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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb
einer abgasrückführenden Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeuges gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen
unabhängigen
Ansprüche.
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Eine
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende und nachfolgend anhand
der
1 noch im Detail
beschriebene Vorrichtung zur Einstellung der Abgasrückführrate bei
einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ist bspw. aus der
DE 42 07 541 A1 bekannt.
Die dort beschriebene Vorrichtung ist bei sämtlichen Brennkraftmaschinentypen
einsetzbar wie insbesondere bei selbstzündenden Dieselmotoren oder
bei fremdgezündeten
Ottomotoren. Sämtliche
an der Verbrennung beteiligten Systeme und Komponenten eines solchen
Kraftfahrzeuges, deren Ausfall zu einer merklichen Verschlechterung
des Abgases führt,
müssen
von einem Steuergerät
der Brennkraftmaschine durch sogenannte „OBD-Funktionen" überwacht werden. Ein Fehler
liegt dann vor, wenn festgelegte Diagnoseschwellen bzw. -grenzwerte überschritten
werden.
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Die
Abkürzung „OBD" oder besser „EOBD" steht als Abkürzung für „European
On-Board Diagnostics", welche die Eigendiagnose
in Kraftfahrzeugen fordert, d.h. die Be reitstellung eines im Steuergerät der jeweiligen
Brennkraftmaschine integrierten Diagnosesystems, das ständig abgasrelevante
(Regel-)systeme und Bauteile eines bei der Abgasrückführung zugrundeliegenden
Regelungssystems der Brennkraftmaschine überwacht. Die EOBD ist Bestandteil
der Euronorm-Stufe 3, die offiziell am 01.01.2001 bei Fahrzeug-Erstzulassungen
in Kraft trat. Das Diagnosesystem beinhaltet eine Abgas-Warnleuchte, die
im Falle einer abgasemissionsbezogenen Fehlfunktion eines der genannten
Teile aufleuchtet. Das Diagnosesystem überwacht dabei bspw. das Kraftstoffsystem
und die genannte Abgasrückführung. Nicht
permanent überwachte
Bauteile und Systeme werden erst beim Durchfahren eines Fahrzyklus überprüft, welcher
insbesondere eine Kaltstart-Leerlaufphase und eine Konstantfahrt
in wenigstens zwei Geschwindigkeitsbereichen umfaßt.
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Häufig wird
bei Fehlfunktionen oder Defekten, welche die Abgasrückführung (ARF)
und/oder eine in abgasrückführenden
Brennkraftmaschinen übliche
Ladedruckregelung (LDR) betreffen und welche nicht in einem dort
vorliegenden Fehlerspeicher als „elektrische Fehler" geführt werden,
als erster Schritt im Abgasrückführsystem
vorhandene elektropneumatische Wandler (im folgenden „EPW" abgekürzt) oder
ein Luftmengenmesser (HFM) auf Verdacht ausgewechselt. Diese Vorgehensweise
erweist sich nicht nur als kostspielig, sondern auch in manchen
Fällen
sogar als völlig
unbegründet,
wenn nämlich
die Ursache eher auf einen mechanischen Fehler eines Stellers, bspw.
einer Ladedruckdose oder eines Abgasrückführventils, zurückzuführen ist.
Ein kostspieliger Ersatz eines EPW oder eines anderen Bauteils wird
dann nur in begründeten
Fällen
durchgeführt.
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In
den beiden genannten Fällen
ist es nicht möglich,
das in Frage kommende defekte Bauteil oder die vorliegende Fehlfunktion
sicher zu diagnostizieren. Daher besteht in solchen Fällen die
Notwendigkeit des Austausches aller in Frage kommenden Komponenten
mit den entsprechenden Kostenanforderungen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes
Verfahren und eine Vorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß eine möglichst
sichere und zuverlässige
Ortung einer defekten Komponente oder Fehlfunktion einer hier betroffenen Brennkraftmaschine
bzw. eines bei dieser vorgesehenen Abgasrückführsystems ermöglicht wird.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung schlägt
bei einem hier betroffenen Verfahren zur Erkennung von Fehlerursachen
in einer abgasrückführenden
Brennkraftmaschine vor, möglichst
viele Regelkreise des abgasrückführenden Systems
in mehreren Punkten in einem Betriebskennfeld der Brennkraftmaschine
auf einen charakteristischen und/oder korrekten Verlauf hin zu untersuchen
und mit einem jeweils korrespondierenden Referenzverlauf zu vergleichen.
Die notwendigen Referenzverläufe
können
im voraus in einem Steuergerät des
Fahrzeuges bzw. der Brennkraftmaschine und/oder auf einem Kundendienstgerät oder in
einem entsprechenden Diagnoseprogramm abgelegt werden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein möglichst vollständiger Hystereseverlauf
der wenigstens einen Kenngröße des wenigstens
einen Regelkreises erfaßt
und mit einem korrespondierenden Referenzhystereseverlauf verglichen.
Bei der Kenngröße handelt
es sich dabei bevorzugt um den Ladedruck oder den am Ausgang eines
elektropneumatischen Wandlers (EPW) vorliegende Unterdruck oder die
bewegte Luftmasse, und zwar jeweils in Abhängigkeit vom Tastverhältnis des
EPWs. Das genaue Hystereseverhalten ist charakteristisch für die jeweilige
Abgasrückführung und
stimmt daher bei Brennkraftmaschinen des gleichen Typs im wesentlichen überein.
Der erfindungsgemäß erfaßte Hystereseverlauf
charakterisiert daher den vollständigen
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine und ermöglicht daher eine noch präzisere Ortung
von Fehlerursachen der Abgasrückführung.
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Gemäß vorteilhafter
Ausgestaltung wird das genannte Verfahren erst dann angewendet,
wenn eine Unterdruckpumpe des Abgasrückführsystems bzw. der Brennkraftmaschine
ausreichenden Unterdruck liefert und dieser Unterdruck auch an den
Eingängen
der jeweiligen EPWs anliegt, da erst in diesem Zustand des Luftsystems
der Brennkraftmaschine noch präzisere
Aussagen über
die Funktion des Luftsystems gemacht werden können.
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In
weiterer Ausgestaltung wird der Unterdruck innerhalb der pneumatischen
Verbindung zwischen dem Ausgang eines jeweiligen EPW, und zwar bevorzugt
ansteuerungsseitig, und dem Eingang eines Stellers mit einem Aufnehmer
mit analogem Signalausgang gemessen. Die Funktionsüberprüfung wird
bevorzugt ausschließlich
bei betriebswarmer Brennkraftmaschine durchgeführt.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, daß die gleichen
Bedingungen, wie bspw. die Temperatur der Brennkraftmaschine, der
Betrieb einer etwa vorhandenen Klimaanlage und ggf. weitere Verbraucher, auch
bei der Erfassung der genannten Referenzverläufe herrschen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
insbesondere die Funktionsüberprüfung eines gesamten
Luftsystems einer hier betroffenen abgasrückführenden Brennkraftmaschine,
und zwar insbesondere die Überprüfung eines
den Luftbedarf einer solchen Brennkraftmaschine bestimmenden Ladedruckreglers
(LDR), einer Abgasrückführung (ARF) und/oder
einer Drosselklappe (LDK).
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Das
vorgeschlagene Verfahren läßt sich
sehr kurzzeitig in einer Werkstatt oder unterwegs oder sogar im
Fahrbetrieb durchführen
und ermöglicht
eine gezielte Ortung eines Fehlers bzw. einer Fehlfunktion in der
Abgasrückführung. Es
läßt sich
kostengünstig auf
dem Kundendienstwerkzeug/-gerät
und/oder in einem Fahrzeug-Steuergerät als getrennte Funktion realisieren.
Es ist besonders vorteilhaft anwendbar bei allen aufgeladenen Dieselmotoren
mit ARF/LDK mit oder ohne LDR.
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Bei
Anwendung dieses Verfahrens wird ein unbegründeter Ersatz eines nicht betroffenen
bzw. nicht defekten Bauteils (d.h. ein Austausch nur auf Verdacht)
vermieden, da das Verfahren eine eindeutige Fehlerzuordnung insbesondere
zwischen EPWs, zugehörigen
Stellern und zugehörigen
Meßaufnehmern
zuläßt.
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Das
vorgeschlagene Verfahren läßt sich
in besonders vorteilhafter Weise in einem bestehenden Steuergerät einer
selbstzündenden
Brennkraftmaschine, bevorzugt in Form eines entsprechenden Steuerprogramms,
realisieren. Es kann allerdings ebenso in Form einer Vorrichtung
oder eines Diagnosegerätes
implementiert werden, welche Mittel zur Erfassung des Verlaufs wenigstens
einer Kenngröße des wenigstens
einen Regelkreises in mehreren Punkten eines Betriebskennfeldes
der Brennkraftmaschine und zum Vergleich mit einem jeweils korrespondierenden
Referenzverlauf und mit Mitteln zur Ausgabe einer Empfehlung anhand
des Ergebnisses dieses Vergleichs zur Behebung eines möglichen Fehlers
oder einer möglichen
Fehlfunktion der Abgasrückführung aufweist.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung,
anhand von Ausführungsbeispielen
eingehender beschrieben, aus denen sich weitere Merkmale und Vorteile
der Erfindung ergeben.
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In
der Zeichnung zeigen im einzelnen
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1 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Steuerung einer mittels
Abgasrückführung aufgeladenen
Brennkraftmaschine gemäß dem Stand
der Technik;
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2 ein
Ablaufdiagramm zur Illustration der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
zur Funktionsüberprüfung einer
Ladedruckregelung (LDR);
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3 ein
der 2 ähnliches
Ablaufdiagramm zur Illustration der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
zur Funktionsüberprüfung einer
Drosselklappe (LDK);
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4 an
einer Brennkraftmaschine (vorliegend an einem Kraftfahrzeug-Dieselmotor)
erfindungsgemäß erfaßte Meßgrößen (Unterdruck,
bewegte Luftmasse) bei der EPW-Steuerung einer hier betroffenen
Abgasrückführung (ARF);
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5 ebenfalls
an einem Kraftfahrzeug-Dieselmotor erfindungsgemäß erfaßte Unterdruckverläufe in Abhängigkeit
vom Tastverhältnis
(TV) jeweiliger elektropneumatischer Wandler (EPWs) der ARF, und
zwar zur Illustration der erfindungsgemäßen Toleranzbereiche;
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6 ein
der 4 entsprechendes Diagramm im Falle von entsprechenden
an einer Drosselklape (LDK) erfaßten Meßgrößen; und
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7 ebenfalls
an einem Kraftfahrzeug-Dieselmotor erfindungsgemäß erfaßte Unterdruck- und Ladedruckverläufe zur
Illustration der genannten Ladedruck-Hysterese.
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Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
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Die 1 zeigt
schematisch eine Vorrichtung zur Einstellung der Abgasrückführrate bei
einer Dieselbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Stand
der Technik. Es ist jedoch anzumerken, daß die vorliegende Erfindung
grundsätzlich auch
bei anderen eine Abgasrückführung aufweisenden
Brennkraftmaschinentypen einsetzbar ist.
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Die
in der 1 nur schematisch angedeutete Dieselbrennkraftmaschine 100 erhält über eine Frischluftleitung 105 Frischluf
zugeführt.
Das Abgas wird über
eine Abgasleitung 110 abgeleitet und gelangt über eine
Turbine 115 in eine Auspuffleitung 120. In der
Auspuffleitung 120 ist eine Lambdasonde 125 angeordnet.
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Die
Turbine 115 treibt einen Lader 130 an, der wiederum
die durch eine Ansaugleitung 135 strömende Luft der Frischluftleitung 105 zuführt. Über ein Abgasrückführventil 138 stehen
die Abgasleitung 110 und die Frischluftleitung 105 in
druckleitender Verbindung.
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Die
Dieselbrennkraftmaschine 100 umfaßt ferner ein elektronisches
Steuergerät 140,
welches eine Mengensteuerung 142 und eine Abgasrückführsteuerung 144 aufweist.
Die Mengensteuerung 142 beaufschlagt eine Einspritzpumpe 145 mit
Signalen, wobei die Mengensteuerung 142 abhängig von
diesen Signalen eine definierte Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine
zumißt.
Die Abgasrückführsteuerung 144 steht
mit einem elektropneumatischen Wandler (EPW) 150 in Verbindung,
welcher das genannte Abgasrückführventil 138 betätigt.
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Über das
Abgasrückführventil 138 kann
die Zusammensetzung der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft,
d.h. das Verhältnis
von rückgeführtem Abgas
und zugeführter
Frischluft, beeinflußt
werden. Die Abgasrückführsteuerung 144 gibt
hierzu ein Signal mit einem entsprechenden Tastverhältnis an
den EPW 150 weiter. Bei einem großen Tastverhältnis öffnet das
Abgasrückführventil 138 und
es ergibt sich eine hohe Abgasrückführrate.
Entsprechend ergibt sich bei einem kleinen Tastverhältnis eine
geringe Abgasrückführrate.
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Eine
vorbeschriebene Vorrichtung ist im wesentlichen aus der eingangs
bereits erwähnten Druckschrift
DE 42 07 541 A1 bekannt.
Aus der dortigen
2 ist ferner ein bevorzugtes
Arbeitsverfahren einer solchen Vorrichtung bekannt, bei dem in einem
Sollkennfeld, abhängig
von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der einzuspritzenden
Kraftstoffmenge, ein Sollwert bspw. für die Luftmenge abgelegt ist.
Die einzuspritzende Kraftstoffmenge wird von einer Mengenvorgabe,
und zwar bspw. abhängig von
der Fahrpedalstellung des Kraftfahrzeuges, vorgegeben. Der Sollwert
der angesaugten Luftmenge wird mit einem entsprechenden Istwert
verglichen und, in Abhängigkeit
vom Ergebnis dieses Vergleichs, von einem Regler eine Stellgröße an eine
zugeordnete Regelstrecke abgegeben. Diese Regelstrecke umfaßt vorzugsweise
die Brennkraftmaschine, eine Kraftstoffpumpe, welche die Leistungsabgabe
der Brennkraftmaschine bestimmt, sowie die genannte Vorrichtung
zur Rückführung von
Abgas in die Ansaugluft.
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Die 2 zeigt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß durchgeführten Untersuchung
bzw. Funktionsüberprüfung einer
Ladedruckregelung (LDR), und zwar am Beispiel eines erfindungsgemäß modifizierten
Kundendienst-Diagnosewerkzeuges. Wie bereits erwähnt, umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren
bevorzugt sämtliche Regelkreise
des Luftsystems der Brennkraftmaschine, d.h. zusätzlich zur LDR auch die Regelkreise
der Abgasrückführung (ARF)
und der Drosselklappe (LDK) (zu letzterer siehe insbesondere 3).
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Die
Messungen für
den Ladedruckregelungskreis finden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
bei einer Motordrehzahl von n = 2000 1/min statt, und zwar ohne
Last und durch eine Anhebung der Leerlaufsolldrehzahl. Es gilt hier
als Grundregel, daß die
gewählte
Drehzahl den Arbeitsbereich des jeweiligen Leerlaufreglers nicht überschreiten
sollte.
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Nach
dem Start 200 der in 2 gezeigten Routine
wird zunächst
geprüft
205, ob die Unterdruckversorgung fehlerfrei arbeitet. Ist dies nicht
der Fall, dann werden die Unterdruckpumpe sowie die Leitungen zum
EPW überprüft 210 und
die Routine in Form einer ggf. wiederkehrenden Schleife erneut gestartet 200.
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Ergibt
der Prüfschritt 205 jedoch,
daß die
Unterdruckversorgung fehlerfrei arbeitet, wird die eigentliche Messung
bzw. Untersuchung durchgeführt 215,
bei welcher der Unterdruckverlauf am steuerungsseitigen EPW-Ausgang
sowie ein nachfolgend noch eingehender beschriebener Hystereseverlauf gemessen
werden 215. Dabei wird in Schritt 220 zunächst geprüft, ob der
am Ausgang eines bestimmten EPWs gemessene Unterdruckverlauf als
Funktion von TV innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes mit
einer vorgegebenen Kennlinie p_Unterdruck = f (TV) zu liegen kommt.
Ist dies nicht der Fall, wird zu Schritt 225 übergangen,
in dem geprüft
wird, ob die Leitungen zwischen dem aktuell geprüften EPW und dem Steller undicht
sind oder die Membran des Stellers etwa undicht ist. Diese Prüfung erfolgt
bevorzugt durch Auswertung des genannten Kurvenverlaufs.
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Im
Falle einer Abweichung vom Referenzverlauf wird zusätzlich eine
visuelle Überprüfung der Leitung
oder der angeschlossenen Membranen auf Unregelmäßigkeiten oder eventuelle Beschädigungen,
Porositäten
etc. hin empfohlen bzw. durchgeführt.
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Ergibt
der Prüfschritt 225,
daß eine
solche Undichtigkeit vorliegt, dann wird in Aktionsschritt 235 empfohlen,
den jeweiligen Schlauch oder Steller zu ersetzen. Andernfalls wird
gemäß Alternativschritt 230 empfohlen,
den vorliegenden EPW gegen einen neuen EPW auszutauschen. Nach den
Schritten 230 oder 235 wird wieder an den Anfang
der Unterroutine 215 zurück gesprungen.
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Ergibt
der Prüfschritt 220 nun,
daß der
am EPW-Ausgang gemessene Unterdruckverlauf innerhalb des genannten
Toleranzbandes liegt, wird zu Aktionsschritt 240 übergegangen,
in dem kein Austausch des derzeit geprüften EPWs empfohlen wird. Danach
wird in einem erneuten Prüfschritt 245 der von
der LDR bereitgestellte hystereseförmige Verlauf des Ladedrucks über TV (siehe
auch 7) genauer untersucht.
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Ergibt 250 die
Prüfung 245,
daß der
Verlauf der gemessenen Hysterese zu breit und/oder zu steil und/oder
auf der x-Achse nach rechts und/oder nach links verschoben ist,
d.h. nicht innerhalb eines entsprechenden Toleranzbereichs liegt,
oder wird festgestellt, daß sich
der Hystereseverlauf überhaupt nicht ändert, d.h.
eine solche Änderung
meßtechnisch
nicht feststellbar ist, oder daß sogar überhaupt kein
Hystereseverlauf auftritt, da die beiden Kurvenverläufe im wesentlichen
in einer gemeinsamen waagerechten Geraden zusammenfallen, wird gemäß Schritt 270 das
Zwischenergebnis erzeugt, daß der Steller
klemmt oder blockiert ist und/oder die Steifigkeit der Stellerfeder
nicht ausreichend ist und/oder die Stellerfeder sogar gebrochen
ist. Als nachfolgender Aktionsschritt 275 ergibt sich dann,
daß empfohlen
wird, den mechanischen Steller zu überprüfen ist und/oder die Feder
bzw. Federführung
usw. und/oder den Steller selbst auszuwechseln. Danach wird an den
Anfang der Unterroutine 215 zurückgesprungen.
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Ergibt
der Prüfschritt 250 allerdings,
daß die erfaßte Hysteresekurve
im Hinblick auf die genannten Parameter innerhalb des Toleranzbereichs
liegt, wird in einem nachfolgenden Prüfschritt 255 geprüft, ob nicht
der gesamte Kurvenverlauf der Hysteresekurve nach oben oder nach
unten offsetiert ist. Wird eine solche Offsetierung festgestellt,
wird in Aktionsschritt 265 empfohlen, den Ladedrucksensor
zu überprüfen. Andernfalls
wird die vorliegende Routine ganz beendet 260.
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Die 3 zeigt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß durchgeführten Untersuchung
bzw. Funktionsüberprüfung einer
Abgasrückführung (ARF)
mit Drosselklappe, und zwar am Beispiel des genannten Kundendienst-Diagnosewerkzeuges.
Die folgende Prüfung
umfaßt,
wie bereits erwähnt,
die Regelkreise der Abgasrückführung (ARF)
und der Drosselklappe (LDK).
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Nach
dem Start 300 wird zunächst
wieder geprüft 305,
ob die Unterdruckversorgung fehlerfrei arbeitet. Ist dies nicht
der Fall, dann werden auch hier die Unterdruckpumpe sowie die Leitungen
zum EPW überprüft 310 und
die Routine in Form einer ggf. wiederkehrenden Schleife erneut gestartet 300.
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Ergibt
der Prüfschritt 305 jedoch,
daß die
Unterdruckversorgung fehlerfrei arbeitet, wird die eigentliche Messung
bzw. Untersuchung durchgeführt 315,
bei welcher wiederum der Unterdruckverlauf am steuerungsseitigen
EPW-Ausgang sowie der genannte Hystereseverlauf erfaßt werden.
Dabei wird in Schritt 320 wiederum zunächst geprüft, ob der am Ausgang des vorliegenden
EPWs gemessene Unterdruckverlauf als Funktion von TV innerhalb eines
vorgegebenen Toleranzbandes mit einer vorgegebenen Kennlinie p_Unterdruck
= f (TV) zu liegen kommt. Ist dies nicht der Fall, wird zu Schritt 325 über gangen,
in dem auch hier geprüft
wird, ob die Leitungen zwischen dem aktuell geprüften EPW und dem Steller undicht
sind oder die Membran des Stellers etwa undicht ist. Diese Prüfung erfolgt
bevorzugt wiederum durch Auswertung des genannten Kurvenverlaufs. Ergibt
der Prüfschritt 325,
daß eine
solche Undichtigkeit vorliegt, dann wird in Aktionsschritt 335 empfohlen,
den jeweiligen Schlauch oder Steller zu ersetzen. Andernfalls wird
gemäß Alternativschritt 330 empfohlen,
den vorliegenden EPW gegen einen neuen EPW auszutauschen. Nach den
Schritten 330 oder 335 wird wieder an den Anfang
der Unterroutine 315 zurückgesprungen.
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Ergibt
der Prüfschritt 320 nun,
daß der
am EPW-Ausgang gemessene Unterdruckverlauf innerhalb des genannten
Toleranzbandes liegt, wird zu Aktionsschritt 340 übergegangen,
in dem kein Austausch des derzeit geprüften EPWs empfohlen wird. Danach
wird in einem erneuten Prüfschritt 345,
abweichend von der in der 2 gezeigten
Routine, der hystereseförmige
Verlauf der von der ARF mittels der Drosselklappe (LDK) bereitgestellten
Luftmasse näher
untersucht.
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Ergibt 350 die
Prüfung 345,
daß der
Verlauf der gemessenen Hysterese zu breit und/oder zu steil und/oder
auf der x-Achse nach rechts und/oder nach links verschoben ist,
d.h. nicht innerhalb eines entsprechenden Toleranzbereichs liegt,
oder wird wiederum festgestellt, daß sich der Hystereseverlauf überhaupt
nicht ändert,
d.h. eine solche Änderung meßtechnisch
nicht feststellbar ist, oder daß gar
kein Hystereseverlauf auftritt, da die beiden Kurvenverläufe im wesentlichen
einer gemeinsamen waagerechten Gerade entsprechen, wird gemäß Schritt 370 das
Zwischenergebnis erzeugt, daß der
Steller klemmt oder blockiert ist und/oder die Steifigkeit der Stellerfeder
nicht ausreichend ist und/oder die Stellerfeder sogar gebrochen
ist. Als nachfolgender Aktionschritt 375 ergibt sich dann,
daß wiederum
empfohlen wird, daß der
mechanische Steller zu überprüfen ist
und/oder die Feder bzw. Federführung
usw. und/oder der Steller selbst auszuwechseln sind. Danach wird
an den Anfang der Unterroutine 315 zurückgesprungen.
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Ergibt
der Prüfschritt 350 allerdings,
daß die erfaßte Hysteresekurve
im Hinblick auf die genannten Parameter innerhalb des Toleranzbereichs
liegt, wird in einem nachfolgenden Prüfschritt 355 geprüft, ob nicht
der gesamte Kurvenverlauf der Hysteresekurve nach oben oder nach
unten offsetiert ist. Wird eine solche Offsetierung festgestellt,
wird in Aktionsschritt 365 – abweichend von dem in der 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel – empfohlen,
den HFM näher
zu untersuchen. Andernfalls wird die vorliegende Routine ganz beendet 360.
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Im
Falle des ARF-Regelkreises findet die Untersuchung bei Leerlaufdrehzahl
statt. Die Abgasrückführung bestehend
aus einem ARF-Ventil und einer Drosselklappe LDK sowie die Ladedruckregelung werden
dabei jeweils getrennt voneinander durch Ansteuerung mehrerer Tastverhältnisse
TV zwischen 0 % und 95 % in festen Zeit- und TV-Abständen auf
die folgenden Informationen hin vermessen, wobei bevorzugt delta
TV = 5 % und delta T = 3 s eingestellt werden, um das Ansprechverhalten
des Regelkreises zu verbessern:
Wie eben beschrieben, werden
erfindungsgemäß bevorzugt
die Unterdruckversorgung (LDR) vor dem EPW als Funktion von TV,
der Unterdruck zum Steller als Funktion von TV sowie der Ladedruck
als Funktion von TV untersucht.
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Das
beschriebene Verfahren ermöglicht
es, mit Hilfe eines genannten Kundendienstgerätes oder mit einem entsprechenden
Diagnoseprogramm (evtl. sogar ,on-board' mittels eines fahrzeugeseitig mitgeführten Steuergeräts) eine Überprüfung des
gesamten Regelkreises umfassend die Ladedruckregelung (bei Brennkraftmaschinen
mit LDR) sowie die ARF. Die genannte ARF umfaßt einen Meßaufnehmer (Sensor oder HFM),
ein EPW und eine Stelleinheit. Insbesondere wird ermöglicht,
darüber
zu entscheiden, ob ein Austausch des EPWs, des Aufnehmers oder des
Stellers vorzunehmen ist. Da die Abgasrückführung zudem aus einem ARF-Ventilkreis
und evtl. auch noch zusätzlich
aus einer Drosselklappe (LDK) gebildet sein kann, sind somit zwei
EPWs und zwei Steller für
die ARF zu überprüfen. Insgesamt sind
demzufolge insgesamt bis zu drei Regelkreise zu überprüfen.
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Es
ist anzumerken, daß die
genannten Messungen bevorzugt erst dann durchgeführt werden, wenn die genannte
Unterdruckpumpe einen ausreichenden Unterdruck liefert und dieser
Unterdruck auch an den Eingängen
der jeweiligen EPWs anliegt. Hierdurch erfolgt ein Ausschluß eines
Unterdruckpumpenschadens oder einer Undichtigkeit in den Zuführleitungen
zu den EPWs.
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Nachfolgend
sind die bevorzugten Meßbedingungen
und Randparameter für
die genannte Untersuchung aufgeführt:
- a) die Untersuchung im Bereich der Ladedruckregelung
(LDR) erfolgt bevorzugt bei ausgeschalteter Abgasrückführung bzw.
geschlossenem ARF-Ventil (d.h. es gilt TV ARF = 0 % oder 95 %, je
nach Bauweise, sowie TV LDK = 0 %, d.h. die Drosselklappe ist vollständig geöffnet, um
ihren Einfluß auf
den Ladedruck zu unterdrücken).
- b) die Untersuchung im Bereich der Abgasrückführung (ARF) erfolgt bei geschlossener
Abgasregelklappe an derjenigen Abgasturbine, welche den Lader antreibt,
um einen maximalen Ladedruck zu gewährleisten. Diese Abgasregelklappe bestimmt
den Anteil des Abgases, der die Turbine antreibt gegenüber demjenigen,
welcher direkt und ohne Energieabgabe in die Abgasleitung gelangt.
Hierbei wird zwischen Brennkraftmaschinen mit LDR und solche ohne
LDR unterschieden.
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Für Brennkraftmaschinen
ohne LDR wird daher der Schlauch zur Ladedruckdose zur Betätigung der
Abgasregelklappe abgezogen und der Schlauch zum Steller hin abgedichtet.
Die Abgasregelklappe wird geschlossen, damit sich der maximale Ladedruck
einstellt. Im Falle von Brennkraftmaschinen mit LDR wird ein Tastverhältnis aufgebracht,
welches ein geschlossenes Abgasregelklappenventil garantiert, um
den gleichen Zustand zu erzeugen wie bei Brennkraftmaschinen ohne
LDR. In der Regel ist dabei ein relativ hohes Tastverhältnis notwendig
wie bspw. TV = 95 %. Für
VTG-Lader gelten im übrigen
die gleichen Bedingungen.
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Bei
der Abgasrückführung müssen die
Kreise (EPW-ARF-Ventil und EPW-Drosselklappe
LDK) getrennt voneinander untersucht werden. Im Falle des EPW-ARF-Ventils wird während der
Untersuchung das Tastverhältnis
TV-LDK = 0 % gesetzt, damit die Drosselklappe vollständig geöffnet ist.
Für die EPW-Drosselklappe
LDK gilt, daß das
Tastverhältnis TV-ARF-Ventil
= 95 % während
der Untersuchung gesetzt wird, damit das ARF-Ventil vollständig geöffnet ist,
um eine vollständige
Abgasrückführung zu gewährleisten.
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Es
ist darauf hinzuweisen, daß beim
Anfahren der verschiedenen Tastverhältnisse für die Drosselklappe ab einem
bestimmten TV die Brennkraftmaschine ausgehen kann, da je nach Bauweise
der Drosselklappe die Luftzufuhr zunehmend reduziert wird.
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Im
folgenden wird anhand der 4 bis 7 und
unter Hinweis auf die bereits beschriebenen 2 und 3 beschrieben,
wie die Ergebnisse der vorbeschriebenen Messungen (Kurvenverläufe) im
Sinne der Erfindung interpretiert werden, um die genannte Fehlerortung
zu ermöglichen.
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Die 4 zeigt
an einem Kraftfahrzeug-Dieselmotor erfindungsgemäß erfaßte Unterdruckwerte und Werte
der mittels des HFM erfaßten
bewegten Luftmasse. Aufgetragen sind darin der jeweils gemessene
Unterdruck bzw. die Luftmasse in Abhängigkeit vom Tasterhältnis ,TV' des vorliegenden EPWs
in %. Die Kurve 400 entspricht den gemessenen Werten der
bewegten Luftmasse, die Kurve 405 dem vor dem EPW anliegenden,
von der Unterdruckpumpe bereitgestellten Unterdruck und die Kurve 410 dem
am EPW-Ausgang gemessenen,
sich aufgrund der Ansteuerung des EPW ergebenden Unterdruckverlaufs.
Die Motortemperatur bei der Erfassung dieser Daten betrug 80 °C und die
Motordrehzahl 750 rpm.
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Wie
aus der 4 zu ersehen, variiert der vordem
EPW anliegende Unterdruck 405 bei sich veränderndem
TV nur geringfügig,
wohingegen der am EPW-Ausgang jeweils vorliegende Unterdruck 410 mit
sich vergrößerndem
TV in etwa linear ansteigt. Dies entspricht dem typischen Kennlinienverlauf
eines EPW. Die bewegte Luftmasse 400 hingegen zeigt ein
anderes Verhalten (nämlich
Hystereseverhalten). Bis zu einen TV-Wert von 60 % weist die Luftmasse
einen oberen Sättigungswert
von etwa 550 mg/Hub. Zwischen einem TV von 60 % und 80–90 % fällt die
Luftmasse in etwa linear ab und geht ab 90 % in einen unteren Sättigungswert
von 200 mg/Hub über.
In dem Übergangsbereich
zwischen TV = 60 % und TV = 90 % tritt das genannte Hystereseverhalten
auf, d.h. die Luftmassenwerte im Falle ansteigender TV-Werte unterscheiden
sich systematisch von den bei abfallenden TV-Werten ermittelten
Luftmassenwerten.
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Das
Hystereseverhalten (bzw. die zugrundeliegenden Meßwerte)
kennzeichnet die Abgasrückführung und
sollte bei jeder getesteten Brennkraftmaschine des gleichen Typs
entsprechend sein. Es ist ferner anzumerken, daß die Meßwerte nur für die jeweils
vermes sene Maschine zutreffen und nicht allgemeingültig für alle Brennkraftmaschinen
zutreffen.
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Die 5 zeigt
ebenfalls an einem Kraftfahrzeug-Dieselmotor erfindungsgemäß erfaßte Unterdruckverläufe in Abhängigkeit
vom Tastverhältnis (TV)
jeweiliger elektropneumatischer Wandler (EPWs) der ARF zur Illustration
der erfindungsgemäßen Toleranzberei
che. Die Kurve 500 gibt dabei den am EPW-Ausgang vorliegenden
Unterdruckverlauf wieder und die Kurven 505 und 510 die
obere bzw. untere Toleranz. Die Motortemperatur bei der Erfassung dieser
Daten betrug 80 °C
(d.h. betriebswarmer Motor) und die Motordrehzahl wiederum 750 rpm.
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Die 6 zeigt
ein der 4 entsprechendes Diagramm im
Falle von entsprechenden an einer Drosselklappe (LDK) erfaßten Meßgrößen. Die
Kurve 605 entspricht den mittels des HFM gemessenen Luftmassenwerten
und die Kurven 600 und 610 den am EPW- Eingang bzw. am
EPW-Ausgang vorherrschenden Unterdruck. Im Vergleich zur 4 wird
in der 6 der Regelkreis der Drosselklappe (LDK) untersucht
und an die Ergebnisse der ARF-Untersuchung angeknüpft, sofern
letztere in Ordnung befunden wurde. Mit zunehmendem TV der LDK verringert sich
die gemessene Luftmasse 605 ab einem Wert von ca. 55% und
beschreibt dabei das bereits angesprochene Hystereseverhalten, während der
Unterdruck am EPW-Ausgang der LDK 610 kontinuierlich bis
zu dem am EPW-Eingang vorliegenden Wert des Unterdruckes 600 ansteigt.
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Die 7 schließlich zeigt
den Verlauf des absoluten Drucks am EPW-Ausgang 700 mit
zunehmendem Wert des Tastverhältnisses
(TV). Dieser Druck fällt
erwartungsgemäß mit zunehmendem
TV ab. Der Ladedruckverlauf 710–725 wird mit zunehmendem
TV an zwei Motoren gemessen und dabei das charakteristische Hystereseverhalten
erfaßt.
Das Hystereseverhalten 720–725 kennzeichnet
dabei den Druckverlauf einer beanstandungsfreien Abgasrückführung, während die
Kurven 710–715 zu
einem Abgasrückführungssystem
gehören,
bei dem mechanische Fehler vorhanden sein müssen, da die beiden Kurven 710–715 aufgrund
von Reibung zu einem unterschiedlichen Ladedruckverhalten führen, und
zwar je nachdem, ob ein ansteigendes oder ein abfallendes TV vorausgegangen
ist, d.h. die Hysterese dürfte in
diesem Fall nicht so breit sein.
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Der
Kerngedanke der Methode ist der Vergleich mit vorgegebenen Referenzwerten
(Referenz-Kurvenverlauf) und die Einhaltung eines vorgegebenen Abweichungsfensters.
D.h. die in den Figuren gezeigten Verläufe sind an einer nicht beanstandeten
Brennkraftmaschine aufzunehmen und als Referenz abzuspeichern. Werden
diese Verläufe
oder die Abweichungsfenster nicht auf allen Prüfpunkten eingehalten, so unterscheidet
man die folgenden Fälle:
- a) Liegt der Verlauf des Unterdruckes in Abhängigkeit
vom Tastverhältnis
am Ausgang der EPWs außerhalb
des Toleranzbandes und sind die Leitungen zwischen dem jeweiligen
EPW und dem Steller sowie der jeweiligen Stellermembran dicht, so
ist der betreffende EPW als defekt anzunehmen (5).
Wenn
der Verlauf des freigegebenen Unterdruckes am jeweiligen EPW-Ausgang
nicht dem Referenzverlauf entspricht, so kann nicht erwartet werden,
daß die
Werte der Größen Luftmasse
und Ladedruck korrekt sind.
- b) Bei Fehlern, welche die Hysterese oder den Verlauf der Kurven
von Ladedruck oder Luftmasse betreffen (siehe die Beispielverläufe in den 4, 6 und 7),
sind mechanische Ursachen zu suchen und die Steller genauer zu überprüfen. Häufig werden
hier die Reibung insbesondere an Führungen dieser Bauteile oder
Stellerfederprobleme die Ursache sein, da der aufgebrachte Unterdruck
am Stellereingang (siehe auch Punkt a) als erwartungsgemäß befunden wurde.
- c) Bei vorhandener Hysterese, jedoch einem gegenüber dem
Sollzustand nach oben oder unten offsetierten Verlauf, ist im Falle
der Ladedruckregelung eine Drift des Ladedrucksensors wahrscheinlich.
Im Falle der Abgasrückführung ist
eine HFM-Drift vorhanden.
In diesem Fall ist der Luftmengenmesser HFM näher zu untersuchen.
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Im
Gegensatz zu den im Stand der Technik bekannten Ansätzen, bei
denen maximal zwei Betriebspunkte angefahren werden, wird vorliegend
der gesamte Hystereseverlauf der jeweiligen Größen erfaßt. Der Hystereseverlauf umfaßt damit
den vollständigen
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine und läßt somit eine noch gezieltere
Ortung von Fehlerur sachen zu. Die abgespeicherten Referenzverläufe mitsamt
der zugelassenen Toleranzen verhindern zudem sehr wirkungsvoll Fehleinschätzungen der
Meßergebnisse.