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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ausfalldetektionsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor, die eine zuverlässige Detektion einer Abnormalität in einem
Luftstromsensor ermöglicht.
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In
letzter Zeit werden zur Verhinderung der Emission von schädlichem
Abgas aus einem in einem Motorfahrzeug eingebauten Motor verschiedene Steuereinrichtungen
eingesetzt, um die Abgaseigenschaften zu verbessern. Diese Steuereinrichtungen arbeiten
auf der Basis von Information, die von verschiedenen Sensoren geliefert
wird, um die Abgaseigenschaften zu verbessern.
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Wenn
einer von den Sensoren usw. ausfällt, können jedoch
die Abgaseigenschaften möglicherweise
verschlechtert werden, und demzufolge besteht ein Bedarf für eine zuverlässige Detektion
eines Ausfalls derartiger Sensoren usw. In letzter Zeit wurden mit
einem Borddiagnosesystem (OBD) ausgestattete Fahrzeuge entwickelt
und zum praktischen Einsatz in Hinblick auf eine weitere Verbesserung
der Abgaseigenschaften gebracht.
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Information
aus den verschiedenen Sensoren usw., insbesondere Information aus
einem Luftstromsensor (AFS-Air Flow Sensor) wird für viele Zwecke
einschließlich
der Steuerung einer Nachbehandlungsvorrichtung oder einer Abgasführvorrichtung
(EGR) verwendet, und ein Ausfall des Luftstromsensors beeinträchtigt die
Abgaseigenschaften in großem
Umfang. Demzufolge ist die Diagnose des Luftstromsensors von besonderer
Wichtigkeit.
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In
der Diagnose des Luftstromsensors wird jedoch ein Ausfall des Sensors üblicherweise
durch Vergleichen eines im Voraus auf der Basis von Betriebsbedingungen,
wie z.B. Motordrehzahl, Kraftstoffeinspritzmenge, Motordrehmoment,
Drosselklappenöffnung
(Drosselventilöffnung),
Krümmerluftdruck
usw. im voraus eingestellten Bezugswertes mit einem Ausgangswert
aus dem Luftstromsensor verglichen. Dabei variiert in Fällen, in
welchen EGR-Gas in das Einlaßsystem
eingeführt
wird, die Menge der Frischluft in Abhängigkeit von der Öffnung eines EGR-Ventils,
was zu einem Problem führt,
daß ein Ausfall
des Luftstromsensors nicht genau ermittelt werden kann.
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Während die Öffnung des
EGR-Ventils sich verändert,
kann die Diagnose des Luftstromsensors ausgesetzt werden. Ein derartiges
Aussetzen der Diagnose ist jedoch nicht erwünscht, da sie zu einer erheblichen
Reduzierung in der Dauer für
die Diagnose des Luftstromsensors führt.
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DE 100 54 199 A1 offenbart
ein Verfahren zum Überprüfen der
Funktionsfähigkeit
eines Luftmassenmessers, bei dem die Funktionsweise des Luftmassenmessers
dadurch überprüft wird,
daß vom
Luftmassenmesser ein Signal erfasst wird, während eine Abgasrückführung abgeschaltet
ist, und das erfaßte
Signal mit einem Vergleichswert verglichen wird und der Vergleichswert
dabei entweder experimentell ermittelt oder nach einem physikalischen Modell
berechnet ist. Bei Abweichung des Signals um mehr als einen vorgegebenen
Wert von dem Vergleichswert wird eine Fehlfunktion des Luftmassenmessers
erkannt.
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DE 100 63 439 A1 offenbart
ein Verfahren zur Erkennung einer Fehlfunktion bei einem eine Meßgröße erfassenden
Sensor, bei dem ein Signal-Range-Check für das Ausgangssignal des Sensors
durchgeführt
wird, sofern die Meßgröße innerhalb eines
zulässigen
Bereiches liegt, und, sofern die Meßgröße außerhalb des zulässigen Bereiches
liegt, kein Signal-Range-Check
durchgeführt
und das Ausgangssignal dennoch für
die Ermittlung der Meßgröße und weitere
Berechnungen verwendet wird. Die Meßgröße ist dann die angesaugte
Luftmasse und der Signal-Range-Check wird nur durchgeführt, wenn
der Motorbetriebszustand und damit die angesaugte Luftmasse vorgebbare
Bedingungen erfüllt.
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Gemäß
DE 199 41 006 A1 hat
eine Steuervorrichtung für
ein Luftmassenregelsystem einer Brennkraftmaschine Meßeingänge zum
Erfassen eines Meßwertes
der von der Brennkraftmaschine aufgenommenen Frischluftmasse sowie
weiterer, für
die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine repräsentativer
Werte und ein Speicherelement, das erwartete Werte der Frischluftmasse
in Abhängigkeit von
den Betriebsbedingungen enthält,
und vergleicht eine Rechenschaltung den Meßwert mit einem für die Betriebsbedingungen
erwarteten Wert und erkennt eine Störung des Luftmassenregelsystems,
wenn die Differenz zwischen Meßwert
und erwartetem Wert eine zulässige
Abweichung überschreitet.
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DE 199 50 146 A1 offenbart
eine On-Line-Selbstkalibrierung
von Luftmassensensoren in Verbrennungmotoren mit einem Abgasrückführsystem,
bei der ein Lufmassen-(MAF)-Sensor
an dem Lufteinlaß zu
einem Motorzylinder angeordnet ist, und ein System und Verfahren
zur On-Line-Selbstkalibrierung
des MAF-Sensors und der MAF-Werte, die ein Vergleichen des erfaßten MAF-Werts
mit einem idealen MAF-Wert umfaßt,
der unter Verwendung von Daten von Sensoren ermittelt wird, die
stromabwärts
des MAF-Sensors angeordnet sind. Wenn ein Vergleich der erfaßten mit
den tatsächlich
vorliegenden MAF-Werten zeigt, daß der MAF-Sensor nicht kalibriert
ist, wird eine Regressionsanalyse auf einige Datenpaare der MAF- Sensorausgabe und
des idealen MAF-Werts angewendet, um das Verhältnis zwischen der MAF-Sensorausgabe
und dem erfaßten
MAF-Wert zu modifizieren.
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Die
der Erfindung zu Grunde liegende Problemstellung besteht in der
Bereitstellung einer Ausfalldetektionsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor, welche eine zuverlässige Detektion einer Abnormalität in einem
Luftstromsensor unabhängig
von einer Einführung
von EGR-Gas durchführen
kann.
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Die
Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen definierten Merkmale gelöst werden.
Insbesondere weist eine Ausfalldetektionsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Lösung
der Aufgabe auf: eine in einem Einlaßsystem des Motors angeordnete
Frischluftmengen-Detektionseinrichtung,
um eine Menge von in eine Verbrennungskammer des Motors eingeführter Frischluft
zu detektieren; eine Frischluftmengen-Bezugswert-Einstelleinrichtung
zum Einstellen eines Bezugswertes für die Frischluftmenge gemäß einem
Betriebszustand des Motors; eine Ausfalldetektionseinrichtung zum
Detektieren einer Abnormalität
der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung auf der Basis eines Ergebnisses
eines Vergleichs zwischen der von der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung
detektierten Frischluftmenge und des durch die Frischluftmengen-Bezugswert-Einstelleinrichtung eingestellten
Bezugswertes; einen EGR-Kanal, um eine Rückführung eines Teils des Abgases
aus einem Abgassystem des Motors in das Einlaßsystem als EGR-Gas zu ermöglichen;
ein in den EGR-Kanal eingefügtes
EGR-Ventil zum Steuern einer Menge des EGR-Gases durch Variieren
seiner Öffnung;
eine Sollöffnungs-Einstelleinrichtung
zum Einstellen einer Sollöffnung
für das
EGR-Ventil gemäß dem Betriebszustand
des Motors in der Weise, daß ein
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
oder Überschußluftverhältnis des
Abgassystems gleich einem dem Betriebszustand ent sprechenden vorbestimmten
Wert wird; und eine EGR-Ventil-Steuereinrichtung
zum Steuern des EGR-Ventils gemäß der von
der Sollöffnungs-Einstelleinrichtung
eingestellten Sollöffnung
des EGR-Ventils, wobei die Frischluftmengen-Bezugswert-Einstelleinrichtung
den Bezugswert nicht nur gemäß dem Betriebszustand
des Motors sondern auch gemäß der von
der Sollöffnungs-Einstelleinrichtung
eingestellten Sollöffnung
des EGR-Ventils einstellt.
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Somit
wird der Bezugswert für
die Frischluftmenge durch die Frischluftmengen-Bezugswert-Einstelleinrichtung
gemäß dem Betriebszustand
(Motordrehzahl, Kraftstoffeinspritzmenge, Motordrehmoment, Drosselklappenöffnung,
Krümmerluftdruck usw.)
des Motors eingestellt, und auf der Basis des Ergebnisses eines
Vergleichs zwischen dem so eingestellten Bezugswert und der von
der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung detektierten Frischluftmenge
wird die Abnormalität
oder der Ausfall der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung (Luftstromsensors)
detektiert. In diesem Falle stellt die Frischluftmengen-Bezugswert-Einstelleinrichtung
den Bezugswert nicht nur gemäß dem Betriebszustand
des Motors sondern auch gemäß der von
der Sollöffnungs-Einstelleinrichtung
eingestellten Sollöffnung des
EGR-Ventils ein.
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Demzufolge
kann der Bezugswert für
die Frischluftmenge unter Berücksichtigung
der Sollöffnung
des EGR-Ventils, d.h., der Menge des EGR-Gases eingestellt werden.
Eine zuverlässige
Diagnose der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung (des Luftstromsensors)
kann daher auf der Basis des Ergebnisses eines Vergleichs zwischen
dem Bezugswert und der von der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung
(Luftstromsensor) detektierten Frischluftmenge unabhängig von
der Einführung
von EGR-Gas ausgeführt
werden, wodurch die Zuverlässigkeit
der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung verbessert werden kann,
was es möglich
macht, die Abgaseigenschaften weiter zu verbessern.
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Die
Ausfalldetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ferner
eine Abgaskonzentrations-Detektionseinrichtung zum Detektieren einer Abgaskonzentration
enthalten, um dadurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder Überschußluftverhältnis des Abgassystems zu detektieren.
Die Frischluftmengen-Bezugswert-Einstelleinrichtung korrigiert die
Sollöffnung
des EGR-Ventils auf der Basis einer Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder
dem Überschußluftverhältnis des
Abgassystems, das von der Abgaskonzentrations-Detektionseinrichtung detektiert wird,
und des vorbestimmten Wertes, und stellt den Bezugswert auf der
Basis der korrigierten Sollöffnung
des EGR-Ventils ein.
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Insbesondere
ist die Soll-Öffnung
für das EGR-Ventil
ein Führungsgrößenwert,
welcher gemäß dem Betriebszustand
(Motordrehzahl, Kraftstoffeinspritzmenge, usw.) des Motors so eingestellt
wird, daß das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
oder das Überschußluftverhältnis des
Abgassystems gleich dem vorbestimmten Wert wird, der dem Betriebszustand entspricht,
und die Sollöffnung
des EGR-Ventils kann sich möglicherweise
von einer tatsächlichen Öffnung des
EGR-Ventils unterscheiden. Somit wird die Sollöffnung des EGR-Ventils auf
der Basis der Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder Überschußluftverhältnis des
Abgassystems, das von der Abgaskonzentrations-Detektionseinrichtung
detektiert wird, und des vorbestimmten Wertes korrigiert, und der
Bezugswert wird auf der Basis der korrigierten Sollöffnung des
EGR-Ventils eingestellt.
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Demzufolge
kann der Bezugswert für
die Frischluftmenge auf einen der tatsächlichen Öffnung des EGR-Ventils entsprechenden
korrekten Wert eingestellt werden, und die Frisch luftmengen-Detektionseinrichtung
kann mit hoher Genauigkeit diagnostiziert werden während EGR-Gas
eingeführt
wird, wodurch die Zuverlässigkeit
der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung weiter verbessert werden kann.
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Die
Ausfalldetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ferner
eine Abgaskonzentrations-Detektionseinrichtung zum Detektieren einer Abgaskonzentration
aufweisen, um dadurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder Überschußluftverhältnis des Abgassystems zu detektieren,
wobei die EGR-Ventil-Steuereinrichtung
die Öffnung
des EGR-Ventils so korrigiert, daß das von der Abgaskonzentrations-Detektionseinrichtung
detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis
oder Überschußluftverhältnis des
Abgassystems mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
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Wie
vorstehend erwähnt,
ist die Sollöffnung für das EGR-Ventil ein Führungsgrößenwert,
welcher gemäß dem Betriebszustand
(Motordrehzahl, Kraftstoffeinspritzmenge, usw.) des Motors so eingestellt wird,
daß das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
oder Überschußluftverhältnis des
Abgassystems gleich einem dem Betriebszustand entsprechenden vorbestimmten
Wert wird, und die Sollöffnung
des EGR-Ventils kann sich möglicherweise
von einer tatsächlichen Öffnung des
EGR-Ventils unterscheiden. Somit wird die Öffnung des EGR-Ventils so korrigiert,
daß das von
der Abgaskonzentrations-Detektionseinrichtung detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder Überschußluftverhältnis des
Abgassystems mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
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Demzufolge
kann der Bezugswert für
die Frischluftmenge auf einen der tatsächlichen Öffnung des EGR-Ventils entsprechenden
korrekten Wert eingestellt werden, und die Frischluftmengen-Detektionseinrichtung
kann mit hoher Genauigkeit diagnostiziert werden während das
EGR-Gas eingeführt wird, wodurch
die Zuverlässigkeit
der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung weiter verbessert werden kann.
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Die
Ausfalldetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ferner
eine Abgaskonzentrations-Detektionseinrichtung zum Detektieren einer Abgaskonzentration
enthalten, um dadurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder Überschußluftverhältnis des Abgassystems zu detektieren,
wobei, wenn das von der Abgaskonzentrations-Detektionseinrichtung
detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis
oder Überschußluftverhältnis des
Abgassystems sich von dem vorbestimmten Wert unterscheidet, die
Frischluftmengen-Bezugswert-Einstelleinrichtung die Steuerung des
EGR-Ventils durch die EGR-Ventil-Steuereinrichtung
aussetzt und den Bezugswert allein auf der Basis des Betriebszustands
des Motors einstellt.
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Die
Sollöffnung
des EGR-Ventils ist ein Führungsgrößenwert,
welcher gemäß dem Betriebszustand
(Motordrehzahl, Kraftstoffeinspritzmenge, usw.) des Motors so eingestellt
wird, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder Überschußluftverhältnis des
Abgassystems gleich dem dem Betriebszustand entsprechenden vorbestimmten
Wert wird, und die Sollöffnung
des EGR-Ventils kann sich möglicherweise
von einer tatsächlichen Öffnung des
EGR-Ventils, wie vorstehend erwähnt,
unterscheiden. Somit wird, wenn das von der Abgaskonzentrations-Detektionseinrichtung
detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder Überschußluftverhältnis des
Abgassystems sich von dem vorbestimmten Wert unterscheidet, die Steuerung
des EGR-Ventils
ausgesetzt.
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In
diesem Falle wird der Bezugswert für die Frischluftmenge lediglich
auf der Basis des Betriebszustandes des Motors eingestellt, um die
Genauigkeit einer Diagnose der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung
zu verbessern, ohne die Möglichkeit für die Diagnose
zu verringern, wodurch die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Detektionseinrichtung
weiter verbessert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der hierin nachstehend
gegebenen detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen
verständlich,
welche nur zur Veranschaulichung gegeben werden, und somit nicht
die vorliegende Erfindung einschränken. In den Zeichnungen ist:
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1 eine
Darstellung, welche eine schematische Anordnung einer Ausfalldetektionsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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2 ein
Flußdiagramm,
welches eine Steuerroutine für
eine Luftstromsensor-(AFS)-Ausfallermittlung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 ein
Flußdiagramm,
welches eine weitere Steuerroutine für eine Luftstromsensor-(AFS)-Ausfallermittlung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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4 ein
Flußdiagramm,
welches noch eine weitere Steuerroutine für eine Luftstromsensor-(AFS)-Ausfallermittlung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden hierin nachstehend unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 veranschaulicht
eine schematische Anordnung einer Ausfalldetektionsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Anordnung der Ausfalldetektionsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung wird zuerst unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Gemäß Darstellung
in 1 ist ein Verbrennungsmotor 1 beispielsweise
ein Common-Rail-Reihen-Vierzylinder-Diesel motor. In dem Common-Rail-Motor 1 ist
eine Magnet-betätigte
Kraftstoffeinspritzdüse 4 für jeden
Zylinder so vorgesehen, daß sie
einer entsprechenden Verbrennungskammer 2 gegenüberliegt
und über
ein Hochdruckrohr 5 mit einer gemeinsamen Druckleitung 6 verbunden
ist. Die gemeinsame Druckleitung 6 ist mit einer Hochdruckpumpe 8 über ein
Hochdruckrohr 7a verbunden, und dann mit einem Kraftstofftank 9 über ein Niederdruckrohr 7b,
das mit der Hochdruckpumpe 8 verbunden ist. Da der Motor 1 ein
Dieselmotor ist, wird Diesel als Kraftstoff verwendet.
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Ein
Magnet-betätigtes
Einlaßdrosselklappenventil 12 ist
in einem Einlaßkanal 10 des
Motors 1 angeordnet. Auf einer Anstromseite des Einlaßdrosselklappenventils 12 ist
ein Luftstromsensor (AFS: Frischluftmengen-Detektionseinrichtung) 14 für die Ausgabe
eines Signals Safs auf der Basis vorgesehen,
auf welcher eine Frischluftmenge Qa detektiert
wird. In dem dargestellten Motor wird ein Karman-Wirbelluftstromsensor
als der Luftstromsensor 14 verwendet, wobei jedoch statt
dessen beispielsweise auch ein Hitzdraht-Luftstromsensor verwendet werden
kann.
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Eine
Nachbehandlungsvorrichtung 24 ist in einem Auslaßkanal 20 eingefügt. Die
Nachbehandlungsvorrichtung 24 weist beispielsweise ein
sich ständig
regenerierendes DPF (Dieselpartikelfilter) auf, das ein DPF 24b und
einen Oxidationskatalysators 24a der anstromseitig von
dem DPF 24b. angeordnet ist, umfaßt.
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In
dem sich kontinuierlich regenerierenden DPF wird ein Oxidator (NO2) in dem Oxidationskatalysator 24a erzeugt
und zum kontinuierlichen Entfernen von auf dem abstromseitigen DPF 24b durch
die Oxidation unter der Bedingung einer relativ hohen Abgastemperatur
erzeugten Partikelmaterie (PM) genutzt, um dadurch das DPF 24b zu
regenerieren.
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Ein λ-Sensor (O2-Sensor usw.; Abgaskonzentrations-Detektionseinrichtung) 26 ist
an einem an einer Anstromseite der Nachbehandlungsvorrichtung 24 befindlichen
Abschnitt des Abgaskanals 20 angeordnet, um ein Überschußluftverhältnis λ des Abgassystems
durch die Detektion der Sauerstoffkonzentration des Abgases zu detektieren.
Anstelle der Detektion des Überschußluftverhältnisses λ kann das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
detektiert werden und in diesem Falle wird ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (LAFS
usw.) anstelle des λ-Sensors 26 verwendet.
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Ein
EGR-Kanal 30 erstreckt sich von einem Abschnitt des Abgaskanals 20 in
der Nähe
des Motors weg, um eine Rückführung eines
Teils des Abgases in das Einlaßsystem
als EGR-Gas zu ermöglichen.
Der EGR-Kanal 30 ist an dem anderen Ende mit einem auf
einer Abstromseite des Einlaßdrosselklappenventils 12 befindlichen
Abschnitt des Einlaßkanals 10 verbunden.
Ein Magnet-betätigtes EGR-Ventil 32,
dessen Öffnung
auf eine gewünschte Öffnung eingestellt
werden kann, ist in den EGR-Kanal 30 eingeführt.
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Eine
elektronische Steuereinheit (ECU-Electronic Control Unit) 40 ist
an ihrer Eingangsseite mit verschiedenen Sensoren verbunden, welche
einen Gaspedalpositionssensor (APS) 44 für die Detektion des
Hubs des Gaspedals 42, d.h., die Gaspedalposition θacc, und einen Kurbelwellenwinkelsensor 46 zur Detektion
einer Motordrehzahl Ne durch die Detektion des
Kurbelwellenwinkels, neben dem Luftstromsensor 14 und dem λ-Sensor 26 umfassen.
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Die
Ausgangsseite der ECU 40 ist mit verschiedenen Vorrichtungen,
einschließlich
einer Ausfallleuchte 50 zum Anzeigen einer Vielzahl von
Ausfallzuständen
zusätzlich
zu den Einspritzdüsen 4, dem
Einlaßdrosselklappenventil 12 und
dem EGR-Ventil 32 verbunden.
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Auf
der Basis von von den verschiedenen Sensoren eingegebener Information
werden die Operationen der verschiedenen Vorrichtungen gesteuert,
um den Betrieb des Motors 1 korrekt zu steuern. Beispielsweise
werden auf der Basis der Information aus dem Gaspedalpositionssensor 44,
dem Luftstromsensor 14 und dem λ-Sensor 26 eine Kraftstoffeinspritzmenge
Qf sowie die Öffnung des Einlaßdrosselklappenventils 12 angepaßt, um den
Betrieb des Motors 1 zu steuern, wodurch nicht nur die
Steuerung des normalen Motorbetriebs sondern auch die Regenerationssteuerung
der Nachbehandlungsvorrichtung 24 und die Öffnungssteuerung
(EGR-Ventil-Steuereinrichtung) des EGR-Ventils 32 ausgeführt werden.
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Der
Betrieb der Ausfalldetektionsvorrichtung für den wie vorstehend beschrieben
konfigurierten Motor wird nun beschrieben.
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Eine
erste Ausführungsform
wird zuerst erläutert.
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2 ist
ein Flußdiagramm,
welches eine Steuerroutine für
eine Ausfallermittlung eines Luftstromsensors (AFS) darstellt, die
in der Ausfalldetektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ausgeführt
wird. Die Steuerroutine wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm
beschrieben.
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Zuerst
wird im Schritt S10 ermittelt, ob sich die EGR in Ausführung befindet
oder nicht, d.h., ob das EGR-Ventil 32 geöffnet ist
oder nicht, um das EGR-Gas in das Einlaßsystem einzuführen. Das EGR-Gas
wird beispielsweise abhängig
von der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge
Qf eingeführt, und demzufolge wird in
diesem Schritt ermittelt, ob beispielsweise die Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffein spritzmenge Qf Bedingungen für die Einführung des EGR-Gases erfüllen oder
nicht. Wenn das Entscheidungsergebnis in diesem Schritt positiv
(Ja) ist, und somit die EGR ausgeführt wird, geht der Ablauf zu
dem Schritt S12 über.
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Im
Schritt S12 wird eine Sollöffnung
des EGR-Ventils eingestellt. Da wie vorstehend erwähnt, das
EGR-Gas beispielsweise abhängig
von der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge
Qf eingeführt wird, wird die Sollöffnung für das EGR-Ventil 32 auf
der Basis der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge
Qf eingestellt. Üblicherweise wird ein Sollwert
(vorbestimmter Wert) λ1 für
das Überschußluftverhältnis λ ebenfalls
gemäß dem Betriebszustand
des Motors 1 eingestellt, und wenn sich der Sollwert λ1 verändert, verändert sich auch
die Menge des eingeführten
EGR-Gases, d.h., auch die Sollöffnung
des EGR-Ventils in Bezug auf die Öffnung des Einlaßdrosselklappenventils 12 und die
Kraftstoffeinspritzmenge Qf. Demzufolge
wird die Sollöffnung
des EGR-Ventils (Sollöffnungs-Einstelleinrichtung)
ebenfalls auf der Basis des Sollwertes λ1 für das Überschußluftverhältnis λ eingestellt.
In der Praxis wird ein Kennfeld, welches die Beziehung der Sollöffnung des
EGR-Ventils mit der Motordrehzahl Ne, der
Kraftstoffeinspritzmenge Qf und dem Sollwert λ1 darstellt,
im Voraus experimentell erzeugt, und die Sollöffnung des EGR-Ventils aus
dem Kennfeld ausgelesen.
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Im
Schritt S14 wird die auf diese Weise eingestellte Sollöffnung des
EGR-Ventils auf der Basis eines tatsächlichen Überschußluftverhältnisses λ korrigiert, das durch den λ-Sensor 26 detektiert
wird. Die Sollöffnung
des EGR-Ventils ist lediglich ein Führungsgrößenwert aus der ECU 40 und
kein tatsächlicher
Wert. Somit kann, selbst dann, wenn die Öffnung des EGR-Ventils 32 so
gesteuert wird, daß sie mit
der dem Sollwert λ entsprechenden
Sollöffnung des
EGR-Ventils über einstimmt,
gelegentlich eine Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnung des EGR-Ventils 32 und
der Sollöffnung
des EGR-Ventils auftreten. Eine derartige Öffnungsdifferenz bewirkt eine ähnliche
Differenz zwischen dem Sollwert λ1 und dem tatsächlichen Überschußluftverhältnis λ. Demzufolge wird der Sollwert λ1 mit
dem tatsächlichen Überschußluftverhältnis 1 verglichen
und auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs wird die Sollöffnung des
EGR-Ventils so korrigiert, daß sie
der tatsächlichen Öffnung gleich
wird.
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Insbesondere
wird eine Differenz (Absolutwert) |λ – λ1| zwischen
dem Sollwert λ1 und dem tatsächlichen Überschußluftverhältnis λ, das von dem λ-Sensor 26 detektiert
wird, erhalten, und die Sollöffnung
des EGR-Ventils wird um einen Betrag korrigiert, welcher der Differenz
entspricht. Der auf diese Weise erhaltene Sollöffnungswert des EGR-Ventils kann
als ein gelernter Wert gespeichert werden.
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Demzufolge
wird die Sollöffnung
des EGR-Ventils auf einen der tatsächlichen Öffnung des EGR-Ventils 32 entsprechenden
korrekten Wert korrigiert.
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Im
Schritt S16 wird ein Bezugswert für die Frischluftmenge Qa, d.h., ein Frischluftmengen-Bezugswert
(Frischluftmengen-Bezugswert-Einstelleinrichtung) gemäß der wie
vorstehend beschriebenen erzielten korrekten Sollöffnung des
EGR-Ventils eingestellt. Im Grunde wird der Bezugswert für die Frischluftmenge
Qa oder der Frischluftmengen-Bezugswert
gemäß dem Betriebszustand
(Motordrehzahl Ne, Kraftstoffeinspritzmenge
Qf, Motordrehmoment, Drosselklappenventilöffnung (Drosselöffnung), Krümmerluftdruck,
usw.) des Motors 1 eingestellt. In diesem Schritt wird
der so eingestellte Frischluftmengen- Bezugswert unter Verwendung der Sollöffnung des
EGR-Ventils korrigiert.
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Insbesondere
wird eine Differenz (Qa – Qegr) zwischen
der Frischluftmenge Qa und einer EGR-Gasmenge
Qegr, die der Sollöffnung des EGR-Ventils entspricht,
erzielt und ein der Differenz (Qa – Qegr) entsprechender Bezugswert als der Frischluftmengen-Bezugswert
eingestellt. Alternativ kann der Bezugswert für die Frischluftmenge Qa, welche nicht das EGR-Gas enthält, durch
Verwendung eines Wertes korrigiert werden, welcher der Sollöffnung des
EGR-Ventils entspricht.
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Da
die Sollöffnung
des EGR-Ventils auf einen der tatsächlichen Öffnung des EGR-Ventils 32 entsprechenden
korrekten Wert, wie vorstehend erwähnt, korrigiert wurde, kann
der Frischluftmengen-Bezugswert auf einen hoch genauen Wert wie
in dem Falle eingestellt werden, in welchem kein EGR-Gas eingeführt wird.
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Wenn
das Entscheidungsergebnis in dem Schritt S10 negativ (Nein) ist
und festgestellt wird, daß die
EGR nicht ausgeführt
wird, d.h., wenn festgestellt wird, daß kein EGR-Gas in das Einlaßsystem eingeführt wird,
geht der Ablauf zu dem Schritt S20 über.
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In
diesem Falle liegt kein EGR-Gas in der Einlaßluft vor und die Sollöffnung des
EGR-Ventils muß nicht
berücksichtigt
werden. Demzufolge wird der Bezugswert für die Frischluftmenge Qa, welcher normalerweise gemäß dem Betriebszustand
des Motors 1 erhalten wird, direkt als der Frischluftmengen-Bezugswert eingestellt.
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Im
Schritt S22 wird eine Differenz (Absolutwert) |Safs – Bezugswert)
zwischen dem Ausgangssignal Safs des Luftstromsensors 14 und
dem Frischluftmengen-Bezugswert als X (<Safs – Bezugswert|
= X) erzielt. Wenn der Luftstromsensor normal funk tioniert, sollte
nämlich
dessen Ausgangssignal Safs mit dem Luftmengenbezugswert übereinstimmen.
In dem Falle, daß das
Ausgangssignal Safs von dem Frischluftmengen-Bezugswert
abweicht, wird die Differenz als X in diesem Schritt erhalten.
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Im
Schritt S24 wird ermittelt, ob die Differenz X einen Wert größer oder
gleich einem vorbestimmten Wert X1 (sehr
kleiner Wert) (X ≥ X1) besitzt oder nicht.
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Wenn
das Entscheidungsergebnis in dem Schritt S24 positiv ist (Ja) und
ermittelt wird, daß die Differenz
X größer oder
gleich dem vorbestimmten Wert X1 ist, kann
daraus geschlossen werden, daß der
Luftstromsensor 14 nicht normal funktioniert und sich in
einem anormalen Zustand befindet, und daß ein Ausfall des Luftstromsensors 14 aufgetreten
ist (Ausfalldetektionseinrichtung). In diesem Falle wird daher in
dem Schritt S26 festgestellt, daß die Differenz X größer oder
gleich dem vorbestimmten Wert X1 für ein vorbestimmte
Zeit t1 ist, und die Ausfallampe 50 wird
in dem Schritt S28 eingeschaltet, um den Fahrer über den Ausfall des Luftstromsensors 14 zu informieren.
Außerdem
wird in dem Schritt S30 einer dem Ausfall des Luftstromsensors 14 entsprechender
Ausfallcode in einem Speicher innerhalb der ECU 40 aufgezeichnet.
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Da
der Frischluftmengen-Bezugswert insbesondere mit hoher Genauigkeit
auf der Basis der korrekten Sollöffnung
des EGR-Ventils
wie in dem Falle, wenn kein EGR-Gas eingeführt wird, eingestellt wird, kann
ein Ausfall des Luftstromsensors 14 genau unabhängig davon
detektiert werden, ob das EGR-Gas eingeführt wird oder nicht, und die
Zuverlässigkeit des
Luftstromsensors 14 kann verbessert werden. Somit kann
in Fällen,
in welchen die Ausgabeinformation des Luftstromsensors 14 für die Steuerung der
Regenerierung der Nachbehandlungsvorrichtung 24 verwendet
wird, die Regenerierung optimal gesteuert werden, was es ermöglicht,
die Abgaseigenschaften weiter zu verbessern.
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Wenn
das Entscheidungsergebnis im Schritt S24 negativ ist (Nein) und
festgestellt wird, daß die Differenz
X kleiner als der vorbestimmte Wert X1 (sehr
kleiner Wert) ist, kann daraus geschlossen werden, daß der Luftstromsensor 14 normal
ohne Ausfall arbeitet, und somit werden die nachfolgenden Schritte
der Routine nicht ausgeführt.
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Es
wird nun eine zweite Ausführungsform beschrieben.
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3 ist
ein Flußdiagramm,
welches eine Steuerroutine für
eine Luftstromsensor-(AFS)-Ausfallermittlung darstellt, welche in
der Ausfalldetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ausgeführt
wird. In der nachfolgenden Beschreibung des Flußdiagramms werden nur die Differenzen
zwischen den ersten und zweiten Ausführungsformen erläutert.
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In
der zweiten Ausführungsform
wird, nachdem die Sollöffnung
des EGR-Ventils in dem Schritt S12 eingestellt ist, der Frischluftmengen-Bezugswert unmittelbar
danach auf der Basis der Sollöffnung
des EGR-Ventils im Schritt S16, anders als in der ersten Ausführungsform,
ohne Korrigieren der Sollöffnung des
EGR-Ventils eingestellt.
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Dann
wird im Schritt S17 ermittelt, ob das tatsächliche Überschußluftverhältnis λ, das von dem λ-Sensor 26 detektiert
wird gleich dem Zielwert λ1 (λ = λ1)
ist. Mit anderen Worten, es wird ermittelt, ob eine Differenz zwischen
dem Sollwert λ1 und dem tatsächlichen Überschußluftverhältnis λ aufgrund einer Öffnungsdifferenz
zwischen der tatsächlichen Öffnung des
EGR-Ventils 32 und der Sollöffnung des EGR-Ventils bewirkt
wurde.
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Wenn
das Entscheidungsergebnis im Schritt S17 positiv ist (Ja) und festgestellt
wird, daß das
tatsächliche Überschußluftverhältnis λ und der
Sollwert λ1 einander gleich sind, kann daraus geschlossen werden,
daß die
Sollöffnung
des EGR-Ventils
auf einen korrekten Wert eingestellt wurde, welcher der tatsächlichen Öffnung des
EGR-Ventils 32 entspricht, und demzufolge geht der Ablauf
zu dem Schritt S22 über.
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Andererseits
wird, wenn das Entscheidungsergebnis in dem Schritt S17 negativ
ist (Nein) und festgestellt wird, daß sich das tatsächliche Überschußluftverhältnis λ und der
Sollwert λ1 voneinander unterscheiden, die Öffnung des
EGR-Ventils 32 im Schritt
S18 so korrigiert, daß das
tatsächliche Überschußluftverhältnis λ gleich dem
Sollwert λ1 wird.
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In
der ersten Ausführungsform
wird nämlich die
Sollöffnung
des EGR-Ventils so korrigiert, daß sie der tatsächlichen Öffnung des
EGR-Ventils 32 entspricht. In der zweiten Ausführungsform
wird die tatsächliche Öffnung des
EGR-Ventils 32 so korrigiert, daß sie der Sollöffnung des
EGR-Ventils entspricht.
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Somit
wird die tatsächliche Öffnung des EGR-Ventils 32 auf
einen korrekten Wert korrigiert, der der Sollöffnung des EGR-Ventils entspricht,
und demzufolge kann der Frischluftmengen-Bezugswert auf einen hoch
genauen Wert wie in dem Falle eingestellt werden, in welchem kein
EGR-Gas eingeführt wird.
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Demzufolge
kann ein Ausfall des Luftstromsensors genau detektiert werden, unabhängig davon ob
das EGR-Gas eingeführt
wird oder nicht, und die Zuverlässigkeit
des Luftstromsensors 14 kann verbessert werden. In Fällen, in
welchen die Information aus dem Luftstromsensor 14 zum
Steuern der Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung 24 verwendet
wird, kann daher die Regeneration optimal gesteuert werden, was
es möglich
macht, die Abgaseigenschaften weiter zu verbessern.
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Eine
dritte Ausführungsform
wird nun beschrieben.
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4 ist
ein Flußdiagramm,
welches eine Steuerroutine für
eine Luftstromsensor-(AFS)-Ausfallermittlung darstellt, welche in
der Ausfalldetektionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ausgeführt
wird. In der nachfolgenden Beschreibung des Flußdiagramms werden nur die Differenzen
zwischen der dritten Ausführungsform
und der ersten oder zweiten Ausführungsformen
erläutert.
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In
der dritten Ausführungsform
wird, nachdem die Sollöffnung
des EGR-Ventils in dem Schritt S12 eingestellt ist, der Frischluftmengen-Bezugswert unmittelbar
danach auf der Basis der Sollöffnung
des EGR-Ventils im Schritt S16 wie in der zweiten Ausführungsform
eingestellt.
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Dann
wird im Schritt S17 ermittelt, ob das tatsächliche Überschußluftverhältnis λ, das von dem λ-Sensor 26 detektiert
wird, gleich dem Sollwert λ1 (λ = λ1),
wie in der zweiten Ausführungsform,
ist.
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Wenn
das Entscheidungsergebnis im Schritt S17 positiv ist (Ja) und festgestellt
wird, daß das
tatsächliche Überschußluftverhältnis λ und der
Sollwert λ1 einander gleich sind, kann daraus geschlossen werden,
daß die
Sollöffnung
des EGR-Ventils
auf einen der tatsächlichen Öffnung des
EGR-Ventils 32 entsprechenden korrekten Wert eingestellt
wurde, und demzufolge geht der Ablauf zu dem Schritt S22 über.
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Andererseits
wird, wenn das Entscheidungsergebnis im Schritt S17 negativ ist
(Nein) und festgestellt wird, daß sich das tatsächliche Überschußluftverhältnis λ und der
Sollwert λ1 voneinander unterscheiden, die EGR-Steuerung
im Schritt S19 ausgesetzt, dann der normal erhaltene Bezugswert für die Frischluftmenge
Qa direkt als der Frischluftmengen-Bezugswert im Schritt
S20 eingestellt, und der Ablauf geht zu dem Schritt S22 über.
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In
der dritten Ausführungsform
wird, wenn eine Differenz zwischen dem tatsächlichen Überschußluftverhältnis λ und dem Sollwert λ1 vorliegt, nämlich daraus
geschlossen, daß der
Frischluftmengen-Bezugswert nicht genau eingestellt werden kann,
und die EGR-Steuerung selbst wird ausgesetzt. Somit wird unter Verwendung
des gemäß dem Betriebszustand
des Motors 1 erhaltenen Bezugswertes für die Frischluftmenge Qa, als Frischluftmengen-Bezugswert, der Luftstromsensor 14 diagnostiziert
ohne das EGR-Gas in das Einlaßsystem
einzuführen.
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In
diesem Falle wird nicht die Diagnose des Luftstromsensors 14 ausgesetzt,
sondern die EGR-Steuerung ausgesetzt. Selbst während die EGR-Steuerung ausgesetzt
ist wird der Luftstromsensor 14 kontinuierlich diagnostiziert,
wodurch die Möglichkeit
für die
Diagnose nicht reduziert wird.
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Demzufolge
kann der Frischluftmengen-Bezugswert immer auf einen genauen Wert
unabhängig davon,
ob das EGR-Gas in das Einlaßsystem
eingeführt
wird oder nicht, eingestellt werden. Somit kann der Ausfall des
Luftstromsensors 14 genau detektiert werden, was es ermöglicht,
die Zuverlässigkeit
des Luftstromsensors 14 zu verbessern.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, sollte angemerkt werden,
daß die
vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen alleine
beschränkt
ist. Beispielsweise kann, obwohl in den vorstehenden Ausführungsformen
ein Dieselmotor als der Motor 1 verwendet wird, der Motor 1 alternativ
ein Benzinmotor sein.