BESCHREIBUNG

Verfahren zum Betreiben einer einen Ladeluftverdichter aufweisenden Leistungserzeugungsvorrichtung, Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und Leistungserzeugungsvorrichtung mit einer solchen Steuervorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer einen Ladeluftverdichter aufweisenden Leistungserzeugungsvorrichtung, eine Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und eine Leistungserzeugungsvorrichtung mit einer solchen Steuervorrichtung.

Im Betrieb eines Ladeluftverdichters kann es aufgrund verschiedener Einflüsse zu einem Strömungsabriss an Verdichterradschaufeln kommen, was auch als Verdichterpumpen oder kurz Pumpen bezeichnet wird. Dies führt zu kritischen Zuständen für eine den Ladeluftverdichter aufweisende Leistungserzeugungsvorrichtung, beispielsweise zu einem Einbruch des Ladeluftdrucks, zu Geräuschbildung, Aufheizung eines Ladepfads, gegebenenfalls bis hin zur Flammenbildung in kritischen Bauteilen wie beispielsweise einem Luftfilter. Des Weiteren leiden das Verdichterrad und auch dieses umgebende Strukturen wie stationäre Leitschaufeln stark unter dem Pumpen, wodurch die Lebensdauer des Ladeluftverdichters verkürzt wird. Das Verdichterrad kann sogar zerstört werden, was weitere Probleme und insbesondere große Gefahren für sich in der Umgebung aufhaltende Personen nach sich ziehen kann. Da es kaum möglich erscheint, dass Auftreten von Verdichterpumpen generell auszuschließen, erscheint es umso wichtiger, solche Zustände sicher erkennen zu können. Dies hat sich jedoch als schwierig erwiesen, wobei es sowohl nachteilig ist, tatsächlich auftretende Pumpereignisse nicht zu erkennen (falsch-negatives Ergebnis), als auch fehlerhaft auf ein Pumpereignis zu schließen, wenn kein Verdichterpumpen auftritt (falsch-positives Ergebnis). Im ersten Fall leidet der Ladeluftverdichter und es ergeben sich die bereits beschriebenen Probleme, im zweiten Fall ist es möglich, dass die Leistungserzeugungsvorrichtung aufgrund fehlerhafter erkannten Verdichterpumpens suboptimal betrieben wird, was sich negativ auf deren Wirkungsgrad sowie gegebenenfalls die Emissionen auswirkt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer einen Ladeluftverdichter aufweisenden Leistungserzeugungsvorrichtung, eine Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und eine Leistungserzeugungsvorrichtung mit einer solchen Steuervorrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert, vorzugsweise vermieden sind.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten bevorzugten Ausführungsformen.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer einen Ladeluftverdichter aufweisenden Leistungserzeugungsvorrichtung geschaffen wird. Es wird ein Ladeluftdruck stromabwärts des Ladeluftverdichters - insbesondere fortlaufend - erfasst und auf einen Druckabfall geprüft. Außerdem wird mindestens ein weiterer mit dem Ladeluftdruck korrelierter Betriebsparameter der Leistungserzeugungsvorrichtung - insbesondere fortlaufend - erfasst. Der mindestens eine weitere Betriebsparameter wird - insbesondere fortlaufend - auf Plausibilität eines Pumpereignisses als Ursache für einen Druckabfall des Ladeluftdrucks ausgewertet, und es wird ein Pumpereignis des Ladeluftverdichters erkannt, wenn ein Abfall des erfassten Ladeluftdrucks erkannt und anhand der Auswertung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters ein Pumpereignis als Ursache für den Druckabfall des Ladeluftdrucks als plausibel bewertet, das heißt als plausible Ursache für den Druckabfall des Ladeluftdrucks erkannt wird. Vorteilhaft kann auf diese Weise ein Verdichterpumpen sehr zuverlässig erkannt werden, sodass sowohl die Anzahl falsch-positiver als auch falsch-negativer Ergebnisse zumindest reduziert werden kann, wobei vorzugsweise falsche Ergebnisse sowie Zuordnungen von Ereignissen vollständig vermieden werden. Insoweit ist erkannt worden, dass der Druckabfall des Ladeluftdrucks für sich genommen zumindest nicht stets ein hinreichendes Kriterium für die sichere Diagnose von Verdichterpumpen ist. Indem aber der mindestens eine weitere mit dem Ladeluftdruck korrelierte Betriebsparameter zusätzlich erfasst und ausgewertet wird, kann die Zuverlässigkeit der Erkennung deutlich gesteigert werden. Dies wiederum erlaubt es, zielgerichtet geeignete Maßnahmen zu treffen, um zumindest die nachteiligen Auswirkungen von Pumpereignissen zu verringern. In einer Ausführungsform wird der Ladeluftdruck stromabwärts Ladeluftverdichters fortlaufend während des Betriebs der Leistungserzeugungsvorrichtung erfasst und auf einen Druckabfall hin geprüft.

In einer Ausführungsform ist es möglich, dass die Erkennung eines Druckabfalls die weiteren Verfahrensschritte auslöst oder triggert, wobei in dieser Ausführungsform insbesondere der mindestens eine weitere Betriebsparameter nur erfasst und ausgewertet wird, wenn zuvor ein Druckabfall des Ladeluftdrucks festgestellt wird.

In einer anderen Ausführungsform wird auch der mindestens eine weitere Betriebsparameter fortlaufend erfasst und insbesondere fortlaufend ausgewertet. Die Erfassung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters und insbesondere auch dessen Auswertung erfolgt also unabhängig davon, ob ein Druckabfall erkannt wird. Um auf ein Pumpereignis zu schließen, werden allerdings die Bedingung des Druckabfalls einerseits und die Auswertung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters andererseits gemeinsam betrachtet, insbesondere miteinander durch ein logisches UND verknüpft.

In einer Ausführungsform wird ein Druckabfall des Ladeluftdrucks erkannt, wenn eine zweite zeitliche Ableitung des Ladeluftdrucks einen vorbestimmten negativen Ableitungs-Grenzwert unterschreitet. Dies stellt ein besonders sicheres Kriterium dar, um einen insbesondere mit Blick auf ein Pumpereignis relevanten Druckabfall zu erkennen.

Insbesondere wird ein Pumpereignis des Ladeluftverdichters immer, das heißt jedes Mal dann erkannt, wenn ein Abfall des erfassten Ladeluftdrucks erkannt und zusätzlich die Auswertung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters ein Pumpereignis als plausible Ursache für den Druckabfall des Ladeluftdrucks zurückgibt.

In einer Ausführungsform wird anhand der Auswertung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters ein Pumpereignis als Ursache für den Druckabfall als plausibel bewertet, wenn durch die Auswertung keine andere Ursache für den Druckabfall des Ladeluftdrucks festgestellt wird. Insbesondere wird in dieser Ausgestaltung ein Pumpereignis des Ladeluftverdichters erkannt, wenn ein Abfall des erfassten Ladeluftdrucks erkannt und die Auswertung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters keine andere Ursache für den Druckabfall des Ladeluftdrucks zurückgibt. Es erfolgt also insbesondere eine Erkennung durch Ausschluss anderer möglicher Ursachen.

Alternativ oder zusätzlich wird anhand der Auswertung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters ein Pumpereignis als Ursache für den Druckabfall als plausibel bewertet, wenn die Auswertung mindestens einen bestimmten zeitlichen Verlauf oder ein bestimmtes Verhalten des mindestens einen weiteren Betriebsparameters feststellt, wobei insbesondere der bestimmte zeitliche Verlauf oder das bestimmte Verhalten des mindestens einen weiteren Betriebsparameters auf ein Pumpereignis schließen lassen oder für ein Pumpereignis charakteristisch sind. In diesem Fall erfolgt insbesondere eine positive Identifizierung eines Pumpereignisses.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Kennzahl ermittelt wird, die angibt, wie viele Pumpereignisse innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters erkannt werden, wobei mindestens eine erste Maßnahme eingeleitet wird, wenn die ermittelte Kennzahl einen vorbestimmten ersten Kennzahl-Grenzwert überschreitet. Dies ermöglicht es vorteilhaft, zielgerichtet Maßnahmen zu ergreifen, um insbesondere die Auswirkungen mit höherer zeitlicher Frequenz auftretender Pumpereignisse verringern zu können.

Insbesondere wird die Kennzahl fortlaufend im Betrieb der Leistungserzeugungsvorrichtung erfasst. In einer Ausführungsform wird die Kennzahl für das vorbestimmte Zeitfenster, danach für ein nachfolgendes vorbestimmtes Zeitfenster, usw., das heißt insbesondere von Zeitfenster zu Zeitfenster, erfasst. Dabei wird die Kennzahl insbesondere innerhalb eines Zeitfensters hochgezählt und am Ende des Zeitfensters zurückgesetzt, insbesondere auf null gesetzt. In einer anderen Ausführungsform wird die Kennzahl als gleitender Wert ermittelt. Insbesondere ist es dabei möglich, dass die Kennzahl bei Auftreten ein Pumpereignisses inkrementiert wird, wobei die Zeit, zu der das Pumpereignis aufgetreten ist, gemerkt wird, und wobei die Kennzahl im zeitlichen Abstand eines vorbestimmten Zeitfensters zu dem Pumpereignis wieder dekrementiert wird. In dieser Ausgestaltung gibt die Kennzahl zu jedem momentanen Zeitpunkt die Anzahl der Pumpereignisse in einem Zeitraum an, der sich ausgehend von dem momentanen Zeitpunkt durch Abzug des vorbestimmten Zeitfensters in die Vergangenheit erstreckt. Insbesondere wird die ermittelte Kennzahl fortlaufend im Betrieb der

Leistungserzeugungsvorrichtung mit dem vorbestimmten ersten Kennzahl -Grenzwert verglichen.

Somit kann die erste Maßnahme zielgerichtet und schnell eingeleitet werden.

Insbesondere wird keine Maßnahme eingeleitet, wenn die ermittelte Kennzahl den vorbestimmten ersten Kennzahl-Grenzwert nicht überschreitet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine zweite Maßnahme eingeleitet wird, wenn die ermittelte Kennzahl einen vorbestimmten zweiten Kennzahl -Grenzwert überschreitet, wobei der vorbestimmte zweite Kennzahl-Grenzwert größer ist als der vorbestimmte erste Kennzahl -Grenzwert. Somit können vorteilhafterweise verschieden gravierende Fälle des Auftretens von Pumpereignissen unterschieden werden, wobei abhängig davon, mit welcher Frequenz die Pumpereignisse auftreten, verschiedene Maßnahmen, insbesondere verschieden scharfe oder gravierende Maßnahmen, getroffen werden können, um negative Folgen des Verdichterpumpens nach Möglichkeit ab zumildem oder abzuwenden.

Insbesondere wird die ermittelte Kennzahl fortlaufend im Betrieb der Leistungserzeugungsvorrichtung mit dem vorbestimmten zweiten Kennzahl-Grenzwert verglichen. Somit kann die zweite Maßnahme zielgerichtet und schnell eingeleitet werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass geprüft wird, ob die Leistungserzeugungsvorrichtung innerhalb eines vorbestimmten Betriebsbereichs betrieben wird, wobei ein Pumpereignis nur erkannt wird, wenn - insbesondere zusätzlich zu den anderen genannten Kriterien - die Leistungserzeugungsvorrichtung innerhalb des vorbestimmten Betriebsbereichs betrieben wird. Vorteilhaft können hierdurch insbesondere Ressourcen, insbesondere Rechenleistung, geschont werden, indem insbesondere die Erkennung eines Pumpereignisses nicht erfolgt, wenn die Leistungserzeugungsvorrichtung außerhalb des vorbestimmten Betriebsbereichs und damit insbesondere in einem Betriebsbereich arbeitet, in dem das Auftreten von Verdichterpumpen unmöglich oder zumindest unwahrscheinlich ist. Zugleich wird dadurch auch die Genauigkeit der Erkennung erhöht, indem solche Betriebsbereiche für die Erkennung von Pumpereignissen ausdrücklich ausgeschlossen werden. Insbesondere wird kein Pumpereignis erkannt, wenn die Leistungserzeugungsvorrichtung nicht innerhalb des vorbestimmten Betriebsbereichs betrieben wird.

Der vorbestimmte Betriebsbereich ist insbesondere in einem Kennfeld definiert, insbesondere als ein vorbestimmter Kennfeldbereich. Das Kennfeld ist insbesondere aufgespannt durch eine Drehzahl und ein Drehmoment der Leistungserzeugungsvorrichtung. Alternativ ist das Kennfeld aufgespannt durch eine elektrische Spannung und einen elektrischen Strom der Leistungserzeugungsvorrichtung.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass geprüft wird, ob ein transienter Betriebszustand für die Leistungserzeugungsvorrichtung vorliegt, wobei ein Pumpereignis nur erkannt wird, wenn - insbesondere zusätzlich zu den anderen genannten Kriterien - kein transienter Betriebszustand für die Leistungserzeugungsvorrichtung vorliegt. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass ein Verdichterpumpen in einem transienten Betriebsbereich, insbesondere bei einem Leistungsabfall oder Lastabwurf, nicht sicher erkannt werden kann. Indem transiente Betriebszustände für die Erkennung von Pumpereignissen ausgeschlossen werden, wird somit vorteilhaft weiterhin die Genauigkeit der Erkennung erhöht.

Insbesondere wird kein Pumpereignis erkannt, wenn ein transienter Betrieb für die Leistungserzeugungsvorrichtung vorliegt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine erste Maßnahme ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einer ersten Alarmierung, einer Veränderung eines Strömungsquerschnitts eines Verdichter-Umgehungspfads um den Ladeluftverdichter, und einer Veränderung eines Strömungsquerschnitts eines Ladepfads, in dem der Ladeluftverdichter angeordnet ist.

Unter einer ersten Alarmierung wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine erste, insbesondere weniger dringliche Warnung an einen Betreiber der Leistungserzeugungsvorrichtung, insbesondere ein Gelbalarm, insbesondere eine Aufforderung zur Überprüfung, verstanden. Die erste Warnung kann akustisch, optisch, haptisch oder in jeder anderen geeigneten Weise sowie in Kombinationen der genannten Weisen ausgegeben werden. Der Strömungsquerschnitt in dem Verdichter-Umgehungspfad wird insbesondere verändert, indem eine Klappenposition oder Ventilstellung einer Umgehungspfad-Stellvorrichtung in dem Verdichter-Umgehungspfad geändert wird. Der Verdichter-Umgehungspfad ist insbesondere ein Verdichter-Bypass. In dem Verdichter-Bypass ist insbesondere eine Umgehungspfad- Stellvorrichtung, insbesondere ein Bypassventil oder eine Bypassklappe, angeordnet, über welche der Strömungsquerschnitt des Verdichter-Umgehungspfads verändert werden kann.

Der Strömungsquerschnitt in dem Ladepfad wird insbesondere verändert, indem eine Klappenposition oder Ventil Stellung einer Ladepfad-Stellvorrichtung in dem Ladepfad geändert wird. Der Ladepfad ist insbesondere ein Luftpfad oder Ladeluftpfad der Leistungserzeugungsvorrichtung, in welchem der Ladeluftverdichter angeordnet ist. In dem Ladepfad ist insbesondere eine Ladepfad-Stellvorrichtung, insbesondere ein Drosselventil oder eine Drosselklappe, angeordnet, über welche der Strömungsquerschnitt des Ladepfads verändert werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine zweite Maßnahme ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einer zweiten Alarmierung und einem Abstellen der Leistungserzeugungsvorrichtung. Somit können die zu ergreifenden Maßnahmen vorteilhaft abhängig von der Frequenz des Auftretens von Pumpereignissen eskaliert werden, wobei die höhere Eskalationsstufe, insbesondere ein Abstellen der Leistungserzeugungsvorrichtung, nur erreicht wird, wenn die Pumpereignisse mit der vorbestimmten, höheren Frequenz auftreten.

Unter einer zweiten Alarmierung wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine zweite, insbesondere dringlichere Warnung, insbesondere eine Aufforderung zur Ergreifung von Maßnahmen, an einen Betreiber der Leistungserzeugungsvorrichtung, insbesondere ein Rotalarm, verstanden. Die zweite Warnung kann akustisch, optisch, haptisch oder in jeder anderen geeigneten Weise sowie in Kombinationen der genannten Weisen ausgegeben werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als der Ladeluftverdichter ein Verdichter eines Abgasturboladers der Leistungserzeugungsvorrichtung betrieben wird, wobei als der mindestens eine weitere Betriebsparameter ein Betriebsparameter verwendet wird, der mit einem Abgasmassenstrom der Leistungserzeugungsvorrichtung - insbesondere positiv - korreliert ist. Zusätzlich zu dem Druckabfall im Ladepfad ist dabei insbesondere der Abgasmassenstrom über eine mit dem Ladeluftverdichter antrieb swirkverbundene Turbine ein hochgradig geeignetes Kriterium, um zielsicher Verdichterpumpen erkennen zu können. Dies wird vorteilhaft durch Auswertung des mit dem Abgasmassenstrom - insbesondere positiv - korrelierten Betriebsparameters ausgenutzt.

Insbesondere wird ein Betriebsparameter als der mindestens eine weitere Betriebsparameter verwendet, der mit dem Abgasmassenstrom der Leistungserzeugungsvorrichtung funktional verknüpft ist, entweder derart, dass der Abgasmassenstrom von dem Betriebsparameter abhängt, oder derart, dass der Betriebsparameter von dem Abgasmassenstrom abhängt. In einer Ausführungsform wird ein Betriebsparameter als der mindestens eine weitere Betriebsparameter verwendet, dessen Wert steigt, wenn der Abgasmassenstrom steigt, und dessen Wert fällt, wenn der Abgasmassenstrom fällt. Insbesondere bleibt der Wert des Betriebsparameters gleich, wenn der Abgasmassenstrom gleichbleibt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als der mindestens eine weitere Betriebsparameter ein Drehmoment der Leistungserzeugungsvorrichtung erfasst wird, insbesondere wenn die Leistungserzeugungsvorrichtung als Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Das Drehmoment der Leistungserzeugungsvorrichtung stellt einen besonders geeigneten weiteren Betriebsparameter dar, um das Vorliegen eines Verdichterpumpens erkennen zu können. Insbesondere ist das Drehmoment mit dem Abgasmassenstrom über die Turbine des Abgasturboladers - insbesondere positiv - korreliert. In einer Ausführungsform wird das Drehmoment an der Leistungserzeugungsvorrichtung gemessen. In einer anderen Ausführungsform wird das Drehmoment insbesondere aus Betriebsdaten der Leistungserzeugungsvorrichtung, insbesondere in einer Steuervorrichtung, berechnet. Insbesondere kann das Drehmoment anhand von Einspritzdaten der Leistungserzeugungsvorrichtung, insbesondere einem Brennstoffdruck und einer Öffnungsdauer eines Injektors, berechnet werden.

Alternativ ist es möglich, dass als der mindestens eine weitere Betriebsparameter eine abgegebene Leistung der Leistungserzeugungsvorrichtung, und/oder ein durch die Leistungserzeugungsvorrichtung abgegebener elektrischer Strom erfasst wird, insbesondere wenn die Leistungserzeugungsvorrichtung als Brennstoffzelle ausgebildet ist. In diesem Fall ist die abgegebene Leistung oder der abgegebene elektrische Strom - insbesondere positiv - korreliert mit einem Abgasmassenstrom der Brennstoffzelle.

Insbesondere wird geprüft, ob der mindestens eine weitere Betriebsparameter, insbesondere das Drehmoment, die abgegebene Leistung oder der abgegebene elektrische Strom, abfällt. Insbesondere wird anhand der Auswertung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters ein Pumpereignis als Ursache für den Druckabfall des Ladeluftdrucks als plausibel bewertet, wenn festgestellt wird, dass der mindestens eine weitere Betriebsparameter nicht abfällt. Insbesondere liegt in diesem Fall kein Leistungs- oder Drehmomenteinbruch vor, was ansonsten den Druckabfall des Ladeluftdrucks auch ohne Pumpereignis erklären würde. Somit liegt insbesondere keine andere Ursache als ein Pumpereignis für den Druckabfall vor, sodass mit hoher Sicherheit auf ein Pumpereignis geschlossen werden kann.

Zusätzlich oder alternativ wird geprüft, ob der mindestens eine weitere Betriebsparameter, insbesondere das Drehmoment, die abgegebene Leistung oder der abgegebene elektrische Strom, ansteigt. Dabei kann insbesondere bei einem Anstieg des mindestens einen weiteren Betriebsparameters eine andere Ursache für den Druckabfall außer einem Pumpereignis nahezu sicher ausgeschlossen werden. Insbesondere muss in einem solchen Fall bei Abwesenheit von Verdichterpumpen eigentlich ein Anstieg des Ladeluftdrucks erwartet werden. Fällt daher in einer solchen Situation der Ladeluftdruck ab, muss mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ein Pumpereignis vorliegen.

In einer Ausführungsform ist die Auswertung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters implizit in der Prüfung auf transienten Betrieb inkludiert. Dies bedeutet insbesondere, dass ein Pumpereignis als Ursache für den Druckabfall als plausibel bewertet wird, wenn kein transienter Betrieb festgestellt wird. Wird dagegen ein transienter Betrieb für die Leistungserzeugungsvorrichtung festgestellt, wird angenommen, dass kein Pumpereignis vorliegt, da der transiente Betrieb als Ursache für den Druckabfall infrage kommt.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Steuervorrichtung für eine Leistungserzeugungsvorrichtung geschaffen wird, die eingerichtet ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Steuervorrichtung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Leistungserzeugungsvorrichtung geschaffen wird, die einen Ladepfad aufweist, in dem ein Ladeluftverdichter angeordnet ist. Die Leistungserzeugungsvorrichtung weist außerdem eine erfmdungsgemäße Steuervorrichtung oder eine Steuervorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf. In Zusammenhang mit der Leistungserzeugungsvorrichtung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren oder der Steuervorrichtung erläutert wurden.

Die Steuervorrichtung ist insbesondere mit einem in dem Ladepfad stromabwärts des Ladeluftverdichters angeordneten Ladeluftdruck-Sensor wirkverbunden.

Insbesondere ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um den mindestens einen weiteren Betriebsparameter zu erfassen und auszuwerten. In einer Ausführungsform ist hierzu die Steuervorrichtung mit mindestens einem Betriebsparameter-Sensor wirkverbunden, um den mindestens einen weiteren Betriebsparameter zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um den mindestens einen weiteren Betriebsparameter zu berechnen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ladeluftverdichter mit einer in einem Abgaspfad der Leistungserzeugungsvorrichtung angeordneten Turbine antriebswirkverbunden ist. Insbesondere ist der Ladeluftverdichter als Verdichter eines Abgasturboladers der Leistungserzeugungsvorrichtung ausgebildet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leistungserzeugungsvorrichtung als Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Alternativ ist die Leistungserzeugungsvorrichtung als Brennstoffzelle ausgebildet.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leistungserzeugungsvorrichtung mit einem Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung;

Figur 2 eine erste schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben der Leistungserzeugungsvorrichtung gemäß Figur 1, und

Figur 3 eine zweite schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leistungserzeugungsvorrichtung 1 mit einem Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung 3.

Die Leistungserzeugungsvorrichtung 1 weist einen Ladepfad 5 auf, in dem ein Ladeluftverdichter 7 angeordnet ist. Der Ladeluftverdichter 7 ist insbesondere Teil eines Abgasturboladers 9 der Leistungserzeugungsvorrichtung 1 und mit einer in einem Abgaspfad 11 der Leistungserzeugungsvorrichtung 1 angeordneten Turbine 13 antriebs wirkverbunden.

Die Leistungserzeugungsvorrichtung 1 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere als Brennkraftmaschine ausgebildet und weist einen Motorblock 15 auf. In einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Leistungserzeugungsvorrichtung 1 als Brennstoffzelle ausgebildet ist.

Die Steuervorrichtung 3 ist insbesondere mit einem in dem Ladepfad 5 stromabwärts des Ladeluftverdichters 7 angeordneten ersten Ladeluftdruck-Sensor 17 wirkverbunden, um den Ladeluftdruck in dem Ladepfad 5 stromabwärts des Ladeluftverdichters 7 erfassen zu können. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung 3 zusätzlich mit einem in dem Ladepfad 5 stromaufwärts des Ladeluftverdichters 7 angeordneten zweiten Ladeluftdruck-Sensor 19 wirkverbunden, um den Ladeluftdruck in dem Ladepfad 5 auch stromaufwärts des Ladeluftverdichters 7 erfassen zu können. Dies kann vorteilhaft insbesondere zu einer höheren Genauigkeit oder Plausibilisierung einer Erkennung eines Druckabfalls des Ladeluftdrucks stromabwärts des Ladeluftverdichters 7 beitragen.

Die Steuervorrichtung 3 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel außerdem eingerichtet, um mindestens einen weiteren Betriebsparameter der

Leistungserzeugungsvorrichtung 1, insbesondere der Brennkraftmaschine und ganz besonders des Motorblocks 15, zu erfassen und auszuwerten. Hierzu ist die Steuervorrichtung 3 mit einem Betriebsparameter-Sensor 21 wirkverbunden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Steuervorrichtung 3 eingerichtet ist, um den mindestens einen weiteren Betriebsparameter zu berechnen, insbesondere anhand von zusätzlichen, an der Leistungserzeugungsvorrichtung 1 und insbesondere an dem Motorblock 15 erfassten Parametern.

Als der mindestens eine weitere Betriebsparameter wird vorzugsweise ein Betriebsparameter verwendet, der mit einem Abgasmassenstrom in dem Abgaspfad 11 der Leistungserzeugungsvorrichtung 1 positiv korreliert ist. Vorzugsweise wird als der mindestens eine weitere Betriebsparameter ein Drehmoment der Leistungserzeugungsvorrichtung 1 erfasst, insbesondere gemessen oder berechnet, wobei insbesondere geprüft wird, ob das Drehmoment abfällt oder ansteigt, und wobei insbesondere ein Pumpereignis als Ursache für den Druckabfall des Ladeluftdrucks als plausibel bewertet wird, wenn festgestellt wird, dass das Drehmoment nicht abfällt, oder wenn festgestellt wird, dass das Drehmoment ansteigt.

Die Steuervorrichtung 3 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel außerdem eingerichtet, um einen Strömungsquerschnitt in einem Verdichter-Umgehungspfad 23 zu verändern. Hierzu ist sie insbesondere mit einer Bypassklappe 25 wirkverbunden, um eine Klappenposition der Bypassklappe 25 als einer Umgehungspfad-Stellvorrichtung in dem Verdichter-Umgehungspfad 23 zu verändern.

Alternativ oder zusätzlich ist es in hier nicht explizit dargestellter Weise möglich, dass die Steuervorrichtung 3 eingerichtet ist, um einen Strömungsquerschnitt in dem Ladepfad 5 zu verändern, insbesondere indem eine Klappenposition oder Ventil Stellung einer nicht dargestellten Ladepfad-Stellvorrichtung in dem Ladepfad 5 geändert wird.

Die Steuervorrichtung 3 ist insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines im Folgenden beschriebenen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt eine erste schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben der Leistungserzeugungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.

Insbesondere wird mittels des ersten Ladeluftdruck- Sensors 17 der Ladeluftdruck stromabwärts des Ladeluftverdichters 7 erfasst und auf einen Druckabfall geprüft wird, wobei mindestens ein weiterer mit dem Ladeluftdruck korrelierter Betriebsparameter der Leistungserzeugungsvorrichtung - insbesondere mittels des Betriebsparameter-Sensors 21 - erfasst wird. Der mindestens eine weitere Betriebsparameter wird auf Plausibilität eines Pumpereignisses als Ursache für einen Druckabfall des Ladeluftdrucks ausgewertet, und es wird ein Pumpereignis des Ladeluftverdichters 7 erkannt, wenn ein Abfall des erfassten Ladeluftdrucks erkannt und anhand der Auswertung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters ein Pumpereignis als Ursache für den Druckabfall des Ladeluftdrucks als plausibel bewertet wird. Dies ermöglicht es insbesondere, ein Verdichterpumpen sehr zuverlässig zu erkennen, sodass sowohl eine Anzahl falsch-positiver als auch falsch-negativer Ergebnisse zumindest reduziert werden kann, wobei vorzugsweise falsche Zuordnungen von Ereignissen vollständig vermieden werden können.

In Zusammenhang mit Figur 2 wird bei a) im Folgenden eine Ausführungsform des Verfahrens anhand von Rechenmodulen erläutert; die verschiedenen Rechenmodule müssen nicht notwendig tatsächlich voneinander als separate Hardware- oder Software-Komponenten abgrenzbar sein, insofern dient die Darstellung anhand der Rechenmodule lediglich der Erläuterung der Funktionsweise dieser Ausführungsform des Verfahrens, ohne Beschränkung der Allgemeinheit. Es ist allerdings durchaus eine Umsetzung des Verfahrens denkbar, bei der die verschiedenen Rechenmodule beispielsweise als separate Software-Funktionen ausgestaltet sind.

In einem ersten Rechenmodul A erfolgt fortlaufend eine Prüfung auf ein Pumpereignis des Ladeluftverdichters 7. Das erste Rechenmodul A gibt fortlaufend, insbesondere zeitlich getaktet, eine erste Variable a aus, die angibt, ob momentan, insbesondere in dem momentanen Zeittakt, ein Pumpereignis erkannt wird. Beispielweise kann die Variable a den Wert „0“ haben, wenn kein Pumpereignis erkannt wird, wobei die Variable a den Wert „1“ annehmen kann, wenn ein Pumpereignis erkannt wird. Bei b) ist die Prüfung auf ein Pumpereignis, die durch das erste Rechenmodul A durchgeführt wird, detaillierter dargestellt: Insbesondere wird in dem Rechenmodul A geprüft, ob momentan, insbesondere in dem momentanen Zeittakt, folgende Bedingungen erfüllt sind: Es wird ein Druckabfall des Ladeluftdrucks festgestellt, es liegt kein transienter Betriebszustand vor, ein zeitlicher Drehmomentgradient M der Leistungserzeugungsvorrichtung 1 ist größer als ein vorbestimmter Drehmomentgradient-Grenzwert M _gre nz ■> und der Betrieb der Leistungserzeugungsvorrichtung 1 ist in einem vorbestimmten Betriebsbereich. Diese Bedingungen werden in dem ersten Rechenmodul A alle durch ein logisches UND miteinander verknüpft, sodass das erste Rechenmodul A nur dann ein Pumpereignis erkennt, beispielsweise für die Variable a den Wert „1“ ausgibt, wenn jede einzelne der aufgezählten Bedingungen erfüllt ist, wobei das erste Rechenmodul A kein Pumpereignis erkennt, und beispielsweise für die Variable a den Wert „0“ ausgibt, wenn mindestens eine der aufgezählten Bedingungen nicht erfüllt ist.

Insbesondere wird ein Druckabfall des Ladeluftdrucks erkannt, wenn eine zweite zeitliche Ableitung des Ladeluftdrucks einen vorbestimmten negativen Ableitungs-Grenzwert unterschreitet.

Insbesondere wird eine Kennzahl ermittelt, die angibt, wie viele Pumpereignisse innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters erkannt werden.

Insbesondere werden zurückkommend auf die Darstellung bei a) die Pumpereignisse in einem zweiten Rechenmodul B gezählt, wobei das zweite Rechenmodul B den Wert eines Zählers b als eine zweite Variable und als die Kennzahl ausgibt, wobei der Zähler b die Anzahl der detektierten Pumpereignisse angibt. Insbesondere wird der Zähler b stets dann inkrementiert, wenn die Variable a die Erkennung eines weiteren Pumpereignisses anzeigt, das heißt wenn sie beispielsweise von dem Wert „0“ auf den Wert „1“ wechselt.

In einer Ausgestaltung ist es möglich, dass der Zähler b durch das zweite Rechenmodul B stets nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitfensters At zurückgesetzt, das heißt insbesondere auf den Wert „0“ gesetzt wird. In einer anderen Ausgestaltung teilt das zweite Rechenmodul B den einzelnen Pumpereignissen jeweils einen Zeitstempel zu und dekrementiert den Wert des Zählers b stets nach Ablauf des vorbestimmten Zeitfensters At jeweils gerechnet von dem Zeitstempel eines jeden Pumpereignisses an. Somit gibt der Zähler b zu jedem Zeitpunkt quasi ein gleitendes Zeitmittel der Pumpereignisse über das vorbestimmte Zeitfenster At an.

In einem dritten Rechenmodul C wird der Zähler b einerseits mit einem vorbestimmten ersten Kennzahl -Grenzwert bl und andererseits mit einem vorbestimmten zweiten Kennzahl -Grenzwert b2 verglichen. Der vorbestimmte zweite Kennzahl-Grenzwert b2 ist insbesondere größer als der vorbestimmte erste Kennzahl-Grenzwert bl. Abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs gibt das dritte Rechenmodul C eine dritte Variable c aus. Diese kann beispielsweise den Wert „0“ annehmen, wenn der Zähler b nicht größer ist als der vorbestimmte erste Kennzahl -Grenzwert bl, wobei sie den Wert „1“ annehmen kann, wenn der Zähler b größer ist als der vorbestimmte erste Kennzahl-Grenzwert bl, jedoch nicht größer als der vorbestimmte zweite Kennzahl- Grenzwert b2, wobei sie den Wert „2“ annehmen kann, wenn der Zähler b größer ist als der vorbestimmte zweite Kennzahl-Grenzwert b2.

In einem vierten Rechenmodul D werden abhängig von dem Wert der dritten Variable c verschiedene Maßnahmen eingeleitet. Insbesondere wird mindestens eine erste Maßnahme eingeleitet, wenn der Zähler b den vorbestimmten ersten Kennzahl-Grenzwert b 1 überschreitet. Vorzugsweise wird mindestens eine zweite Maßnahme eingeleitet, wenn der Zähler b den vorbestimmten zweiten Kennzahl-Grenzwert b2 überschreitet. Insbesondere wird keine Maßnahme eingeleitet, wenn der Zähler b den vorbestimmten ersten Kennzahl-Grenzwert bl nicht überschreitet.

Die mindestens eine erste Maßnahme ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer ersten Alarmierung, einer Veränderung des Strömungsquerschnitts des Verdichter- Umgehungspfads 23, und einer Veränderung des Strömungsquerschnitts des Ladepfads 5.

Die mindestens eine zweite Maßnahme ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer zweiten Alarmierung und einem Abstellen der Leistungserzeugungsvorrichtung 1.

Insbesondere arbeiten das erste Rechenmodul A, das zweite Rechenmodul B, das dritte Rechenmodul C und das vierte Rechenmodul D nicht nacheinander, sondern gleichzeitig, wobei sie ihre j eweiligen internen Zustände insbesondere in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Berechnungen, insbesondere in Abhängigkeit der jeweiligen Eingangsvariablen, ändern. Fig. 3 zeigt eine zweite schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens.

In einem ersten Schritt S1 wird ein Zähler nP, der als die Kennzahl die Anzahl erfasster Pumpereignisse angibt, mit dem Wert Null initialisiert, zugleich wird eine Zeitvariable t mit Null initialisiert, und eine Zeitmessung, mit der die Zeitvariable t hochgezählt wird, wird gestartet.

In einem zweiten Schritt S2 wird eine Prüfung auf ein Pumpereignis durchgeführt, wobei insbesondere dieselbe Prüfung durchgeführt wird, die auch in dem in Zusammenhang mit Figur 2, insbesondere bei b), erläuterten ersten Rechenmodul A durchgeführt wird. Insbesondere wird in dem zweiten Schritt S2 geprüft, ob momentan, insbesondere in einem momentanen Zeittakt, folgende Bedingungen erfüllt sind: Es wird ein Druckabfall des Ladeluftdrucks festgestellt, es liegt kein transienter Betriebszustand vor, ein zeitlicher Drehmomentgradient M der Leistungserzeugungsvorrichtung 1 ist größer als ein vorbestimmter Drehmomentgradient- Grenzwert Mgrenz ■> und der Betrieb der Leistungserzeugungsvorrichtung 1 ist in einem vorbestimmten Betriebsbereich. Diese Bedingungen werden alle durch ein logisches UND miteinander verknüpft, sodass nur dann ein Pumpereignis erkannt wird, wenn jede einzelne der aufgezählten Bedingungen erfüllt ist, wobei kein Pumpereignis erkannt wird, wenn mindestens eine der aufgezählten Bedingungen nicht erfüllt ist.

In einem dritten Schritt S3 wird das Ergebnis aus der Prüfung des zweiten Schritts S2 geprüft: Wird ein Pumpereignis erkannt, wird das Verfahren in einem vierten Schritt S4 fortgesetzt, wird dagegen kein Pumpereignis erkannt, wird in einem fünften Schritt S5 geprüft, ob der momentane Wert der Zeitvariable t einen vorbestimmten Zeit-Grenzwert tiim erreicht oder überschreitet, wobei der vorbestimmte Zeit-Grenzwert tiim insbesondere der zeitlichen Länge des vorbestimmten Zeitfensters At, gerechnet vom Zeitpunkt t = 0 an, entspricht. Erreicht oder überschreitet der momentan Wert der Zeitvariable t den vorbestimmten Zeit-Grenzwert tiim, springt das Verfahren zurück in den ersten Schritt Sl, andernfalls springt das Verfahren zurück in den zweiten Schritt S2, und die Prüfung auf ein Pumpereignis wird erneut durchgeführt.

In dem vierten Schritt S4 wird der Zähler nP inkrementiert. Anschließend wird in einem sechsten Schritt S6 geprüft, ob der momentane Wert der Zeitvariable t den vorbestimmten Zeit-Grenzwert tiim erreicht oder überschreitet. Ist dies der Fall, springt das Verfahren zurück in den ersten Schritt Sl, andernfalls wird das Verfahren in einem siebten Schritt S7 fortgesetzt.

In dem siebten Schritt S7 wird geprüft, ob der Zähler nP einen vorbestimmten ersten Pumpereignis-Grenzwert nPumi erreicht oder überschreitet, wobei der erste vorbestimmte Pumpereignis-Grenzwert nPumi insbesondere gleich dem ersten Kennzahl-Grenzwert bl ist. Erreicht oder überschreitet der Zähler nP den vorbestimmten ersten Pumpereignis-Grenzwert nPiimi nicht, springt das Verfahren zurück in den zweiten Schritt S2, und die Prüfung auf ein Pumpereignis wird erneut durchgeführt. Erreicht oder überschreitet der Zähler nP den vorbestimmten ersten Pumpereignis-Grenzwert nPiimi dagegen, wird in einem achten Schritt S8 geprüft, ob der Zähler nP zusätzlich einen vorbestimmten zweiten Pumpereignis-Grenzwert nPiim2 erreicht oder überschreitet, wobei der zweite vorbestimmte Pumpereignis-Grenzwert nPiim2 insbesondere gleich dem zweiten Kennzahl-Grenzwert b2 ist.

Ergibt die Prüfung in dem achten Schritt S8, dass der Zähler nP den vorbestimmten zweiten Pumpereignis-Grenzwert nPiim2 nicht erreicht oder überschreitet, wird in einem neunten Schritt S9 die mindestens eine erste Maßnahme eingeleitet, anschließend springt das Verfahren zurück in den zweiten Schritt S2. Ergibt die Prüfung in dem achten Schritt S8 dagegen, dass der Zähler nP auch den vorbestimmten zweiten Pumpereignis-Grenzwert nPiim2 erreicht oder überschreitet, wird in einem zehnten Schritt S10 die mindestens eine zweite Maßnahme eingeleitet, woraufhin vorzugsweise das Verfahren endet, insbesondere wenn die Leistungserzeugungsvorrichtung 1 aufgrund der zweiten Maßnahme abgestellt wird.