DE102018100540A1 - Method for diagnosing an air supply system for introducing air into an exhaust system of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Es sind Verfahren zur Diagnose eines Luftzuführsystems zur Einführung von Luft in ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors bekannt, bei denen ein Ventil (14) geschlossen oder geschlossen gehalten wird, über welches die Luftzufuhr aus einer Luftzuführleitung (12) in einen Abgasstrang (16) geregelt wird, ein Gebläse (10) betrieben wird, welches zur Förderung der Luft in die Luftzuführleitung (12) ausgebildet ist, ein Druck in der Luftzuführleitung (12) zwischen dem Ventil (14) und dem Gebläse (10) ermittelt wird, und der ermittelte Druck mit einem zu erwarteten Druck verglichen wird, wobei bei Abweichung der beiden Drücke über einem festgelegten Differenzwert auf einen Fehler des Luftzuführsystems geschlossen wird.
Um auf zusätzliche Bauteile zur Ermittlung des Drucks, wie Drucksensoren, verzichten zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Druck ermittelt wird, indem das Gebläse (10) mit einer vorgegebenen Drehzahl betrieben wird und die zum Betrieb bei der vorgegebenen konstanten Drehzahl benötigte Stromaufnahme sowie die anliegende Betriebsspannung ermittelt werden und aus der ermittelten Betriebsspannung und der ermittelten Stromaufnahme auf den Druck in der Luftzuführleitung (12) zwischen dem Gebläse (10) und dem Ventil (14) geschlossen wird.
Methods are known for diagnosing an air supply system for introducing air into an exhaust system of an internal combustion engine, in which a valve (14) is kept closed or closed, via which the air supply from an air supply line (12) is regulated into an exhaust line (16), a fan (10) is operated, which is designed to convey the air into the air supply line (12), a pressure in the air supply line (12) between the valve (14) and the fan (10) is determined, and the determined pressure with is compared to an expected pressure, wherein a deviation of the two pressures above a predetermined difference value is concluded that an error of the air supply system.
In order to dispense with additional components for determining the pressure, such as pressure sensors, the invention proposes that the pressure is determined by the fan (10) is operated at a predetermined speed and required for operation at the predetermined constant speed power consumption and the applied operating voltage are determined and from the determined operating voltage and the determined current consumption on the pressure in the air supply line (12) between the fan (10) and the valve (14) is closed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Luftzuführsystems zur Einführung von Luft in ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors, bei dem ein Ventil, über welches die Luftzufuhr aus einer Luftzuführleitung in einen Abgasstrang geregelt wird, geschlossen wird oder geschlossen gehalten wird, daraufhin ein Gebläse, welches zur Förderung der Luft in die Luftzuführleitung ausgebildet ist, hochgefahren beziehungsweise betrieben wird, woraufhin ein Druck in der Luftzuführleitung zwischen dem Ventil und dem Gebläse ermittelt wird und abschließend der ermittelte Druck mit einem erwarteten Druck verglichen wird, wobei bei Abweichung der beiden Drücke über einem festgelegten Differenzwert auf einen Fehler des Luftzuführsystems geschlossen wird.The invention relates to a method for diagnosing an air supply system for introducing air into an exhaust system of an internal combustion engine, wherein a valve, via which the air supply from an air supply line is controlled in an exhaust line, is closed or kept closed, then a blower, which Promoting the air is formed in the air supply line, is raised or operated, whereupon a pressure in the air supply line between the valve and the fan is determined and finally the determined pressure is compared with an expected pressure, wherein in deviation of the two pressures above a predetermined differential value is concluded on a fault of the air supply system.
Derartige Luftzufuhrsysteme werden beispielsweise zur Förderung von Sekundärluft in Verbrennungsmotoren, insbesondere in Ottomotoren verwendet, mit denen Luft während der Kaltstartphase zur thermischen Nachverbrennung in den Abgasstrang eingeblasen wird. Hierdurch werden Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxide während der Warmlaufphase verringert, da die Luft exotherm mit unverbrannten Abgasbestandteilen reagiert, wodurch auch die Aufheizung des Katalysators unterstützt wird. Des Weiteren werden diese Luftzuführsysteme zur Regenerierung von Otto-Partikelfiltern verwendet, indem Luft dem Abgasstrang zugeführt wird, was die Nachverbrennung der im Filter enthaltenen Partikel fördert.Such air supply systems are used for example for promoting secondary air in internal combustion engines, in particular in gasoline engines, with which air is blown during the cold start phase for thermal afterburning in the exhaust system. As a result, hydrocarbons and carbon monoxide are reduced during the warm-up phase, since the air reacts exothermally with unburned exhaust gas components, which also supports the heating of the catalyst. Furthermore, these air supply systems are used for regeneration of Otto particle filters by supplying air to the exhaust line, which promotes the post-combustion of the particles contained in the filter.
Diese Luftzufuhrsysteme bestehen aus einem Gebläse und einem stromabwärts des Gebläses angeordneten Ventil, welches üblicherweise aus einem Rückschlagventil und einem aktiv betätigbaren Ventilkörper besteht, über den das Ventil geschlossen oder geöffnet werden kann, während das Rückschlagventil ein Einströmen von Abgas in das Luftzufuhrsystem aufgrund auftretender Abgaspulsationen verhindert.These air supply systems consist of a blower and a downstream valve arranged valve, which usually consists of a check valve and an actively operable valve body, through which the valve can be closed or opened, while the check valve prevents flow of exhaust gas into the air supply system due to occurring Abgaspulsationen ,
Die korrekte Funktion dieser Luftzuführsysteme muss während des Diagnosemodus regelmäßig überprüft werden, um eine korrekte Funktionsweise sicher zu stellen. Hierzu ist es bekannt, das Gebläse gegen ein geschlossenes Ventil hochzufahren und den zwischen dem Ventil und dem Gebläse entstehenden Druck mittels eines Drucksensors zu messen. Bei Abweichung von einem vorgegebenen Intervall wird daraufhin auf einen Fehler geschlossen.The correct function of these air supply systems must be checked regularly during the diagnostic mode to ensure proper functioning. For this purpose, it is known to start the fan against a closed valve and to measure the pressure arising between the valve and the fan by means of a pressure sensor. If there is a deviation from a given interval, then an error is concluded.
So ist aus der
Diese zusätzlichen Sensoren erhöhen die Investitionskosten und bilden zusätzlich mögliche zusätzliche Fehlerquellen.These additional sensors increase the investment costs and additionally form possible additional sources of error.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Diagnose eines Luftzuführsystems zur Einführung von Luft in ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors bereit zu stellen, welches eine Diagnose des Luftzufuhrsystems ohne zusätzliche Sensoren ermöglicht.It is therefore an object to provide a method for diagnosing an air supply system for introducing air into an exhaust system of an internal combustion engine, which allows a diagnosis of the air supply system without additional sensors.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Diagnose eines Luftzuführsystems zur Einführung von Luft in ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method for diagnosing an air supply system for introducing air into an exhaust system of an internal combustion engine having the features of claim 1.
Dadurch, dass der Druck ermittelt wird, indem das Gebläse mit einer vorgegebenen Drehzahl betrieben wird und die zum Betrieb bei der vorgegebenen konstanten Drehzahl benötigte Stromaufnahme sowie die anliegende Betriebsspannung ermittelt werden und aus der ermittelten Betriebsspannung und der ermittelten Stromaufnahme auf den Druck in der Luftzuführleitung zwischen dem Gebläse und dem Ventil geschlossen wird, wird es möglich, diesen Druck mit in der Steuereinheit vorhandenen Informationen zu bestimmen, ohne einen zusätzlichen Drucksensor zu benötigen. Die so ermittelten Druckwerte werden mit den bei der vorgegebenen Drehzahl zu erwartenden Druckwerten verglichen, so dass bei erhöhter Abweichung auf einen Fehler des Systems geschlossen werden kann. Entsprechend ist ein solches System kostengünstiger herzustellen, beinhaltet weniger Fehlerquellen und ist einfacher zu montieren, so dass die Wirtschaftlichkeit gesteigert wird.Characterized in that the pressure is determined by the fan is operated at a predetermined speed and the power consumption required for operation at the predetermined constant speed and the applied operating voltage are determined from the determined operating voltage and the determined current consumption to the pressure in the air supply between When the fan and the valve are closed, it becomes possible to determine this pressure with information present in the control unit without requiring an additional pressure sensor. The pressure values determined in this way are compared with the pressure values to be expected at the given speed, so that an error of the system can be deduced if the deviation increases. Accordingly, such a system is less expensive to produce, contains fewer sources of error, and is easier to assemble to increase cost-effectiveness.
Vorzugsweise wird in einer Steuerelektronik einer Steuereinheit des Gebläses ein Kennfeld hinterlegt, in welchem der Druck in der Luftzuführleitung über der Betriebsspannung und der elektrischen Stromaufnahme aufgetragen ist, wobei über das Kennfeld auf den erzeugten Druck geschlossen wird. Die Bestimmung des Drucks kann entsprechend durch einfaches Auslesen der in der Steuereinheit ohnehin vorliegenden Werte für die Spannung und den Strom erfolgen. Hierzu muss lediglich vor Einbau ein entsprechendes Kennfeld des Gebläses hinterlegt werden. Zur On-Board Diagnose kann dieses Kennfeld auch aus einem einzelnen anzufahrenden Betriebspunkt bestehen.Preferably, a map is stored in an electronic control unit of a control unit of the blower, in which the pressure in the air supply line is plotted over the operating voltage and the electrical current consumption, being closed on the map on the pressure generated. The determination of the pressure can be carried out by simply reading out the values for the voltage and the current that are present in any case in the control unit. For this purpose, only a corresponding map of the fan must be deposited before installation. For on-board diagnostics, this map can also consist of a single approaching operating point.
Zusätzlich wird vorteilhafterweise die Umgebungstemperatur am Gebläse ermittelt und bei der Bestimmung des Druckes in der Luftzuführleitung berücksichtigt, so dass Fehler bei der Bestimmung des Drucks durch unterschiedliche Dichten der geförderten Luft aufgrund unterschiedlicher Temperaturen verhindert werden.In addition, the ambient temperature is advantageously determined on the fan and in the Determining the pressure in the air supply line taken into account, so that errors in the determination of the pressure by different densities of the conveyed air due to different temperatures are prevented.
Somit enthält das Kennfeld vorzugsweise verschiedene Kennlinien für verschiedene Umgebungstemperaturen, wodurch über einen großen Temperaturbereich ein relativ exakter Druck ermittelt werden kann.Thus, the map preferably contains different characteristics for different ambient temperatures, whereby a relatively accurate pressure can be determined over a wide temperature range.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gebläse mittels eines mehrphasigen elektronisch kommutierten Gleichstrommotors angetrieben wird. Die Steuereinheit eines derartigen bürstenlosen Elektromotors enthält auf der Platine ohnehin sowohl Speichereinheiten für den jeweils anliegenden Strom als auch die anliegende Betriebsspannung und Temperatur, so dass zur Ermittlung der Parameter zur Bestimmung des Drucks keine zusätzlichen Sensoren notwendig sind.It is particularly advantageous if the blower is driven by means of a multiphase electronically commutated DC motor. The control unit of such a brushless electric motor already contains on the board both storage units for the respective applied current and the applied operating voltage and temperature, so that no additional sensors are necessary to determine the parameters for determining the pressure.
In einer bevorzugten Ausbildung des Verfahrens werden die Temperatur, die Stromaufnahme und die Betriebsspannung an der Steuerelektronik mittels in der Steuereinheit angeordneter Mittel zum Messen der Temperatur und zum Auslesen der Stromaufnahme und der Betriebsspannung ermittelt. Diese sind bei bürstenlosen elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren üblicherweise auf der Steuerplatine ohnehin vorhanden, so dass zusätzliche elektronische Bauteile nicht benötigt werden. Aus der in der Steuereinheit gemessenen Temperatur kann auf die Umgebungstemperatur zur Ermittlung des Drucks geschlossen werden.In a preferred embodiment of the method, the temperature, the current consumption and the operating voltage at the control electronics are determined by means arranged in the control unit for measuring the temperature and for reading the current consumption and the operating voltage. These are usually present on brushless electronically commutated DC motors on the control board, so that additional electronic components are not needed. From the measured temperature in the control unit can be closed to the ambient temperature to determine the pressure.
Vorzugsweise wird der elektronisch kommutierte Gleichstrommotor getaktet angesteuert, wobei die Schaltpunkte zum Umschalten der Bestromung auf die jeweils nachfolgende Phase durch Messung der rückwirkenden elektromotorischen Kraft festgelegt werden und durch die Frequenz des Schaltens zwischen den Phasen auf die Drehzahl des Gleichstrommotors geschlossen wird. So kann auf einfache Weise eine vordefinierte Drehzahl des Gleichstrommotors und damit des Gebläses eingestellt werden, ohne Sensoren zur Ermittlung der Drehzahl verwenden zu müssen.Preferably, the electronically commutated DC motor is controlled clocked, the switching points are set to switch the current to the respective subsequent phase by measuring the retroactive electromotive force and is closed by the frequency of switching between the phases on the speed of the DC motor. Thus, a predefined speed of the DC motor and thus of the blower can be adjusted in a simple manner, without having to use sensors for determining the speed.
Die besten Ergebnisse bei geringen Belastungen für das System werden erzielt, wenn die vorgegebene Drehzahl zur Diagnose, mit der der Gleichstrommotor betrieben wird, 5% bis 15% der Maximaldrehzahl des Gebläses beträgt. So wird vermieden, dass Schäden des geschlossenen Ventils durch zu hohe Drücke und ein daraus entstehendes Überdrücken des Ventils entsteht. Gleichzeitig wird der Stromverbrauch reduziert. Die Ergebnisse bei der Bestimmung des Druckes sind jedoch sehr exakt.The best low-load results for the system are achieved when the default speed for diagnosis used to drive the DC motor is 5% to 15% of the maximum fan speed. This prevents damage to the closed valve caused by excessive pressures and the resulting overpressure of the valve. At the same time the power consumption is reduced. However, the results in determining the pressure are very accurate.
Es wird somit ein Verfahren zur Diagnose eines Luftzuführsystems zur Einführung von Luft in ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, mit dem Investitionskosten reduziert werden, indem die Bauteileanzahl und somit die notwendigen Montageschritte reduziert werden. Auf zusätzliche Sensoren, die zur Diagnose sonst notwendig sind, kann verzichtet werden. Auch werden Schäden am System vermieden und der notwendige Stromverbrauch reduziert.Thus, there is provided a method for diagnosing an air supply system for introducing air into an exhaust system of an internal combustion engine, which reduces investment costs by reducing the number of components and thus the necessary assembly steps. Additional sensors, which are otherwise necessary for the diagnosis, can be dispensed with. Also, damage to the system can be avoided and the necessary power consumption reduced.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Figur beschrieben, in der ein Luftzufuhrsystem schematisch dargestellt ist.The inventive method will be described with reference to the figure, in which an air supply system is shown schematically.
Das in der Figur dargestellte Luftzufuhrsystem besteht aus einem Gebläse
Das Gebläse
Die Steuereinheit
Wird nun von der Motorsteuerung
Die Drehzahl kann dabei aus den Ansteuerdaten des Gleichstrommotors
Es hat sich gezeigt, dass eine direkte Abhängigkeit dieser Werte vom entstehenden Druck bei einer vordefinierten Drehzahl besteht. Entsprechend wird zusätzlich in der Steuereinheit
Liegt die Differenz des so ermittelten Drucks und des bei dieser Drehzahl zu erwartenden Drucks unterhalb eines vorgegebenen Differenzwertes also innerhalb eines vordefinierten Intervalls für den Druck bei der genannten Drehzahl des Gleichstrommotors
Entsprechend ist es möglich, eine Diagnose des Luftzufuhrsystems ohne zusätzliche Sensoren durchzuführen. Insbesondere kann auf einen Drucksensor oder Massenstromsensor zwischen dem Gebläse und dem Ventil verzichtet werden. Stattdessen werden lediglich die in der Steuereinheit des Gebläses ohnehin vorhandenen Informationen zur Betriebsspannung und Stromaufnahme zur Ermittlung des Drucks genutzt. So werden Kosten eingespart, indem sowohl die Anzahl der Bauteile als auch der Montageaufwand reduziert werden.Accordingly, it is possible to perform a diagnosis of the air supply system without additional sensors. In particular, it is possible to dispense with a pressure sensor or mass flow sensor between the blower and the valve. Instead, only the information available in the control unit of the fan anyway operating voltage and current consumption are used to determine the pressure. This saves costs by reducing both the number of components and the assembly costs.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des vorliegenden Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Insbesondere ist es sowohl für die Sekundärlufteinblasung als auch für die Otto-Partikelfilter-Regeneration nutzbar. Die Einblasung kann somit entweder vor einem Katalysator oder vor einem Partikelfilter erfolgen. Als Ventile werden insbesondere pneumatisch oder elektromotorisch angesteuerte Ventile verwendet.It should be understood that the scope of the present invention is not limited to the embodiment described. In particular, it can be used both for the secondary air injection and for the Otto particle filter regeneration. The injection can thus take place either in front of a catalyst or in front of a particle filter. As valves, in particular pneumatically or electromotively controlled valves are used.
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