Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Um einen effizienten und möglichst Schadstoffreien Be¬ trieb von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraft¬ fahrzeugen, zu ermöglichen, wird deren Steuerungsaufwand ständig erhöht. So werden u. a. die Zündungssteuerung und Brennstoffzumessung ständig diffiziler und die An¬ saugsysteme verbessert. Zur Erzielung einer gleichmäßi¬ geren Füllung der Brennräume über den Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine werden Ansaugverteiler einge¬ setzt, bei denen im unteren Drehzahl- und Lastbereich lange Saugrohre (Resonanzaufladung) und im oberen Dreh¬ zahlbereich kurze Saugrohre bei vergrößertem Ansaugvolu¬ men zur Wirkung kommen. Dabei sind zwei- oder mehrstufi¬ ge Ausführungen möglich, deren Umschaltung meist dreh¬ zahlabhängig und ggf. lastabhängig erfolgt. Von ent¬ scheidender Bedeutung dieser Maßnahmen zur Verbesserung der Leistung und des Wirkungsgrades bei günstigen Schad¬ stoffwerten ist aber deren störungsfreies Zusammenwir¬ ken.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren auf¬ zuzeigen, mit dem Störungen im Ansaugsystem mit einfa¬ chen Mitteln erkennbar und ggf. zumindest teilweise kompensierbar sein sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnen¬ den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaf¬ te Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Pa¬ tentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, die Umschalt¬ funktion des Ansaugverteilers zu überwachen und bei einer Fehlstellung der Schaltmittel Maßnahmen einzulei¬ ten. Die Maßnahmen können im einfachsten Falle das An¬ steuern einer Warnanzeige sein, die die Bedienungsperson darauf hinweist, daß kein regulärer und ordnungsgemäßer Betrieb der Brennkraftmaschine vorliegt. Die Maßnahmen können bevorzugt jedoch das Ansteuern eines Fehlerspei¬ chers sein, aus dem beispielsweise in einer Servicesta¬ tion durch Auslesen des Fehlerspeicherε die Art der Störung und ggf. deren Dauer erfaßbar sind. Alternativ oder zusätzlich dazu können im Steuerungsablauf der Brennkraftmaschine, beispielsweise durch Zündungseiπ- griff (Verschiebung des Zündzeitpunkteε), durch Eingriff in die Brennstoffzumessung oder in die Abgaεrückführung, Maßnahmen eingeleitet werden, die die durch die Fehl¬ stellung der Schaltmittel entstehenden nachteiligen Auswirkungen auf den Maschinenbetrieb und/oder die Ab¬ gasemissionen kompensieren.

Gemäß Anspruch 2 können an den Schaltmitteln des Ansaug¬ verteilers elektrische (Potentiometer) oder elektrome- chanische Stellungsgeber angeordnet werden, die bei einer Fehlstellung der Schaltmittel ein Störungssignal abgeben.

Bevorzugt wird jedoch gemäß den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 6 vorgeschlagen, den Verbrennungsluftdurchsatz bzw. die Füllung der Brennkraftmaεchine als Überwa¬ chungsparameter zu verwenden. Dabei ist zu berücksichti¬ gen, daß beispielsweise für die Brennstoffzumessung oh¬ nehin die Füllung der Brennkraftmaschine berechnet wird,

so daß der dafür erforderliche Steuerungsaufwand in der Regel bereits vorhanden ist.

Durch Vergleichen dieser bei regulärem Maschinenbetrieb vorliegenden Sollwerte für den Verbrennungεdurchεaτiz bzw. die Füllung mit den Istwerten kann somit bei bau¬ lich relativ geringem Aufwand ermittelt werden, ob eine Fehlstellung der Schaltmittel im Ansaugverteiler vor¬ liegt, weil dann die Istwerte jedenfalls unter den Soll¬ werten liegen. Dabei kann es angezeigt sein, auch den absoluten Luftdruck mit zu berücksichtigen, um bei gro¬ ßen Luftdruckschwankungen unzutreffende Fehlermeldungen auszuschließen.

Ein Ausführungsbeiεpiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schemati¬ sche Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftma¬ schine mit einem Ansaugverteiler mit kurzen und langen Saugrohren und Schaltmitteln zum Umschalten,

Fig. 2 einen weiteren Ansaugverteiler im wesent¬ lichen gleicher Bauart mit einem Steuergerät zum Überwachen der Schaltmittel abhängig von der Füllung der Brennkraftmaschine, und

Fig. 3 eine Füllungεkurve des Saugrohres nach Fig. 2 über der Drehzahl der Brennkraftmaschine.

Die Fig. 1 zeigt schematiεch den Zylinderkopf 10 einer Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit je Zylin¬ der zwei Auslaßventilen 12 und zwei Einlaßventilen 14. Die Einlaßventile 14 steuern je Zylinder einen Einlaßka¬ nal 16, wobei an die Einlaßkanäle 16 in bekannter Weise ein Ansaugverteiler 18 angeschloεsen ist.

Der Ansaugverteiler 18 setzt sich im wesentlichen aus einem ersten Sammelrohr 20, einem zweiten Sammelrohr 22, je Zylinder der Brennkraftmaschine einem kurzen Einzel¬ rohr 24 und einem langen Einzelrohr 26 zusammen. Die Einzelrohre 24 münden dabei in das Sammelrohr 22, wäh¬ rend die Einzelrohre 26 in das Sammelrohr 20 einlaufen. Vor dem Anschluß an die Einlaßkanäle 16 sind die Einzel¬ rohre 24, 26 jeweils zu einem gemeinsamen Einzelrohr vereint. Die Sammelrohre 20, 22 sind über ein Verbin¬ dungsrohr 28 miteinander verbunden.

Im Sammelrohr 20 ist in dessen Einlaßεtutzen 32 eine willkürlich steuerbare Drosselklappe 30 angeordnet, die in nicht dargestellter Weise mit dem Gaspedal des Kraft¬ fahrzeuges verbunden ist und die zur Leistungεsteuerung der Brennkraftmaschine dient. Ferner sind in den kurzen Einzelrohren 24 Klappen 34 vorgesehen, die in ihrer einen Stellung (wie gezeichnet) die kurzen Einzelrohre 24 schließen, während sie in der anderen Endεtellung dieεe voll öffnen.

Die Klappen 34 werden über ein nur teilweise dargestell¬ tes Gestänge 36 und einen Elektromotor 38 betätigt. Der Elektromotor 38 weiεt dabei einen zweiarmigen Hebel 40

r

auf, an deεsen einem Ende die Stellstange 36 angreift, während das andere Ende mit zwei Stellungsgebern 42, 44 zusammenwirkt.

Der Elektromotor 38 wird über ein Steuergerät 46 ange¬ steuert, welches u. a. ein Drehzahlsignal n der Brenn¬ kraftmaschine verarbeitet. Die Steuerung der Klappen 34 ist dabei so, daß diese bei einer Drehzahl n < 3090 min- geschlossen sind und bei der Schaltdrehzahl ns von 3000 min- durch ein entsprechendes Signal an den Elektromotor 38 in ihre offene Stellung geschwenkt wer¬ den. In der offenen oder in der geschloεεenen Stellung der Klappen 34 liegt der freie Arm des Hebels 40 entwe¬ der an dem Stellungsgeber 42 oder an dem Stellungsgeber 44 an, so daß über diese Geber dem Steuergerät 46 die tatsächliche Stellung der Klappen 34 angezeigt ist.

Liegt eine Fehlstellung der Klappen vor, d. h. daß bei¬ spielsweise bei Ausfall des Elektromotors 38 bei einer Drehzahl von > 3000 min- die Klappen 34 noch geschlos¬ sen sind, so wird über das Steuergerät 46 die Störung erkannt und eine Fehlermeldung an eine Warnanzeige 48 ausgegeben. Fehlstellungen können auch durch nur teil¬ weise geschlosεene Klappen 34 (Stellungsgeber 42 und 44 nicht betätigt) vorliegen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein weiteres Auεführungεbei- εpiel, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Anstelle der Stellungsgeber 42, 44 wird die Stellung der Klappen 34 in den kurzen Einzelrohren 24 abhängig von

der Füllung der Brennkraftmaschine überwacht. Dazu ist ein Zentralrechner 50 (Handelsbezeichnung z. B. Motro- nic) vorgesehen, mittels dem zunächst in bekannter Weise die Zündungssteuerung und die Brennstoffzumessung zu den Einspritzventilen 52 errechnet wird. U. a. werden dem Zentralrechner 50 dabei die folgenden Werte zugeführt:

P = absoluter Luftdruck

P = Druck im Ansaugverteiler 18

m = Luftmasεe/-menge (ermittelt z. B. mittelε eineε Hitzdrahtes oder einer auεschwenkbaren Klappe im Ansaugbereich)

n = Maschinendrehzahl

α = Lastzustand (z. B. durch die Öffnung der Dros¬ selklappe 32)

T = Temperatur der Brennkraftmaschine.

Die Füllung λa errechnet sich dabei nach

λa = K • iü

wobei K eine Konstante ist. λa iεt die Baεis der Ein¬ spritzmengenberechnung pro Arbeitsspiel der Brennkraf-- maschine.

Bei dem gezeichneten Ansaugverteiler 18 mit einer Um¬ schaltung nε der Klappen 34 bei z. B. 3000 min ^" ergibt sich in der Vollaststellung (Droεεelklappe 30 voll ge¬ öffnet) eine Füllungεkurve, wie in der Fig. 3 in ausge¬ zogenen Linien dargestellt. Bei regulärer Umschaltung der Klappen 34 geht der Kurvenabεchnitt λaL (unterhalb der Drehzahl ns) bei nε in den wieder anεteigenden Kur¬ venabschnitt λaK über, während bei einer Fehlstellung der Klappen 34 die darunterliegenden, auεgezogenen Kur¬ venabschnitte relevant wären.

In dem Zentralrechner 50 ist in einem Kennfeld der in Fig. 3 gezeigte Kurvenverlauf (für regulären Betrieb) neben weiteren Kurvenverläufen für andere Lastzustände als Sollwerte gespeichert und wird ständig mit den Ist¬ werten im Maschinenbetrieb verglichen. Unterschreiten die Istwerte einen definierten Schwellwert (gestrichelte Linie) wird eine Fehlstellung der Klappen 34 erkannt und eine Fehlermeldung an einen auslesbaren Fehlerspeicher 54 abgegeben.

Zusätzlich mit der Fehlermeldung wird im Zentralrechner 50 ein Hilfsprogramm mit veränderten Zündungε- und Brennstoffzumeßwerten gestartet.

Um bei größeren Luftdruckschwankungen unzutreffende Feh¬ lermeldungen zu vermeiden, wird im Zentralrechner 50 zu¬ sätzlich der absolute Luftdruck Pab, ε mit verarbeitet und im Kennfeld bei abnehmendem Luftdruck die Sollwertkurve bzw. die Schwellwertkurve nach unten verschoben (z. 3. wie mit der strichpunktierten Linie angedeutet). Es kön¬ nen jedoch auch die Istwerte mit einem luftdruckabhängi¬ gen Korrekturfaktor modifiziert werden.

9

Abweichend von dem zuletzt beschriebenen Auεführungsbei- spiel kann auch der Durchsatz an Verbrennungsluft im An¬ saugverteiler 18 zur Beurteilung der Funktion der Klap¬ pen 34 herangezogen werden, beiεpielεweiεe durch ent¬ sprechende Druckgeber oder durch von der Luftströmung ausschwenkbare Klappen innerhalb des Ansaugverteilers 18.