DE102004016418B4

DE102004016418B4 - Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Zufuhrvorrichtung für Sekundärluft

Info

Publication number: DE102004016418B4
Application number: DE102004016418A
Authority: DE
Inventors: Shigemasa Toyota Hirooka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2024-04-03
Also published as: US7107758B2; JP4186679B2; US20040194446A1; DE102004016418A1; JP2004308492A

Abstract

Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Sekundärluft-Zufihreinrichtung (1), die dafür ausgelegt ist, eine Funktionsstörung eines Bauteils der Sekundärluft-Zuführeinrichtung (1) aufgrund eines Druckwerts und einer Druckpulsation im Sekundärluft-Zuführweg (11) der Sekundärluft-Zuführeinrichtung (1) zu bestimmen, die so ausgelegt ist, daß sie Sekundärluft stromaufwärtsseitig zu einer Abgasemissions-Reinigungseinrichtung (22) eines Verbrennungsmotors (2) leitet, wobei die Fehlerdiagnosevorrichtung einen Druckfühler (15) zum Erfassen des Drucks im Sekundärluft-Zuführweg (11) und ein Fehlerdiagnosemittel für die Diagnose einer Fehlfunktion aufgrund des Drucks und der Druckpulsation, die vom Druckfühler (15) erfaßt werden, umfaßt, wobei das Fehlerdiagnosemittel einen Bestimmungsschwellenwert zum Bestimmen der An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation aufgrund des Drucks in der Sekundärluft-Zuführeinrichtung (1) variiert.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Sekundärluft-Zuführeinrichtungen für die stromaufwärtige Zufuhr von Sekundärluft zur Abgasreinigungseinrichtung eines Verbrennungsmotors, und genauer eine Fehlerdiagnosevorrichtung für die Sekundärluft-Zuführeinrichtung, die in der Lage ist, eine Funktionsstörung eines ihrer Bauteile zu erfassen.

Einschlägiger Stand der Technik

Ein Beispiel für bekannte Abgassteuersysteme für einen Verbrennungsmotor ist eine Vorrichtung mit einem Dreiwegekatalysator im Abgassystem, um CO-, HC- und NOx-Komponenten im Abgas zu verringern und dadurch die Abgasemissionen zu reinigen. Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das Verbinden eines Sekundärluft-Zuführwegs, der mit einem Schaltventil versehen ist, mit einem Abgassammelrohr und das Einführen von unter Druck gesetzter Luft (Sekundärluft) in das Abgassammelrohr mittels einer Luftpumpe, um den Sauerstoffgehalt im Abgas zu erhöhen, wodurch aufgrund einer Förderung der Oxidation von HC und CO im Abgas eine Reinigung bewirkt wird.

Wenn in der Sekundärluft-Zuführeinrichtung dieses Typs eine Fehlfunktion eines Bauteils, wie der Luftpumpe oder des Schaltventils, vorliegt, sinkt die Abgas-Reini gungsleistung, so daß sich die Abgaswerte verschlechtern. Daher ist es notwendig, solch eine Funktionsstörung umgehend festzustellen. Eine bekannte Technik zum Feststellen einer derartigen Funktionsstörung ist die in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift JP 09-125 945 A offenbarte. Bei dieser Technik wird ein Druckfühler in dem Sekundärluft-Zuführweg angeordnet, und wenn von diesem eine Differenz zwischen einer maximalen und einer minimalen Druckpulsation erfaßt wird, die kleiner ist als ein vorgegebener Wert, wird festgestellt, daß die Sekundärluft-Zuführeinrichtung nicht ordnungsgemäß arbeitet, da keine normale Abgaspulsation vorliegt.

Falls jedoch wie oben beschrieben aufgrund der Tatsache, daß die Differenz zwischen den maximalen und minimalen Druckwerten größer ist als der vorgegebene Wert, festgestellt wird, daß eine Abgaspulsation vorliegt, ergibt sich das folgende Problem. Falls nämlich beispielsweise eine Druckpulsation vorliegt, die von einer anderen Quelle als der Abgaspulsation herrührt, wie einem Rauschen auf den von dem Druckfühler erfaßten Werten, und wenn der oben genannte Wert für die Erfassung niedrig angesetzt ist, besteht die Gefahr einer fehlerhaften Bestimmung der Druckpulsation als Abgaspulsation. Auch wenn der vorgegebene Wert für die Bestimmung höher angesetzt wird, um dies zu verhindern, kann trotzdem ein Ruckeln der Luftpumpe eine Druckpulsation bewirken, die in diesem Fall fälschlicherweise als Abgaspulsation bestimmt werden könnte.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 293 648 A2 ist ferner eine Sekundärluft-Zuführvorrichtung sowie ein Verfahren zur Feststellung einer Funktionsabnormalität derselben bekannt. Hierbei steuert die Sekundärluft-Zuführvorrichtung Emissionen eines Motors durch sekundäre Verbrennung brennbarer Bestandteile im Abgas, wobei Luft in ein Abgasrohr stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung zugeführt wird. Ein Druckverhaltensmuster wird anhand eines Druckwertes, der von einem Drucksensor erfasst wird, der zwischen einer Luftpumpe und einem Öffnen-Schließen-Ventil angeordnet ist, und einem Druckvariationswert festgestellt. Die Sekundärluft-Zuführvorrichtung ermittelt Betriebszustände der Luftpumpe und des Öffnen-Schließen-Ventils basierend auf Veränderungen des Druckverhaltensmusters zum Zeitpunkt einer Sekundärluft-Zuführsteuerung und zum Zeitpunkt der Sekundärluft-Stopsteuerung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Sekundärluft-Zuführeinrichtung, die in der Lage ist, eine Fehlfunktion genau zu bestimmen.

Bei der Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Sekundärluft-Zuführeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung, die dafür ausgelegt ist, eine Funktionsstörung eines Bauteils einer Sekundärluft-Zuführeinrichtung aufgrund der Druckwerte und der Druckpulsation in einem Sekundärluft-Zuführweg der Sekundärluft-Zuführeinrichtung für die stromaufwärtige Zufuhr von Sekundärluft zur Abgasemissions-Reinigungseinrichtung eines Verbrennungsmotors festzustellen, worin ein Bestimmungsschwellenwert zum Bestimmen der An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation, der verwendet wird, um eine Funktionsstörung zu finden, gemäß dem Druck in der Sekundärluft-Zuführeinrichtung variiert wird.

Die Druckpulsationen, die von dem Druckfühler in dem Sekundärluft-Zuführsystem erfaßt werden, schließen eine ein, die auf die Abgaspulsation zurückgeht, eine, die von der Sekundärluft-Zuführeinrichtung (der Luftpumpe usw.) selbst verursacht wird, und eine, die vom Rauschen des Meßsystems hervorgerufen wird. Nach dem Wissensstand des Erfinders ist die Pulsation, die von dem Rauschen des Meßsystems bewirkt wird, geringer als die beiden anderen Pulsationen, und die beiden anderen Pulsationen unterscheiden sich in der Höhe ihrer Druckwerte und können somit anhand der Höhe ihrer Druckwerte voneinander unterschieden werden. Wenn somit der Bestimmungsschwellenwert für die An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation, der für die Bestimmung verwendet wird, ob eine Komponente ordnungsgemäß funktioniert oder nicht, gemäß dem Druck in der Sekundärluft-Zuführeinrichtung variiert wird, kann eine Druckpulsation aufgrund einer Abgaspulsation von Druckpulsationen unterschieden werden, die von den anderen Faktoren bewirkt werden. Dies ermöglicht es der Vorrichtung, eine genaue Fehlerdiagnose zu stellen.

Hierbei treten die genannten Druckpulsationen, die von der Sekundärluft-Zuführeinrichtung selbst erzeugt werden, bei einem hohen Druck in der Sekundärluft-Zuführeinrichtung auf, und somit zeigt die Druckpulsation hohe Werte. Daher wird der Bestimmungsschwellenwert zum Bestimmen der An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation mit ansteigendem Druck in der Sekundärluft-Zuführeinrichtung erhöht.

Vorzugsweise wird eine Fehlfunktion in den jeweiligen Bauteilen aufgrund von Druckverhaltensmustern mit und ohne Sekundärluftzufuhr durch die Sekundärluft-Zu führeinrichtung bestimmt. Dies ermöglicht es der Vorrichtung, ein nicht ordnungsgemäß funktionierendes Bauteil zu unterscheiden und das fehlerhafte Teil zu bestimmen.

Vorzugsweise umfaßt die Sekundärluft-Zuführeinrichtung eine Luftpumpe und ein Schaltmittel, das stromabwärts von der Luftpumpe angeordnet ist. Der Druckfühler erfaßt einen Druckwert im Zuführweg zwischen dem Schaltmittel und der Luftpumpe. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß sie eine Fehlfunktion aufgrund des Ausgangssignals vom Druckfühler feststellen kann. Dies ermöglicht es der Vorrichtung, eine Fehlfunktion sowohl der Luftpumpe als auch des Schaltmittels aufgrund des Ausgangssignals vom Druckfühler festzustellen.

Eine andere Fehlerdiagnosevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Sekundärluft-Zuführweg, der stromaufwärtsseitig mit dem Abgasweg eines Abgasreinigungskatalysators verbunden ist, der in dem Abgasweg des Verbrennungsmotors vorgesehen ist; ein Sekundärluft-Zuführmittel für die Zufuhr von Luft durch den Sekundärluft-Zuführweg in den Abgasweg; einen Druckfühler zum Bestimmen des Drucks im Sekundärluft-Zuführweg und ein Fehlerdiagnosemittel für die Diagnose einer Fehlfunktion des Sekundärluft-Zuführmittels aufgrund des vom Druckfühler erfaßten Drucks. Das Fehlerdiagnosemittel bestimmt aufgrund des erfaßten Drucks und eines vorgegebenen Bestimmungsschwellenwerts, ob eine Druckpulsation vorliegt oder nicht, und diagnostiziert den Fehler aufgrund der An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation. Dieser Bestimmungsschwellenwert wird gemäß dem vom Druckfühler erfaßten Druck variiert.

Die An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation ist bedeutsam für die Diagnose einer Fehlfunktion, und durch Variieren des Schwellenwerts, der bei der Erfassung der An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation verwendet wird, gemäß dem erfaßten Druck, ist es für die Vorrichtung möglich, die An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation exakt zu bestimmen. Die exakte Bestimmung der An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation resultiert im Erhalt einer exakten Fehlerdiagnose.

Vorzugsweise variiert das Fehlerdiagnosemittel den Bestimmungsschwellenwert gemäß einem durchschnittlichen oder geglätteten Wert für den Druck, der vom Druckfühler erfaßt wird. Und das Fehlerdiagnosemittel bestimmt die An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation aufgrund des Bestimmungsschwellenwerts und der Summe der durchschnittlichen oder geglätteten Werte. Wenn der Bestimmungsschwellenwert gemäß dem durchschnittlichen oder geglätteten Wert variiert wird, kann ein passender Schwellenwert angesetzt werden. Wenn die An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation mittels des Schwellenwerts und der Summe bestimmt wird, ist es möglich, die Diagnosegenauigkeit zu verbessern.

Eine weitere mögliche Auslegung besteht darin, daß die An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation aufgrund einer Summe bezüglich des Drucks, der vom Druckfühler erfaßt wird, und nicht aufgrund der oben genannten Summe von durchschnittlichen oder geglätteten Werten bestimmt wird. Bei der Summe bezüglich des erfaßten Drucks kann es sich um eine Summe der absoluten Werte der Unterschiede zwischen dem gemessenen Wert und dem geglätteten Wert des erfaßten Drucks handeln, um die Summe der Abstände der Punkte für den erfaßten Druck (der Abstände der Punkte entlang einer Druckkurve auf der Zeit- und der Druck-Koordinatenachse) usw.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Pumpe als Sekundärluft-Zuführmittel in dem Sekundärluft-Zuführweg und ein Schaltventil stromabwärts von der Pumpe auf, und der Meßfühler erfaßt den Druck zwischen der Pumpe und dem Schaltventil. Ferner erfaßt der Druckfühler den Druck vorzugsweise sowohl mit als auch ohne Sekundärluftzufuhr durch das Sekundärluft-Zuführmittel, und das Fehlerdiagnosemittel spezifiziert ein nicht ordnungsgemäß funktionierendes Teil aufgrund der erfaßten Drücke mit und ohne Sekundärluftzufuhr. Die Vorrichtung hat Vorteile, da sie auch in der Lage ist, das fehlerhafte Teil zu spezifizieren, und nicht darauf beschränkt ist, lediglich die An- oder Abwesenheit einer Fehlfunktion zu bestimmen.

Es ist hierin auch bevorzugt, daß das Fehlerdiagnosemittel so ausgelegt ist, daß es nach der Feststellung, daß eine Druckpulsation vorliegt, bestimmt, ob die Druckpulsation auf die Abgaspulsation zurückgeht, und zwar aufgrund der Höhe des Drucks, der vom Druckfühler erfaßt wird. Wenn bestimmt wird, ob die Druckpulsation auf die Abgaspulsation zurückgeht oder auf andere Faktoren, wie oben beschrieben, kann die Genauigkeit der Fehlerdiagnose weiter verbessert werden.

Vorzugsweise erfaßt der Druckfühler den Druck sowohl mit als auch ohne Sekundärluftzufuhr durch das Sekundärluft-Zuführmittel, und das Fehlerdiagnosemittel ordnet die Druckvariationen sowohl mit als auch ohne Sekundärluftzufuhr jeweils vorgegebenen Druckverhaltensmustern zu und diagnostiziert die Fehlfunktion anhand einer Kombination der beiden Druckverhaltensmuster. Dies ermöglicht es der Vorrichtung, eine einfache und exakte Fehlerdiagnose anhand der Kombination der Muster durchzuführen.

Ferner umfaßt die Vorrichtung vorzugsweise ein Schätzmittel für die Sekundärluft-Zufuhrmenge, um die Menge der zugeführten Sekundärluft aufgrund des erfaßten Drucks zu schätzen. Dies ermöglicht es der Vorrichtung, aufgrund der zugeführten Sekundärluftmenge während der Sekundärluftzufuhr auch eine Fehlfunktion der Sekundärluft-Zuführeinrichtung festzustellen. Dadurch ist die Vorrichtung in der Lage, während der Zufuhr von Sekundärluft auch eine Fehlfunktion zu diagnostizieren, wegen der beispielsweise die Menge der zugeführten Sekundärluft nicht ausreicht.

Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehend gegebenen detaillierten Beschreibung und den begleitenden Figuren besser verstanden, welche nur zum Zweck der Erläuterung angegeben sind und nicht als beschränkend für die Erfindung anzusehen sind.

Der Bereich der Anwendungsmöglichkeiten für die vorliegende Erfindung wird ferner aus der nachstehend angegebenen detaillierten Beschreibung deutlich. Es sollte jedoch klar sein, daß die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, aber lediglich dem Zweck der Erläuterung dienen, da für einen Fachmann verschiedene Änderungen und Modifizierungen innerhalb des Gedankens und Bereichs der Erfindung nahe liegen, die ausgehend von dieser detaillierten Beschreibung durchgeführt werden können.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Verbrennungsmotors, der mit einer Sekundärluft-Zuführeinrichtung ausgestattet ist, welche die erfindungsgemäße Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Sekundärluft-Zuführeinrichtung einschließt.
2 ist eine schematische Darstellung von Druckverhaltensmustern an der Position des Druckfühlers in 1.
3 ist ein Haupt-Flußdiagramm einer Fehlererfassungsroutine der erfindungsgemäßen Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Sekundärluft-Zuführeinrichtung.
4 ist eine Darstellung der Methode zum Berechnen eines geglätteten Druckwerts Psm und einer Druckpulsationssumme ΔPsum, die für das Verfahren in 3 verwendet werden.
5 ist eine Grafik, die ein Beispiel für das Ansetzen des Bestimmungsschwellenwerts β zeigt, der bei der Bestimmung der Pulsation im Verfahren von 3 verwendet wird.
6 ist ein Flußdiagramm, das einen Verfahrensablauf für die Druckverhaltensbestimmung mit AI-Steuerung im Verfahren von 3 zeigt.
7 ist ein Flußdiagramm, das einen Verfahrensablauf für die Bestimmung des Druckverhaltens ohne AI-Steuerung im Verfahren von 3 zeigt.
8 ist ein Flußdiagramm, das einen Verfahrensablauf für die Bestimmungsdurchführung im Verfahren von 3 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend detailliert mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben. Für ein leichteres Verständnis der Beschreibung werden gleiche Komponenten in den Figuren durchwegs mit den gleichen Bezugszeichen versehen, soweit dies möglich ist, und Beschreibungen werden nicht wiederholt.
1 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau eines Verbrennungsmotors zeigt, der mit der Sekundärluft-Zuführeinrichtung ausgestattet ist, die die Fehlerdiagnosevorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält. Diese Sekundärluft-Zuführeinrichtung 1 ist an einem Mehrzylinder-Ottomotor 2 (im folgenden einfach als Motor bezeichnet) angeschlossen, bei dem es sich um einen Verbrennungsmotor handelt. Eine Ansaugleitung (Sammelrohr) 20 und eine Abgasleitung (Sammelrohr) 21 sind am Motor 2 angeschlossen, und eine Drosselklappe 24 ist in der Ansaugleitung 20 angeordnet. Ein Ansaugluftfilter 25 ist an einem Ende der Ansaugleitung 20 angebracht. Ein Luftmassenmesser 26 zum Messen der Luftmenge (der Primärluftmenge) ist zwischen dem Ansaugluftfilter 25 und der Drosselklappe 24 angeordnet. Auf der anderen Seite ist ein Emissionsreinigungskatalysator (eine Einrichtung) 22, die aus einem Dreiwegekatalysator besteht, in der Abgasleitung 21 angeordnet. O₂-Fühler 31, 32 zum Erfassen des Sauerstoffgehalts im Abgas sind sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts vom Emissionsreinigungskatalysator 22 angeordnet. Die O₂-Fühler können von A/F-Fühlern oder linearen O₂-Fühlern ersetzt werden.
Die Sekundärluft-Zuführeinrichtung 1 ist mit einem Sekundärluft-Zuführweg 11 ausgestattet, der eine Stelle der Ansaugleitung 20 zwischen dem Ansaugluftfilter 25 und der Drosselklappe 24 und eine Stelle der Abgasleitung des (Sammelrohrs) 21 zwischen dem Motor 2 und dem stromaufwärtsseitigen O₂-Fühler 31 verbindet. In diesem Sekundärluft-Zuführweg 11 sind eine Luftpumpe (AP) 12 der elektromotorisch angetriebenen Art und ein Luftschaltventil (ASV) 13 sowie ein Zungenventil (RV) 14, bei dem es sich um ein Rückschlagventil handelt, von der Seite der Ansaugleitung 20 aus vorgesehen. Ein Druckfühler 15 befindet sich zwischen AP 12 und ASV 13. An dieses ASV 13 ist eine Leitung 16 angeschlossen, die von stromabwärts von der Drosselklappe 24 in der Ansaugleitung 20 verläuft, und in dieser Leitung 16 ist ein Dreiwegeventil 17 vorgesehen. Die andere Öffnung des Dreiwegeventils 17 ist über eine Leitung 18 und ein Filter 19 mit der Umgebungsluft verbunden. Die Leitung 16 und das Dreiwegeventil 17 bilden einen Mechanismus zum Öffnen und Schließen des ASV 13 unter Zuhilfenahme eines Unterdrucks im Ansaugsammelrohr.
Eine Steuerung 10 zum Steuern des Betriebs der Sekundärluft-Zuführeinrichtung 1 besteht aus einer CPU, einem RAM usw. und ist mit einer Motor-ECU 23 zum Steuern des Motors verbunden, so daß sie Informationen austauschen können. Die Motor-ECU 23 dient auch als Fehlerdiagnosevorrichtung. Die Steuerung 10 empfängt Ausgangssignale vom Druckfühler 15 und von den O₂-Fühlern 31, 32 und steuert das Ansteuern des Motors für die AP 12 und das Öffnen/Schließen des Dreiwegeventils 17. Die Steuerung 10 kann als Teil der Motor-ECU 23 angelegt sein. Diese Steuerung 10 schließt die Fehlerdiagnosevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein. Es ist auch möglich, die Fehlerdiagnosevorrichtung unabhängig von der Steuerung 10 zu gestalten, und das Fehlerdiagnoseteil kann auch in andere Systeme eingebaut werden, z.B. in das Fehlerdiagnosesystem eines Fahrzeugs.
Diese Sekundärluft-Zuführeinrichtung 1 führt eine Sekundärluft-Zuführsteuerung (im folgenden AI- [Air Injection] Steuerung genannt) durch, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist. Diese vorgegebene Bedingung kann beispielsweise ein Zustand sein, in dem der Kraftstoffgehalt einer Luft/Kraftstoff-Mischung beim Kaltstarten oder dergleichen hoch ist (d.h. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gering ist), und in dem der Emissionsreinigungskatalysator 22 noch nicht ausreichend aufgewärmt ist (d.h. noch nicht seine ganze Funktionsfähigkeit zeigt). Wenn diese Bedingung erfüllt ist, steuert die Steuerung 10 das Dreiwegeventil 17, um das ASV 13 unter Zuhilfenahme eines negativen Drucks in der Ansaugleitung 20 zu öffnen, und aktiviert AP 12. Dies führt dazu, daß ein Teil der Luft aus dem Luftfilter 25 durch den Sekundärluft-Zuführweg 11 in die Abgasleitung 21 geführt wird. Infolgedessen steigt der Sauerstoffgehalt im Abgas (wodurch A/F steigt), so daß die sekundäre Verbrennung von HC und CO im Abgas in der Abgasleitung 21 gefördert und dadurch eine Abgasreinigung bewirkt wird. Diese sekundäre Verbrennung erhöht die Abgastemperatur, wodurch der Temperaturanstieg des Dreiwegekatalysators im Emissionsreinigungskatalysator 22 gefördert wird, wodurch die Verschlechterung der Abgaswerte unterdrückt wird. Statt der Kombination aus ASV 13 mit Dreiwegeventil 17 kann auch direkt ein elektromagnetisches Ventil in dem ASV 13-Teil verwendet werden.
Die Fehlerdiagnosevorrichtung für die Sekundärluft-Zuführeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erfassen einer Funktionsstörung in den Bauteilen, d.h. AP 12, ASV 13, RV 14 usw. Genauer führt die Steuerung 10 eine Erfassung einer Komponenten-Fehlfunktion auf der Basis des Druckverhaltens durch, das vom Druckfühler 15 erfaßt wird, der im Sekundärluft-Zuführweg 11 angeordnet ist.
Zunächst werden die Grundlagen dieser Erfassung ausgeführt. 2 ist eine Grafik, die schematisch mögliche Druckverhaltensmuster am Druckfühlerteil in 1 zeigt. Es wird hier davon ausgegangen, daß RV 14 normal funktioniert. Selbst wenn RV 14 vorhanden ist, tritt, solange der Abgasdruck an der Hauptkörperseite des Motors 2 pulsiert, auch eine Druckpulsation am Erfassungsteil des Druckfühlers 15 auf. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt eine Liste der Druckvariationsmuster (entsprechend 2) gegen Kombinationen der Betriebszustände von AP 12 und ASV 13.
[Tabelle 1]
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, kann aus dem Druckverhaltensmuster auf die Betriebsbedingungen von AP 12 und ASV 13 geschlossen werden.
Nun wird die eigentliche Fehlererfassungsroutine mit Bezug auf 3 bis 8 beschrieben. 3 ist ein Haupt-Flußdiagramm dieser Routine. 4 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Methode zum Berechnen eines geglätteten Druckwerts Psm und einer Druckpulsationssumme ΔPsum, die in dieser Fehlererfassungsroutine verwendet werden. 5 ist eine Grafik, die ein Beispiel für das Ansetzen des Bestimmungsschwellenwerts β zeigt, der bei der Pulsationsbestimmung verwendet wird. 6 bis 8 sind Flußdiagramme, die die Einzelheiten von Subroutinen des Verfahrens von 3 zeigen. Das in 3 gezeigte Verfahren wird in dem Zeitraum zwischen dem Ein- und Ausschalten des Zündschalters eines Fahrzeugs, in das der Motor 2 eingebaut ist, zu vorgegebenen Zeiten regelmäßig von der Steuerung 10 durchgeführt. Die in 6 bis 8 gezeigten Abläufe werden jeweils einmal von der Hauptverarbeitung in 3 aufgerufen. Jedes der nachstehend beschriebenen Flags F11, F12, F13, F14, F21, F22, F23, F24, Xstep1 und Xstep2 wird zu Beginn auf den Ausgangswert 0 gesetzt.
Zunächst wird der geglättete Druckwert Psm abgerufen (Schritt S2). Dieser geglättete Druckwert Psm wird mit Psm = {(n – 1) × Psm_alt + Ps}/n ausgedrückt, worin Ps ein Druckwert ist, der in einem gegenwärtigen Schritt erfaßt wird, und Psm_alt ein Rechenergebnis für den geglätteten Druckwert Psm in einem unmittelbar vorausgegangenen Schritt ist. 4 zeigt die zeitabhängigen Änderungen von Psm und Ps, die auf diese Weise ermittelt werden. Falls der Zeitsprung Δt in Bezug auf den Zeitraum T der Druckvariation ausreichend klein ist (z.B. 4 × Δt ≤ T), und falls der Koeffizient n bei der Berechnung des geglätteten Werts in Bezug auf den Zeitraum T ausreichend groß ist (z.B. n × Δt ≥ T), sinkt Psm auf einen Wert, der den durchschnittlichen Druckwerten Ps in einem Prüfungsintervall etwa gleich ist (n × Δt). Wenn die Zahl der Zeitsprünge nach dem Beginn der Verarbeitung kleiner als n ist, kann statt n die Zahl der Zeitsprünge verwendet werden. Die Berechnung, bei der geglättete Wert wie oben beschrieben verwendet werden, macht das Speichern von Druckwerten vorangegangener Zeitsprünge überflüssig, senkt die erforderliche Speicherleistung und ermöglicht eine effiziente Nutzung der Rechnerressourcen in der Steuerung 10 dank einer vereinfachten Berechnung.
Dann wird die Druckpulsationssumme ΔPsum abgerufen (Schritt S4). Diese Druckpulsationssumme ΔPsum wird durch ΔPsum = (n – 1)/n × ΔPsum_alt + |Ps – Psm| ausgedrückt, wobei ΔPsum_alt die Druckpulsationssumme im unmittelbar vorangegangenen Zeitsprung ist. Dies ist eine Summierung von absoluten Werten (genauer eines geglätteten Werts davon) für die Differenzen zwischen dem Druckwert Ps und dem Durchschnittswert (genauer dem geglätteten Druckwert Psm) über n Zeitsprünge. Um die Summe über n Zeitsprünge genau zu bestimmen, ist es erforderlich, die Differenzen in n Zeitsprüngen zu speichern. Die oben beschriebene Verwendung des geglätteten Werts macht jedoch das Speichern der Rechenergebnisse der vergangenen n Zeitsprünge überflüssig und senkt somit die erforderliche Speicherleistung, genau wie im Fall der oben aufgeführten Berechnung des geglätteten Druckwerts. Sie ermöglicht außerdem eine effiziente Nutzung der Rechnerressourcen in der Steuerung 10 aufgrund einer vereinfachten Berechnung.
In Fällen, wo ein Spielraum der Rechnerressourcen vorhanden ist, ist es auch möglich, die Werte von n Zeitsprüngen zu speichern und den Durchschnittswert und die Summe exakt zu berechnen. Obwohl die vorliegende Erfindung die Druckpulsationssumme ΔPsum bei der Bestimmung der Druckpulsation übernimmt, ist es auch möglich, eine Summe der Abstände von Punkten (Punktabstände) Lps in einem vorgegebenen Intervall einer Diagrammlinie in einem Ps-Diagramm auf den Zeit t-/Druck p-Koordinatenachsen zu übernehmen. (Es ist in der Praxis auch möglich, einen geglätteten Wert bei der Berechnung zu verwenden). Diese Lps wird durch
für einen Zeitsprung ausgedrückt (wo Ps_alt ein unmittelbar vorangegangener Wert für den Druck Ps ist). Selbstverständlich kann die Druckpulsation durch den tatsächlichen Amplitudenwert des Drucks innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums (den Unterschied zwischen einem maximalen Druckwert und einem minimalen Druckwert) bestimmt werden.
Nun wird ein Pulsationsbestimmungswert (ein Bestimmungsschwellenwert) β gemäß dem geglätteten Druckwert Psm gesetzt (Schritt S6). 5 zeigt ein Beispiel für die Beziehung zwischen Psm und β. In dieser Figur steht die dicke durchgezogene Linie für ein Beispiel für das Ansetzen von β in der vorliegenden Erfindung, während die gestrichelten Linie den herkömmlichen Schwellenwert (einen Festwert) darstellt. Es kann zu einem Ruckeln kommen, wenn die Luftpumpe bei geschlossenem ASV 13 mit dem Pumpen fortfährt, obwohl die AI-Steuerung unterbrochen wurde. Während des Ruckelns der Pumpe steigt die Summe ΔPsum (später beschrieben) des geglätteten Druckwerts Psm mit dem Anstieg des geglätteten Druckwerts Psm an, wie von einer Kurve X in 5 angezeigt. Unter diesen Umständen ist es erwünscht, das Auftreten der Druckpulsation aufgrund einer Abgaspulsation zu erfassen, wenn die nachstehend beschriebene Summe ΔPsum den Schwellenwert β übersteigt. Falls jedoch der Schwellenwert für die Bestimmung der Druckpulsation (der Abgaspulsation) konstant gehalten wird, wie im Stand der Technik, besteht die Möglichkeit, daß eine Druckpulsation aufgrund eines Ruckelns fälschlicherweise als eine aufgrund einer Abgaspulsation bestimmt wird. In der vorliegenden Erfindung wird der Bestimmungsschwellenwert β gemäß dem geglätteten Druckwert Psm (bei dem es sich um den Durchschnittswert handeln kann) variiert, wodurch verhindert werden kann, daß eine Druckpulsation aufgrund eines wie oben beschriebenen Ruckelns fälschlicherweise als eine bestimmt wird, die auf eine Abgaspulsation zurückgeht.
Nach dem Setzen von β wird festgestellt, ob eine Fehlerbestimmung abgeschlossen wurde (Schritt S8). Dies kann dadurch festgestellt werden, daß der Wert des nachstehend beschriebenen Fehlerbestimmungs-Flags XAI überprüft wird. Eine bevorzugte Auslegung ist die, daß beim Erfassen eines Fehlers jeder Fehlerbestimmungs-Flag auch nach dem Schließen des Zündschalters beibehalten wird und vor einer Wartung und Inspektion nicht zurückgesetzt werden kann.
Wenn die Fehlerbestimmung nicht abgeschlossen ist, geht die Steuerung zu Schritt S10 über, um zu bestimmen, ob vorgegebene Bedingungen für eine AI-Durchführung erfüllt sind. Die Durchführungsbedingungen werden anhand der Temperatur des Motorkühlwassers, der Ansaugtemperatur, der Zeit, die seit dem Start vergangen ist, der Batteriespannung und der Lastbedingung usw., die von der Motor-ECU 23 ausgegeben werden, bestimmt. Wenn während der Durchführung einer AI-Steuerung die Bedingungen für ein Steuerungsende erfüllt sind, wird ebenfalls festgestellt, daß die Durchführungsbedingungen nicht erfüllt sind.
Wenn die Bedingungen für die AI-Durchführung erfüllt sind, geht die Steuerung zu Schritt S12 über. Falls die AI-Steuerung am Laufen ist, wird die AI-Steuerung fortgesetzt. Wenn die AI-Steuerung nicht am Laufen ist, wird die AI-Steuerung initiiert. Genauer wird das Dreiwegeventil 17 so gesteuert, daß es ASV 13 öffnet, und zwar anhand eines negativen Drucks in der Ansaugleitung 20, und AP 12 wird angetrieben. Solange diese Vorrichtungen normal funktionieren, bewirkt diese Steuerung, daß ein Teil der Luft aus dem Luftfilter 25 durch den Sekundärluft-Zuführweg 11 in die Abgasleitung 21 geführt wird.
Im nachfolgenden Schritt S14 wird überprüft, ob die Druckverhaltensbestimmung mit einer AI-Steuerung abgeschlossen wurde. Dies kann durch Überprüfen des Werts des nachstehend beschriebenen Flags Xstep1 festgestellt werden. Wenn die Bestimmung abgeschlossen ist, überspringt die Steuerung die folgenden Verfahrensschritte bis zum Ende.
Wenn die Druckverhaltensbestimmung mit einer AI-Steuerung nicht abgeschlossen ist, geht die Steuerung zu Schritt S16 über, um eine Druckverhaltensbestimmung mit einer AI-Steuerung durchzuführen. 6 zeigt einen Verfahrensablauf der Druckverhaltensbestimmung mit einer AI-Steuerung.
Zunächst wird überprüft, ob die Bestimmungsbedingungen erfüllt sind (Schritt S102). Die Bestimmungsbedingungen sind Bedingungen, welche einen Zustand anzeigen, in dem das Druckverhalten stabil bestimmt werden kann. Beispielsweise ist eine vorgegebene Zeit seit dem Start der AI-Steuerung vergangen, um den Betrieb von AP 12 zu stabilisieren, und der Motor läuft im Leerlauf (der Leerlauf wird anhand der Motor drehzahl, der Last des Motors 2 und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. bestimmt). Wenn die Bestimmungsbedingungen nicht erfüllt sind, überspringt die Steuerung die nachfolgenden Bestimmungsverfahrensschritte, um das Verfahren zu beenden.
Wenn die Bestimmungsbedingungen erfüllt sind, wird die Druckpulsationssumme ΔPsum mit dem Bestimmungsschwellenwert β verglichen (Schritt S104). Wenn ΔPsum nicht unter β liegt, wird festgestellt, daß eine Druckpulsation aufgrund einer Abgaspulsation vorliegt, und daß es sich bei dem Pulsationsmuster um eines der Muster 1, 2 mit einer großen Pulsation handelt, wie in 2 dargestellt, und die Steuerung geht zu Schritt S106 über. In diesem Schritt S106 wird der geglättete Druckwert Psm mit einem Schwellenwert P0 verglichen (siehe 2). Wenn Psm nicht kleiner ist als P0, wird festgestellt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um Muster 1 handelt, und daß die Sekundärluftzufuhr am Laufen ist (daß die Pumpe 12 arbeitet), und die Steuerung geht zu Schritt S108 über, um die Menge der zugeführten Luftmasse Q zu bestimmen.
Die von AP 12 zugeführte Luftmenge nimmt mit einem Anstieg des Ausgangsdrucks zu. Dann kann die zugeführte Sekundärluftmenge anhand des Ausgangsdrucks geschätzt werden (in der Praxis anhand des geglätteten Druckwerts Psm, der aus dem Ausgangssignal vom Druckfühler 15 bestimmt wird). Falls die zugeführte Sekundärluftmenge kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert Qx, bleibt der Kraftstoffgehalt im Abgas hoch, was zu einer Verschlechterung der Abgaswerte führen könnte. Deshalb wird überprüft, ob die geschätzte Luftzufuhrmenge über Qx liegt (Schritt S110). Es ist auch möglich, den geglätteten Druckwert Psm mit einem Druckschwellenwert Px zu vergleichen, der einem Ausgangsdruck äquivalent ist, der Qx entspricht. In diesem Fall können die Prozesse in den Schritten S108 und S110 mit einer einzigen Transaktion durchgeführt werden.
Wenn in Schritt S110 festgestellt wird, daß die zugeführte Sekundärluftmenge geringer ist, geht die Steuerung zu Schritt S112 über, um einen Flag Xfaildown, der eine Strömungsbedingung anzeigt, auf 1 zu setzen, was einen Druckabfall anzeigt. Dann geht die Steuerung zu Schritt S120 über. Wenn die zugeführte Luftmenge ausreicht, geht die Steuerung direkt zu Schritt S120 über. In Schritt S120 setzt die Steuerung einen Flag F11 auf 1, was anzeigt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster während der Zufuhr um Muster 1 handelt. Danach geht die Steuerung zu Schritt S130 über, um den Flag Xstep1, der eine Bestimmung des Druckverhaltensmusters mit einer AI-Steuerung anzeigt, auf 1 zu setzen, was den Abschluß der Bestimmung anzeigt, und beendet dann diese Subroutine.
Wenn in Schritt S106 Psm unter P0 liegt, wird festgestellt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um Muster 2 handelt, und die Steuerung geht zu Schritt S140 über, um den Flag F12 auf 1 zu setzen, was anzeigt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster während der Zufuhr um Muster 2 handelt. Danach wird der Prozeß von Schritt S130 durchgeführt, und dann wird diese Subroutine beendet.
Wenn in Schritt S104 ΔPsum unter β liegt, wird festgestellt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um eines der Muster 3, 4 ohne Pulsation handelt, wie in 2 gezeigt, und die Steuerung geht zu Schritt S150 über. In Schritt S150 wird dann der geglättete Druckwert Psm mit dem Schwellenwert P0 vergleichen, wie in Schritt S106. Wenn Psm nicht unter P0 liegt, wird festgestellt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um Muster 3 handelt, und die Steuerung geht zu Schritt S160 über, um den Flag F13 auf 1 zu setzen, was anzeigt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster während der Zufuhr um Muster 3 handeln. Danach wird der Prozeß in Schritt S130 durchgeführt, und diese Subroutine wird beendet.
Wenn andererseits in Schritt S150 Psm kleiner als P0 ist, wird festgestellt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um Muster 4 handelt, und die Steuerung geht zu Schritt S170 über, um einen Flag F14 auf 1 zu setzen, was anzeigt, daß es sich bei dem Zufuhr-Druckverhaltensmuster um Muster 4 handelt. Danach wird der Prozeß in Schritt S130 durchgeführt, und diese Subroutine wird beendet.
Nach Abschluß der Subroutine in 6 wird das Verfahren beendet, und falls der Zündschalter auf Ein steht, kehrt die Steuerung zu Schritt S2 zurück.
Wenn in Schritt S10 festgestellt wird, daß die AI-Durchführungsbedingungen nicht erfüllt sind, geht die Steuerung zu Schritt S18 über, um festzustellen, ob das System im AI-Steuerungs-Bereitschaftsmodus ist, d.h. in einem Zustand, in dem nach dem Motorstart die AI-Durchführungsbedingungen nicht erfüllt sind, oder ob bereits eine AI-Steuerung läuft. In der Praxis kann dies durch Prüfen, ob der Wert von Xstep1 auf 1 gesetzt ist, was einen Abschluß der Bestimmung anzeigt, festgestellt werden. Wenn der Wert von Xstep1 auf den Anfangswert 0 gesetzt ist, was anzeigt, daß die Bestimmung noch nicht abgeschlossen ist, wird festgestellt, daß das System im Bereitschaftsmodus ist, und die Steuerung überspringt die anschließenden Verfahrensschritte, um das Verfahren zu beenden. Wenn andererseits der Flag auf 1 gesetzt ist, was einen Abschluß der Bestimmung anzeigt, geht die Steuerung auf Schritt S20 über, um zu bestimmen, ob die AI-Steuerung gerade am Laufen ist. Wenn die AI-Steuerung gerade am Laufen ist, wird ein Verfahren zur Beendigung der AI-Steuerung durchgeführt (Schritt S22). Genauer wird das Dreiwegeventil 17 so gesteuert, daß die Umgebungsluft durch das Filter 19 zum ASV 13 geleitet werden kann, um ASV 13 zu schließen, und die AP 12 wird angehalten, wodurch die AI-Steuerung beendet wird.
Nach Beendigung der AI-Steuerung führt die Steuerung eine Bestimmung des Druckverhaltens ohne AI-Steuerung durch (Schritt S24). 7 zeigt den Verfahrensablauf der Druckverhaltensbestimmung ohne AI-Steuerung.
Zunächst wird überprüft, ob die Bestimmungsbedingungen erfüllt sind (Schritt S202). Bei den Bestimmungsbedingungen handelt es sich um Bedingungen, die einen Zustand anzeigen, in dem das Druckverhalten stabil bestimmt werden kann. Beispielsweise ist eine vorgegebene Zeit vergangen, seit die AI-Steuerung beendet wurde (ein Zeitraum, der notwendig ist, um eine normal funktionierende AP 12 anzuhalten, ist vergangen), und der Motor läuft im Leerlauf (ein Leerlauf wird anhand der Motordrehzahl, der Last des Motors 2 und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. erfaßt). Wenn die Bestimmungsbedingungen nicht erfüllt sind, überspringt die Steuerung die nachfolgenden Bestimmungsschritte, um das Verfahren anschließend zu beenden.
Wenn die Bestimmungsbedingungen erfüllt sind, wird die Druckpulsationssumme ΔPsum mit dem Bestimmungsschwellenwert β verglichen (Schritt S204). Wenn ΔPsum nicht unter β liegt, wird festgestellt, daß eine Druckpulsation aufgrund einer Abgaspulsation vorliegt, und daß es sich bei dem Druckpulsationsmuster um eines der Muster 1, 2 mit großer Pulsation handelt, wie in 2 angezeigt, und die Steuerung geht zu Schritt S206 über. In diesem Schritt S206 wird der geglättete Druckwert Psm mit dem Schwellenwert P0 verglichen. Wenn Psm nicht unter P0 liegt, wird festgestellt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um Muster 1 handelt, und die Steuerung geht zu Schritt S220 über, um einen Flag F21 auf 1 zu setzen, was anzeigt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster im angehaltenen Zustand um Muster 1 handelt.
Wenn in Schritt S206 Psm unter P0 liegt, wird festgestellt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um Muster 2 handelt, und die Steuerung geht zu Schritt S240 über, um einen Flag F22 auf 1 zu setzen, was anzeigt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster im angehaltenen Zustand um Muster 2 handelt.
Wenn in Schritt S204 ΔPsum unter β liegt, wird festgestellt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um eines der Muster 3, 4 ohne Pulsation handelt, wie in 2 dargestellt, und die Steuerung geht zu Schritt S250 über. In Schritt S250 wird dann Psm mit P0 verglichen, wie in Schritt S206. Wenn Psm nicht unter P0 liegt, wird festgestellt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um Muster 3 handelt, und die Steuerung geht zu Schritt S260 über, um einen Flag 23 auf 1 zu setzen, was anzeigt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster im angehaltenen Zustand um Muster 3 handelt.
Wenn andererseits in Schritt S250 Psm unter P0 liegt, wird festgestellt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um Muster 4 handelt, und die Steuerung geht zu Schritt S270 über, um einen Flag F24 auf 1 zu setzen, was anzeigt, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster im angehaltenen Zustand um Muster 4 handelt.
In jedem Fall geht nach dem Setzen der Flags F21–F24 die Steuerung zu Schritt S230 über, um einen Flag Xstep2, der die Bestimmung des Druckverhaltensmusters ohne AI-Steuerung anzeigt, auf 1 zu setzen, was einen Abschluß der Bestimmung anzeigt, und beendet dann die Subroutine.
Nach Abschluß der Subroutine von 7 geht die Steuerung zu Schritt S26 im in 3 angezeigten Hauptablauf über. In Schritt S26 wird der Wert des Flags Xstep2 überprüft, um zu überprüfen, ob die Druckverhaltensbestimmung im angehaltenen Zustand fertig ist. Wenn Xstep2 einen anderen Wert als 1 zeigt, ist die Bestimmung des Druckverhaltensmusters ohne AI-Steuerung noch nicht abgeschlossen, und die Steuerung überspringt die anschließenden Verfahrensschritte, um das Verfahren zu beenden. Wenn andererseits Xstep2 auf 1 gesetzt ist, ist die Bestimmung des Druckverhaltensmusters ohne AI-Steuerung ebenfalls abgeschlossen, und dann geht die Steuerung zum nächsten Verfahrensschritt S28 weiter.
In Schritt S28 wird ein Fehlfunktionsmodus der Bauteile aufgrund der Bestimmungsergebnisse der Druckverhaltensmuster in den Schritten S16 und S24 festgestellt. Tabelle 2 zeigt eine Liste der Kombinationen von Druckverhaltensmustern mit AI-Steuerung und ohne AI-Steuerung gegen Kombinationen von normalen und unnormalen Modi sowohl für AP 12 und ASV 13.
[Tabelle 2]
In der obigen Tabelle bedeutet 0 normal, und X zeigt eine Fehlfunktion der Ausrüstung an.
Die Bestimmung im Schritt S28 wird aufgrund dieser Tabelle 2 durchgeführt. 8 zeigt den Verfahrensablauf dieser Bestimmungsroutine. Zunächst wird überprüft, ob der Flag F11 auf 1 gesetzt ist (Schritt S300). Wenn der Flag auf 1 gesetzt ist, zeigt dies an, daß das Druckverhaltensmuster mit AI-Steuerung Muster 1 ist, und dann geht die Steuerung zu Schritt S302 über, um zu prüfen, ob der Flag F24 auf 1 gesetzt ist. Wenn der Flag F24 auf 1 gesetzt ist, zeigt dies an, daß das Druckverhaltensmuster ohne AI-Steuerung Muster 4 ist, und, wie aus Tabelle 2 hervorgeht, ist diese Kombination Modus 1 in Tabelle 2, was anzeigt, daß AP 12 und ASV 13 beide normal funktionieren. Dann geht die Steuerung zu Schritt S304 über, um den Wert des Flags Xfaildown zu überprüfen, der den Strömungszustand anzeigt, um zu prüfen, ob ein Strömungsabfall vorliegt. Wenn Xfaildown nicht auf 1 gesetzt ist, liegt kein Strömungsabfall vor, und die Vorrichtungen funktionieren beide normal. Daher geht die Steuerung zu Schritt S306 über, um den Fehlerdiagnoseflag XAI auf 1 zu setzen, was normal anzeigt, und beendet dann diese Subroutine. Wenn andererseits Xfaildown auf 1 gesetzt ist, liegt ein Strömungsabfall vor, und somit besteht die Möglichkeit eines Funktionsfehlers von AP 12. Daher geht die Steuerung zu Schritt S318 über, um den Fehlerdiagnoseflag XAI auf –1 zu setzen, was eine Fehlfunktion anzeigt, und beendet dann die Subroutine.
Wenn in Schritt S302 F24 nicht auf 1 gesetzt ist, handelt es sich bei dem Druckverhaltensmuster um einen der Modi 2, 4 und 5 in Tabelle 2, und somit geht die Steuerung auf Schritt S310 über. In diesem Schritt S310 wird zuerst überprüft, ob der Flag F22 auf 1 gesetzt ist. Wenn F22 nicht auf 1 gesetzt ist, d.h. im Fall der Modi 4, 5, wo das Druckverhaltensmuster ohne AI-Steuerung nicht Muster 2 ist, sondern eines der Muster 3, 1, funktioniert AP fehlerhaft, da sie immer aktiv ist, und somit geht die Steuerung zu Schritt S312 über, um einen Luftpumpen-Fehlerdiagnoseflag XFAP auf 1 zu setzen, was die fehlerhafte Daueraktivität anzeigt. Dann geht die Steuerung zu Schritt S314 über. Wenn andererseits F22 auf 1 gesetzt ist, d.h. im Fall, wo das Druckverhaltensmuster ohne AI-Steuerung Muster 2 ist, d.h. im Fall des Modus 2, funktioniert AP normal, und somit überspringt die Steuerung den Schritt S312 und geht zu Schritt S314 über.
Im nachfolgenden Schritt S314 wird überprüft, ob das Flag F23 auf 1 gesetzt ist. Wenn F23 nicht auf 1 gesetzt ist, d.h. im Fall der Modi 2, 5, wo das Druckverhaltensmuster ohne AI-Steuerung nicht Muster 3 ist, sondern eines der Muster 2, 1, ist ASV 13 offen und schließt nicht mehr, so daß es dauernd offen ist, und somit geht die Steuerung zu Schritt S316 über. In Schritt S316 setzt die Steuerung ein Fehlerdiagnoseflag XFASV des ASV auf 1, was ein andauerndes Offensein anzeigt, geht danach zu Schritt XAI über und beendet dann die Subroutine. Wenn andererseits F23 auf 1 gesetzt ist, d.h. im Fall, wo das Druckverhaltensmuster ohne AI-Steuerung Muster 3 ist, d.h. im Fall des Modus 4, funktioniert ASV normal, und somit überspringt die Steuerung Schritt S316, um zu Schritt S318 überzugehen und das Fehlerdiagnoseflag XAI auf –1 zu setzen, und beendet dann die Subroutine.
Wenn andererseits in Schritt S300 festgestellt wird, daß F11 nicht auf 1 gesetzt ist, zeigt dies an, daß es sich bei dem Modus um einen der Modi 3 und 6–9 handelt. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt s320 über, um zu prüfen, ob das Flag F12 auf 1 gesetzt ist. Wenn F12 auf 1 gesetzt ist, d.h. im Fall, wo das Druckverhaltensmuster mit AI-Steuerung Muster 2 ist, handelt es sich bei dem Modus um einen der Modi 7, 8. In jedem Fall funktioniert AP 12 nicht, und somit setzt die Steuerung den Luftpumpen-Diagnoseflag XFAP auf –1, was den Ausfall der Funktion anzeigt, und geht dann auf Schritt S324 über. In diesem Schritt S324 wird dann überprüft, ob der Flag F22 auf 1 gesetzt ist. Wenn F22 auf 1 gesetzt ist, d.h. in dem Fall, wo das Druckverhaltensmuster ohne AI-Steuerung Muster 2 ist, handelt es sich bei dem Modus um Modus 8, und ASV 13 ist offen und schließt nicht mehr, so daß es dauernd offen ist. Daher geht die Steuerung zu Schritt S326 über. In Schritt S326 setzt die Steuerung das ASV-Fehlerdiagnoseflag XFASV auf 1, was das andauernde Offensein anzeigt, geht danach zu Schritt S318 über, um den Fehlerdiagnoseflag XAI auf –1 zu setzen, und beendet die Subroutine. Wenn andererseits F22 nicht auf 1 gesetzt ist, handelt es sich bei dem Modus um Modus 7, in dem ASV 13 normal funktioniert, und somit überspringt die Steuerung den Schritt S326, um zu Schritt S318 überzugehen, um das Fehlerdiagnoseflag XAI auf –1 zu setzen, und beendet dann die Subroutine.
Wenn andererseits in Schritt S320 festgestellt wird, daß F12 nicht auf 1 gesetzt ist, handelt es sich bei dem Modus um einen der Modi 3, 6 und 9. In jedem Fall ist ASV geschlossen und öffnet sich nicht mehr, so daß es immer geschlossen ist, und somit geht die Steuerung zu Schritt S330 über, um den ASV-Fehlerdiagnoseflag XFASV auf –1 zu setzen, was anzeigt, daß ASV geschlossen ist und sich nicht mehr öffnet. Im nachfolgenden Schritt S332 wird überprüft, ob der Flag F13 auf 1 gesetzt ist. Wenn F13 auf 1 gesetzt ist, handelt es sich bei dem Druckverhaltensmuster mit AI-Steuerung um Muster 3, was anzeigt, daß der Modus einer der Modi 3, 6 ist. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S334 über, um zu überprüfen, ob der Flag F23 auf 1 gesetzt ist. Wenn der Flag F23 auf 1 gesetzt ist, handelt es sich bei dem Druckverhaltensmuster ohne AI-Steuerung ebenfalls um Muster 3, und bei dem Modus somit um Modus 6, in dem AP 12 nicht ordnungsgemäß funktioniert, da sie ständig an ist. Dann geht die Steuerung zu Schritt S336 über, um den Luftpumpen-Diagnoseflag XFAP auf 1 zu setzen, was die Fehlfunktion des ständigen Angeschaltetseins anzeigt. Danach geht die Steuerung zu Schritt S318 über, um den Fehlerdiagnoseflag XAI auf –1 zu setzen, und beendet dann die Subroutine. Wenn andererseits F23 nicht auf 1 gesetzt ist, handelt es sich bei dem Modus um Modus 3, in dem AP 12 normal funktioniert. Daher überspringt die Steuerung Schritt S336, um zu Schritt S318 überzugehen, um das Fehlerdiagnoseflag XAI auf –1 zu setzen, und beendet dann die Subroutine.
Wenn in Schritt S332 festgestellt wird, daß F13 nicht auf 1 gesetzt ist, zeigt dies an, daß es sich bei dem Modus um Modus 9 handelt, in dem AP 12 einen Funktionsausfall zeigt. Dann geht die Steuerung zu Schritt S338 über, um den Luftpumpen-Fehlerdiagnoseflag auf –1 zu setzen, was den Funktionsausfall anzeigt, geht danach zu Schritt S318 über, um den Fehlerdiagnoseflag XAI auf –1 zu setzen, und beendet dann die Subroutine. Nach Abschluß der Subroutine von 8 beendet die Steuerung außerdem das Verfahren der Hauptroutine und, falls der Zündschalter immer noch an ist, führt die Steuerung erneut das Verfahren ab Schritt S2 durch.
Falls die Bestimmung zum Abschluß gebracht wurde (einschließlich des Falls, wo bereits eine Fehlfunktion festgestellt wurde, aber noch nicht durch eine Wartung und Inspektion behoben wurde), resultiert der genannte Schritt S8 in der Erkenntnis, daß ein anderer Wert als der Ursprungswert 0 im Fehlerdiagnoseflag XAI gesetzt ist, und somit geht die Steuerung zu Schritt S30 über. In Schritt S30 überprüft die Steuerung außerdem, ob der Fehlerdiagnoseflag XAI auf –1 gesetzt ist, was eine Fehlfunktion anzeigt, wodurch die An- oder Abwesenheit einer Fehlfunktion festgestellt wird. Wenn der Wert 1 ist, was anzeigt, daß das System normal funktioniert, geht die Steuerung zu Schritt S32 über, um das Verfahren zu beenden. Wenn andererseits der Wert –1 beträgt, was eine Fehlfunktion des Systems anzeigt, geht die Steuerung zu Schritt S32 über, um eine Warnung durchzuführen, damit der Fahrer durch eine Anzeigetafel oder einen Alarm, die nicht dargestellt sind, darüber in Kenntnis gesetzt wird, daß die Sekundärluft-Zuführeinrichtung einer Fehlfunktion oder Regelabweichung unterliegt, und beendet dann das Verfahren.
Durch diese Regelabweichungs-Erfassungsroutine gemäß der vorliegenden Erfindung wird es möglich, genau zu erfassen, welcher Art von Fehlfunktion entweder die Luftpumpe oder das ASV unterliegt. Genauer wird der Schwellenwert (β im oben beschriebenen Ablauf) zur Bestimmung, ob die Druckpulsation auf die Abgaspulsation zurückgeht, gemäß dem Druckwert (dem geglätteten Druckwert Psm im oben beschriebenen Ablauf) variiert, wodurch die Vorrichtung in die Lage versetzt wird, eine exakte Druckverhaltensbestimmung durchzuführen. Insbesondere dann, wenn AP 12 fehlerhaft funktioniert, weil sie dauerhaft aktiv ist, kann eine Druckpulsation durch ein Ruckeln aufgrund eines Luftausstoßes aus der AP 12 ohne AI-Steuerung vorkommen. Falls eine An- oder Abwesenheit der Abgaspulsation lediglich aufgrund der An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation festgestellt würde, wie im Stand der Technik, könnte die Steuerung feststellen, daß das Druckverhaltensmuster in diesem Fall nicht Muster 3, sondern Muster 1 ist, und daß ein Öffnungsfehler vorliegt, obwohl ASV 13 normal funktioniert. Im Gegensatz dazu ermöglicht es die vorliegende Erfindung der Steuerung, exakt festzustellen, daß das Druckverhaltensmuster in diesem Fall Muster 3 ist, ohne die falsche Feststellung zu treffen, daß ASV 13 eine Fehlfunktion zeigt. In dem Fall, wo das Ausgangssignal vom Druckfühler 15 ein Rauschen aufweist, kann die Steuerung ebenfalls exakt das Druckverhaltensmuster bestimmen, ohne die falsche Feststellung zu treffen, daß es sich bei dem Druckverhaltensmuster um Muster 1 oder Muster 2 statt um Muster 4 oder Muster 3 handelt, wodurch die Steuerung in der Lage ist, eine Funktionsstörung der Bauteile genau festzustellen.
Im Vorausgehenden wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der Schwellenwert gemäß dem geglätteten Druckwert (dem Durchschnittswert) variiert wurde, aber der Schwellenwert kann auch gemäß dem Peak-Wert (dem maximalen Wert oder dem minimalen Wert) der dergleichen variiert werden.
Im Vorausgehenden wurde ein Beispiel beschrieben, in dem nach Abschluß der AI-Steuerung eine Druckverhaltensbestimmung ohne AI-Steuerung durchgeführt wurde, und in dem die Bestimmung eine Funktionsstörung danach durchgeführt wurde, aber ein anderes mögliches Beispiel ist, daß während der AI-Steuerung die Zufuhr zwangsweise und vorübergehend unterbrochen wird, und die Druckverhaltensbestimmung ohne AI-Steuerung durchgeführt wird, um zu entscheiden, ob eine Funktionsstörung vorliegt. Dadurch wird die Steuerung in die Lage versetzt, die Fehlerdiagnose während der AI-Steuerung durchzuführen.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, sollte, wenn die Vorrichtung normal funktioniert, das Druckverhaltensmuster mit AI-Steuerung Muster 1 sein. Dies ermöglicht es uns, eine Auslegung zu übernehmen, in der, wenn es sich bei dem Druckverhaltensmuster mit AI-Steuerung nicht um Muster 1 handelt, die Steuereinrichtung sofort die AI-Steuerung beendet und zu der Druckverhaltensmuster-Bestimmung im angehaltenen Zustand übergeht. Insbesondere dann, wenn das Druckverhaltensmuster mit AI-Steuerung Muster 4 ist, ist es offensichtlich, daß es sich bei der Fehlfunktionssituation um Modus 9 handelt, der in Tabelle 2 dargestellt ist. Daher ist es auch möglich, die Druckverhaltensmuster-Bestimmung im angehaltenen Zustand zu beenden.
Bei dem Druckfühler 15 kann es sich um einen Relativdruckfühler handeln, der einen Differentialdruck zum Atmosphärendruck ausgibt, oder um einen Absolutdruckfühler. In diesem Fall muß das System so konfiguriert werden, daß es in der Lage ist, den Atmosphärendruck in der inaktiven Sekundärluft-Zuführeinrichtung zu erfassen. In einer normalen AP 12 ist deren Gehäuse nicht paßgenau mit einem Pumpenrotor verbunden, und wenn die AP 12 inaktiv ist, stehen Abschnitte davor und dahinter miteinander in Verbindung. Im Fall einer AP dieses Typs ist es daher möglich, den Atmosphärendruck zu erfassen. Bei dieser Konfiguration kann ein Ausgabewert vor dem Motorstart als Atmosphärendruck verwendet werden, und ein Relativdruck kann als Differenz zu diesem berechnet werden. Dies ermöglicht es, den Druckfühler 15 während Zeiten, in denen keine Funktionsstörung des Sekundärluft-Zuführsystems erfaßt wird, und während die Sekundärluftzufuhr andauert, als Atmosphärendruckfühler zu verwenden. Es besteht jedoch die Möglichkeit, daß der Atmosphärendruck durch die Höhe des Abgabedrucks bei einer nicht ordnungsgemäß arbeitenden, weil immer aktiven AP 12 hoch eingeschätzt wird. In diesem Fall kann durch Überprüfen der Betriebsleistung, der Spannung, des Stroms oder dergleichen der AP 12 eine Korrektur durchgeführt werden. Wenn ASV 13 offen ist und sich nicht mehr schließt, besteht ebenfalls die Möglichkeit, der Übertragung der Abgaspulsation des Motors 2. Da der durchschnittliche Druck in diesem Fall dem Atmosphärendruck nahe kommt, kann der Atmosphärendruck anhand einer Durchschnittsbildung erfaßt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben, der Bestimmungsschwellenwert β für die Bestimmung der An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation (Abgaspulsation) gemäß dem Druckwert (z.B. dem geglätteten Wert oder dem Durchschnittswert der gemessenen Druckwerte oder dem Peak-Wert) variiert, wodurch die Vorrichtung in der Lage ist, die An- oder Abwesenheit einer Abgaspulsation exakt zu bestimmen, während die Druckpulsationen, abgesehen von der, die auf eine Abgaspulsation zurückgeht (z.B. eine Pulsation aufgrund des Rauschens des Druckfühlers und die Druckpulsation, die von dem Ruckeln der Luftpumpe erzeugt wird), eliminiert werden. Infolgedessen ist die Vorrichtung in der Lage, das Druckverhalten exakt zu bestimmen, was die Genauigkeit der Fehlerdiagnose der Sekundärluft-Zuführeinrichtung aufgrund des Druckverhaltens erhöht.
Aus der so beschriebenen Erfindung geht hervor, daß die Erfindung auf verschiedene Weise variiert werden kann. Diese Variationen sind nicht als Abweichungen vom Gedanken und Bereich der Erfindung anzusehen, und alle diese Modifizierungen, die für einen Fachmann nahe liegen, sollen im Bereich der folgenden Ansprüche eingeschlossen sein.

Claims

Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Sekundärluft-Zufihreinrichtung (1), die dafür ausgelegt ist, eine Funktionsstörung eines Bauteils der Sekundärluft-Zuführeinrichtung (1) aufgrund eines Druckwerts und einer Druckpulsation im Sekundärluft-Zuführweg (11) der Sekundärluft-Zuführeinrichtung (1) zu bestimmen, die so ausgelegt ist, daß sie Sekundärluft stromaufwärtsseitig zu einer Abgasemissions-Reinigungseinrichtung (22) eines Verbrennungsmotors (2) leitet, wobei die Fehlerdiagnosevorrichtung einen Druckfühler (15) zum Erfassen des Drucks im Sekundärluft-Zuführweg (11) und ein Fehlerdiagnosemittel für die Diagnose einer Fehlfunktion aufgrund des Drucks und der Druckpulsation, die vom Druckfühler (15) erfaßt werden, umfaßt, wobei das Fehlerdiagnosemittel einen Bestimmungsschwellenwert zum Bestimmen der An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation aufgrund des Drucks in der Sekundärluft-Zuführeinrichtung (1) variiert.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, worin das Fehlerdiagnosemittel den Bestimmungsschwellenwert mit steigendem Druck in der Sekundärluft-Zuführeinrichtung (1) erhöht.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, worin das Fehlerdiagnosemittel eine Fehlfunktion jedes Bauteils aufgrund eines Druckverhaltensmusters während der Sekundärluftzufuhr und eines Druckverhaltensmusters ohne Sekundärluftzufuhr erfaßt.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, worin die Sekundärluft-Zuführeinrichtung (1) ferner eine Luftpumpe (12) und ein Schaltmittel (13) umfaßt, das stromabwärts von der Luftpumpe (12) angeordnet ist, worin der Druckfühler (15) den Druckwert im Zuführweg zwischen dem Schaltmittel (13) und der Luftpumpe (12) erfaßt.
Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Sekundärluft-Zuführeinrichtung(1), umfassend: einen Sekundärluft-Zuführweg (11) für einen Emissionsreinigungskatalysator (22), der im Abgasweg eines Verbrennungsmotors (2) angeordnet ist; ein Sekundärluft-Zuführmittel zum Zuführen von Luft durch den Sekundärluft-Zuführweg (11) in den Abgasweg; einen Druckfühler (15) zum Erfassen des Drucks im Sekundärluft-Zuführweg (11); und ein Fehlerdiagnosemittel zum Bestimmen einer Fehlfunktion des Sekundärluft-Zuführmittels aufgrund des vom Druckfühler (15) erfaßten Drucks, wobei die Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Sekundärluft-Zuführeinrichtung (1) dadurch gekennzeichnet ist, daß das Fehlerdiagnosemittel einen Bestimmungsschwellenwert gemäß dem vom Druckfühler (15) erfaßten Druck variiert, aufgrund des Drucks und des Schwellenwerts feststellt, ob eine Druckpulsation vorliegt oder nicht, und aufgrund der An- oder Abwesenheit einer Druckpulsation eine Fehlerdiagnose durchführt.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 5, worin das Fehlerdiagnosemittel den Bestimmungsschwellenwert gemäß einem durchschnittlichen oder geglätteten Wert für den vom Druckfühler (15) erfaßten Druck variiert, und aufgrund des Bestimmungsschwellenwerts und der Summe der durchschnittlichen oder geglätteten Werte feststellt, ob eine Druckpulsation vorliegt oder nicht.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 5, worin das Fehlerdiagnosemittel aufgrund des Drucks, der vom Druckfühler (15) erfaßt wird, den Bestimmungsschwellenwert bestimmt, und aufgrund des Bestimmungsschwellenwerts und einer Summe des erfaßten Drucks bestimmt, ob eine Druckpulsation vorliegt oder nicht.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 7, worin es sich bei der Summe um die Summe der absoluten Werte der Differenzen zwischen dem gemessenen Wert und dem geglätteten Wert des erfaßten Drucks handelt.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 7, worin es sich bei der Summe um die Abstände von Punkten des erfaßten Drucks handelt.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 6, umfassend eine Pumpe (12) als Sekundärluft-Zuführmittel im Sekundärluft-Zuführweg (11) und ein Schaltventil (13) stromabwärts von der Pumpe (12), worin der Druckfühler (15) den Druck zwischen der Pumpe (12) und dem Schaltventil (13) erfaßt.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 10, worin der Druckfühler (15) den Druck sowohl mit als auch ohne Sekundärluftzufuhr durch das Sekundärluft-Zuführmittel erfaßt, und worin das Fehlerdiagnosemittel aufgrund der Höhe des erfaßten Drucks bestimmt, ob die Druckpulsation auf eine Abgaspulsation zurückgeht.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 6, worin nach der Feststellung, daß eine Druckpulsation vorliegt, das Fehlerdiagnosemittel aufgrund der Höhe des erfaßten Drucks bestimmt, ob die Druckpulsation auf eine Abgaspulsation zurückgeht.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 6, worin der Druckfühler (15) den Druck sowohl mit als auch ohne Sekundärluftzufuhr durch das Sekundärluft-Zuführmittel erfaßt, und worin das Fehlerdiagnosemittel Druckvariationen sowohl mit als auch ohne Sekundärluftzufuhr vorgegebenen Druckverhaltensmustern zuordnet und eine Fehlerdiagnose anhand der Kombination von Druckverhaltensmuster mit Sekundärluftzufuhr und Druckverhaltensmuster ohne Sekundärluftzufuhr durchführt.
Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 6, ferner ein Schätzmittel für die zugeführte Luftmenge umfassend, um die Menge der zugeführten Sekundärluft aufgrund des erfaßten Drucks zu schätzen.