DE102006032493B3

DE102006032493B3 - Verfahren zur Plausibilisierung eines Umgebungsdrucksensors für eine Brennkraftmaschine, Steuereinrichtung und Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006032493B3
Application number: DE102006032493A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Burkhardt; Andreas Hofmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2026-07-14

Abstract

In einem Verfahren zur Plausibilisierung eines Umgebungsdrucksensors für eine Brennkraftmaschine wird ein Rechenwert (AMP) für den Umgebungsdruck mittels eines Saugrohrmodells zur Berechnung von Zustandsgrößen in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine berechnet, ein Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck durch den Umgebungsdrucksensor erfasst und der Messwert (AMP_MES) für Umgebungsdruck basierend auf einem Vergleich mit dem Rechenwert (AMP) für den Umgebungsdruck plausibilisiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilisierung eines Umgebungsdrucksensors für eine Brennkraftmaschine, eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer derartigen Steuereinrichtung.
Zur Erfüllung immer strenger werdender Abgasvorschriften und zur Erzielung geringerer Verbrauchswerte werden moderne Verbrennungsmotoren mittels elektronischer Steuereinrichtungen gesteuert. Das Verhalten des Verbrennungsmotors wird dabei basierend auf physikalischen Modellen modelliert und die die Abgabeleistung des Motors beeinflussenden Aktuatoren werden unter Berücksichtigung äußerer Restriktionen, wie beispielsweise dem Fahrerwunsch, Sicherheitsfunktionen, sowie Abgasnormen optimal angesteuert. Der Umgebungsdruck zählt dabei zu den Größen, die das Motorverhalten mit beeinflussen, und ist deshalb durch die in der Steuereinrichtung implementierten Modelle zu berücksichtigen. Der Wert des Umgebungsdrucks wird meist durch Umgebungsdrucksensoren erfasst. Insbesondere zur Erfüllung der in den USA geforderten On-Board-Diagnose (OBD2) ist eine Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors erforderlich. In druckgeführten Brennkraftmaschinen ist neben dem Umgebungsdrucksensor ein Saugrohrdrucksensor mit ähnlichem oder weiterem Messbereich vorhanden. In diesem Fall wird die Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors bekanntermaßen nach längerem Stillstand des Motors durch Vergleich der beiden Sensorwerte durchgeführt. Die Häufigkeit der Plausibilisierung ist hier jedoch stark eingeschränkt. Ferner ist diese Art der Plausibilisierung bei luftmassengeführten Brennkraftmaschinen, d.h. bei Brennkraftmaschinen mit Luftmassensensor anstatt des Saugrohrdrucksensors, nicht möglich.
Aus DE 100 21 639 C1 und DE 197 45 698 A1 sind Verfahren zur Plausibilisierung eines Umgebungsdrucksensors und eines Saugrohrdrucksensors gemäß dem Oberbegriff des geänderten Anspruchs 1 bekannt. Demnach werden die Signale beider Drucksensoren während eines Volllast-Betriebszustands, das heißt bei voll geöffneter Drosselklappe, mit einem Modellwert für den Saugrohrdruck, welcher basierend auf dem Signal eines Luftmassenmessers ermittelt wird, verglichen.
Aus DE 102 30 834 A1 ist ein Verfahren zur Überprüfung eines Umgebungsdrucksensors für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem der Umgebungsdruck mittels des Umgebungsdrucksensors und der Druck in einem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine mittels eines Saugrohrdrucksensors ermittelt werden. Bei dem Verfahren wird die Funktionalität des Umgebungsdrucksensors dadurch überprüft, dass der Umgebungsdruck mit einem Startwert verglichen wird, der vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine mittels des Saugrohrdrucksensors gewonnen wird. Der Vergleich wird jedoch nur dann durchgeführt, wenn vorher eine Überprüfung des Saugrohrdrucksensors dazu führt, dass dieser funktionsfähig ist.
Aus DE 101 32 833 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung eines Drucksensors bekannt, bei dem ein Maß für die Korrektur der Gemischzusammensetzung durch ein Gemischregelsystem gebildet wird und die zugeführte Luftmasse und der Saugrohrdruck erfasst werden. Ein Fehler des Umgebungsdrucksensors wird dann erkannt, wenn die gemessene Luftmasse von der berechneten Luftmasse abweicht, die Korrektur des Gemischregelsystems kleiner ist als ein bestimmter Grenzwert, und wenn bei weit geöffneter Drosselklappe der Saugrohrdruck und der Umgebungsdruck unzulässig voneinander abweichen.
Aus der DE 101 35 586 A1 ist ein Rekonfigurationsverfahren zur Kompensation von Ausfällen eines Sensorsystems für die Implementierung eines Computersystems bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine Steuereinrichtung und eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welche sich durch eine größere Flexibilität bezüglich der Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einem Verfahren zur Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 wird ein Messwert für den Umgebungsdruck durch den Umgebungsdrucksensor erfasst. Ferner wird der Luftdurchsatz in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine ermittelt. Darauf basierend berechnet ein Saugrohrmodell den Druck an einer Referenzposition, welche sich im Ansaugtrakt stromabwärts einer Luftansaugöffnung befindet. Weiterhin berechnet das Saugrohrmodell den Druckabfall, welcher zwischen der Luftansaugöffnung und der Referenzposition auftritt. Ein Rechenwert für den Umgebungsdruck wird dann basierend auf dem Druck an der Referenzposition und dem Druckabfall berechnet. Die Plausibilisierung des Messwertes für den Umgebungsdruck wird dann basierend auf einem Vergleich mit dem Rechenwert für den Umgebungsdruck durchgeführt.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den durch ein entsprechend ausgestaltetes Saugrohrmodell ermittelten Rechenwert für den Umgebungsdruck zur Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors heranzuziehen. Dieses Verfahren ermöglicht für luftmassengeführte Brennkraftmaschinen, welche mit einem Luftmassensensor und einem Umgebungsdrucksensor ausgestattet sind und ansonsten keinen zusätzlichen Drucksensor innerhalb des Ansaugtrakts aufweisen, eine OBD2-konforme Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors. Das Verfahren ermöglicht ferner bei saugrohrdruckgeführten Brennkraftmaschinen, welche neben dem Umgebungsdrucksensor auch einen Saugrohrdrucksensor aufweisen, die Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors auch bei Betrieb der Brennkraftmaschine durchzuführen. Die Referenzposition kann im Ansaugtrakt an einer beliebigen Position stromabwärts der Luftansaugöffnung gewählt werden, vorzugsweise an Positionen, an denen der Druck durch das Saugrohrmodell bereits zur Verfügung steht. Der Druckabfall an den zwischen der Luftansaugöffnung und der Referenzposition angeordneten Drosselelementen, wie beispielsweise einem Luftfilter oder der Drosselklappe, kann durch entsprechende Modellierung ermittelt werden. Der Rechenwert für den Umgebungsdruck ergibt sich dann durch einfache Summierung des Drucks an der Referenzposition und dem Druckabfall. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine größere Diagnosehäufigkeit und einen flexiblen Einsatz in unterschiedlichen Motorsteuerungskonzepten bzw. Motorkonfigurationen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 wird der Luftdurchsatz im Ansaugtrakt mittels eines Luftmassensensors erfasst.
Diese Ausgestaltung des Verfahrens eignet sich für luftmassengeführte Brennkraftmaschinen, d.h. für Brennkraftmaschinen, welche über einen Sensor zur Erfassung des Luftdurchsatzes im Ansaugtrakt verfügen und deren Laststeuerung auf dem Messwert dieses Sensors basiert.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 wird der Druck in einem Saugrohr des Ansaugtrakts stromabwärts einer Drosselklappe mittels eines Saugrohrdrucksensors erfasst. Das Saugrohrmodell berechnet dann den Luftdurchsatz im Ansaugtrakt basierend auf dem gemessenen Saugrohrdruck.
Diese Ausgestaltung des Verfahrens eignet sich für druckgeführte Brennkraftmaschinen, d.h. für Brennkraftmaschinen, welche über einen Sensor zur Erfassung des Luftdrucks im Saugrohr verfügen und deren Laststeuerung auf dem Messwert dieses Sensors basiert. Im Unterschied zu bekannten Verfahren, bei denen die Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors durch Vergleich des Messwerts des Saugrohrdrucksensors mit dem Messwert des Umgebungsdrucksensors nur bei Stillstand der Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann, ermöglicht diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors auch bei Betrieb der Brennkraftmaschine.
Die Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 4 bis 6 ermöglichen eine vereinfachte Berechnung des Rechenwerts für den Umgebungsdruck in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine. So ist gemäß Anspruch 4 vorteilhaft, bei Erkennen eines Schub-Betriebszustands der Brennkraftmaschine die Referenzposition stromaufwärts der Drosselklappe zu wählen. Im Schub-Betriebszustand herrschen an der Drosselklappe überkritsche Druckverhältnisse. Für überkritische Druckverhältnisse ist der Luftdurchsatz an der Drosselklappe nicht mehr von dem Verhältnis der Drücke stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe abhängig, sondern nur noch vom effektiven Strömungsquerschnitt und dem Druck stromaufwärts bzw. unmittelbar vor der Drosselklappe. Unter diesen Bedingungen ist eine vereinfachte Berechnung des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe möglich.
Insbesondere kann im Schub-Betriebszustand, gemäß Anspruch 5, in guter Näherung angenommen werden, dass der Druck im Ansaugtrakt stromaufwärts der Drosselklappe gleich dem Umgebungsdruck ist. Grund dafür ist der geringe Luftdurchsatz im Schub-Betrieb der Brennkraftmaschine und der damit verbundene geringe Druckverlust zwischen der Luftansaugöffnung und der Drosselklappe.
Bei Erkennen eines Volllast-Betriebzustandes ist die Referenzposition, gemäß Anspruch 6, stromabwärts der Drosselklappe, insbesondere im Saugrohr des Ansaugtrakts zu wählen. Im Volllastbetrieb, d.h. bei im Wesentlichen voll geöffneter Drosselklappe und maximalen Luftdurchsatz, ist der Druckverlust über der Drosselklappe in guter Näherung vernachlässigbar.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 wird der Messwert des Umgebungsdrucks als plausibel bewertet, falls er sich von dem Rechenwert für dem Umgebungsdruck um weniger als oder gleich einem vorgegebenem Betrag unterscheidet.
Entsprechend wird der Messwert gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 8 als unplausibel bewertet, falls sich der Messwert für den Umgebungsdruck von dem Rechenwert für den Umgebungsdruck um mehr als den vorgegebenen Betrag unterscheidet. Durch diese Vergleichsoperation kann eine sinnvolle Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors auf einfache Weise durchgeführt werden.
Gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 9 kann die Anzahl der Ereignisse, bei denen der Messwert für den Umgebungsdruck als unplausibel bewertet wird, in einer Fehlerstatistik ausgewertet werden. Unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise nach einer bestimmten Anzahl derartiger Ereignisse kann ein Eintrag in einem Fehlerspeicher vorgenommen werden, welcher bei der nächsten Wartung der Brennkraftmaschine auf einen Defekt des Umgebungssensors hinweist.
Die Ansprüche 10 bis 18 beziehen sich auf eine Steuereinrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass sie die Verfahrensschritte gemäß den Ansprüche 1 bis 9 durchführt. Bezüglich der Vorteile wird auf die Ausführungen bezüglich der Ansprüche 1 bis 9 verwiesen.
Anspruch 19 betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung gemäß den Ansprüchen 10 bis 18. Bezüglich der Vorteile wird auch hier auf die Ausführungen bezüglich der Ansprüche 1 bis 9 verwiesen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
1 eine schematische Darstellung eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine,
2 ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens
3 ein Diagramm der Durchflussfunktion Ψ gegen das Druckverhältnis MAP/PUT an der Drosselklappe
4 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens
In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 und eine mit der Brennkraftmaschine 1 gekoppelte Steuereinrichtung 2 schematisch dargestellt. Zum Zwecke der besseren Übersichtlichkeit sind nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bestandteile der Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst einen Zylinder 3 und einen sich im Zylinder 3 Auf und Ab bewegbaren Kolben 4. In dem durch den Zylinder 3 und den Kolbenboden begrenzten Brennraum finden die Gemischbildung und die Verbrennung statt. Die zur Verbrennung notwendige Frischluft wird dem Zylinder 3 über einen Ansaugtrakt 5 zugeführt. Der Ansaugtrakt 5 und der Brennraum werden dabei über ein steuerbares Einlassventil 6 wechselweise getrennt und verbunden. Die Gemischbildung kann dabei mittels eines Kraftstoff-Einspritzventils (nicht dargestellt) wahlweise vor dem Einlassventil 6 (Saugrohreinspritzung) oder direkt im Brennraum (Kraftstoff-Direkteinspritzung) erfolgen. Im Falle des hier dargestellten Ottomotors, erfolgt die Zündung des Gemischs mittels einer Zündkerze 7. Die durch die Verbrennung entstehenden Abgase werden über ein Auslassventil 8 in einen Abgastrakt 9 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt.
Im Ansaugtrakt 5 sind stromabwärts einer Luftansaugöffnung 10 ein Luftfilter 11, ein Luftmassensensor 12 (bei luftmassengeführter Version, welche eventuell keinen Saugrohrdrucksensor 15 aufweist), eine steuerbare Drosselklappe 13, ein Saugrohr 14, ein Saugrohrdrucksensor 15 (bei saugrohrdruckgeführter Version, welche eventuell keinen Luftmassensensor 12 aufweist) und das Einlassventil 6 angeordnet.
Die Steuereinrichtung 2 ist mit den die Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine 1 beeinflussenden Aktuatoren, insbesondere einem Stellmotor (nicht dargestellt) für die Drosselklappe 13, sowie mit Sensoren, insbesondere dem Luftmassensensor 12 bzw. dem Saugrohrdrucksensor 15, verbunden. Ferner ist der Brennkraftmaschine 1 ein Umgebungsdrucksensor 16 zugeordnet, welcher ebenfalls mit der Steuereinrichtung 2 verbunden ist.
In der Steuereinrichtung 2 ist ein so genanntes Saugrohrmodell zur Bestimmung von Zustandsgrößen im Ansaugtrakt 5 der Brennkraftmaschine 1 implementiert. Ein derartiges Saugrohrmodell ist in den Patentschriften EP 0 820 559 B1 und EP 0 886 725 B1 (im Folgenden als Referenzpatent bezeichnet) ausführlich erläutert. Der Inhalt dieser Patentschriften gilt durch diesen Verweis als in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung mit aufgenommen. Insbesondere wird auf den darin erläuterten Zusammenhang zwischen dem Luftmassenstrom in den Zylinder 3 und dem Druck im Saugrohr 14, der so genannten Schluckliniengleichung, sowie auf die Durchflussgleichung zur Berechnung des Luftmassenstroms an der Drosselklappe 13 in Abhängigkeit von der Durchflussfunktion Ψ verwiesen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele für das Verfahren zur Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors 16 einer Brennkraftmaschine 1 erläutert, welche in der Steuereinrichtung 2 implementiert sein können.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, welches auf eine luftmassengeführte Brennkraftmaschine 1 anwendbar ist. Das Verfahren bezieht sich demnach auf eine Brennkraftmaschine 1, welche im Ansaugtrakt 5 einen Luftmassensensor 12 zur Erfassung des Luft durchsatzes MAF, jedoch nicht notwendigerweise einen Sensor 15 zur Erfassung des Saugrohrdrucks MAP aufweist.
Nach dem Start des Verfahrens (S100) wird zunächst geprüft, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären Betriebszustand befindet (S101). Als Kriterium kann dabei ein konstanter Luftmassenstrom MAF im Ansaugtrakt 5 oder, bei drehmomentbasierten Steuerungskonzepten, ein konstanter Wert für die Drehmomentanforderung an den Motor sein. Die Durchführung des Verfahrens in einem stationären Betriebspunkt ist deshalb vorteilhaft, weil sich die zur Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors 16 nötigen Größen nicht ändern bzw. konstant sind. Dies trägt zur Genauigkeit der Plausibilisierung bei. Das Vorliegen eines stationären Betriebspunktes ist jedoch zur Durchführung des Verfahrens nicht unbedingt notwendig, falls bestimmte Fehlerspannen akzeptiert werden.
Falls kein stationärer Betriebspunkt vorliegt, wird diese Überprüfung wiederholt.
Falls das Vorliegen eines stationären Betriebspunkts erkannt wird, wird in einem nächsten Schritt (S102) geprüft, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem Volllast-Betriebszustand befindet. Kriterien zur Überprüfung, ob ein Volllast-Betriebszustand vorliegt, können beispielsweise eine im Wesentlichen voll geöffnete Drosselklappe 13, ein im Wesentlichen maximaler Luftdurchsatz im Ansaugtrakt 5 oder ein voll durchgedrücktes Gaspedal sein. Es kann jedoch auch das Erreichen eines Öffnungswinkels der Drosselklappe 13 herangezogen werden, oberhalb dessen sich der Luftdurchsatz im Ansaugtrakt 5 auch bei weiterer Öffnung nicht mehr ändert.
Bei Erkennen des Volllast-Betriebszustands wird ein Messwert für den Luftdurchsatz MAF_MES durch den Luftmassensensor 12 erfasst (S103). Anschließend wird der Druck im Saugrohr 14 MAP basierend auf diesem Messwert durch das Saugrohrmodell berechnet (S104). Dafür kann die folgende Gleichung herangezogen werden, welche im Referenzpatent näher erläutert ist: m .ZYL = γ1 × MAP + γ0 (1)
Im stationären Betriebszustand ist dabei der Luftmassenstrom m_ZYL in die Zylinder 3 gleich dem Messwert für den Luftdurchsatz im Ansaugtrakt 5 MAF_MES. Der obige Zusammenhang zwischen dem Saugrohrdruck MAP und dem Zylindermassenstrom m_ZYL wird auch als Schlucklinie des Motors bezeichnet. Die Steigung γ₁ und das Absolutglied γ₀ sind in der Steuereinrichtung 2 als Kennfeld abgespeichert und stehen dem Saugrohrmodell zur Verfügung.
Im nächsten Schritt (S105) wird der Rechenwert AMP für den Umgebungsdruck durch Summierung des Saugrohrdrucks MAP und des Druckverlusts am Luftfilter 11, welcher in einem Kennfeld IP_AMP_DEC als Funktion des Luftdurchsatzes MAF_MES abgespeichert ist, berechnet. Da sich die Brennkraftmaschine 1 in einem Volllast-Betriebszustand mit im Wesentlichen voll geöffneter Drosselklappe 13 befindet, kann der Druckverlust an der Drosselklappe 13 in guter Näherung vernachlässigt werden. In diesem Fall ergibt sich im Volllast-Betriebszustand eine vereinfachte Ermittlung des Rechenwerts für den Umgebungsdruck AMP durch Summierung des Saugrohrdrucks MAP und des Druckverlusts IP_AMP_DEC über dem Luftfilter 11. Sollten sich zwischen der Luftansaugöffnung 10 und dem Saugrohr 14 außer dem Luftfilter 11 noch andere Elemente mit drosselnder Wirkung befinden, so ist der Druckverlust über diesen Elementen ebenfalls bei der Berechnung des Rechenwerts AMP für den Umgebungsdruck zu berücksichtigen.
In dem Fall, dass sich die Brennkraftmaschine 1 nicht in einem Volllast-Betriebszustand befindet, wird geprüft, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem Schub-Betriebszustand befindet (S106). Sollte dies nicht der Fall sein, kehrt das Verfahren zur Überprüfung des stationären Betriebszustands zurück (S101).
In dem Fall, dass sich die Brennkraftmaschine 1 im Schub-Betriebszustand befindet, wird wiederum der Messwert MAF_MES für den Luftdurchsatz im Ansaugtrakt 5 durch den Luftmassensensor 12 erfasst (S107).
In einem weiteren Schritt (S108) wird der Druck PUT stromabwärts des Luftfilters und stromabwärts der Drosselklappe 13 basierend auf dem Wert MAF_MES berechnet. Dafür kann die folgende Gleichung herangezogen werden, welche im Referenzpatent näher erläutert ist:
Diese Gleichung wird auch als Durchflussgleichung durch Drosselstellen bezeichnet. Im stationären Betriebszustand ist der Luftdurchsatz m_DK an der Drosselklappe 13 gleich dem von dem Luftmassensensor 12 erfassten Wert MAF_MES. Der so genannte reduzierte Strömungsquerschnitt an der Drosselklappe 13 A_RDK ist in der Steuereinrichtung 2 in Form eines Kennfeldes abgelegt und steht dem Saugrohrmodell bei der Berechnung zur Verfügung. Die Größen R_L und κ sind bekannte Stoffgrößen. Die Lufttemperatur im Saugrohr 14 T_S steht entweder als Messwert eines Temperatursensors oder als Modellwert im Saugrohrmodell zur Verfügung. Die Durchflussfunktion Ψ ist in 3 in Abhängigkeit vom Druckverhältnis MAP/PUT an der Drosselklappe 13 dargestellt. Dabei wird deutlich, dass für überkritische Druckverhältnisse MAP/PUT ≤ 0,53 die Durchflussfunktion Ψ einen konstanten Wert annimmt. Im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 1 ist anzunehmen, dass diese überkritischen Druckverhältnisse an der Drosselklappe 13 vorliegen. Aus diesem Grund vereinfacht sich Gleichung 2.0 dahingehend, dass Ψ als konstant anzunehmen ist. Insofern kann der Druck PUT vor der Drosselklappe 13 durch Gleichung 2.0 berechnet werden.
In einem weiteren Schritt (S109) wird ein Rechenwert für den Umgebungsdruck AMP durch Summation des Drucks PUT vor der Drosselklappe 13 und den Druckverlust IP_AMP_DEC am Luftfil ter 11 berechnet. Da der Luftmassenstrom im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 1 sehr gering ist, kann der Druckverlust IP_AMP_DEC am Luftfilter 11 bei der Berechnung des Rechenwerts des Umgebungsdrucks AMP auch vernachlässigt werden.
Sowohl im Volllast-Betriebszustand als auch des Schub-Betriebszustand wird nach Berechnung des Rechenwerts AMP für den Umgebungsdruck auf gleiche Weise fortgefahren. Nach Erfassen eines Messwertes AMP_MES des Umgebungsdrucks durch den Umgebungsdrucksensor 16 (S110) erfolgt die eigentliche Plausibilisierung des Umgebungsdrucksensors 16 durch Vergleich des Messwertes AMP_MES des Umgebungsdrucks mit dem jeweiligen Rechenwert AMP des Umgebungsdrucks (S111). Dies geschieht dadurch, dass der Betrag der Differenz aus dem Druck des Messwerts AMP_MES für den Umgebungsdruck und dem Rechenwert AMP des Umgebungsdrucks gebildet wird. Ist der Betrag dieser Differenz kleiner oder gleich einem vorgegebenem Grenzwert ΔP, so gilt der Messwert des Umgebungsdrucks AMP_MES als plausibel (S112). Falls der Betrag dieser Differenz größer dem vorgegebenen Grenzwert ΔP ist, wird der Messwert AMP_MES des Umgebungsdrucksensors 16 als unplausibel eingestuft (S113). In diesem Fall kann ein Vermerk in einer Fehlerstatistik eingetragen werden (S114), was bei häufigerem Auftreten eines unplausiblen Messwertes des Umgebungsdrucks zu einem Eintrag in einem Fehlerspeicher führen kann.
Im Folgenden wird anhand der 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Anwendung in einer saugrohrdruckgeführten Brennkraftmaschine 1 er läutert. Das Verfahren bezieht sich demnach auf eine Brennkraftmaschine 1, welche über einen Sensor 15 zur Erfassung des Drucks im Saugrohr 14, jedoch nicht notwendigerweise über einen Luftmassensensor 12 verfügt.
Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nach dem Start des Verfahrens (S200) zunächst geprüft, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären Betriebszustand befindet (S201). Ist dies nicht der Fall, wird diese Überprüfung erneut durchgeführt.
Falls sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären Betriebszustand befindet, wird in einem weiteren Schritt (S202) überprüft, ob die Brennkraftmaschine 1 in einem Volllast-Betriebszustand betrieben wird. Bezüglich der Kriterien, wann der Volllast-Betriebszustand vorliegt, wird auf das vorherige Ausführungsbeispiel verwiesen.
Falls erkannt wird, dass die Brennkraftmaschine 1 in einem Volllast-Betriebszustand betrieben wird, wird ein Messwert MAP_MES für den Saugrohrdruck durch den Saugrohrdrucksensor 15 erfasst (S203). In einem weiteren Schritt (S204) wird der Luftdurchsatz MAF mittels der oben aufgeführten Gleichung (2) berechnet.
Analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel wird der Rechenwert AMP für den Umgebungsdruck durch Summation des Saugrohrdrucks MAP_MES und des vom Luftdurchsatz abhängigen Druckverlustes IP_AMP_DEC am Luftfilter 11 berechnet (S205).
In dem Fall, dass sich die Brennkraftmaschine 1 nicht im Volllast-Betriebszustand befindet, wird geprüft, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem Schub-Betriebszustand befindet (S206). Ist dies nicht der Fall, kehrt das Verfahren zur überprüfung des stationären Betriebspunktes zurück (S201).
Falls der Schub-Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 erkannt wird, wird wiederum der Messwert MAP_MES für den Saugrohrdruck durch den Saugrohrdrucksensor 15 erfasst (S207). Basierend auf dem Saugrohrdruck MAP_MES wird mittels Gleichung (1) der Luftdurchsatz MAF berechnet (S208).
In einem weiteren Schritt (S209) wird der Druck PUT stromabwärts des Luftfilters und stromaufwärts der Drosselklappe 13 basierend auf dem berechneten Luftdurchsatz MAF berechnet. Hierfür wird Gleichung (2) herangezogen. Aufgrund der überkritischen Druckverhältnisse an der Drosselklappe 13 im Schubbetrieb kann auch hier die Durchflussfunktion Ψ als konstant angenommen werden.
In einem weiteren Schritt (S210) wird der Rechenwert AMP für den Umgebungsdruck durch Summation des Drucks PUT vor der Drosselklappe 13 und dem Druckverlust IP-AMP_DEC am Luftfilter 11 in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz MAF berechnet. Aufgrund des geringen Luftdurchsatzes MAF im Schub-Betrieb, kann auch hier der Druckverlust IP_AMP_DEC am Luftfilter 11 vernachlässigt werden.
Sowohl im Falle des Volllast-Betriebs als auch im Schub-Betrieb wird das Verfahren nach Ermittlung des Rechenwerts AMP für den Umgebungsdruck mit der Erfassung des Messwerts AMP_MES für den Umgebungsdruck fortgesetzt (S211). Die weiteren Verfahrensschritte (S212 bis S215) entsprechen den Schritten (S111 bis S114) des zuvor erläuterten Ausführungsbeispiels, so dass an dieser Stelle auf diese Ausführungen verwiesen wird.

Claims

Verfahren zur Plausibilisierung eines Umgebungsdrucksensors (16) für eine Brennkraftmaschine (1), wobei – ein Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck durch den Umgebungsdrucksensor (16) erfasst wird, – der Luftdurchsatz (MAF) in einem Ansaugtrakt (5) der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird, – der Druck an einer Referenzposition, welche sich im Ansaugtrakt (5) stromabwärts einer Luftansaugöffnung (10) befindet, basierend auf dem Luftdurchsatz (MAF) berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – der Druckverlust berechnet wird, welcher zwischen der Luftansaugöffnung (10) und der Referenzposition auftritt, – ein Rechenwert (AMP) für den Umgebungsdruck basierend auf dem Druck an der Referenzposition und dem Druckverlust berechnet wird, – der Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck basierend auf einem Vergleich mit dem Rechenwert (AMP) für den Umgebungsdruck plausibilisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Luftdurchsatz (MAF) im Ansaugtrakt (5) mittels eines Luftmassensensors (12) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei – der Druck (MAP) in einem Saugrohr (14) des Ansaugtrakts (5) stromabwärts einer Drosselklappe (13) mittels eines Saugrohrdrucksensors (15) erfasst wird, – der Luftdurchsatz (MAF) im Ansaugtrakt (5) basierend auf dem Druck (MAP) im Saugrohr (14) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich die Referenzposition stromaufwärts einer Drosselklappe (13) befindet, wenn ein Schub-Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) erkannt wird, bei dem an der Drosselklappe (13) überkritische Druckverhältnisse herrschen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Druckverlust zwischen der Luftansaugöffnung (10) und der Referenzposition vernachlässigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich die Referenzposition in einem Saugrohr (14) stromabwärts der Drosselklappe (13) befindet, wenn ein Volllast-Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) erkannt wird, bei dem an der Drosselklappe (13) unterkritische Druckverhältnisse herrschen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck als plausibel bewertet wird, falls er sich von dem Rechenwert (AMP) für den Umgebungsdruck um weniger als oder gleich einen vorgegebenen Betrag (ΔP) unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck als unplausibel bewertet wird, falls er sich von dem Rechenwert (AMP) für den Umgebungsdruck um mehr als einen vorgegebenen Betrag (ΔP) unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Anzahl der Ereignisse, in denen der Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck als unplausibel bewertet wird, in einer Fehlerstatistik für einen Fehlerspeicher ausgewertet wird.
Steuereinrichtung (2) zum Steuern einer Brennkraftmaschine (1), welche derart ausgebildet ist, dass zur Plausibilisierung eines Umgebungsdrucksensors (16) – ein Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck durch den Umgebungsdrucksensor (16) erfasst wird, – der Luftdurchsatz (MAF) in einem Ansaugtrakt (5) der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird, – der Druck an einer Referenzposition, welche sich im Ansaugtrakt (5) stromabwärts einer Luftansaugöffnung (10) befindet, basierend auf dem Luftdurchsatz (MAF) berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – der Druckverlust berechnet wird, welcher zwischen der Luftansaugöffnung (10) und der Referenzposition auftritt, – der Rechenwert (AMP) für den Umgebungsdruck basierend auf dem Druck an der Referenzposition und dem Druckverlust berechnet wird, – der Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck basierend auf einem Vergleich mit dem Rechenwert (AMP) für den Umgebungsdruck plausibilisiert.
Steuereinrichtung (2) nach Anspruch 10, wobei der Luftdurchsatz (MAF) im Ansaugtrakt (5) mittels eines Luftmassensensors (12) erfasst wird.
Steuereinrichtung (2) nach Anspruch 10, wobei – der Druck (MAP) in einem Saugrohr (14) des Ansaugtrakts (5) stromabwärts einer Drosselklappe (13) mittels eines Saugrohrdrucksensors (15) erfasst wird, – der Luftdurchsatz (MAF) im Ansaugtrakt (5) basierend auf dem Druck (MAP) im Saugrohr (14) berechnet wird.
Steuereinrichtung (2) nach Anspruch 10, wobei sich die Referenzposition stromaufwärts einer Drosselklappe (13) befindet, wenn ein Schub-Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) erkannt wird, bei dem an der Drosselklappe (13) überkritische Druckverhältnisse herrschen.
Steuereinrichtung (2) nach Anspruch 13, wobei der Druckverlust zwischen der Luftansaugöffnung (10) und der Referenzposition vernachlässigt wird.
Steuereinrichtung (2) nach Anspruch 10, wobei sich die Referenzposition in einem Saugrohr (14) stromabwärts der Drosselklappe (13) befindet, wenn ein Volllast-Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) erkannt wird, bei dem an der Drosselklappe (13) unterkritische Druckverhältnisse herrschen.
Steuereinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck als plausibel bewertet wird, falls er sich von dem Rechenwert (AMP) für den Umgebungsdruck um weniger als oder gleich einen vorgegebenen Betrag (ΔP) unterscheidet.
Steuereinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck als unplausibel bewertet wird, falls er sich von dem Rechenwert (AMP) für den Umgebungsdruck um mehr als einen vorgegebenen Betrag (ΔP) unterscheidet.
Steuereinrichtung (2) nach Anspruch 17, wobei die Anzahl der Ereignisse, in denen der Messwert (AMP_MES) für den Umgebungsdruck als unplausibel bewertet wird, in einer Fehlerstatistik für einen Fehlerspeicher ausgewertet wird.
Brennkraftmaschine (1), welche eine Steuereinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 18 aufweist.