Kurbelgehäuse-Druckregelventils erfasst, in einem zweiten Schritt hieraus die Druckdifferenz berechnet sowie in einem dritten Schritt diese Druckdifferenz mit gespeicherten, betriebsparameterabhängigen Druckdifferenz-Sollwerten verglichen. In einem vierten Schritt werden dann die Vergleichswerte hinsichtlich eines Grenzwerts beurteilt, woraus schlussendlich eine ordnungsgemäße oder nicht ordnungsgemäße Funktion der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung abgeleitet wird.
Aus der DE 10 2013 224 030 B4 ist ebenfalls ein Verfahren zur Überwachung einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung bekannt. Hierbei wird der gemessene Saugrohrdruck mit einem modellbasierten, geschätzten Saugrohrdruck verglichen und als Reglerstellgröße, welche einen Korrekturwert darstellt, ausgegeben. Zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit werden in vorgebbaren Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, zum Beispiel bei Leerlauf oder niederer Teilllast oder einem quasi stationären Betrieb, mehrere Diagnoseschaltzyklen gesetzt. Während der Diagnoseschaltzyklen wird ein Absperrventil, welches in einer Verbindungsleitung vom Saugrohr zum Kurbelgehäuse angeordnet ist, aktiviert und deaktiviert. Anhand der Reglerstellgröße wird dann die ordnungsgemäße oder nicht ordnungsgemäße Funktion der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung erkannt.
Aus der DE 10 2013 021 295 B3 ist ein Verfahren zur Überwachung des Kurbelgehäusedrucks bekannt, bei dem in einem ersten Funktionsumfang eine Kurbelgehäusedruck-Überwachung anhand einer Grenzkurve erfolgt. Berechnet wird die Grenzkurve in Abhängigkeit des Soll-Kurbelgehäusedrucks und eines Offsetwerts. Übersteigt der aktuelle Ist-Kurbelgehäusedruck den Wert der Grenzkurve, so wird dem Bediener der Brennkraftmaschine ein sicherheitskritischer Fehler angezeigt. Ein zweiter Funktionsumfang beinhaltet eine Nachführung des Soll-Kurbelgehäusedrucks anhand einer Lernkurve. Bestimmt wird die Lernkurve wiederum aus einem Mittelwert von Soll-Kurbelgehäusedruckwerten, dessen Abweichung zum Ist-Kurbelgehäusedruck und einem Gewichtungsfaktor. Über die Lernkurve wird dann der Soll-Kurbelgehäusedruck entsprechend nachgeführt.
Eine Kurbelgehäuseentlüftung ist als geschlossener Kreislauf ausgeführt. Hierbei wird das Blowby aus dem Kurbelgehäuse abgesaugt, entölt und der Frischluftseite wieder zugeführt, zum Beispiel stromauf eines Abgasturboladers. Typischerweise ist im Luftpfad der Brennkraftmaschine ein Luftfilter angeordnet, dessen Durchlassrate sich im laufenden Betrieb verschlechtert. Das in der DE 10 2013 021 295 B3 beschriebene Verfahren reagiert auf eine sich verschlechternde Luftzuführung über die Nachführung der Lernkurve und der Grenzkurve. In der Praxis hat es sich nun gezeigt, dass ein Austausch des Luftfilters zu einer unerwarteten Fehleranzeige führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Die Neuerung besteht nun darin, dass nach einem Motorstart und erkanntem stationären Betrieb der Brennkraftmaschine der Ist-Kurbelgehäusedruck mit einem Grenzwert verglichen wird. Bei festgestellter Grenzwertüberschreitung werden als Maßnahme die Lernkurve und infolge die Grenzkurve auf ihre Anfangswerte zurückgesetzt. Nachdem die Lernkurve und die Grenzkurve zurückgesetzt wurden, wird in den eigentlichen Kurbelgehäusedruck-Überwachungsmodus gewechselt, wie dieser in der DE 10 2013 021 295 B3 offenbart ist. Ein stationärer Betrieb liegt dann vor, wenn die Motordrehzahl und das Motormoment konstant sind. Von Vorteil ist, dass ein Luftfilterwechsel zweifelsfrei durch das Verfahren erkannt wird und daher unerwünschte Fehlermeldungen unterbleiben. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet dem Betreiber der Brennkraftmaschine den Vorteil, dass er von sich aus einen Luftfilterwechsel, also ohne Servicetechniker des Motorenherstellers, vornehmen und trotzdem die Brennkraftmaschine im vollen Funktionsumfang weiter nutzen kann.
Der Anfangswert, auf welchen die Lernkurve bzw. die Grenzkurve gesetzt wird, entspricht hierbei dem Ursprungswert im Neuzustand der Brennkraftmaschine. Mit anderen Worten: die Kennlinien/Kennfelder werden mit den ursprünglichen Daten wieder bestückt. In einer Alternative ist vorgesehen, dass der Anfangswert auf einen korrigierten Ursprungswert gesetzt wird, wobei der Ursprungswert anhand des Lastprofils der Brennkraftmaschine oder der Betriebsdauer der Brennkraftmaschine korrigiert wird. Ermittelt wird das Lastprofil typischerweise in Abhängigkeit der Motordrehzahl und des Motormoments, zum Beispiel anhand der DIN-Klassierverfahren.
Zur Erhöhung der Prozesssicherheit ist vorgesehen, dass der Ist-Kurbelgehäusedruck mit einem Grenzwert nur innerhalb einer vorgebbaren Zeit verglichen wird. Nach Ablauf dieser Zeit wird unmittelbar in den eigentlichen Kurbelgehäusedruck-Überwachungsmodus gewechselt.
In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

1 ein Zeitdiagramm und
2 einen Programm-Ablaufplan

Die 1 zeigt den Kurbelgehäusedruck pKG über der Zeit. Innerhalb des Diagramms sind drei Kurvenverläufe dargestellt. Hierbei kennzeichnen pKG(IST) den Ist-Kurbelgehäusedruck, LK die Lernkurve und GK die Grenzkurve. Berechnet wird die Lernkurve LK aus einem Mittelwert, dessen Abweichung zum Ist-Kurbelgehäusedruck und zu einem Gewichtungsfaktor. Der Mittelwert wiederum wird aus Werten des Soll-Kurbelgehäusedrucks berechnet, welche in einem entsprechenden Kennlinienfeld abgelegt sind. Über die Lernkurve LK wird der Soll-Kurbelgehäusedruck entsprechend der Abweichung zum Ist-Kurbelgehäusedruck pKG(IST) nachgeführt. Die Grenzkurve GK wird in Abhängigkeit des Soll-Kurbelgehäusedrucks und eines Offsetwerts berechnet. Die Anfangswerte des Ist-Kurbelgehäusedrucks pKG(IST), der Lernkurve LK und der Grenzkurve GK entsprechen den Werten zum Zeitpunkt t0. Für die Lernkurve LK ist dies der Druckwert p1 und für die Grenzkurve GK ist dies der Druckwert p2.
Im Folgenden wird nun davon ausgegangen, dass sich der Ist-Kurbelgehäusedruck pKG(IST) zu geringeren Druckwerten verändert. Verursacht wird dieser Verlauf durch einen sich zusetzenden Luftfilter, d.h. der Luftvolumenstrom nimmt ab. Aufgrund der zuvor beschrieben Abhängigkeit folgen sowohl die Lernkurve LK als auch die Grenzkurve GK dem Verlauf des Ist-Kurbelgehäusedrucks pKG(IST). Vor einem Zeitpunkt t1 wird die Brennkraftmaschine deaktiviert und der letzte Wert der Lernkurve LK im elektronischen Motorsteuergerät abgespeichert.
Wird nun die Brennkraftmaschine neu gestartet, so wird nach Abschluss des Startvorgangs so lange gewartet bis ein stationärer Betriebszustand erkannt wird. Bei einem Notstromaggregat liegt ein stationärer Betriebszustand dann vor, wenn die Brennkraftmaschine ihre Soll-Drehzahl, zum Beispiel 1500 1/min, 50Hz entsprechend, stabil erreicht hat. Der stationäre Betriebszustand wird zum Zeitpunkt t1 erkannt. Die Erfindung sieht nun vor, dass nach Ablauf einer Zeitstufe zum Zeitpunkt t1 geprüft wird, ob der Ist-Kurbelgehäusedruck pKG(IST) größer als ein Grenzwert dpKG ist. Bei dem in der 1 dargestellten Verlauf des Ist-Kurbelgehäusedruck pKG(IST) ist dies der Fall. Ursache für den veränderten Verlauf des Ist-Kurbelgehäusedrucks pKG(IST) ist ein Tausch des Luftfilters. Zur Erhöhung der Prozesssicherheit kann vorgesehen sein, dass noch eine vorgebbare Zeit gewartet wird, bis auf den veränderten Verlauf des Ist-Kurbelgehäusedrucks pKG(IST) reagiert wird. Nach Ablauf dieser Zeitstufe werden sowohl die Lernkurve LK als auch die Grenzkurve GK auf ihre Anfangswerte zurückgesetzt. Die Anfangswerte können den Ursprungswerten entsprechen, also den ursprünglich applizierten Datenwerten bei Neuzustand der Brennkraftmaschine. Dieser Fall ist in der 1 dargestellt. Die Lernkurve LK hat daher zum Zeitpunkt t0 und zum Zeitpunkt t1 dasselbe Druckniveau p1. In der Figur ist dies durch die beiden Punkte A und B1 gekennzeichnet. Entsprechend hat die Grenzkurve GK zum Zeitpunkt t0 und zum Zeitpunkt t1 dasselbe Druckniveau p2. Nach dem Zurücksetzen der Lernkurve LK und der Grenzkurve GK wird in den Kurbelgehäuse-Drucküberwachungsmodus gewechselt.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lernkurve LK und die Grenzkurve GK auf korrigierte Ursprungswerte gesetzt werden. Berechnet wird die Korrektur zum Beispiel anhand des Lastprofils der Brennkraftmaschine oder der Betriebsdauer der Brennkraftmaschine. Typischerweise wird das Lastprofil in Abhängigkeit der Motordrehzahl und des Motormoments ermittelt, zum Beispiel über die Verweildauer in den entsprechenden Drehzahl- und Motormomentklassen. Bei dieser Ausführungsform wird dann die Lernkurve LK zum Zeitpunkt t1 auf einen kleineren Wert des Kurbelgehäusedrucks korrigiert. In der 1 ist der korrigierte Ursprungswert mit dem Punkt B2 gekennzeichnet. Für die Grenzkurve GK gilt dies in angepasster Form.
In der 2 ist ein Programm-Ablauf dargestellt. Bei S1 wird nach der Initialisierung des elektronischen Motorsteuergeräts zunächst solange gewartet, bis der Startvorgang abgeschlossen ist. Bei S2 wird geprüft, ob ein stationärer Betriebszustand vorliegt. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S2: nein, so wird zum Punkt A zurückverzweigt. Wurde hingegen ein stationärer Betriebszustand erkannt, Abfrageergebnis S2: ja, so wird im Anschluss bei S3 geprüft, ob eine Zeitstufe tGW noch nicht abgelaufen ist. Gesetzt wird diese Zeitstufe tGW, zum Beispiel fünfzehn Minuten, mit dem abgeschlossenen Startvorgang. Ergibt die Prüfung bei S3, dass die Zeitstufe tGW bereits abgelaufen ist, Abfrageergebnis S3: nein, so wird zu S8 verzweigt und in den Kurbelgehäuse-Drucküberwachungsmodus gewechselt. Ist die Zeitstufe tGW hingegen noch nicht abgelaufen, Abfrageergebnis S3: ja, so wird zu S4 verzweigt und geprüft ob der Ist-Kurbelgehäusedruck pKG(IST) größer/gleich einem Grenzwert dpKG ist. Dies ist dann der Fall, wenn der Luftfilter getauscht wurde. Wenn der Ist-Kurbelgehäusedruck pKG(IST) nicht größer ist, Abfrageergebnis S4: nein, wird zum Punkt C verzweigt. Dieser Programmpfad wird also dann durchlaufen, wenn der Luftfilter nicht getauscht wurde. Wird bei S4 festgestellt, dass der Ist-Kurbelgehäusedruck pKG(IST) größer/gleich dem Grenzwert dpKG ist, Abfrageergebnis S3: ja, so wird bei S5 geprüft, ob die Zeitstufe t abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S5: nein, wird bei S6 die Zeit verringert und zum Punkt B zurückverzweigt. Wurde bei S5 hingegen festgestellt, dass die Zeitstufe t abgelaufen ist, Abfrageergebnis: ja, so werden bei S7 die Lernkurve LK und die Grenzkurve GK auf ihre Anfangswerte zurückgesetzt. Die Anfangswerte entsprechen den Ursprungswerten, also den ursprünglich applizierten Datenwerten bei Neuzustand der Brennkraftmaschine. Alternativ können die Anfangswerte auch in Abhängigkeit des Lastprofils der Brennkraftmaschine oder der Betriebsdauer der Brennkraftmaschine korrigiert sein. Anschließend wird dann bei S8 der Kurbelgehäuse-Drucküberwachungsmodus gesetzt und bei S9 geprüft, ob ein Motorstopp erkannt wurde. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S9: nein, so wird zum Punkt C zurückverzweigt, anderenfalls ist der Programmablauf beendet.

Claims

Verfahren zur Überwachung des Kurbelgehäusedrucks (pKG), bei dem eine Lernkurve (LK) in Abhängigkeit einer Soll-Istabweichung des Kurbelgehäusedrucks berechnet wird, bei dem der Soll-Kurbelgehäusedruck in Abhängigkeit der Lernkurve (LK) angepasst wird, in Abhängigkeit des Soll-Kurbelgehäusedrucks eine Grenzkurve (GK) berechnet wird und bei dem der Ist-Kurbelgehäusedruck (pKG(IST)) auf Überschreitung der Grenzkurve (GK) überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Motorstart mit erkanntem stationären Betrieb der Brennkraftmaschine der Ist-Kurbelgehäusedruck (pKG(IST)) mit einem Grenzwert (dpKG) verglichen wird und bei festgestellter Grenzwertüberschreitung (pKG(IST)≥dpKG) die Lernkurve (LK) und infolge die Grenzkurve (GK) auf ihre Anfangswerte zurückgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert auf einen Ursprungswert im Neuzustand der Brennkraftmaschine gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert auf einen korrigierten Ursprungswert gesetzt wird, wobei der Ursprungswert anhand des Lastprofils der Brennkraftmaschine oder der Betriebsdauer der Brennkraftmaschine korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Kurbelgehäusedruck (pKG(IST)) mit einem Grenzwert (dpKG) innerhalb einer vorgebbaren Zeit (tGW) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Zurücksetzen der Lernkurve (LK) und der Grenzkurve (GK) in den Kurbelgehäusedruck-Überwachungsmodus gewechselt wird.