DE602004005467T2

DE602004005467T2 - Verfahren zur Versagenserkennung eines variablen Einlassystems

Info

Publication number: DE602004005467T2
Application number: DE602004005467T
Authority: DE
Inventors: Anders Lingenhult; Joakim Pauli
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2024-11-06
Also published as: US20060096581A1; EP1655466B1; EP1655466A1; DE602004005467D1; US7270116B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern einer Emissionszunahme von einem Verbrennungsmotor im Fall eines Defektes eines variablen Einlasssystems, welches den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors verändert und zumindest ein Ventil zum Ändern einer effektiven Abstimmlänge des variablen Einlasssystems aufweist. Das variable Einlasssystem weist einen Drucksensor und eine Motorsteuereinheit (ECU) auf, welche die Kraftstoffeinspritzung in den Motor durch ein Betankungskennfeld basierend auf gespeicherten Daten regelt, welche den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors betreffen. Das Verfahren enthält die folgenden Schritte:

i. Messen von mindestens zwei Abtastwerten des Drucks des variablen Einlasssystems;
ii. Berechnen eines Druckschwankungswertes basierend auf Informationen aus den mindestens zwei Abtastwerten des Drucks des variablen Einlasssystems;
iii. Vergleichen des berechneten Druckschwankungswertes mit einem vorbestimmten Wert.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Verbrennungsmotor mit einer Motorsteuereinheit (ECU), welche die Kraftstoffzuführung zum Verbrennungsmotor durch ein Betankungskennfeld regelt, welches die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge ansprechend auf die Motordrehzahl, die Motorlast und einen volumetrischen Wirkungsgrad des Motors anpasst. Der Motor weist zudem ein variables Einlasssystem mit mindestens einem Ventil zum Ändern einer effektiven Abstimmlänge des variablen Einlasssystems auf, wobei ein Defekt des variablen Einlasssystems mittels eines Vergleichs einer berechneten Druckschwankung eines Einlassdrucks des variablen Einlasssystems mit einem vorbestimmten Wert für die Druckschwankung festgestellt werden kann.
STAND DER TECHNIK
Seit vielen Jahren ist es bekannt, die Leistungsabgabe und das Drehmoment von Verbrennungsmotoren durch das Verwenden von „abgestimmten" Einlasssystemen zu erhöhen. Solche Einlasssysteme verwenden die Trägheit von Luft, die im Begriff ist, durch den Motor eingelassen zu werden, um den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen, d.h. die Menge an Luft, welche für jeden Motorzyklus in die Motorzylinder eingelassen wird. Ein Nachteil mit abgestimmten Auspuffanlagen ist jedoch, dass die Abstimmwirkung auf einen eher begrenzten Motordrehzahlbereich beschränkt ist. Ein effizienteres Abstimmen führt zu einem sogar begrenzteren Motordrehzahlbereich mit arbeitender Abstimmung. Zudem setzt das Abstimmen eines Motors in einem bestimmten Drehzahlbereich eigentlich den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors außerhalb dieses Drehzahlbereiches herab.
Bei einem abgestimmten Einlasssystem lassen die Einlassventile Luft durch ein „Rohr" ein. Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, wird eine Saugwelle, welche auf ein dünneres Medium trifft, als Druckwelle reflektiert (und umgekehrt eine Druckwelle als Saugwelle reflektiert). Ein dünneres Medium ist in diesem Kontext ein Rohr mit einem größeren Durchmesser. Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, führt das Einlassen von Luft in den Zylinder zu einer Saugwelle. Da diese Saugwelle auf ein dünneres Medium trifft, d.h. eine Durchmesservergrößerung am Ende des Rohres, wird sie als Druckwelle reflektiert. Bei einem richtig abgestimmten Einlasssystem sollte die Druckwelle die Einlassventile unmittelbar bevor dieselben schließen erreichen und auf diese Weise eine zusätzliche Menge an Luft in die Zylinder drücken. Wie nachvollzogen werden kann und oben erwähnt wurde, arbeitet diese Art von Abstimmung nur in einem begrenzten Motordrehzahlbereich. Wenn die Motordrehzahl zu hoch ist, wird die Druckwelle das Einlassventil nicht rechtzeitig erreichen. Wenn sie zu gering ist, wird die zusätzliche Luft, welche durch die Druckwelle in den Zylinder gedrückt wird, Zeit haben zurück durch die offenen Einlassventile auszutreten. Wie erwähnt wurde, ist ein Problem mit abgestimmten Einlasssystemen, dass sie eigentlich den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors außerhalb des bestimmten Motordrehzahlbereiches herabsetzten, was das Motordrehmoment als Funktion der Motordrehzahl ungleichmäßig machen wird. Je effizienter das Abstimmen ist, desto begrenzter ist der abgestimmte Motordrehzahlbereich und desto schlechter wird der volumetrische Wirkungsgrad des Motors außerhalb des abgestimmten Drehzahlenbereiches sein.
Um die oben erwähnten Probleme zu vermeiden, wurden variable Einlasssysteme entwickelt. Bei solchen Einlasssystemen ist es möglich die effektive Länge des Einlassrohres zu variieren. Dies erfolgt meistens durch ein Ventil, welches das Einlass-„Rohr" punktiert, um die effektive Länge zu verkürzen, d.h. die Länge vom Einlassventil des Motors zum dünneren Medium. Solche Systeme sind dem Fachmann allgemein bekannt und funktionieren gut, um Motoren ruhige Laufeigenschaften über einen breiten Motordrehzahlbereich zu verleihen.
Es besteht jedoch ein ernsthaftes Problem, welches die Kombination von variablen Einlasssystemen und Motoren mit elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzanlagen betrifft. Solche Kraftstoffeinspritzanlagen sind auf ein „Betankungskennfeld" angewiesen, welches die Menge des eingespritzten Kraftstoffs basierend auf Informationen über den Einlasskrümmerdruck, die Motordrehzahl und den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors steuert. Wenn der volumetrische Wirkungsgrad des Motors nicht dem entspricht, was im Betankungskennfeld erwartet wird, wird sich eine Emissionszunahme ergeben. Dies geschieht aufgrund des Effekts, dass sich ein Ventildefekt im Vergleich dazu, was in dem Fall wäre, wenn das Ventil richtig funktionieren würde, auf die Menge an Luft auswirkt, welche in den Motor eingelassen wird. Dies „täuscht" die Motorsteuerung eine Menge an Kraftstoff einzuspritzen, welche entweder zu einer zu „mageren" oder einer zu „fetten" Verbrennung führt (magere und fette Verbrennung sind Motorjargon für Luft/Kraftstoffgemische, welche verglichen zu der Menge an Luft, welche für eine vollständige Verbrennung benötigt wird, zu geringe oder zu hohe Mengen an Kraftstoff enthalten).
Für stationäre Zustände wird die Menge an eingespritzten Kraftstoff durch Informationen von einem Sauerstoffsensor in der Auspuffanlage „fein abgestimmt", aber für instationäre Lastzustände wird es eine Emissionszunahme geben (stationärer Zustand bedeutet, dass der Motor mit der gleichen Drehzahl und Last für eine verlängerte Zeitdauer läuft – instationär bedeutet, dass sich die Drehzahl und/oder Last des Motors ändert).
Zudem könnte der gesamte Motorwirkungsgrad beeinträchtigt werden, wenn ein Ventil, welches in einem variablen Einlasssystem enthalten ist, versagen sollte. Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, ist nichts umsonst. Ein abgestimmter Motor ist von einem thermodynamischen Standpunkt ein größerer Motor im Vergleich zu einem nicht abgestimmten Motor, zumindest beim abgestimmten Motordrehzahlbereich. Ein großer Motor, welcher mit Teillast läuft, ist weniger effizient als ein kleinerer Motor, welcher die gleiche Leistungsabgabe abgibt. Mit Teillast könnte es daher vorteilhaft sein einen weniger abgestimmten Motor wie möglich (oder sogar besser, einen falsch abgestimmten Motor) aufzuweisen, da solch ein Motor von einem thermodynamischen Standpunkt ein kleinerer Motor ist. Kleine Motoren weisen einen höheren Wirkungsgrad bei einer gegebenen Leistungsabgabe als große Motoren bei der gleichen Leistungsabgabe auf.
Zudem verlangt die Gesetzgebung in erster Linie in den Vereinigten Staaten sogenannte fahrzeugeigene Diagnose- bzw. Feststellungssysteme, welche den Fahrer bei einer Funktionsstörung informieren.
US-A-5 138 874 beschreibt ein Feststellungssystem für einen Motor mit einem Einlasssystem mit Membranventilen. Das Feststellungssystem weist einen im Einlasssystem platzierten Drucksensor auf, wobei der Drucksensor an einer Motorsteuerung angeschlossen ist. Die Motorsteuerung nimmt Abtastwerte des Drucks im Einlasssystem als Funktion von Kurbelwinkelgrad (CAD), wenn Druckfluktuationen, d.h. Druckschwankungen einen bestimmten Wert überschreiten würden, wird die Motorsteuerung informiert, dass eines der Membranventile defekt ist. Als Reaktion auf die Informationen informiert die ECU den Fahrer über den Defekt des Membranventils.
Leider beschreibt US-A-5 138 874 kein zuverlässiges Verfahren zum Berechnen des Druckfluktuationspegels ohne das Nehmen von Abtastwerten des Drucks als Funktion von CAD. Dies ist wahrscheinlich aufgrund der Tatsache, dass ein versagendes Memb ranventil eine so große Druckfluktuation ergibt, dass ein komplizierteres Berechnungsverfahren nicht benötigt wird. Für mehr normale Einlasssysteme, d.h. Einlasssysteme ohne Membranventile, ist das Verfahren nach US-A-5 138 874 nicht ausreichend.
Ein weiterer ernsthafter Nachteil mit der Erfindung, welche in US-A-5 138 874 beschrieben ist, ist, dass das darin beschriebene Verfahren viel Prozessorleistung erfordert. Das Nehmen von Abtastwerten des Drucks als Funktion von CAD bedeutet viel mehr Arbeit für den Prozessor, welcher in der Motorsteuereinheit, ECU, enthalten ist.
Zudem mangelt es der US-A-5 138 874 daran zu beschreiben, wie die Emissionen im Fall eines Defekts des Membranventils zu minimieren sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet das Problem mit den erhöhten Emissionen zu lösen, welche sich aus dem fehlerhaften Einlasssystemdefekt ergeben. Die Erfindung ist auch darauf gerichtet das Problem mit der Feststellung des Einlasssystemdefekts zu lösen, ohne die Anforderungen an die Prozessorkapazität in der Motorsteuereinheit, ECU, unnötigerweise sehr zu erhöhen.
Die oben erwähnten Probleme werden durch einen Verbrennungsmotor gelöst, wobei eine Motorsteuereinheit ein Betankungskennfeld ansprechend auf die Feststellung eines Defekts von mindestens einem Ventil des variablen Einlasssystems anpasst.
Es ist vorteilhaft, wenn ein Drucksensor in einem Einlassluftsammler angeordnet ist, welcher eine Zylinderbank in einem Motor einer V-Konfiguration versorgt, da Tests gezeigt haben, dass diese Stellung einen großen Druckschwankungsunterschied ergibt.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn das variable Einlasssystem zwei separate Einlassluftsammler aufweist, welche durch eine Trennwand voneinander getrennt sind, in ein Nebenrohr übergehen und durch mindestens ein Klappenventil miteinander verbunden sind.
Es ist auch vorteilhaft, wenn ein Drucksensor in einem der Einlassluftsammler angeordnet ist, da es unnötig ist mehr als einen Drucksensor zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung löst auch diese Probleme durch ein Kraftstoffeinspritzverfahren, welches folgende Schritte aufweist:

i. Messen von mindestens zwei Abtastwerten des Drucks des variablen Einlasssystems (100);
ii. Berechnen eines Druckschwankungswertes basierend auf Informationen aus den mindestens zwei Abtastwerten des Drucks des variablen Einlasssystems;
iii. Vergleichen des berechneten Druckschwankungswertes mit einem vorbestimmten Wert; wobei das Verfahren durch den weiteren Schritt gekennzeichnet ist:
iv. Ändern des Betankungskennfelds in ein Betankungskennfeld, welches an den volumetrischen Ist-Wirkungsgrad angepasst ist, welcher dem berechneten Druckschwankungswert entspricht, wenn sich der berechnete Druckschwankungswert vom vorbestimmten Wert um mehr als eine vorbestimmte Toleranz unterscheidet.

Tests haben gezeigt, dass es in einigen Fällen vorteilhaft ist, wenn die vorbestimmte Toleranz 0–10% des vorbestimmten Wertes gleicht. In anderen Fällen kann eine größere vorbestimmte Toleranz, z.B. 10–30% oder 30–100% des vorbestimmten Wertes vorteilhafter sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend wird die Erfindung mittels beispielhafter bevorzugter Ausführungsformen in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
1 eine schematische Ansicht eines Einlasssystems eines V8-Motors nach der vorliegenden Erfindung ist,
2 ein Oberflächendiagramm ist, welches eine Druckabweichung als Funktion der Motordrehzahl und des Krümmerdrucks für offene und geschlossene Ventile des Einlasssystems zeigt, und
3 ein Blockschema bzw. Blockdiagramm ist, welches die Schritte darstellt, welche im Verfahren zum Verringern von Emissionen nach der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 wird ein schematisches variables Einlasssystem 100 gezeigt, welches acht Hauptkanäle PC aufweist, welche jeweils mit einem Motorzylinder (nicht gezeigt) verbunden sind, wobei die acht Zylinder auf eine Weise in einer V8-Konfiguration angeordnet sind, welche von jemandem mit technischen Fähigkeiten allgemein verstanden wird. Das Einlasssystem 100 weist zudem zwei Einlassluftsammler 110 und 120 auf, welche durch eine Trennwand 130 voneinander getrennt sind. Es gibt zwei Öffnungen 140 und 150 in der Trennwand 130, wobei die Öffnungen mittels zwei Klappenventilen 140' bzw. 150' geöffnet und geschlossen werden können. Natürlich können die Ventile 140' und 150' jeder Art sein. Ein allgemein anerkannter Ausdruck für solche Ventile ist Intake Manifold Transition Valves (IMTV) bzw. Übergangsventile des Einlasskrümmers. Nachstehend wird jedoch auf die Ventile 140' und 150' als Klappenventile Bezug genommen werden. Beide Klappenventile 140' und 150' sind mit einer gemeinsamen Steuerwelle 160 verbunden, welche mit einem Stellantrieb 170 verbunden ist, beispielsweise einem Vakuumstellantrieb, welcher die Klappenventile durch das Übermitteln einer Drehbewegung an die Steuerwelle 160 öffnen und schließen kann. Die Einlassluftsammler 110 und 120 gehen in ein gemeinsames Nebenrohr 180 über. Zudem ist ein Drucksensor 190 in einem der Einlassluftsammler 110 oder 120 angeordnet. Der Drucksensor ist an einer Motorsteuereinheit ECU angeschlossen und tastet den Einlassdruck in einem der Einlassluftsammler 110 oder 120 ab. Wie nachvollzogen werden kann und jemand mit technischen Fähigkeiten allgemein bekannt ist, ist die ECU zudem an steuerbaren Motorbauteilen, wie Zündkerzen (nicht gezeigt), Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (nicht gezeigt), Kraftstoffpumpen (nicht gezeigt), Variable Valve Timing (VVT)-Einrichtungen bzw. variablen Ventilsteuerungen (wenn der Motor solche Merkmale aufweist, nicht gezeigt) und dem Stellantrieb 170 zur Steuerung des Öffnens/Schließens der Klappenventile 140' und 150' angeschlossen. Wie im Abschnitt des Stands der Technik beschrieben wurde, kann das Abstimmen eines Einlass systems ein höheres Drehmoment ergeben, da der volumetrische Wirkungsgrad, d.h. die Menge an Luft, welche in jeden Zylinder pro Motorzyklus eingelassen wird, mit einem korrekten Abstimmen des Einlasses zunimmt. Für den Motor mit dem variablen Einlass nach der vorliegenden Erfindung haben Versuche gezeigt, dass der Motor für ein maximales Drehmoment mit den offenen Ventilen 140' und 150' bei Motordrehzahlen unter 1600 Umdrehungen pro Minute (U/Min) und über 3100 U/Min laufen sollte. Zwischen 1600 U/Min und 3100 U/Min sollte der Motor mit geschlossenen Ventilen 140' und 150' laufen.
Wie im Abschnitt des Stands der Technik impliziert, gibt es ein Schema, auf welches oft als „Betankungskennfeld" Bezug genommen wird, welches in der ECU gespeichert ist. Das Betankungskennfeld ist eine grobe Schätzung dessen, wie viel Kraftstoff in den Motor als Funktion der Motorlast und Motordrehzahl eingespritzt werden sollte. Das Betankungskennfeld zieht den volumetrischen Wirkungsgrad bei der Vorhersage, wie viel Kraftstoff eingespritzt werden sollte, in Betracht. Wenn der volumetrische Wirkungsgrad nicht dem Erwarteten entspricht, beispielsweise in dem Fall, dass sich eines der Klappenventile 140' oder 150' oder beide in einer Stellung befindet/befinden, in der es/sie nicht erwartet wird/werden, wird das Betankungskennfeld nicht die richtige Menge an Kraftstoff einspritzen, was zu erhöhten Emissionen führen wird. Wenn der volumetrische Wirkungsgrad höher als erwartet ist, werden die Emissionen von Stickstoffoxiden, NOx, zunehmen, da eine Verbrennung mit überschüssiger Luft Abgase mit einem Überschuss an Sauerstoff produzieren wird, was die Umwandlung von NOx in Katalysator unwirksam machen wird. Im gegenteiligen Fall werden die Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (uHC) und Kohlenmonoxiden (CO) zunehmen, wenn der volumetrische Wirkungsgrad niedriger als erwartet ist, was übrigens wahrscheinlicher ist.
Nach der Erfindung ist es möglich, dass die ECU zwischen unterschiedlichen Betankungskennfeldern für verschiedene Defektmoden des variablen Einlasssystems wechselt. Es ist auch möglich die ECU zu einem normalen Modus zurückwechseln zu lassen, wenn das Feststellungssystem beispielsweise feststellt, dass ein Ventil, welches zuvor festsaß, wieder auf richtige Weise funktioniert.
Die meisten Motoren weisen zudem einen „Lambda"-Sensor auf, welcher in der Auspuffanlage angeordnet ist und die ECU darüber informiert, ob der Motor mit einem Luft/Kraftstoff-Gemisch läuft, welches entweder zu mager (mehr Luft als benötigt wird, um den ganzen Kraftstoff zu verbrennen) oder zu fett (mehr Kraftstoff als benötigt wird, um den ganzen Sauerstoff zu verbrauchen) ist. Die Informationen vom Lambdasensor können jedoch nur bei „stationären" Zuständen verwendet werden, d.h. wenn die Drehzahl und Last des Motors für eine verlängerte Zeitdauer nicht geändert werden. Bei instationären Zuständen ist das Regeln des Kraftstoffs, welcher in den Motor eingespritzt wird, in erster Linie auf Informationen vom Betankungskennfeld angewiesen.
Um festzustellen, ob die Klappenventile 140' und 150' den Steuersignalen von der ECU folgen, infolgedessen der ECU die korrekte Annahme in Bezug auf den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors geben, misst der Drucksensor 190 den Druck in einem der zwei Einlassluftsammler 110 oder 120. In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Druck alle vier Millisekunden gemessen, d.h. mit einer Rate von 250 Hz. Das Drucksignal wird auf folgende Weise verarbeitet.
In einem ersten Schritt wird das Rohsignal vom Drucksensor tiefpassgefiltert. Dies kann entweder digital in der ECU des Motors oder analogisch durch das Durchlassen des Drucksignals durch eine Induktanz erfolgen (optional kann das Drucksignal auch durch einen Kondensator „kurzgeschlossen" werden).
In einem zweiten Schritt wird das tiefpassgefilterte Signal vom „rohen" unverarbeiteten Drucksignal subtrahiert.
In einem dritten Schritt wird eine Berechnung der Druckschwankung durch die Addition des absoluten Wertes einer Anzahl von Rohdruckabtastwerten, welche durch das tiefpassgefilterte Signal subtrahiert werden, durchgeführt.
In einem vierten Schritt wird der berechnete Wert der Druckschwankung mit einem erwarteten Wert für die Druckschwankung verglichen. Dieser Wert hängt davon, ob die Klappenventile 140' und 150' offen oder geschlossen sind, vom Einlassdruck und von der Motordrehzahl ab. Der erwartete Wert ist jedoch immer höher, wenn die Klappenventile geschlossen sind.
Durch das Vergleichen des gemessenen Wertes für das Druckschwankungssignal mit dem erwarteten Wert kann gefolgert werden, ob das variable Einlasssystem richtig funktioniert.
In 2 werden Druckschwankungswerte (PV) mit offenen Klappenventilen (OV) und geschlossenen Klappenventilen (CV) als Funktion der Motordrehzahl (ES) und des Einlassdrucks (IP) in einer dreidimensionalen grafischen Darstellung gezeigt. Es sollte angemerkt werden, dass die Druckschwankungswerte arbiträr sind, wohingegen die Einheiten auf der Achse der Motordrehzahl und der Achse des Einlassdrucks Umdrehungen pro Minu te bzw. Kilopascal sind. Wie gezeigt, ist der Druckschwankungswert für geschlossene Klappenventile immer höher.
Diese Kenntnisse ermöglichen die ECU zu informieren, wenn herauskommen würde, dass eines der Klappenventile nicht funktioniert, da die ECU „weiß", welche Druckabweichung für jede Motordrehzahl, jeden Einlassdruck und jeden volumetrischen Wirkungsgrad erwartet werden kann, wenn die Klappenventile richtig funktionieren. Die ECU kann folglich auch entscheiden, ob eines oder beide der Klappenventile entweder in einer offenen oder geschlossenen Stellung festgesessen ist/sind, was zu einer Abweichung in der erwarteten Druckschwankung führt.
Die Schritte, welche im Verfahren nach der Erfindung enthalten sind, werden in 3 gezeigt.
Wenn die ECU darüber informiert wird, dass ein Klappenventil in irgendeiner Stellung festsitzt, kann sie eine von zwei Maßnahmen ergreifen. In einer ersten Ausführungsform könnte sie den Fahrer durch das Aufleuchten lassen einer Lampe zum Anzeigen einer Funktionsstörung (MIL) und/oder das Ertönen lassen eines Piepsers darüber informieren, dass etwas verkehrt ist. In einer zweiten Ausführungsform, welche bevorzugt wird als letzter Schritt in 3 gezeigt wird, schaltet die ECU auf ein Betankungskennfeld, welches zum neuen volumetrischen Wirkungsgrad des Motors passt. Auf diese Weise wird ein Defekt eines der Klappenventile nicht zu erhöhten Emissionen führen. Das Einzige, was passieren wird, ist, dass die maximale Ausgangsleistung des Motors abnimmt. Für die zweite Ausführungsform ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Defekte des Klappenventils zum „Feststellungskasten", welcher oft bei Autowerkstätten verwendet wird, übermittelt werden. Durch solch eine Übermittlung kann die Autowerkstatt das fehlerhafte reparie ren, wenn sich das Auto dort zum Service oder zur Wartung befindet.
Die Druckschwankungsberechnung nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht verschiedene Defektmoden der IMTV zu erkennen; beispielsweise, wenn sie halb offen sind, wenn sie vollständig geöffnet sein sollten, wenn sie halb geschlossen sind, wenn sie ganz geschlossen sein sollten, oder wenn sie entweder in einer offenen oder geschlossenen Stellung festsitzen. Im letzten Fall schaltet die ECU abhängig von der Motordrehzahl vorzugsweise zwischen einem „normalen" Betankungskennfeld und einem Betankungskennfeld für einen fehlerhaften Modus.
Zudem bietet die Druckschwankungsberechnung ein betriebssicheres Verfahren zum Bestimmen eines Ventildefekts. Wenn beispielsweise ein IMTV nicht vollständig geschlossen ist, kann es ausreichend geschlossen sein, um die Druckschwankung in einem der Einlassluftsammler zu erhöhen. Solch ein Zustand wird kein Fehlersignal erzeugen, was vorteilhaft ist. Da die Druckschwankungen ein Messwert des Abstimmens des Einlasses sind, wird das Abstimmen ungeachtet des Nicht-Schließens des IMTV arbeiten.
In Bezug auf die Stellung des Drucksensors haben Versuche gezeigt, dass es bevorzugt wird den Drucksensor 190 in einem der Einlassluftsammler 110 oder 120 anzuordnen, vorzugsweise in einem Abstand vom Nebenrohr 180. Durch das Halten des Drucksensors entfernt von der unmittelbaren Nähe des Nebenrohres 180, wird ein „Leckage bzw. Verlust" von Druckimpulsen vom „anderen" Einlassluftsammler, d.h. dem Einlassluftsammler ohne Drucksensor, zum Drucksensor verhindert. Natürlich ist es möglich Drucksensoren in beiden Einlassluftsammlern 110, 120 zu platzieren, aber dies gilt als unnötig kostspielig.
Oben wurde die Erfindung in Bezug auf einige der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Für jemanden mit technischen Fähigkeiten ist es jedoch offensichtlich, dass viele Abweichungen bzw. Veränderungen von den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann das beschriebene Verfahren zum Berechnen der Schwankung des Einlassdrucks zu jedem anderen geeigneten Verfahren verändert werden. Beispiele solcher Verfahren sind die Berechnung des Root Mean Square (RMS)-Wertes bzw. Effektivwertes, was ein Verfahren ist, welches jemandem mit technischen Fähigkeiten allgemein bekannt ist.
Zudem weist der Motor der bevorzugten Ausführungsform acht Zylinder auf, welche in einer V-Konfiguration vorgesehen sind. Das schließt jedoch nicht aus, dass die Erfindung bei Motoren mit z.B. zwei, drei, vier, fünf, sechs, zehn, zwölf oder achtzehn Zylindern verwendet werden kann, wobei die Zylinder in verschiedenen Konfigurationen vorgesehen sein können, wie beispielsweise einer Reihen-, V-, W-, Boxer- oder Radialkonfiguration. Diese Zylinderkonfigurationen sind jemandem mit technischen Fähigkeiten allgemein bekannt und in der Literatur gut beschrieben. Wie nachvollzogen werde kann, kann sich das Positionieren der IMTV und Drucksensoren erheblich von der hierin beschriebenen Ausführungsform unterscheiden. Bei Reihenmotoren würde das IMTV am wahrscheinlichsten zwischen zwei Einlassluftsammlern angeordnet sein, welche das Luft/Kraftstoff-Gemisch (oder für CI-Motoren nur Luft) zu beispielsweise den Zylindern Nummer 1 bis n/2 bzw. den Zylindern Nummer (n/2 + 1) bis n zuführen, wobei n der Anzahl an Zylindern gleicht.
Oben wurde die Erfindung zur Verwendung mit einem variablen Einlasssystem mit zwei „effektiven Längen" des Einlasssystems offenbart. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die vorliegende Erfindung für variable Einlasssysteme mit mehr als zwei „effektiven Längen", z.B. drei effektiven Längen verwendet werden könnte.

Claims

Verbrennungsmotor mit einer Motorsteuereinheit (ECU), welche die Kraftstoffzuführung zum Verbrennungsmotor durch ein Betankungskennfeld regelt, welches die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge ansprechend auf die Motor-drehzahl, die Motorlast und den volumetrischen Wirkungs-grad des Motors anpasst, und mit einem variablen Ein-lasssystem (100) mit mindestens einem Ventil (140', 150') zum Ändern einer effektiven Abstimmlänge des variablen Einlasssystems (100), wobei ein Defekt des variablen Ein-lasssystems (100) mittels eines Vergleichs einer berech-neten Druckschwankung eines Einlassdrucks des variablen Einlasssystems (100) mit einem vorbestimmten Wert für die Druckschwankung festgestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuereinheit (ECU) das Betankungskennfeld ansprechend auf das Feststellen eines Defekts von mindestens einem Ventil (140', 150') des variablen Einlasssystems (100) anpasst.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das variable Einlasssystem (100) zwei separate Einlassluftsammler (110, 120) aufweist, welche durch eine Trennwand (130) voneinander getrennt sind, in ein Nebenrohr (180) übergehen und durch mindestens ein Übergangsventil (140', 150') des Einlasskrümmers miteinander verbunden sind.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein Drucksensor (190) in einem der Einlassluftsammler (110, 120) angeordnet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Motor ein V-8 Motor ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Motor ein Sechszylinder-Reihenmotor ist.
Verfahren zum Verringern einer Emissionszunahme von einem Verbrennungsmotor im Fall eines Defekts des variablen Einlasssystems (100), welches den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors verändert und zumindest ein Ventil (140', 150') zum Ändern einer effektiven Abstimmlänge des variablen Einlasssystems (100) aufweist, wobei das variable Einlasssystem (100) einen Drucksensor (190) und eine Motorsteuereinheit (ECU) aufweist, welche die Kraftstoff einspritzung in den Motor durch ein Betankungskennfeld basierend auf gespeicherten Daten regelt, welche den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors betreffen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: i. Messen von mindestens zwei Abtastwerten des Drucks des variablen Einlasssystems (100); ii. Berechnen eines Druckschwankungswertes basierend auf Informationen aus den mindestens zwei Abtastwerten des Drucks des variablen Einlasssystems; iii. Vergleichen des berechneten Druckschwankungswertes mit einem vorbestimmten Wert; und durch den weiteren Schritt gekennzeichnet ist: iv. das Ändern des Betankungskennfelds in ein Betankungskennfeld, welches an den volumetrischen Ist-Wirkungsgrad angepasst ist, welcher dem berechneten Druckschwankungswert entspricht, wenn sich der berechnete Druckschwankungswert vom vorbestimmten Wert um mehr als eine vorbestimmte Toleranz unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Drucksensor (190) in einem Einlassluftsammler (110, 120) angeordnet ist, welcher eine Zylinderbank in einem Motor einer V-Konfiguration versorgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die vorbestimmte Toleranz gleich 0–10% des vorbestimmten Wertes ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die vorbestimmte Toleranz gleich 10–30% des vorbestimmten Wertes ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die vorbestimmte Toleranz gleich 30–100% des vorbestimmten Wertes ist.