DE102016204867A1 - Method and device for monitoring an air mass sensor of an internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein Speichermedium zur Überwachung eines Luftmassensensor einer Brennkraftmaschine mit Hochdruck- und Niederdruck-Abgasrückführung, bei der eine Freigabe für die Überwachung des Luftmassensensor erteilt wird, wenn das Hochdruck-Abgasrückführ-Ventil geschlossen ist und das Niederdruck-Abgasrückführ-Ventil geöffnet ist.The invention relates to a method, a device, a computer program and a storage medium for monitoring an air mass sensor of an internal combustion engine with high-pressure and low-pressure exhaust gas recirculation, in which a release for the monitoring of the air mass sensor is issued when the high-pressure exhaust gas recirculation valve is closed and the low-pressure exhaust gas recirculation valve is open.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Luftmassensensors einer Brennkraftmaschine mit Hochdruck- und Niederdruck-Abgasrückführung, wobei eine Freigabe für die Überwachung des Luftmassensensors erteilt wird, wenn das Hochdruck-Abgasrückführ-Ventil geschlossen ist und das Niederdruck-Abgasrückführ-Ventil geöffnet ist.The invention relates to a method and a device for monitoring an air mass sensor of an internal combustion engine with high-pressure and low-pressure exhaust gas recirculation, wherein a release for the monitoring of the air mass sensor is issued when the high-pressure exhaust gas recirculation valve is closed and the low-pressure exhaust gas recirculation valve open is.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik, etwa der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Luftmassensensors einer Brennkraftmaschine und ein Computerprogramm auf einem Speichermedium zur Ausführung des Verfahrens, welches eine emissionsarme Überwachung des Luftmassensensors ermöglicht.The invention relates to a method and a device for monitoring an air mass sensor of an internal combustion engine and a computer program on a storage medium for carrying out the method, which enables low-emission monitoring of the air mass sensor.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zur Überwachung eines Luftmassensensors einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-(HD-AGR) und Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR) geht davon aus, dass eine Freigabe für die Überwachung des Luftmassensensors dann erteilt wird, wenn das HD-AGR-Ventil der HD-AGR geschlossen und das ND-AGR-Ventil der ND-AGR geöffnet ist. Dies hat den besonderen Vorteil, dass im Gegensatz zur Überwachung des Luftmassensensors mit geschlossenem HD-AGR-Ventil und geschlossenem ND-AGR-Ventil, weiterhin Abgase über die Niederdruck-Abgasrückführung der Verbrennungsluft zugeführt werden können und somit weiterhin eine Reduzierung von Stickoxid- und CO2-Emissionen sichergestellt werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft in dynamischen Betriebspunkten, in denen hohe Abgasemissionen erzeugt werden.The procedure according to the invention for monitoring an air mass sensor of an internal combustion engine with high-pressure (HP-EGR) and low-pressure exhaust gas recirculation (ND-EGR) assumes that a release for the monitoring of the air mass sensor is issued when the HP-EGR valve the HP-EGR is closed and the ND-EGR valve of the LP-EGR is open. This has the particular advantage that, in contrast to the monitoring of the air mass sensor with closed HP-EGR valve and closed LP EGR valve, exhaust gases can continue to be supplied via the low-pressure exhaust gas recirculation of the combustion air and thus continue to reduce nitrogen oxides and CO 2 emissions can be ensured. This is particularly advantageous in dynamic operating points where high exhaust emissions are generated.
Für die Überwachung des Luftmassensensors wird ein Wert für eine erste Abweichung zwischen einem Signal des Luftmassensensors und einem ersten Vergleichswert, der eine Luftmasse repräsentiert, gebildet. Die erste Abweichung kann z. B. als eine relative Abweichung zwischen dem Signal des Luftmassensensors und dem ersten Vergleichswert gebildet werden.For monitoring the air mass sensor, a value for a first deviation between a signal of the air mass sensor and a first comparison value representing an air mass is formed. The first deviation can z. B. are formed as a relative deviation between the signal of the air mass sensor and the first comparison value.
Wenn der Wert der ersten Abweichung einen ersten Schwellenwert überschreitet, wird der Luftmassensensor als fehlerhaft erkannt und ein entsprechendes erstes Signal ausgegeben.If the value of the first deviation exceeds a first threshold value, the air mass sensor is detected as defective and a corresponding first signal is output.
Falls der erste Wert der Abweichung den ersten Schwellenwert unterschreitet, wird der Luftmassensensor als intakt erkannt und ein entsprechendes zweites Signal übersendet.If the first value of the deviation falls below the first threshold value, the air mass sensor is recognized as intact and a corresponding second signal is transmitted.
Das erste und das zweite Signal können z. B. als Statussignal (Diagnostic Fault Check) in einem Steuergerät abgespeichert werden. Dies hat den Vorteil, dass z. B. für einen Fahrzyklus und/oder für eine spätere Diagnoseanfrage eine Historie über den Zustand des Luftmassensensors nachvollziehbar ist und entsprechende Fehlerreaktionen durchgeführt werden können. Da das Signal des ND-AGR-Massenstroms toleranzbehaftet ist, können für den ersten Schwellenwert insbesondere die Toleranzen des Differenzdrucksensors der ND-AGR, die Toleranzen der verwendeten Druck- und Temperatursensoren, sowie die Querschnittsfläche des ND-AGR-Ventils in Betracht gezogen werden. Die Toleranzen können z. B. als Standardabweichung berechnet werden.The first and the second signal may, for. B. as a status signal (Diagnostic Fault Check) are stored in a control unit. This has the advantage that z. B. for a driving cycle and / or for a later diagnosis request a history of the state of the air mass sensor is traceable and appropriate error responses can be performed. Since the signal of the LP EGR mass flow is subject to tolerances, the tolerances of the differential pressure sensor of the LP EGR, the tolerances of the pressure and temperature sensors used, as well as the cross-sectional area of the LP EGR valve can be taken into consideration for the first threshold value. The tolerances can z. B. calculated as standard deviation.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird ein Wert für eine zweite Abweichung zwischen dem Signal des Luftmassensensors und eines zweiten Vergleichswerts, der eine Luftmasse repräsentiert, gebildet. Auch hier kann z. B. eine relative Abweichung für die zweite Abweichung zwischen dem Signal des Luftmassensensors und dem zweiten Vergleichswert gebildet werden.In an advantageous development, a value for a second deviation between the signal of the air mass sensor and a second comparison value representing an air mass is formed. Again, z. B. a relative deviation for the second deviation between the signal of the air mass sensor and the second comparison value are formed.
Wenn der Wert der ersten Abweichung einen zweiten Schwellenwert überschreitet, wird vorteilhafterweise eine weitere Freigabe für eine zweite Überwachung des Luftmassensensors erteilt, sobald auch das Niederdruck-AGR-Ventil geschlossen ist. Für die Bildung des zweiten Schwellenwerts kann z. B. die Toleranz des ND-AGR-Massenstroms mit einbezogen werden oder eine engere Toleranz ohne die Berücksichtigung der Toleranz des ND-AGR-Massenstroms, da vorteilhafterweise eine zweite Überwachung durchgeführt wird.If the value of the first deviation exceeds a second threshold value, a further release for a second monitoring of the air mass sensor is advantageously issued as soon as the low-pressure EGR valve is also closed. For the formation of the second threshold, z. B. the tolerance of the LP EGR mass flow may be included or a tighter tolerance without the consideration of the tolerance of the LP EGR mass flow, since advantageously a second monitoring is performed.
Falls der Wert der zweiten Abweichung den zweiten Schwellenwert überschreitet, wird der Luftmassensensor vorzugsweise als defekt erkannt und ein entsprechendes erstes Signal ausgegeben.If the value of the second deviation exceeds the second threshold value, the air mass sensor is preferably detected as defective and a corresponding first signal is output.
Wenn der Wert für die zweite Abweichung den zweiten Schwellenwert unterschreitet, wird der Luftmassensensor vorzugsweise als intakt erkannt und ein entsprechendes zweites Signal ausgegeben.If the value for the second deviation falls below the second threshold value, the air mass sensor is preferably recognized as intact and a corresponding second signal is output.
Wenn der Wert der ersten Abweichung den zweiten Schwellenwert unterschreitet, wird vorteilhafterweise der Luftmassensensor als intakt erkannt, wobei ein entsprechendes zweites Signal erst ausgegeben wird, wenn eine vorgebbare Zeit abgelaufen ist.If the value of the first deviation falls below the second threshold, then Advantageously, the air mass sensor detected intact, with a corresponding second signal is issued only when a predetermined time has expired.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Luftmassensensor ein Heißfilmluftmassensensor. Der so bestimmte Frischluftmassenstrom kann nach bekannten Verfahren bestimmt werden.In an advantageous embodiment, the air mass sensor is a hot film air mass sensor. The thus determined fresh air mass flow can be determined by known methods.
Der erste Vergleichswert wird vorzugsweise anhand eines ersten Modells ermittelt. Das erste Modell wird dabei in Abhängigkeit der folgenden Größen, dem Modellwert des Massenstroms in den Motor, dem Massenspeichereffekt des Ladeluftkühlers und der Massenstrombilanz über die ND-AGR, ermittelt. Dies ist besonders Vorteilhaft, da bei einem geöffneten ND-AGR-Ventil weiterhin Abgase über das ND-AGR zur Verbrennungsluft zugeführt werden können und somit eine Reduzierung von Stickoxid- und CO2-Emissionen sichergestellt werden kann.The first comparison value is preferably determined on the basis of a first model. The first model is determined as a function of the following variables, the model value of the mass flow into the engine, the mass storage effect of the charge air cooler and the mass flow balance via the LP EGR. This is particularly advantageous since, with an open LP EGR valve, exhaust gases can continue to be supplied to the combustion air via the LP EGR and thus a reduction of nitrogen oxide and CO 2 emissions can be ensured.
Der zweite Vergleichswert wird vorzugsweise anhand eines zweiten Modells ermittelt. Das zweite Modell wird dabei in Abhängigkeit der folgenden Größen, dem Modellwert des Massenstroms in den Motor und dem Massenspeichereffekt des Ladeluftkühlers, ermittelt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass in dynamischen Betriebspunkten eine Überwachung des Luftmassensensors möglich ist.The second comparison value is preferably determined on the basis of a second model. The second model is determined as a function of the following variables, the model value of the mass flow into the engine and the mass storage effect of the intercooler. This has the particular advantage that monitoring of the air mass sensor is possible in dynamic operating points.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät und ein Computerprogramm, die zur Ausführung eines der Verfahren eingerichtet, insbesondere programmiert, sind. In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.In other aspects, the invention relates to a device, in particular a control device and a computer program, which are set up for executing one of the methods, in particular programmed. In yet another aspect, the invention relates to a machine-readable storage medium on which the computer program is stored.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigenThe invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings and to exemplary embodiments. Show
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Mit den zum Teil jährlich verschärften Emissionsgesetzgebungen müssen neue Wege zur Verbesserung von Fahrzeugkomponenten, vor allem im Bereich des Luftsystems gemacht werden. Daher müssen z. B. die Komponenten des Luftsystem aufgrund der Emissionsgesetzgebung überwacht werden. Für Heißfilmluftmassen-Sensoren (HFM) wird z. B. das Messsignal mit einem Referenzsignal verglichen, welches aus dem Massenstrom in den Motor, dem Saugrohrdruck, der Temperatur vor dem Einlassventil und anderen Motorgrößen gebildet wird. Dabei wird versucht die Toleranzschwellen zur Überwachung des HFM-Sensors klein zu halten in dem die Überwachung als Intrusiver-Test durchgeführt wird, d. h., dass das Hochdruck-Abgasrückführ-Ventil (HD-AGR-Ventil) und das Niederdruck-Abgasrückführ-Ventil (ND-AGR-Ventil) vollständig geschlossen sein müssen. Dies hat den Nachteil, dass in diesem Testzyklen durch das vollständige Schließen beider AGR-Ventil keine effiziente Abgasnachbehandlung durchgeführt werden kann und es somit zu erhöhten Stickoxid- oder CO2-Emissionen kommen kann.The sometimes stricter emissions legislation requires new ways of improving vehicle components, especially in the area of the air system. Therefore, z. B. the components of the air system are monitored due to emissions legislation. For hot film air mass sensors (HFM) z. For example, the measurement signal is compared with a reference signal formed from the mass flow into the engine, the intake manifold pressure, the temperature in front of the intake valve, and other engine sizes. An attempt is made to keep the tolerance thresholds for monitoring the HFM sensor small in that the monitoring is performed as an intrusive test, ie, that the high-pressure exhaust gas recirculation valve (HP-EGR valve) and the low-pressure exhaust gas recirculation valve (ND AGR valve) must be completely closed. This has the disadvantage that in these test cycles by the complete closing of both EGR valve no efficient exhaust aftertreatment can be carried out and thus it can lead to increased nitrogen oxide or CO 2 emissions.
Daher wird nun vorgeschlagen, die Freigabe für eine Überwachung erst zu erteilen, d. h. eine Überwachung erst zu starten, wenn ein HD-AGR-Ventil geschlossen ist und ein ND-AGR-Ventil geöffnet ist, bzw. eine solche Überwachung nur unter dieser Bedingung durchzuführen. Hintergrund ist, dass bei geschlossenem (d. h. nicht operativer) HD-AGR die Diagnose weiterhin zuverlässiger durchgeführt werden kann, als wenn beide Abgasrückführungen geöffnet sind. Durch die offene (d. h. operative) ND-AGR kann aber eine Regelung erfolgen, so dass eine Reduzierung der Stickoxid- und CO2-Emissionen durchgeführt werden kann. Diese Überwachung kann in mehreren Ausführungsformen durchgeführt werden, z. B. in einer einstufigen Ausführungsform, in welcher immer unter den genannten Bedingungen operiert wird, oder in einer zweistufigen Ausführungsform, bei welcher gegebenenfalls bei Verdacht auf einen Fehler in der ersten Stufe unter den genannten Bedingungen zur Bestätigung noch einmal eine zweite Überwachung mit geschlossenem HD-AGR sowie geschlossener ND-AGR erfolgt. Diese und weitere Ausführungsbeispiele werden im Folgenden näher erläutert.Therefore, it is now proposed to grant the release for a first monitoring, ie to start monitoring only when an HP-EGR valve is closed and an LP EGR valve is open, or perform such monitoring only under this condition , The background is that with the HD EGR closed (ie non-operational) the diagnosis can continue to be carried out more reliably than when both exhaust gas recirculations are open. However, the open (ie operational) LP EGR can be regulated, so that a reduction of the nitrogen oxide and CO 2 emissions can be carried out. This monitoring can be performed in several embodiments, e.g. In a single-stage embodiment, for example, which always operates under the conditions mentioned, or in a two-stage embodiment in which, if an error in the first stage is suspected under the stated conditions, a second closed-loop monitoring system can again be used for confirmation. EGR and closed LP EGR takes place. These and other embodiments will be explained in more detail below.
In der Frischluftanlage
An entsprechenden Messpunkten werden die Luftmassenwerte mf10
In der Abgasanlage
Stromabwärts des DPF
Stromaufwärts der Abgasturbine
In der
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden folgenden Messgrößen mittels Sensoren ermittelt: Der Druck p0, die Temperatur T0, die Luftmasse am Ort mf10, die Temperatur T21, der Druck p22 und die Druckdifferenz über die ND-AGR-Leitung
Anschließend wird ein Wert für eine erste Abweichung zwischen dem Signal des Luftmassensensors
Alternativ kann der erste Vergleichswert auch mittels eines Modells ermittelt werden, bei dem der Modellwert mf22mod des Massenstroms am Ort vor dem Einlassventil angepasst wird: , Luftmassenwert mf10
Im weiteren Verlauf wird die Berechnung für die Variante beschrieben, bei dem der Modellwert auf den Ort des Luftmassensensors
Der ND-AGR Massenstrom mfECRLP kann in einer bevorzugten Ausführungsform mithilfe einer Drosselgleichung ermittelt werden. Hierbei werden die Absolutdrücke p50 vor dem ND-AGR-Ventil
Auch eine Berechnung des ND-AGR-Massenstroms über die Bernoulli-Gleichung oder über kennfeldbasierte Ansätze ist möglich.A calculation of the ND-EGR mass flow via the Bernoulli equation or via map-based approaches is also possible.
Aufgrund der hohen Sensitivität zwischen Druck und Massenstrom insbesondere bei Androsselung über die Abgasklappe
Einer der Drücke p11 bzw. p50 kann in bekannter Weise modelliert werden, der andere Druck wird dann unter Verwendung des Differenzdrucksensors
Je nach Ausführungsform werden bei einem System mit einer Abgasklappe
Alternativ ergeben sich die Absolutdrücke bei einem System bei dem eine Niederdruck-Abgasrückführ-Drosselklappe
Zusätzlich zur Berechnung des modellierten Frischluftmassenstroms mf10mod am Ort des Sensors ist es vorteilhaft, die min. und max. Toleranzen der einzelnen Massenstromkomponenten abhängig vom Betriebspunkt zu berechnen und als Basis für die Bildung der Schwellenwerte zu verwenden. Die wesentlichen Einflussgrößen auf die Toleranzen des ND-AGR-Massenstrom mfEGRLP sind:
- • die Toleranzen des Differenzdrucksensors
42 - • die Toleranzen der Absolutdrücke p11 und p50
- • die Toleranzen
der Temperatur T EGRLP39 zwischen dem ND-AGR-Kühler 37 und dem ND-AGR-Ventil 40 - • die Toleranz der Querschnittsfläche AEGRLP des ND-AGR-
Ventils 40
- • the tolerances of the differential pressure sensor
42 - • the tolerances of the absolute pressures p 11 and p 50
- • the tolerances of the
temperature T EGRLP39 between theLP EGR cooler 37 and theLP EGR valve 40 - • the tolerance of the cross-sectional area A EGRLP of the LP
EGR valve 40
In einem Schritt
Für den Fall, dass der erste Wert der Abweichung den ersten Schwellenwert unterschreitet, wird der Luftmassensensor
Das erste und das zweite Signal können z. B. an ein Steuergerät übertragen, und/oder im Speicher eines Steuergeräts abgespeichert werden. Dies kann in einer bevorzugten Ausführungsform als Diagnostic fault check (DFC) erfolgen.The first and the second signal may, for. B. transmitted to a controller, and / or stored in the memory of a controller. In a preferred embodiment, this can be done as a diagnostic fault check (DFC).
Die
In einem Schritt
Wenn der Wert der ersten Abweichung den zweiten Schwellenwert überschreitet, erfolgt in einem Schritt
Falls im Schritt
In einer alternativen AusführungsformIf in
In an alternative embodiment
Falls im Schritt
Das erste und das zweite Signal können, wie oben bereits beschrieben, z. B. an ein Steuergerät übertragen, und/oder im Speicher eines Steuergeräts abgespeichert werden. Dies kann in einer bevorzugten Ausführungsform als Diagnostic fault check (DFC) erfolgen.The first and the second signal, as already described above, z. B. transmitted to a controller, and / or stored in the memory of a controller. In a preferred embodiment, this can be done as a diagnostic fault check (DFC).
Unterschreitet in einem Schritt
In einer alternativen Ausführungsform kann im Schritt
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |