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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung einer Abgasklappe an einem Turbolader.
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Stand der Technik
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Ein Abgasturbolader an einem Verbrennungsmotor nutzt die Energie der vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgase, um eine Turbine anzutreiben, die mit einem Verdichter gekoppelt ist, der ein Frischgas für den Verbrennungsmotor komprimiert. Zur Leistungssteuerung eines solchen Turboladers kann ein Ventil in Form einer Abgasklappe („Wastegate”, „Bypass-Ventil”) verwendet werden, die einen Teil des Abgasstroms an der Turbine vorbei in einen Abgastrakt leitet. Die Abgasklappe ist üblicherweise als Kugelschieber oder eine ähnliche Konstruktion im Turbinengehäuse integriert. Die Abgasklappe wird durch einen Aktuator mit einem Übertragungsmechanismus bewegt. Der Aktuator kann beispielsweise ein elektrischer Stellmotor oder eine pneumatische Einrichtung mit elektropneumatischer Drucksteuerung sein. Der Aktuator kann über einen Stellungsgeber zur Bestimmung der Stellung des Aktuators verfügen.
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Die Stellung der Abgasklappe dient unmittelbar zur Steuerung der Turboladerleistung und damit mittelbar auch zur Einstellung des geforderten Ladedrucks des Frischgases des Verbrennungsmotors und damit eines geforderten Motorbetriebs. Aus diesem Grund kann eine Fehlstellung der Abgasklappe ein Motorverhalten bewirken, das vom geforderten Motorverhalten abweicht. Die Abweichung kann sicherheitsrelevant sein, wenn der Verbrennungsmotor beispielsweise mehr als eine geforderte Leistung abgibt. Treibt der Verbrennungsmotor beispielsweise ein Kraftfahrzeug an, kann dadurch eine ungewollte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs erfolgen.
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Die tatsächliche Stellung der Abgasklappe wird daher üblicherweise überwacht. Zusätzlich oder alternativ zu einer Bestimmung der Stellung der Abgasklappe kann die Funktion des Abgasturboladers durch Beobachtung eines Ladedrucks plausibilisiert werden. Korreliert der Ladedruck nicht mit einer Soll-Stellung der Abgasklappe, so kann daraus jedoch noch kein spezifischer Fehler abgeleitet werden, da beispielsweise eine Leckage nach dem Verdichter oder eine Verschmutzung eines Luftfilters einen ähnlichen Effekt bewirken kann wie eine nicht mehr vollständig schließbare Abgasklappe.
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In der
DE 101 18 675 C1 ist ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Bypasselements, das den Abgasstrom einer Brennkraftmaschine über eine Abgasturbine eines Abgasturboladers und einen diese umgehenden Bypass regelt beschrieben. Aus der Brennkraftmaschine tritt ein Abgasstrom aus, von dem ein erster Teilstrom durch die Abgasturbine des Abgasturboladers in einem Abgastrakt und ein zweiter Teilstrom durch das Bypasselement in den Abgastrakt strömt. Bei diesem Verfahren wird als Größe zur Bestimmung der Fehlfunktion des Bypasselementes die Abgastemperatur des durch das Bypasselement strömenden Teilstroms des Abgasstroms ausgewertet.
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Aus der
DE 198 34 762 C2 ist ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Bypasselements für eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei das Bypasselement den Abgasstrom über die Abgasturbine eines Abgasturboladers regelt und das über eine Steuereinheit ansteuerbar ist. Dabei wird der Ladedruck des Abgasturboladers überwacht, das Bypasselement kurzzeitig geöffnet und die Ladedruckänderung des Abgasturboladers bestimmt. Anschließend wird ein Fehlersignal abgespeichert, falls die Ladedruckänderung einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt.
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In der
DE 10 2010 031 195 A1 sind ein Fehlfunktionsbestimmungsverfahren und eine Fehlfunktionsbestimmungsvorrichtung für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine beschrieben. Das Abgassystem weist eine Turbine eines Turboladers auf, die in einen Abgasdurchgang der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und die eine Düsenschaufel aufweist. Es ist ein Bypassdurchgang vorgesehen, der so ausgebildet ist, das Abgas strömt, während es ein Turbinenrad der Turbine umgeht. Ferner weist das Abgassystem ein Abgasbypassventil auf, das in dem Bypassdurchgang vorgesehen ist, das eine Durchflussrate des Abgases, das durch den Bypassdurchgang strömt einstellt. Die Fehlfunktionsbestimmungsvorrichtung weist folgendes auf: Eine Abgastemperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur des Abgases, nachdem das von der Turbine ausgestoßene Abgas mit dem Abgas vereinigt ist, das durch den Bypassdurchgang getreten ist; eine Ladedruckerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ladedrucks; und eine Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Düsenschaufel einer Fehlfunktion unterliegt, und zum Bestimmen, ob das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion unterliegt, auf der Grundlage der Temperatur des Abgases, die durch die Abgastemperaturerfassungseinrichtung erfasst wird, und des Ladedrucks, der durch die Ladedruckerfassungseinrichtung erfasst wird.
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Die
DE 198 37 834 A1 zeigt ein Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Abgasturboladers mit variabler Turbinengeometrie. Es werden Istwerte von die Funktionstüchtigkeit des Abgasturboladers beeinflussenden Betriebsgrößen erfasst, die sowohl Hauptgrößen, welche der Entscheidung dienen, ob ein Fehler im Abgasturbolader vorliegt, als auch Hilfsgrößen, welche ein Bauteil des Abgasturboladers beschreiben und zur Fehleridentifizierung dieses Bauteils dienen, umfassen. In einem ersten Schritt zur Fehlerdetektion wird eine die Nut der Luftversorgung bestimmende Größe als Hauptgröße gemessen und in einem zweiten Schritt mindestens eine Hilfsgröße zur Fehleridentifikation gemessen und bei einer unzulässigen Abweichung des Hilfsgrößen-Istwerts von Hilfsgrößen-Sollwerts ein Fehlersignal erzeugt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gezielten Erkennung einer Fehlstellung der Abgasklappe bereitzustellen, ohne eine Lagerückmeldung der Abgasklappe vorauszusetzen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 8. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wider.
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Offenbarung der Erfindung
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An einem Verbrennungsmotor tritt ein Abgasstrom aus, von dem ein erster Teilstrom durch eine Turbine eines Abgasturboladers in einen Abgastrakt und ein zweiter Teilstrom unter Umgehung der Turbine durch ein Ventil (Abgasklappe, Wastegate) in den Abgastrakt strömt. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Überprüfen des Ventils umfasst Schritte des Variierens eines Verhältnisses von Kraftstoff zu Luft in einem dem Verbrennungsmotor bereitgestellten Frischgas, des Bestimmens eines Restsauerstoffgehalts im Abgastrakt und des Bestimmens, dass das Ventil defekt ist, falls eine Variation des Restsauerstoffgehalts auf eine andere als eine vorbestimmte Weise der Variation des Verhältnisses von Kraftstoff zu Luft im Frischgas folgt.
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Dadurch kann es möglich sein, einen im Bereich des Abgasturboladers auftretenden Defekt genau zu lokalisieren (Pinpointing). So kann ein Betrieb des Verbrennungsmotors unter Umständen trotz eines Defekts aufrecht erhalten werden. Außerdem kann eine Instandsetzungsmaßnahme am Abgasturbolader gezielt geplant bzw. durchgeführt werden.
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Das Variieren erfolgt in einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors, in dem das Ventil angesteuert ist, um teilweise geöffnet zu sein.
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Insbesondere bei einem teilweise geöffneten Ventil können sich Strömungswiderstände von Teilen des Abgasstroms auf den unterschiedlichen Wegen durch die Turbine und durch das Ventil unterscheiden. Treffen die beiden Teile des Abgasstroms wieder zusammen, so unterscheiden sich ihre Restsauerstoffgehalte in einer Weise, die vom Öffnungsgrad des Ventils abhängt. Ein zu erwartender Restsauerstoffgehalt der vermischten Abgasströme kann daher vorherbestimmt und mit dem bestimmten Wert verglichen werden. Stimmen die Restsauerstoffgehalte überein, so kann bestimmt werden, dass kein Defekt vorliegt.
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Durch das teilweise geöffnete Ventil kann der Unterschied der Restsauerstoffgehalte der beiden Teile des Abgasstroms vergrößert sein, so dass eine Bestimmungsgenauigkeit des Verfahrens gesteigert sein kann. Außerdem kann ein Festhängen des Ventils in einer vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Stellung häufiger als andere Defekte auftreten und auf die angegebene Weise verbessert bestimmbar sein.
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Das Variieren kann nach einem vorbestimmten, periodischen Muster erfolgen. Die Variation kann beispielsweise sinus-, dreieck- oder rechteckförmig erfolgen. Die Bestimmung des defekten Ventils kann einen Vergleich von Amplituden, Phasen und Perioden der variierten Größe mit der bestimmten Größe umfassen. Dadurch kann eine Bestimmungssicherheit des Verfahrens erhöht sein.
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Die vorbestimmte Weise kann in einem Speicher abgelegt sein und die Variation des Restsauerstoffgehalts kann mit der abgespeicherten Weise verglichen werden. Die vorbestimmte Weise kann so auch eine komplexe Signalform umfassen, die beispielsweise typisch für den Verbrennungsmotor bzw. einen bestimmten Betriebszustand des Verbrennungsmotors ist.
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Die im Speicher abgelegte, vorbestimmte Weise kann auf der Basis einer vorausgehenden Messung des Restsauerstoffgehalts im Abgastrakt eines entsprechenden Verbrennungsmotors bei einer entsprechenden Variation des Verhältnisses von Kraftstoff zu Luft bei funktionstüchtigem Ventil bestimmt sein. Dadurch ist es möglich, einerseits die vorbestimmte Weise an einem als Referenz verwendeten Verbrennungsmotor abzutasten und andererseits kann die vorbestimmte Weise an dem individuellen, mit dem Abgasturbolader verbundenen Verbrennungsmotor zu einem Zeitpunkt aufgezeichnet werden, an dem der Verbrennungsmotor und die umliegenden Komponenten bekanntermaßen defektfrei sind, beispielsweise im Rahmen der Herstellung des Kraftfahrzeugs.
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In einer Ausführungsform wird die vorbestimmte Weise auf der Basis von Durchlaufzeiten von Abgas durch die Turbine und durch das Ventil bestimmt. In welcher Weise sich die Restsauerstoffgehalte des durch die Turbine verlaufenden Teils des Abgasstroms und des durch das Ventil verlaufenden Teils des Abgasstrom unterscheiden, kann beispielsweise rechnerisch auf der Basis einer Soll-Stellung des Ventils bestimmt werden, so dass daraus die vorbestimmte Weise abgeleitet werden kann, auf die der Restsauerstoffgehalt der Variation des Verhältnisses von Kraftstoff zu Luft im Frischgas bei intaktem Ventil folgt. Durch eine solchermaßen algorithmische bzw. numerische Bestimmung der vorbestimmten Weise kann eine Trainingsphase bzw. eine Aufnahme von Referenzwerten entfallen.
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Dem beschriebenen Verfahren können Schritte des Bestimmens einer Sollstellung des Ventils, des Erfassens eines Ladedrucks des Abgasturboladers und des Bestimmens, dass der Ladedruck nicht zur Sollstellung korrespondiert, vorausgehen. Somit kann das Verfahren zur spezifischen Bestimmung eines defekten Ventils ressourcensparend erst dann durchgeführt werden, wenn das Vorliegen eines unspezifischen Defekts im Bereich des Abgasturboladers bereits bekannt ist.
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Ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens kann auf einer Verarbeitungseinrichtung ablaufen oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überprüfung des Ventils umfasst eine Steuereinrichtung zur Variation eines Verhältnisses von Kraftstoff zu Luft in einem dem Verbrennungsmotor bereitgestellten Frischgas, eine Abgaseinrichtung zur Bestimmung eines Restsauerstoffgehalts im Abgastrakt, und eine Verarbeitungseinrichtung zur Bestimmung, dass das Ventil defekt ist, falls eine Variation des Restsauerstoffgehalts auf eine andere als eine vorbestimmte Weise der Variation des Verhältnisses von Kraftstoff zu Luft im Frischgas folgt.
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Vorteilhafterweise kann von Sensoren und Einrichtungen Gebrauch gemacht werden, die an einem bekannten Verbrennungsmotor und den ihn umgebenden Komponenten bereits vorhanden sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Steuerung eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors eingerichtet. Somit kann eine bekannte Motorsteuerung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens herangezogen werden. Die beschriebene Funktionalität kann somit ohne Änderung verbauter Teile auch an einem bestehenden Verbrennungsmotor bzw. einem Kraftfahrzeug mit den genannten Komponenten nachrüstbar sein.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug;
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2 ein Diagramm mit Verläufen von Restsauerstoffgehalten an verschiedenen Stellen des Verbrennungsmotors von 1; und
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung eines defekten Ventils am Verbrennungsmotor von 1 darstellt.
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Genaue Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 105 in einem Kraftfahrzeug 110. Ein Abgasstrom 115 des Verbrennungsmotors 110 führt zu einem Abgasturbolader 120. Der Abgasturbolader 120 umfasst eine Turbine 125 und einen mit der Turbine 125 gekoppelten Verdichter 130. Im Bereich der Turbine 125 ist ein Ventil 135 angebracht, das auch als Abgasklappe oder als Wastegate oder als Bypass-Ventil bekannt ist. Das Ventil 135 ist üblicherweise in einem Gehäuse des Abgasturboladers 120 aufgenommen und nicht, wie in der symbolischen Darstellung von 1, separat ausgeführt.
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Ein erster Teilstrom 140 des Abgasstroms 115 vom Verbrennungsmotor 105 durchläuft die Turbine 125 des Abgasturboladers 120, während ein zweiter Teilstrom 145 des Abgasstroms 115 durch das Ventil 135 strömt. Beide Teilströme 140, 145 des Abgasstroms 115 werden zusammen in einen Abgastrakt 150 geleitet und dort miteinander vermischt. Der Abgastrakt 150 umfasst einen Katalysator 155, durch den die beiden Teilströme 140, 145 des Abgasstroms 115 strömen, sowie eine in Strömungsrichtung vor dem Katalysator 155 angeordnete erste Lambdasonde 160 und eine in Strömungsrichtung nach dem Katalysator 155 angeordnete zweite Lambdasonde 165. Nicht dargestellt ist ein Schalldämpfer- und ein Rohrleitungssystem zum Abführen des Abgasstroms nach der zweiten Lambdasonde 165.
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Durch die Energie des durch die Turbine 125 strömenden ersten Teilstromes 140 des Abgasstroms 115 des Verbrennungsmotors 105 wird der Verdichter 130 des Abgasturboladers 120 angetrieben. Der Verdichter 130 saugt einen Luftstrom 170 aus einem Außenbereich durch einen Luftmassenmesser 175 an. Der angesaugte Luftstrom 170 wird im Verdichter 130 verdichtet, wobei er sich erwärmt. Der erwärmte Luftstrom 170 wird in einem Ladeluftkühler 176 gekühlt, bevor er zum Verbrennungsmotor 105 geleitet wird. In einem Bereich zwischen dem Ladeluftkühler 176 und dem Verbrennungsmotor 105 ist ein Ladedruckmesser 180 angeordnet. Die zum Verbrennungsmotor 105 strömende, verdichtete und gekühlte Luft wird im oder unmittelbar am Verbrennungsmotor 105 mittels eines Kraftstoffinjektors 185 mit Kraftstoff vermischt, wodurch ein so genanntes Frischgas 190 entsteht, das dann im Verbrennungsmotor 105 verbrannt wird.
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Ein Steuergerät 195 ist zur Steuerung des Verbrennungsmotors 105 bzw. der ihn umgebenden Komponenten eingerichtet. Das Steuergerät 195 ist mit dem Kraftstoffinjektor 185, dem Ladedruckmesser 180, dem Luftmassenmesser 175, dem Ventil 135 sowie der ersten Lambdasonde 160 und der zweiten Lambdasonde 165 verbunden. Weitere Sensoren, beispielsweise für einen Kurbelwellenwinkel oder eine Gaspedalstellung, können ebenfalls mit dem Steuergerät 195 verbunden sein. Ferner kann das Steuergerät 195 auch mit weiteren Aktuatoren verbunden sein, beispielsweise einer Zündeinrichtung für den Verbrennungsmotor 105 oder einem Heizelement für die Lambdasonden 160 und 165. In einer Weise, die einem Fachmann geläufig ist, sind nicht alle dargestellten Elemente von 1 zum Betrieb des Verbrennungsmotors 105 erforderlich. Beispielsweise kann es ausreichend sein, nur eine der Lambdasonden 160, 165 zu verwenden. Die Erfindung wird im Folgenden genauer beschrieben, ohne auf solche bekannten Variationen von Ausführungsformen einzugehen.
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Das Steuergerät 195 steuert einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors 105 in Abhängigkeit von abgetasteten Messwerten und Stellungen von Aktuatoren. Zur Einstellung der Kompressionsleistung des Abgasturboladers 120 beeinflusst das Steuergerät 195 insbesondere das Ventil 135. Um die Leistung des Abgasturboladers 120 zu verringern, wird das Ventil 135 angesteuert, sich zu öffnen, so dass der zweite Teil 145 des Abgasstroms 115 vergrößert und demzufolge der erste Teilstrom 140 des Abgasstroms 115 verringert wird. Dadurch sinkt die Antriebsleistung der Turbine 125 an den Verdichter 130, und eine Drehzahl des Abgasturboladers 120 fällt ab. Dementsprechend sinkt die Kompressionsleistung des Verdichters 130 und der Ladedruck am Ladedruckmesser 180 fällt ab. Dadurch kann die durch den Verbrennungsmotor 105 umgesetzte Leistung begrenzt bzw. verringert werden.
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In einem Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 105 beeinflusst das Steuergerät 195 die genannten Aktuatoren dahingehend, dass das Frischgas 190 im Verbrennungsmotor 105 weder einen Kraftstoffüberschuss noch einen Luftüberschuss aufweist. Man spricht in diesem Fall von einem stöchiometrischen Verhältnis. Weist das Frischgas 190 ein anders als das stöchimetrische Verhältnis auf, so befindet sich im Abgasstrom 115 nach der Verbrennung im Verbrennungsmotor 105 entweder noch unverbrannter Kraftstoff oder ein Luft bzw. Sauerstoffüberschuss. Der im Abgasstrom 115 verbleibende Restsauerstoffgehalt wird durch die Lambdasonden 160, 165 bestimmt und liegt dem Steuergerät 195 als Eingangsgröße vor.
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Um eine korrekte Funktion des Ventils 135 zu überprüfen, kann das Steuergerät 195 das Ventil 135 in eine vorbestimmte Soll-Stellung verbringen und anschließend den Ladedruck am Ladedruckmesser 180 abtasten. Bei einem vorbestimmten Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 105, der insbesondere durch eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 105 gekennzeichnet ist, kann vorherbestimmt werden, welcher Ladedruck sich im Bereich des Ladedruckmessers 180 einstellen muss, falls das Ventil 135 tatsächlich die Soll-Stellung einnimmt. Korreliert die Soll-Stellung des Ventils 135 jedoch nicht mit dem bestimmten Ladedruck, so können auch andere Gründe als ein defektes Ventil 135 dafür ursächlich sein. Beispielsweise kann ein nicht dargestellter Luftfilter, durch den der Luftstrom 170 strömt, verstopft oder eingerissen sein. Daher kann auf die beschriebene Weise lediglich ein unspezifischer Fehler im Bereich des Abgasturboladers 120 diagnostiziert werden.
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Um die Funktion des Ventils 135 genauer zu überprüfen, kann das Steuergerät 195 bei einem vorbestimmten Betriebszustand des Verbrennungsmotors 105 eine Einspritzmenge von Kraftstoff pro Zeiteinheit in den Verbrennungsmotor 105 variieren, um das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff im Frischgas 190 zu verändern. Diese Veränderung erfolgt vorzugsweise in periodischer Weise mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude. Entsprechend der Variation des zugeführten Kraftstoffs variiert auch ein Restsauerstoffgehalt im Abgasstrom 115. Die Weglängen für den ersten Teilstrom 140 und den zweiten Teil-strom 145 des Abgasstroms 115 sind jedoch unterschiedlich, da der Weg durch das Ventil 135 üblicherweise kürzer als durch die Turbine 125 ist. Zudem ist üblicherweise auch ein Strömungswiderstand durch das Ventil 135 unterschiedlich von einem Strömungswiderstand durch die Turbine 125. Um die Strömungswiderstände möglichst unterschiedlich zu halten, kann das Steuergerät 195 vor dem Variieren des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses im Frischgas 190 das Ventil 135 in eine teilweise geöffnete Stellung verbringen.
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Die Restsauerstoffgehalte der beiden Teilströme 140, 145 des Abgasstroms 115 unterscheiden sich durch eine Phasen- und Amplitudendifferenz. Mischen sich die beiden Teilströme 140, 145 im Bereich des Abgastrakts 150 wieder miteinander, so stellt sich je nach Mischungsverhältnis ein resultierender Restsauerstoffgehalt ein. Das Mischungsverhältnis der Teilströme 140, 145 im Bereich des Abgastrakts 150 ist hauptsächlich von einer tatsächlichen Stellung des Ventils 135 abhängig, so dass die Variation des Restsauerstoffgehalts im Bereich der Lambdasonden 160, 165 charakteristisch für die tatsächliche Stellung des Ventils 135 ist.
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In einer Ausführungsform ist im Steuergerät 195 ein Verlauf des Restsauerstoffgehalts im Abgastrakt 150 in dem betreffenden Betriebszustand des Verbrennungsmotors 105 abgelegt, wenn das Ventil 135 die Soll-Stellung einnimmt. In einer anderen Ausführungsform wird der Verlauf durch das Steuergerät 195 algorithmisch bestimmt. In beiden Fällen wird der durch die Lambdasonden 160, 165 aufgenommene Verlauf des Restsauerstoffs mit dem vorbestimmten Verlauf verglichen und auf ein defektes Ventil 135 geschlossen, falls die Verläufe nicht zueinander korrespondieren.
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2 zeigt ein Diagramm 200 mit exemplarischen Verläufen von Restsauerstoffgehalten. In horizontaler Richtung ist eine Zeit t und in vertikaler Richtung ein Sauerstoffgehalt λ angetragen. Die Variation des Verhältnisses von Kraftstoff zu Luft im Frischgas 190 in 1 erfolgt sinusförmig. Diese Variation ist jedoch nur exemplarisch, grundsätzlich ist jeder Verlauf für die beschriebene Bestimmung eines defekten Ventils 135 nutzbar, wobei sich insbesondere periodische Verläufe für die Bestimmung eignen.
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Ein erster Verlauf 205 zeigt qualitativ den Restsauerstoffgehalt im ersten Teilstrom 140 des Abgasstroms 115, der durch die Turbine 125 des Abgasturboladers 120 strömt. Der erste Verlauf 205 hat im Wesentlichen die Form der Variation des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des Frischgases 190.
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Ein zweiter Verlauf 210 reflektiert den Restsauerstoffgehalt im zweiten Teilstrom 145 des Abgasstroms 115. Durch die Stellung des Ventils 135 ist der Strömungswiderstand für den zweiten Teilstrom 145 größer als für den ersten Teilstrom 140, so dass der zweite Verlauf 210 um einen entsprechenden Zeitbetrag gegenüber dem ersten Verlauf 205 nach rechts phasenverschoben ist. Dabei ist der Grad der Phasenverschiebung abhängig von der tatsächlichen Stellung des Ventils 135.
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Ein dritter Verlauf 215 reflektiert den Restsauerstoffgehalt der beiden miteinander vermischten Teilströme 140 und 145 des Abgasstroms 115. Es ist zu sehen, dass sowohl die Amplitude als auch die Phase des dritten Verlaufs 215 von der Phasenverschiebung des zweiten Verlaufs 210 vom ersten Verlauf 205 und damit von der tatsächlichen Stellung des Ventils 135 abhängig ist. Stimmt der dritte Verlauf 215 nicht mit einem vorbestimmten Verlauf überein, der sich bei einer entsprechenden Variation des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ergeben sollte, so kann mit hoher Sicherheit auf ein defektes Ventil 135 geschlossen werden.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zur Bestimmung, ob das Ventil 135 in 1 defekt ist.
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In einem ersten Schritt 305 wird eine Soll-Stellung des Ventils 135 bestimmt. Dies erfolgt üblicherweise dadurch, dass das Ventil 135 angesteuert wird, in die Soll-Stellung zu verfahren. Anschließend wird in einem Schritt 310 der Ladedruck im Bereich des Ladedruckmessers 180 erfasst. In einem nachfolgenden Schritt 315 wird überprüft, ob der erfasste Ladedruck zu der Sollstellung korrespondiert. Ist dies der Fall, so endet das Verfahren in einem Schritt 320. Andernfalls ist von einem Fehler im Bereich der mit dem Verbrennungsmotor 105 verbundenen Komponenten, insbesondere des Abgasturboladers 120, auszugehen. Die Schritte 305 bis 320 können in einer Variation des Verfahrens 300 auch weggelassen werden.
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In einem Schritt 325 wird ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors 305 bestimmt. Das Verfahren 300 kann auf dem Steuergerät 195 durchgeführt werden, wobei das Steuergerät 195 im Schritt 325 den Verbrennungsmotor 105 gezielt in einen vorbestimmten Betriebszustand verbringen kann.
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In einem folgenden Schritt 330 wird eine Variation des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses im Frischgas 190 angeregt. Anschließend wird in einem Schritt 335 abgetastet, in welcher Weise der Restsauerstoffgehalt des Abgasstroms 115 im Bereich des Abgastrakts 150 variiert. In einem weiteren Schritt 340 wird bestimmt, in welcher Weise der Restsauerstoffgehalt variieren müsste, wenn das Ventil 135 sich tatsächlich in der Stellung befindet, in die es im Schritt 325 gesteuert wurde.
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Danach wird in einem Schritt 345 überprüft, ob die in Schritt 335 abgetastete Weise mit der in Schritt 340 vorbestimmten Weise korreliert. Ist dies der Fall, so wird im Schritt 350 bestimmt, dass das Ventil 135 ordnungsgemäß arbeitet. Wurden die Schritte 305 bis 315 durchgeführt, so ist vom Vorliegen eines Fehlers an einer anderen Stelle im Bereich des Abgasturboladers 120 auszugehen.
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Korreliert in Schritt 335 abgetastete Weise nicht mit der in Schritt 340 vorbestimmten Weise, so wird in einem Schritt 355 bestimmt, dass eine Ist-Stellung des Ventils 135 nicht der angesteuerten Soll-Stellung entspricht und das Ventil 135 somit defekt ist.
