DE10125166A1 - Verfahren zur Diagnose eines externen Abgasrückführungssystems - Google Patents
Verfahren zur Diagnose eines externen AbgasrückführungssystemsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines externen Abgasrückführungssystems einer Brennkraftmaschine. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass ein freier Durchlassquerschnitt einer Abgasrückführungsleitung, und somit ein Abgasmassenstrom der Abgasrückführung, anhand bekannter momentaner Betriebsparameter der Brennkraftmaschine geschätzt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines externen
Abgasrückführungssystems.
Abgasrückführungssysteme an Brennkraftmaschinen sind bekannt. Hierbei wird ein Teil
des Abgases der Verbrennungskraftmaschine dem Verbrennungsprozess erneut
zugeführt. Über eine ein Abgasrückführungsventil umfassende
Abgasrückführungsleitung kann ein dem Verbrennungsprozess zugeführter
Abgasmassenstrom eingestellt werden. Dieser Abgasmassenstrom wird im wesentlichen
durch einen freien Durchlassquerschnitt der Abgasleitung und eine Ansteuerung des
Abgasrückführungsventils bestimmt.
Wenn sich der effektive Querschnitt der Abgasrückführung durch Anlagerungen,
Verschmutzungen, Beschädigungen oder sonstige Fehler reduziert, fließt ein geringerer
Abgasmassenstrom durch die Abgasrückführung (nachfolgend auch AGR) ins Saugrohr.
Dadurch ändert sich das Verhalten des Motors hinsichtlich Moment- und
Abgasverhalten. Ein dadurch verursachter Anstieg der Abgasemissionen kann zu einer
Überschreitung der gesetzlich vorgeschriebenen Abgasemissionen führen.
Bei bekannten Steuergeräten wird für die Diagnose der Abgasrückführung sowohl ein
Luftmassensensor als auch ein Saugrohrdrucksensor benötigt. Für die Diagnose werden
die Adaptionsfaktoren der AGR-Steuerung ausgewertet. Die Adaption wird auf der Basis
einer Zustandsregelung mit Beobachter durchgeführt. Die beobachtete Größe dabei ist
der Saugrohrdruck.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Diagnose einer externen
Abgasrückführung zu schaffen, bei dem statt eines Saugrohrdrucksensors und eines
Luftmassenmessers lediglich ein Luftmassensensor oder ein Saugrohrdrucksensor
notwendig ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, das einfach und zuverlässig
funktioniert, mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem physikalischen Effekt, dass die
Öffnung eines intakten AGR-Ventils eine Erhöhung des Saugrohrdrucks und eine damit
verbundene Erhöhung der Gesamtluftmasse in den Brennräumen zur Folge hat. Die
Frischluftmasse im Brennraum erhöht sich dabei in Abhängigkeit von den
Gemischverhältnissen während der vorhergehenden Arbeitsspiele aber nur geringfügig.
Dieser Effekt wird dahingehend ausgenutzt, dass zum einen die Frischluftmasse aus
den Daten der Einspritzregelung geschätzt wird und zum anderen die Gesamtluftmasse
in den Brennräumen aus dem Saugrohrdruck und anderen Motorgrößen und
Umgebungsbedingungen geschätzt wird. Die Differenz zwischen der geschätzten
Gesamtluftmasse und der geschätzten Frischluftmasse in den Brennräumen ergibt einen
Schätzwert für die durch die externe Abgasrückführung rückgeführte Luftmenge.
Somit lässt sich mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren in einfacher Weise die
Größe eines effektiven Querschnitts der Abgasrückführung und somit die Funktion der
externen Abgasrückführung ohne die Verwendung eines Luftmassensensors
abschätzen. Eventuelle Fehler des externen Abgasrückführungssystems werden sicher
erkannt.
Gemäß Anspruch 2 wird die geschätzte Abgasrückführmenge mit der für den jeweiligen
Betriebszustand des Motors und die jeweilige Stellung des Abgasrückführstellers zu
erwartenden Abgasrückführmenge verglichen. Dabei können neben dem Modell einer
intakten Abgasrückführung auch die Modelle von Abgasrückführungen mit
unterschiedlich stark reduziertem Querschnitt als Vergleichswerte herangezogen
werden. Aus dem Vergleich der geschätzten Rückführmenge mit den verschiedenen
Vergleichsmodellen wird jeweils ein effektiver Querschnitt der Abgasrückführung
geschätzt.
Eine Eliminierung von eventuellen Offsets durch Mittelung des geschätzten
Abgasmassenstroms bei geschlossener Abgasrückführung nach Anspruch 3 trägt zur
Steigerung der Genauigkeit bei.
Zur Verbesserung der Genauigkeit empfiehlt sich auch, die jeweils geschätzten
effektiven Querschnitte gemäß Anspruch 4 gewichtet zu mitteln, so dass die Werte, bei
denen der Unterschied zwischen einer Abgasrückführung mit reduziertem Querschnitt
und einer intakten Abgasrückführung besonders groß ist, stärker gewichtet werden als
solche Werte, bei denen dieser Unterschied geringer ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den folgenden Unteransprüchen.
Insbesondere durch das Einsetzen von Neuro-Modellen nach Anspruch 9 kann eine
automatische Parametrierung der Diagnosefunktion bei geringem numerischen
Rechenaufwand zur Ausführung der Diagnose erreicht werden, so dass die
erfindungsgemäße Abschätzung des Querschnitts der Abgasrückführung auf einer
Motor-ECU mit geringer Rechenleistung durchgeführt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Figuren näher
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Übersicht der Diagnosefunktion;
Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm des in Fig. 1 enthaltenen Diagnose-
Algorithmus und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der modellgestützten Schätzung des
Abgasmassenstroms L,AGR.
Die modellgestützte Schätzung des Abgasmassenstroms in Fig. 3 und der
Diagnosealgorithmus in Fig. 2 stellen Details der in Fig. 1 dargestellten
Gesamtfunktion dar.
Für die Schätzung des Abgasmassenstroms gemäß Fig. 3 wird die physikalische
Tatsache verwendet, dass bei konstantem Druck im Saugrohr die in das Saugrohr
einströmenden Luftmassenströme und die ausströmenden Luftmassenströme gleich
sind. Mit dem Luftmassenstrom in die Zylinder L,Zyl und dem bei
Gemischverhältnissen von λ ≈ 1 mit dem Frischluftmassenstrom etwa identischen
Luftmassenstrom durch die Drosselklappe L,DK gilt für den Luftmassenstrom durch
das AGR-Ventil L,AGR:
Bei Gemischverhältnissen von λ < 1 muss der durch die Abgasrückführung rückgeführte
Frischluftmassenstrom noch zusätzlich in den Modellen berücksichtigt werden.
Der Frischluftmassenstrom L,DK wird aus den über eine annähernd stationäre Phase
gemittelten Werten von Drehzahl nVM, Kraftstoffmenge rk und Luftverhältnis λ
abgeschätzt (mit 10 ist ein Modell des Frischluftmassenstroms durch die Drosselklappe
bezeichnet). Hierfür kann beispielsweise ein Statisches Neuronales Netz (SNN) der
folgenden Form verwendet werden:
wobei Uλ,VK die Lambdaspannung einer Lambdasonde ist, welche sich im
Rohabgasstrom, also vor einem eventuell vorhandenen Katalysator, befindet.
Der Gesamtluftmassenstrom in die Brennräume L,DK wird aus den während eines
dynamischen Fahrzyklus ermittelten annähernd statischen Werten des Saugrohrdrucks
pS, der Drehzahl nVM und dem gemessenen oder im Steuergerät simulierten Abgasdruck
pA abgeschätzt (mit 12 ist ein Modell des Gesamtluftmassenflusses in die Zylinder
bezeichnet). Hierfür kann beispielsweise ein Statisches Neuronales Netz (SNN) der
folgenden Form verwendet werden:
Wie Fig. 1 zeigt, werden weiterhin Modelle der Abgasrückführung bei
unterschiedlichem effektiven Querschnitt der Abgasrückführung benötigt. Die jeweiligen
Abgasmassenströme durch die Abgasrückführung werden aus den während eines
dynamischen Fahrzyklus ermittelten statischen Werten des Saugrohrdrucks pS, der
Stellung des Abgasrückführstellgliedes αAGR und der Drehzahl nVM, abgeschätzt. Für die
Berechnung des Abgasmassenflusses durch die externe Abgasrückführung L,AGR_1
bei intakter Abgasrückführung (Modell 16) mit dem Querschnitt AAGR_1 kann
beispielsweise ein Statisches Neuronales Netz (SNN) der folgenden Form verwendet
werden:
L,AGR_1 = SNN(pS, αAGR, nVM) (4)
Für die Berechnung des Abgasmassenflusses durch die externe Abgasrückführung
L,AGR_2 mit einer Reduzierung des effektiven Querschnitts auf einen Wert AAGR_2
oberhalb der zu erkennenden Fehlergrenze (Modell 18) kann beispielsweise ein
Statisches Neuronales Netz (SNN) der folgenden Form verwendet werden:
L,AGR_2 = SNN(pS, αAGR, nVM) (5)
Für die Berechnung des Abgasmassenflusses durch die externe Abgasrückführung
L,AGR_3 mit einer Reduzierung des effektiven Querschnitts auf einen Wert AAGR_3
unterhalb der zu erkennenden Fehlergrenze (Modell 20) kann beispielsweise ein
Statisches Neuronales Netz (SNN) der folgenden Form verwendet werden:
L,AGR_3 = SNN(pS, αAGR, nVM) (5)
Wie Fig. 2 zeigt, wird der Schätzwert für den effektiven Querschnitt der
Abgasrückführung AGR durch Vergleich (24) des geschätzten Abgasmassenstroms
L,AGR mit den Vergleichswerten L,AGR_1, L,AGR_2 und L,AGR_3 ermittelt. Für
den i-ten Wert können beispielsweise die folgenden Beziehungen verwendet werden:
Wie Fig. 2 zeigt, wird zur Mittelung der Schätzwerte für den effektiven Querschnitt der
Abgasrückführung AGR noch ein Gewichtungsfaktor verwendet. Der i-te
Gewichtungsfaktor könnte beispielsweise folgende Form haben:
fd_i = (L,AGR_1_i - L,AGR_2_i)2 (8)
Der geschätzte effektive Querschnitt AGR kann nun durch folgende Mittelung (26)
über n Werte berechnet werden:
Für die Ausgabe einer Fehlermeldung 22 gemäß Fig. 1 muss dann nur noch überprüft
werden, ob der geschätzte effektive Durchmesser der Abgasrückführung AGR
oberhalb oder unterhalb eines zur Erfüllung der Abgaszielwerte notwendigen minimalen
effektiven Querschnitts AAGR_min liegt.
Claims (12)
1. Verfahren zur Diagnose eines externen Abgasrückführungssystems einer
Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ein freier
Durchlassquerschnitt einer Abgasrückführungsleitung, und somit ein
Abgasmassenstrom der Abgasrückführung, anhand bekannter momentaner
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine geschätzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- a) die durch die Abgasrückführung strömende Abgasmenge mit aus im Steuergerät vorhandenen Größen in Abhängigkeit des Lastpunktes geschätzt wird;
- b) der Abgasmassenstrom in den Lastpunkten aus (a) für ein oder mehrere Vergleichswerte des AGR-Querschnitts bestimmt wird und
- c) der effektive Querschnitt der Abgasrückführung durch Vergleich der nach (a) geschätzten Abgasmenge mit den nach (b) ermittelten Werten bestimmt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Mittelwert der geschätzten Abgasmassenströme bei geschlossenem
AGR-Ventil zur Offsetkompensation verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass über die für einzelne Lastpunkte geschätzten effektiven AGR-Querschnitte ein
gewichteter Mittelwert gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Schätzung der Frischluftmasse im Zylinder die eingespritzte
Kraftstoffmenge und ein auf der Basis von Abgassensoren bestimmtes
Luftverhältnis, und eventuell weitere Größen, verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Schätzung der Gesamtluftmasse im Zylinder der Saugrohrdruck und die
Motordrehzahl, und eventuell weitere Größen, verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Schätzung des Massenflusses bei einem bestimmten effektiven
AGR-Querschnitt die AGR-Ventilposition, der Saugrohrdruck und eventuell weitere
Größen verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Abgasmassenstrom für mehrere effektive Querschnitte ermittelt wird und
der Verlauf des Abgasmassenstroms in Abhängigkeit des effektiven
AGR-Querschnitts durch Interpolation zwischen diesen Werten ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Schätzung des effektiven AGR-Querschnitts wenigstens ein Neuronaler
Approximator eingesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Schätzung des effektiven AGR-Querschnitts Fuzzy-Techniken eingesetzt
werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Schätzung des effektiven AGR-Querschnitts mathematische
Approximatoren eingesetzt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Schätzung des effektiven AGR-Querschnitts tabellierte Werte verwendet
werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10125166A DE10125166A1 (de) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | Verfahren zur Diagnose eines externen Abgasrückführungssystems |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE10125166A1 true DE10125166A1 (de) | 2002-12-05 |
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ID=7685887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE10125166A Withdrawn DE10125166A1 (de) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | Verfahren zur Diagnose eines externen Abgasrückführungssystems |
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DE (1) | DE10125166A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-05-23 DE DE10125166A patent/DE10125166A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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