DE102013111151B4

DE102013111151B4 - Verfahren zur Diagnostizierung eines EGR-Systems und Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mittels desselben

Info

Publication number: DE102013111151B4
Application number: DE102013111151.3A
Authority: DE
Inventors: Seung Bum Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2033-10-10
Also published as: KR101509889B1; KR20140146377A; DE102013111151A1; US9334819B2; CN104234847A; CN104234847B; US20140372011A1

Abstract

Verfahren zur Diagnostizierung eines Systems zur Abgasrückführung (EGR), aufweisend:einen ersten Messungsschritt (S10) des Messens eines Druckes in einem Ansaugkrümmer (10);einen zweiten Messungsschritt (S20) des Messens eines Druckes und einer Temperatur zwischen einem EGR-Kühler (20) und einem EGR-Ventil (24);einen Bestimmungsschritt (S30) des Berechnens und Bestimmens eines Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils (24) zur Erfüllung einer Zielströmung der EGR mittels einer Funktion der Zielströmung der EGR, des Druckes in dem Ansaugkrümmer (10) und der Temperatur und des Druckes zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24); undeinen Diagnostizierungsschritt (S40) des Diagnostizierens, ob der EGR-Kühler (20) abnormal ist, durch Vergleichen der Temperatur, die zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24) gemessen wird, und einer Referenztemperatur miteinander zum Zeitpunkt des Auslassens von EGR-Gas in dem vorbestimmten Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils (24).

Description

Für die Anmeldung wird die Priorität der am 17. Juni 2013 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0068965 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
Die Erfindung betrifft ein System zur Abgasrückführung (EGR), und insbesondere ein Verfahren zur Diagnostizierung eines EGR-Systems, das geeignet ist, einen Fehler des EGR-Systems ohne einen separaten Abgastemperatursensor durch Überwachen der Effizienz eines EGR-Kühlers mittels Druck- und Temperaturwerten, die in einem Ansaugkrümmer und einer EGR-Leitung gemessen werden, zu diagnostizieren und die Kraftstoffmenge eines Motors durch Berechnen einer Strömung der EGR und einer Strömung von Frischgas zu steuern, und ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mittels desselben.
1 ist eine schematische Ansicht der Konfiguration eines herkömmlichen Systems zur Abgasrückführung (EGR).
Mit Bezug auf 1 wird bei dem herkömmlichen EGR-System eine Strömung von EGR-Gas basierend auf einem Krümmerabsolutdruck (MAP)-Sensor gesteuert, der an einem hinteren Ende einer elektronischen Drosselklappenantriebssteuerung (ETC) angeordnet ist.
Jedoch sind in dem Falle, in dem die Zuverlässigkeit eines Signalwertes des MAP-Sensors gering ist (Störung, Fehler, Leckage oder dergleichen), sowohl die Berechnung für eine Strömung von Frischgas, das in die Brennkammer eingeführt wird, als auch die Steuerung der Strömung der EGR ungenau, so dass die Stabilität der Verbrennung nicht zufriedengestellt werden kann und die Zündzeit und die Ventilüberdeckungszeit nicht gesteuert werden können.
Daher wurde, um diese Probleme zu lösen, ein Luftmassenstrom (MAF)-Sensor an einem vorderen Ende der ETC montiert, um einen genauen Wert für eine Menge von Frischluft zu messen, wodurch es möglich ist, ein grundlegendes Verbrennungsmerkmal unabhängig von einem Fehler des MAP-Sensors sicherzustellen. Außerdem wird, wenn die Menge von Frischluft von dem MAF-Sensor gemessen wird, diese in einen Druckwert umgewandelt und dann mit einem Druckwert verglichen, der von dem MAP-Sensor gemessen wird, wodurch es möglich ist, eine Strömung der EGR genau zu steuern.
Indessen ist das Hauptziel eines in dem EGR-System verwendeten EGR-Kühlers 1 wie folgt. Wenn die Temperatur von EGR-Gas durch den EGR-Kühler 1 verringert wird, wird das gekühlte EGR-Gas in eine Brennkammer eingeführt, um die Temperatur der Brennkammer zu verringern, so dass ein Klopferzeugungsbereich derart unterbunden wird, dass ein Zündzeitpunkt vorgerückt wird, wodurch das Drehmoment und die Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
Das heißt, eine Temperatursteuerung des EGR-Gases in dem EGR-System ist ein wichtiger Punkt in unterschiedlicher Hinsicht, und das EGR-System hat in letzter Zeit eine Konfiguration, bei welcher die Temperatur des EGR-Gases durch den EGR-Kühler verringert wird.
Hier ist der EGR-Kühler ein Bestandteil der Borddiagnose (OBD)-Vorschriften. Um der Fehlercodeüberwachung für Abgasnichterfüllung des US-Luftressourcenausschusses Kaliforniens (CARB) und der zwangsweisen Überwachung durch die Standards der Europäischen Borddiagnose (EOBD) gerecht zu werden, ist ein Abgastemperatursensor 2 an einem hinteren Ende des EGR-Kühlers, d.h. an einem vorderen Ende eines EGR-Ventils montiert, um die Temperatur des durch den EGR-Kühler hindurchtretenden EGR-Gases zu messen, wodurch die Effizienz des EGR-Kühlers überwacht wird.
Jedoch ist bei dem herkömmlichen EGR-System, wie oben beschrieben, der MAF-Sensor installiert, um die Menge von Frischluft zu steuern, und der Abgastemperatursensor 2 ist separat installiert, um den EGR-Kühler zu überwachen, so dass zusätzliche Kosten erforderlich sind, um den MAF-Sensor und den Abgastemperatursensor zu montieren. Insbesondere verursacht der Abgastemperatursensor, der ein relativ teures Bauteil ist, eine Kostenerhöhung.
In der KR 10 2006 0 069 627 A ist ein Verfahren zur Steuerung eines EGR-Kühlers offenbart.
Jedoch besteht auch bei diesem Verfahren, da der Temperatursensor in dem EGR-System montiert ist, das Problem darin, dass die für die Montage des Temperatursensors erforderlichen Bauteilkosten erhöht sind.
Die US 2007/0 027 608 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein Druck und eine Temperatur in Strömungsrichtung hinter dem EGR-Kühler und vor dem EGR-Ventil gemessen werden.
Die US 2012/0 312 001 A1 beschreibt ein Verfahren zur Diagnostizierung eines EGR-Systems, bei dem ein EGR-Ventil in Strömungsrichtung vor dem EGR-Kühler angeordnet ist und ein Differenzdruck und ein Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils gemessen werden.
Die US 2011/0 072 911 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein Massenstrom von EGR-Gas und eine Druckdifferenz zwischen dem EGR-Kühler und dem Ansaugkrümmer gemessen werden.
Mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Diagnostizierung eines Systems zur Abgasrückführung (EGR) geschaffen, das geeignet ist, einen Fehler des EGR-Systems ohne einen separaten Abgastemperatursensor durch Überwachen der Effizienz eines EGR-Kühlers mittels Druck- und Temperaturwerten, die in einem Ansaugkrümmer und einer EGR-Leitung gemessen werden, zu diagnostizieren, die Kosten eines Fahrzeuges durch Wegfall des Abgastemperatursensors in dem EGR-System zu verringern, und die Kraftstoffmenge eines Motors durch Berechnen einer Strömung der EGR und einer Strömung von Frischgas mittels Druckwerten, die in dem Ansaugkrümmer und der EGR-Leitung gemessen werden, zu steuern, und ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mittels desselben.
Nach einem Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zur Diagnostizierung eines EGR-Systems auf: einen ersten Messungsschritt des Messens eines Druckes in einem Ansaugkrümmer, einen zweiten Messungsschritt des Messens eines Druckes und einer Temperatur zwischen einem EGR-Kühler und einem EGR-Ventil, einen Bestimmungsschritt des Berechnens und Bestimmens eines Öffnungsquerschnitts (Öffnungsquerschnittsfläche) des EGR-Ventils zur Erfüllung einer Zielströmung der EGR mittels einer Funktion der Zielströmung der EGR, des Druckes in dem Ansaugkrümmer und der Temperatur und des Druckes zwischen dem EGR-Kühler und dem EGR-Ventil, und einen Diagnostizierungsschritt des Diagnostizierens, ob der EGR-Kühler abnormal ist oder nicht, durch Vergleichen der Temperatur, die zwischen dem EGR-Kühler und dem EGR-Ventil gemessen wird, und einer Referenztemperatur miteinander zum Zeitpunkt des Auslassens von EGR-Gas in dem vorbestimmten Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils.
Das Verfahren kann ferner aufweisen einen Beurteilungsschritt des Beurteilens, ob eine Ausgabegröße, die einen Fahrzustand eines Fahrzeuges wiedergibt, gleich oder größer als ein Referenzwert ist, um zu beurteilen, ob eine Diagnose möglich ist oder nicht.
Ein erster Einbausensor kann in dem Ansaugkrümmer installiert sein, um sowohl einen Druck als auch eine Temperatur einer Ansaugluft zu messen, und ein zweiter Einbausensor kann zwischen dem EGR-Kühler und dem EGR-Ventil installiert sein, um sowohl einen Druck als auch eine Temperatur des EGR-Gases zu messen.
In dem Bestimmungsschritt kann die Zielströmung der EGR in Abhängigkeit von einem Zielöffnungsquerschnitt des EGR-Ventils bestimmt werden, um den Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils derart zu berechnen und zu bestimmen, dass er dem Zielöffnungsquerschnitt entspricht, wodurch die Zielströmung der EGR erfüllt wird.
Der Diagnostizierungsschritt kann aufweisen: einen Fehlerdiagnostizierungsschritt des Diagnostizierens, dass ein Fehler in dem EGR-Kühler erzeugt wurde, wenn die zwischen dem EGR-Kühler und dem EGR-Ventil gemessene Temperatur die Referenztemperatur überschreitet, und einen Normalitätsdiagnostizierungsschritt des Diagnostizierens, dass der EGR-Kühler normal ist, wenn die zwischen dem EGR-Kühler und dem EGR-Ventil gemessene Temperatur gleich oder kleiner als die Referenztemperatur ist.
Der Normalitätsdiagnostizierungsschritt kann aufweisen: einen dritten Messungsschritt des Messens des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils, einen ersten Berechnungsschritt des Berechnens eines Massenstromwertes des durch das EGR-Ventil hindurchtretenden EGR-Gases als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer, der Temperatur und des Druckes zwischen dem EGR-Kühler und dem EGR-Ventil und des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils, einen ersten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Massenstromwertes des EGR-Gases in einen Druckwert, einen zweiten Berechnungsschritt des Berechnens eines Druckwertes der Frischluft als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer und des in dem ersten Umwandlungsschritt umgewandelten Druckwertes, und einen zweiten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Druckwertes der Frischluft in einen Massenstromwert der Frischluft.
Der Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils kann von einem Positionssensor des EGR-Ventils gemessen werden.
In dem ersten Umwandlungsschritt kann der Massenstromwert des EGR-Gases mittels einer Funktion des Massenstromwertes des EGR-Gases, eines Einheitsquerschnitts einer Leitung, durch die hindurch sich das EGR-Gas bewegt, während es durch das EGR-Ventil hindurchtritt, und der Temperatur zwischen dem EGR-Kühler und dem EGR-Ventil in den Druckwert umgewandelt werden.
In dem zweiten Umwandlungsschritt kann der Druckwert der Frischluft mittels einer Funktion eines Druckes der Frischluft, eines Einheitsquerschnitts einer Leitung, durch die hindurch die Frischluft in den Ansaugkrümmer eingeführt wird, und der Temperatur in dem Ansaugkrümmer in den Massenstromwert der Frischluft umgewandelt werden.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zur Steuerung einer Kraftstoffeinspritzmenge mittels des wie oben beschriebenen Verfahrens auf: einen dritten Messungsschritt des Messens des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils, einen ersten Berechnungsschritt des Berechnens eines Massenstromwertes des durch das EGR-Ventil hindurchtretenden EGR-Gases als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer, der Temperatur und des Druckes zwischen dem EGR-Kühler und dem EGR-Ventil und des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils, einen ersten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Massenstromwertes des EGR-Gases in einen Druckwert, einen zweiten Berechnungsschritt des Berechnens eines Druckwertes der Frischluft als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer und des in dem ersten Umwandlungsschritt umgewandelten Druckwertes, einen zweiten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Druckwertes der Frischluft in einen Massenstromwert der Frischluft, und einen Steuerungsschritt des Steuerns einer Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von dem Massenstromwert der Frischluft.
In dem ersten Umwandlungsschritt kann der Massenstromwert des EGR-Gases mittels einer Funktion des Massenstromwertes des EGR-Gases, eines Einheitsquerschnitts einer Leitung, durch die hindurch sich das EGR-Gas bewegt, während es durch das EGR-Ventil hindurchtritt, und der Temperatur zwischen dem EGR-Kühler und dem EGR-Ventil in den Druckwert umgewandelt werden.
In dem zweiten Umwandlungsschritt kann der Druckwert der Frischluft mittels einer Funktion eines Druckes der Frischluft, eines Einheitsquerschnitts einer Leitung, durch die hindurch die Frischluft in den Ansaugkrümmer eingeführt wird, und der Temperatur in dem Ansaugkrümmer in den Massenstromwert der Frischluft umgewandelt werden.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Ansicht der Konfiguration eines herkömmlichen Systems zur Abgasrückführung (EGR);
2 eine schematische Ansicht der Konfiguration eines EGR-Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Diagnostizierung eines EGR-Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Diagnoseflusses und eines Steuerungsflusses des Verfahrens zur Diagnostizierung eines EGR-Systems aus 3 und eines Verfahrens zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mittels desselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

Mit Bezug auf die 2 bis 4 umfasst ein Verfahren zur Diagnostizierung eines EGR-Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung einen ersten Messungsschritt S10 des Messens eines Druckes in einem Ansaugkrümmer 10, einen zweiten Messungsschritt S20 des Messens eines Druckes und einer Temperatur zwischen einem EGR-Kühler 20 und einem EGR-Ventil 24, einen Bestimmungsschritt S30 des Berechnens und Bestimmens eines Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils 24 zur Erfüllung einer Zielströmung der EGR mittels einer Funktion der Zielströmung der EGR, des Druckes in dem Ansaugkrümmer 10 und der Temperatur und des Druckes zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24, und einen Diagnostizierungsschritt S40 des Diagnostizierens, ob der EGR-Kühler 20 abnormal ist oder nicht, durch Vergleichen der Temperatur, die zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 gemessen wird, und einer Referenztemperatur miteinander zum Zeitpunkt des Auslassens von EGR-Gas in dem vorbestimmten Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24.
Das heißt, in dem ersten Messungsschritt S10 kann ein erster Einbausensor 12 an einem hinteren Ende einer Drosselklappe 14, die Frischluft in den Ansaugkrümmer 10 einführt, installiert werden und mit einer Steuereinrichtung/ Prozessor wirksam verbunden werden, um einen Ansaugluftdruck in dem Ansaugkrümmer 10 zu messen. Hier misst der erste Einbausensor 12, der ein Krümmerabsolutdruck (MAP)-Sensor sein kann, der geeignet ist, eine Temperatur und einen Druck gleichzeitig zu messen, sowohl den Druck als auch die Temperatur in dem Ansaugkrümmer 10. Hier kann die Drosselklappe 14 eine elektronische Drosselklappenantriebssteuerung (ETC) sein, die mit der Steuereinrichtung/Prozessor wirksam verbunden ist.
Außerdem kann in dem zweiten Messungsschritt S20 ein zweiter Einbausensor 22 zwischen einem vorderen Ende des EGR-Kühlers 20 und einem hinteren Ende des EGR-Ventils 24 installiert werden und mit einer Steuereinrichtung/Prozessor wirksam verbunden werden, um einen Druck des EGR-Gases zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 zu messen. Hier misst der zweite Einbausensor 22, der ein MAP-Sensor sein kann, der geeignet ist, eine Temperatur und einen Druck gleichzeitig zu messen, sowohl den Druck als auch die Temperatur zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24.
Durch die oben genannte Struktur kann das durch den EGR-Kühler 20 hindurchtretende EGR-Gas über das EGR-Ventil 24 in den Ansaugkrümmer 10 eingeführt werden.
Außerdem kann das Verfahren zur Diagnostizierung eines EGR-Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ferner vor dem ersten Messungsschritt S10 einen Beurteilungsschritt des Beurteilens, ob eine Ausgabegröße, die einen Fahrzustand eines Fahrzeuges wiedergibt, gleich oder größer als ein Referenzwert ist, umfassen, um zu beurteilen, ob eine Diagnose möglich ist oder nicht.
Hier kann die Ausgabegröße, die den Fahrzustand des Fahrzeuges wiedergibt, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl (U/min), eine Ansaugluftmenge oder dergleichen sein. Zum Beispiel kann in dem Falle, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit 20km/h oder mehr ist, die Drehzahl 800U/min oder mehr ist, und die Ansaugluftmenge 200kg/h oder mehr ist, eine Diagnose des EGR-Systems kontinuierlich durchgeführt werden, und in dem Falle, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als 20km/h ist, die Drehzahl kleiner als 800U/min ist, und die Ansaugluftmenge kleiner als 200kg/h ist, wird das EGR-Ventil 24 derart gesteuert, dass es geschlossen wird, oder ein Betrieb des EGR-Systems wird gestoppt, so dass keine Diagnose des EGR-Systems durchgeführt werden kann.
In dem Bestimmungsschritt S30 wird eine Funktion der Zielströmung der EGR, die derart abgebildet ist, dass sie den Fahrzustand des Fahrzeuges, den Druck, der von dem ersten Einbausensor 12 gemessen wird, und die Temperatur und den Druck wiedergibt, die von dem zweiten Einbausensor 22 gemessen werden, verwendet, um den Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24 zur Erfüllung der Zielströmung der EGR zu berechnen und ein Öffnungsmaß des EGR-Ventils 24 mittels des berechneten Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils 24 zu bestimmen.
Der in dem Bestimmungsschritt S30 bestimmte Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24 wird im Allgemeinen durch die folgende Gleichung 1 dargestellt. $m_{P} = A_{1} \cdot f (T_{2}) \cdot f (P_{1}, P_{2})$
In Gleichung 1 bezeichnet m_P die Zielströmung der EGR, A₁ bezeichnet den Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24, der berechnet werden muss, T₂ bezeichnet die Temperatur, die von dem zweiten Einbausensor 22 gemessen wird, und P₁ und P₂ bezeichnen die Drücke, die von dem ersten und dem zweiten Einbausensor 12 und 22 gemessen werden.
Hier wird in Bezug auf eine Konstante, die aus dem Eingeben von T₂ in f(T₂) hergeleitet wird, und eine Konstante, die aus dem Eingeben von P₁ und P₂ in f(P₁, P₂) hergeleitet wird, auf die KR 10 2000 0 064 611 A , die US 5 714 683 A und dergleichen verwiesen.
In dem Bestimmungsschritt S30 wird die Zielströmung der EGR in Abhängigkeit von einem Zielöffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24 bestimmt. Daher wird der Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24 derart berechnet und bestimmt, dass er dem Zielöffnungsquerschnitt entspricht, wodurch es ermöglicht wird, die Zielströmung der EGR zu erfüllen.
In dem Diagnostizierungsschritt S40 werden zum Zeitpunkt des Auslassens des EGR-Gases über das EGR-Ventil 24 in dem im Bestimmungsschritt S30 bestimmten Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24 die Temperatur, die zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 gemessen wird, d.h. die Temperatur, die mittels des zweiten Einbausensors 22 gemessen wird, und die Referenztemperatur miteinander verglichen, wodurch es ermöglicht wird, zu diagnostizieren, ob der EGR-Kühler 20 abnormal ist oder nicht.
Spezieller kann der Diagnostizierungsschritt S40 einen Fehlerdiagnostizierungsschritt und einen Normalitätsdiagnostizierungsschritt umfassen.
Zuerst wird in dem Fehlerdiagnostizierungsschritt, wenn die zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 gemessene Temperatur die Referenztemperatur überschreitet, diagnostiziert, dass ein Fehler in dem EGR-Kühler 20 erzeugt wurde. Dann wird das EGR-Ventil 24 derart gesteuert, dass es geschlossen wird, oder der Betrieb des EGR-Systems wird gestoppt.
Außerdem wird in dem Normalitätsdiagnostizierungsschritt, wenn die zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 gemessene Temperatur gleich oder kleiner als die Referenztemperatur ist, diagnostiziert, dass der EGR-Kühler 20 normal ist, und der Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24 kann durch eine Pulsweitenmodulations (PWM)-Steuerung gesteuert werden.
Wie oben beschrieben, wird gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung die Effizienz des EGR-Kühlers 20 mittels des ersten Einbausensors 12, der in dem Ansaugkrümmer 10 installiert ist, und des zweiten Einbausensors 22, der zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 installiert ist, derart diagnostiziert, dass die Effizienz des EGR-Kühlers 20 ohne Verwendung eines Abgastemperatursensors diagnostiziert werden kann, der ein relativ teures Bauteil ist, das bei dem herkömmlichen System verwendet wurde. Infolgedessen kann der Abgastemperatursensor entfallen, so dass die Kosten des EGR-Systems verringert werden können.
Indessen kann der Normalitätsdiagnostizierungsschritt einen dritten Messungsschritt des Messens des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils 24, einen ersten Berechnungsschritt des Berechnens eines Massenstromwertes des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer 10, der Temperatur und des Druckes zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 und des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils 24, einen ersten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Massenstromwertes des EGR-Gases in einen Druckwert, einen zweiten Berechnungsschritt des Berechnens eines Druckwertes der Frischluft als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer 10 und des in dem ersten Umwandlungsschritt umgewandelten Druckwertes, und einen zweiten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Druckwertes der Frischluft in einen Massenstromwert der Frischluft umfassen.
Hier kann der in dem dritten Messungsschritt gemessene Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24 von einem Positionssensor des EGR-Ventils 24 gemessen werden.
In dem ersten Berechnungsschritt wird der Massenstromwert des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases im Allgemeinen durch die folgende Gleichung 2 dargestellt werden. $m_{2} = A_{2} \cdot f (T_{2}) \cdot f (P_{1}, P_{2})$
In Gleichung 2 bezeichnet m₂ den Massenstrom des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases, A₂ bezeichnet den Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24, der von dem Positionssensor des EGR-Ventils 24 gemessen wird, T₂ bezeichnet die Temperatur, die von dem zweiten Einbausensor 22 gemessen wird, und P₁ und P₂ bezeichnen die Drücke, die von dem ersten und dem zweiten Einbausensor 12 und 22 gemessen werden.
Daher kann der Massenstrom des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases durch die oben genannte Gleichung 2 berechnet werden.
Außerdem kann in dem ersten Umwandlungsschritt der Massenstromwert des EGR-Gases mittels einer Funktion des Massenstromwertes des EGR-Gases, eines Einheitsquerschnitts einer Leitung, durch die hindurch sich das EGR-Gas bewegt, während es durch das EGR-Ventil 24 hindurchtritt, und der Temperatur zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 in den Druckwert umgewandelt werden.
Der in dem ersten Umwandlungsschritt umgewandelte Druckwert des EGR-Gases wird durch die folgende Gleichung 3 dargestellt. $\begin{matrix} P_{3} \cdot V_{2} = n_{2} \cdot R \cdot T_{2} \\ P_{3} = n_{2} \cdot R \cdot T_{2} {/V}_{2} \end{matrix}$
wobei n₂ das Molekulargewicht des Abgases/Massenstrom (m₂) des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases ist.
In Gleichung 3 bezeichnet P₃ den Druckwert des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases, R bezeichnet eine Gaskonstante, T₂ bezeichnet die Temperatur, die von dem zweiten Einbausensor 22 gemessen wird, und V₂ bezeichnet das Einheitsvolumen der Leitung, durch die hindurch sich das EGR-Gas bewegt, während es durch das EGR-Ventil 24 hindurchtritt.
Hier kann als das Molekulargewicht des Abgases ein Molekulargewicht eines bekannten Abgases verwendet werden.
Daher kann der Massenstromwert des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases durch die oben genannte Gleichung 3 in den Druckwert des EGR-Gases umgewandelt werden.
Indessen wird in dem zweiten Berechnungsschritt der Druck der durch die Drosselklappe 14 hindurchtretenden Frischluft durch die folgende Gleichung 4 dargestellt. $Druck (P_{4}) der Frischluft = P_{1} - P_{3}$
In Gleichung 4 bezeichnet P₄ den Druck der Frischluft, P₁ bezeichnet den Druck, der von dem ersten Einbausensor 12 gemessen wird, und P₃ bezeichnet den Druck des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases.
Daher kann der Druck der Frischluft durch die oben genannte Gleichung 4 berechnet werden.
Außerdem kann in dem zweiten Umwandlungsschritt der Druckwert der Frischluft mittels einer Funktion eines Druckes der Frischluft, eines Einheitsquerschnitts einer Leitung, durch die hindurch die Frischluft in den Ansaugkrümmer 10 eingeführt wird, und der Temperatur in dem Ansaugkrümmer 10 in den Massenstromwert der Frischluft umgewandelt werden.
Der in dem zweiten Umwandlungsschritt umgewandelte Massenstromwert der Frischluft wird durch die folgende Gleichung 5 dargestellt. $\begin{matrix} P_{4} \cdot V_{1} = n_{1} \cdot R \cdot T_{1} \\ n_{1} = P_{4} \cdot V_{1} /R \cdot T_{1} \end{matrix}$
wobei n₁ das Molekulargewicht der Frischluft/Massenstroms (m₁) der Frischluft ist.
In Gleichung 5 bezeichnet P₄ den Druck der Frischluft, R bezeichnet eine Gaskonstante, T₁ bezeichnet die Temperatur, die von dem ersten Einbausensor 12 gemessen wird, und V₁ bezeichnet das Einheitsvolumen der Leitung, durch welche die Frischluft über die Drosselklappe 14 hindurchtritt und dann in den Ansaugkrümmer 10 eingeführt wird.
Hier kann als das Molekulargewicht der Frischluft ein Molekulargewicht von bekannter Frischluft verwendet werden.
Daher kann der Druckwert der Frischluft durch die oben genannte Gleichung 5 in den Massenstromwert der Frischluft umgewandelt werden.
Mit der oben genannten Konfiguration wird, wenn diagnostiziert wird, dass die Effizienz des EGR-Kühlers 20 normal ist, das EGR-Gas angesaugt, während die Pulsweitenmodulation (PWM) den Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24 steuert. In diesem Falle werden der Massenstrom und der Druckwert des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases berechnet, und der Druckwert und der Massenstrom der Frischluft werden mittels des Massenstromes und des Druckwertes des EGR-Gases berechnet.
Indessen wird gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung die Kraftstoffeinspritzung mittels des Verfahrens zur Diagnostizierung eines EGR-Systems gesteuert.
Spezieller kann ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einen dritten Messungsschritt des Messens des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils 24, einen ersten Berechnungsschritt des Berechnens eines Massenstromwertes des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer 10, der Temperatur und des Druckes zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 und des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils 24, einen ersten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Massenstromwertes des EGR-Gases in einen Druckwert, einen zweiten Berechnungsschritt des Berechnens eines Druckwertes der Frischluft als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer 10 und des in dem ersten Umwandlungsschritt umgewandelten Druckwertes, einen zweiten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Druckwertes der Frischluft in einen Massenstromwert der Frischluft, und einen Steuerungsschritt des Steuerns einer Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von dem Massenstromwert der Frischluft umfassen.
Hier kann in dem ersten Umwandlungsschritt der Massenstromwert des EGR-Gases mittels einer Funktion des Massenstromwertes des EGR-Gases, eines Einheitsquerschnitts einer Leitung, durch die hindurch sich das EGR-Gas bewegt, während es durch das EGR-Ventil 24 hindurchtritt, und der Temperatur zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 in den Druckwert umgewandelt werden.
Ferner kann in dem zweiten Umwandlungsschritt der Druckwert der Frischluft mittels einer Funktion eines Druckes der Frischluft, eines Einheitsquerschnitts einer Leitung, durch die hindurch die Frischluft in den Ansaugkrümmer 10 eingeführt wird, und der Temperatur in dem Ansaugkrümmer 10 in den Massenstromwert der Frischluft umgewandelt werden.
Das heißt, die in dem ersten Umwandlungsschritt, dem zweiten Umwandlungsschritt, dem ersten Berechnungsschritt und dem zweiten Berechnungsschritt berechneten Werte können durch die oben genannten Gleichungen 2 bis 5 dargestellt werden.
Daher kann in dem Steuerungsschritt die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von dem im zweiten Umwandlungsschritt umgewandelten und berechneten Massenstromwert der Frischluft gesteuert werden.
Nachfolgend werden ein Diagnosefluss und ein Steuerungsfluss des Verfahrens zur Diagnostizierung eines EGR-Systems und ein Verfahrens zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mittels desselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Zuerst werden nach dem Starten eines Motors eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl und eine Ansaugluftmenge gemessen, und eine Diagnose des EGR-Systems wird in dem Falle kontinuierlich durchgeführt, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und die Ansaugluftmenge gleich oder größer als ein Referenzwert sind, und wird in dem Falle nicht durchgeführt, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und die Ansaugluftmenge kleiner als der Referenzwert sind.
Dann wird in dem Falle, in dem das EGR-System diagnostiziert wird, die Zielströmung der EGR derart gesetzt, dass der Fahrzustand des Fahrzeuges wiedergegeben wird, der Druck in dem Ansaugkrümmer 10 wird von dem ersten Einbausensor 12 gemessen, und der Druck und die Temperatur zwischen dem EGR-Kühler 20 und dem EGR-Ventil 24 wird von dem zweiten Einbausensor 22 gemessen.
Danach werden der Druck, der von dem ersten Einbausensor 12 gemessen wird, und der Druck und die Temperatur, die von dem zweiten Einbausensor 22 gemessen werden, in die oben genannte Gleichung 1 eingesetzt, um den Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24 zur Erfüllung der Zielströmung der EGR zu berechnen und zu bestimmen, wodurch die Strömung des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases derart gesteuert wird, dass sie der Zielströmung der EGR entspricht.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur von dem zweiten Einbausensor 22 gemessen. Wenn die gemessene Temperatur eine Referenztemperatur überschreitet, wird diagnostiziert, dass ein Fehler in dem EGR-Kühler 20 erzeugt wurde, wodurch das EGR-Ventil 24 derart gesteuert wird, dass es geschlossen wird, oder der Betrieb des EGR-Systems gestoppt wird, und wenn die gemessene Temperatur gleich oder kleiner als die Referenztemperatur ist, wird diagnostiziert, dass der EGR-Kühler 20 normal ist.
Indessen wird in dem Falle, in dem diagnostiziert wird, dass der EGR-Kühler 20 normal ist, der Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils 24 derart gesteuert, dass die Strömung des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases gesteuert wird.
In diesem Falle werden der Druck, der von dem ersten Einbausensor 12 gemessen wird, der Druck und die Temperatur, die von dem zweiten Einbausensor 22 gemessen werden, und der Öffnungsquerschnitt, der von dem Positionssensor des EGR-Ventils 24 gemessen wird, in die oben genannte Gleichung 2 eingesetzt, um den Massenstromwert des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases zu berechnen.
Dann werden der berechnete Massenstromwert des EGR-Gases, der Einheitsquerschnitt der Leitung des hinteren Endes des EGR-Ventils 24 und die von dem zweiten Einbausensor 22 gemessene Temperatur in die oben genannte Gleichung 3 eingesetzt, um den Massenstromwert des EGR-Gases in den Druckwert umzuwandeln.
Als nächstes wird der Druck der Frischluft durch eine Differenz zwischen dem von dem ersten Einbausensor 12 gemessenen Druck und dem Druck des durch das EGR-Ventil 24 hindurchtretenden EGR-Gases berechnet.
Danach werden der berechnete Druck der Frischluft, der Einheitsquerschnitt der Leitung des hinteren Endes der Drosselklappe 14 und die von dem ersten Einbausensor 12 gemessene Temperatur in die oben genannte Gleichung 5 eingesetzt, um den Druck der Frischluft in den Massenstromwert der Frischluft umzuwandeln.
Daher wird eine Menge des in den Motor eingespritzten Kraftstoffs durch eine Kraftstoffeinspritzabbildung gesteuert, die in Abhängigkeit von dem gemessenen Massenstrom der Frischluft bestimmt wird.
Wie oben beschrieben, wird gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung eine Überwachung für die Effizienz des EGR-Kühlers, welcher ein Bestandteil der Vorschriften ist, mittels des Druckes und der Temperatur, die in dem Ansaugkrümmer und der EGR-Leitung gemessen werden, ohne einen Abgastemperatursensor zum Messen der Temperatur des EGR-Gases durchgeführt, wodurch es ermöglicht wird, die Kosten durch Wegfall des Abgastemperatursensors zu verringern. Außerdem werden die Systemkonfiguration und die Überwachungseinheit vereinfacht, um eine abnormale Steuerung zu vermindern, wodurch es ermöglicht wird, einen Systemfehler zu verringern und die Qualität des EGR-Systems sicherzustellen.
Zur Vereinfachung der Erläuterung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „vorn“, „hinten“ usw. verwendet, um die Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf deren Positionen in den Figuren zu beschreiben.

Claims

Verfahren zur Diagnostizierung eines Systems zur Abgasrückführung (EGR), aufweisend: einen ersten Messungsschritt (S10) des Messens eines Druckes in einem Ansaugkrümmer (10); einen zweiten Messungsschritt (S20) des Messens eines Druckes und einer Temperatur zwischen einem EGR-Kühler (20) und einem EGR-Ventil (24); einen Bestimmungsschritt (S30) des Berechnens und Bestimmens eines Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils (24) zur Erfüllung einer Zielströmung der EGR mittels einer Funktion der Zielströmung der EGR, des Druckes in dem Ansaugkrümmer (10) und der Temperatur und des Druckes zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24); und einen Diagnostizierungsschritt (S40) des Diagnostizierens, ob der EGR-Kühler (20) abnormal ist, durch Vergleichen der Temperatur, die zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24) gemessen wird, und einer Referenztemperatur miteinander zum Zeitpunkt des Auslassens von EGR-Gas in dem vorbestimmten Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils (24).
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Beurteilungsschritt des Beurteilens, ob eine Ausgabegröße, die einen Fahrzustand eines Fahrzeuges wiedergibt, gleich oder größer als ein Referenzwert ist, um zu beurteilen, ob eine Diagnose möglich ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein erster Einbausensor (12) in dem Ansaugkrümmer (10) installiert ist, um sowohl einen Druck als auch eine Temperatur einer Ansaugluft zu messen, und ein zweiter Einbausensor (22) zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24) installiert ist, um sowohl einen Druck als auch eine Temperatur des EGR-Gases zu messen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Bestimmungsschritt (S30) die Zielströmung der EGR in Abhängigkeit von einem Zielöffnungsquerschnitt des EGR-Ventils (24) bestimmt wird, um den Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils (24) derart zu berechnen und zu bestimmen, dass er dem Zielöffnungsquerschnitt entspricht, wodurch die Zielströmung der EGR erfüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Diagnostizierungsschritt (S40) aufweist: einen Fehlerdiagnostizierungsschritt des Diagnostizierens, dass ein Fehler in dem EGR-Kühler (20) erzeugt wurde, wenn die zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24) gemessene Temperatur die Referenztemperatur überschreitet; und einen Normalitätsdiagnostizierungsschritt des Diagnostizierens, dass der EGR-Kühler (20) normal ist, wenn die zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24) gemessene Temperatur gleich oder kleiner als die Referenztemperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Normalitätsdiagnostizierungsschritt aufweist: einen dritten Messungsschritt des Messens des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils (24); einen ersten Berechnungsschritt des Berechnens eines Massenstromwertes des durch das EGR-Ventil (24) hindurchtretenden EGR-Gases als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer (10), der Temperatur und des Druckes zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24) und des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils (24); einen ersten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Massenstromwertes des EGR-Gases in einen Druckwert; einen zweiten Berechnungsschritt des Berechnens eines Druckwertes der Frischluft als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer (10) und des in dem ersten Umwandlungsschritt umgewandelten Druckwertes; und einen zweiten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Druckwertes der Frischluft in einen Massenstromwert der Frischluft.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Öffnungsquerschnitt des EGR-Ventils (24) von einem Positionssensor des EGR-Ventils (24) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei in dem ersten Umwandlungsschritt der Massenstromwert des EGR-Gases mittels einer Funktion des Massenstromwertes des EGR-Gases, eines Einheitsvolumens einer Leitung, durch die hindurch sich das EGR-Gas bewegt, während es durch das EGR-Ventil (24) hindurchtritt, und der Temperatur zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24) in den Druckwert umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei in dem zweiten Umwandlungsschritt der Druckwert der Frischluft mittels einer Funktion eines Druckes der Frischluft, eines Einheitsvolumens einer Leitung, durch die hindurch die Frischluft in den Ansaugkrümmer (10) eingeführt wird, und der Temperatur in dem Ansaugkrümmer (10) in den Massenstromwert der Frischluft umgewandelt wird.
Verfahren zur Steuerung einer Kraftstoffeinspritzmenge mittels des Verfahrens nach Anspruch 1, aufweisend: einen dritten Messungsschritt des Messens des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils (24); einen ersten Berechnungsschritt des Berechnens eines Massenstromwertes des durch das EGR-Ventil (24) hindurchtretenden EGR-Gases als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer (10), der Temperatur und des Druckes zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24) und des Öffnungsquerschnitts des EGR-Ventils (24); einen ersten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Massenstromwertes des EGR-Gases in einen Druckwert; einen zweiten Berechnungsschritt des Berechnens eines Druckwertes der Frischluft als eine Funktion des Druckes in dem Ansaugkrümmer (10) und des in dem ersten Umwandlungsschritt umgewandelten Druckwertes; einen zweiten Umwandlungsschritt des Umwandelns des berechneten Druckwertes der Frischluft in einen Massenstromwert der Frischluft; und einen Steuerungsschritt des Steuerns einer Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von dem Massenstromwert der Frischluft.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem ersten Umwandlungsschritt der Massenstromwert des EGR-Gases mittels einer Funktion des Massenstromwertes des EGR-Gases, eines Einheitsvolumens einer Leitung, durch die hindurch sich das EGR-Gas bewegt, während es durch das EGR-Ventil (24) hindurchtritt, und der Temperatur zwischen dem EGR-Kühler (20) und dem EGR-Ventil (24) in den Druckwert umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem zweiten Umwandlungsschritt der Druckwert der Frischluft mittels einer Funktion eines Druckes der Frischluft, eines Einheitsvolumens einer Leitung, durch die hindurch die Frischluft in den Ansaugkrümmer (10) eingeführt wird, und der Temperatur in dem Ansaugkrümmer (10) in den Massenstromwert der Frischluft umgewandelt wird.