DE10341010B4

DE10341010B4 - Fehlererfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10341010B4
Application number: DE10341010A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Akao; Susumu Kohketsu
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: CN1490504A; US20040206074A1; DE10341010A1; KR100591914B1; JP2004100516A; US6962145B2; KR20040022398A; CN1300453C

Abstract

Fehlererfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, enthaltend:
eine Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung (14), die in einem Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, um eine Frischluftmenge zu erfassen, die in eine Brennkammer der Maschine eingeleitet wird;
eine Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung (S20), die einen Referenzwert für die Frischluftmenge in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Maschine einstellt;
eine Fehlererfassungseinrichtung (S22–S30), die eine Abnormität der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung auf der Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen der Frischluftmenge, die durch die Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung erfasst wird, und dem Referenzwert erfasst, der durch die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung eingestellt wird;
eine Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung (22), die eine Abgasdrosselklappe umfasst, die im Abgassystem der Maschine angeordnet ist, um eine Abgasströmungsrate einzustellen;
eine Solleinstellungs-Einstelleinrichtung (S12, S14) zum Einstellen einer Solleinstellgröße für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung gemäß dem Betriebszustand der Maschine, so dass ein Luftkraftstoffverhältnis oder ein Luftüberschussverhältnis des Abgassystems denselben Wert annimmt wie ein vorbestimmter Wert entsprechend dem Betriebszustand; und
eine Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung, zum Steuern der Ab gasströmungsraten-Einstelleinrichtung gemäß der Solleinstellgröße, die durch die...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fehlererfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und insbesondere auf Techniken, die eine zuverlässige Erfassung einer Abnormität in einem Luftströmungssensor gestatten.
Beschreibung des Standes der Technik
Um den Austritt schädlicher Abgase zu verhindern, die von einer Maschine abgegeben werden, die in einem Kraftfahrzeug angebracht ist, werden in jüngster Zeit unterschiedliche Steuereinrichtungen verwendet, um die Abgaseigenschaften zu verbessern. Diese Steuereinrichtungen arbeiten auf der Basis von Informationen, die von unterschiedlichen Sensoren zugeführt werden, um die Abgaseigenschaften zu verbessern.
Wenn jedoch einer der Sensoren eine Fehlfunktion hat, werden die Abgaseigenschaften möglicherweise beeinträchtigt, weshalb Bedarf ein einer zuverlässigen Erfassung einer Fehlfunktion derartiger Sensoren etc. bestand. Bislang wurden Fahrzeuge, die mit einem Onboard-Diagnosesystem (OBD etc.) ausgestattet sind, entwickelt und in der Praxis eingesetzt, um die Abgaseigenschaften weiter zu verbessern.
Die Informationen von den unterschiedlichen Sensoren insbesondere die Informationen von einem Luftströmungssensor (AFS) werden für viele Zwecke, wie etwa für die Steuerung einer Nachbehandlungsvorrichtung, oder der EGR- oder Abgasrückführung, verwendet, wobei eine Fehlfunktion des Luftströmungssensors in großem Maße die Abgaseigenschaften beeinflußt. Demzufolge ist die Diagnose des Luftströmungssensors von besonderer Bedeutung.
Daher wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der eine Abnormität des Luftströmungssensors festgestellt wird, wenn die Drehzahl der Maschine kleiner oder gleich einem bestimmten Wert ist und gleichzeitig eine Ansaugluftmenge, die durch den Luftströmungssensor erfaßt wird, größer oder gleich einem bestimmten Wert ist (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 10-018 897 A ).
Bei einer derartigen Diagnose des Luftströmungssensors wird die Fehlfunktion des Sensors normalerweise ermittelt, indem ein Referenzwert, der im voraus auf der Basis von Betriebsbedingungen, wie etwa der Maschinendrehzahl, der Kraftstoffeinspritzmenge, des Maschinendrehmomentes, der Drosselklappenöffnung, des Krümmerluftdrucks etc. eingestellt wurde, mit einem Ausgabewert aus dem Luftströmungssensor verglichen wird.
Für den Fall jedoch, bei dem die Strömungsrate des Abgases durch ein Abgasströmungs-Steuerventil eingestellt wird, das im Ansaug- oder Abgassystem angeordnet ist, um die Reinigung des Abgases zu unterstützen, oder bei dem EGR-Gas in das Ansaugsystem eingeleitet wird, während die Abgasströmungsrate eingestellt wird, variiert die Frischluftmenge in Abhängigkeit der Öffnung des Abgasströmungs-Steuerventils oder des EGR-Ventils, wodurch das Problem entstehen kann, daß eine Fehlfunktion des Luftströmungssensors nicht mit Genauigkeit ermittelt werden kann.
Um das Problem zu lösen, kann beispielsweise die Diagnose des Luftströmungssensors ausgesetzt werden, während die Öffnung des Abgasströmungs-Steuerventils oder des EGR-Ventils variiert. Bei der Vorrichtung, die in der zuvor erwähnten Veröffentlichung beschrieben wird, wird beispielsweise die Diagnose des Luftströmungssensors auf eine Abnormität beispielsweise verhindert, wenn sich die Maschine in einem kalten Zustand befindet, in dem die Maschine mit Nebenluft versorgt wird.
Ein derartiges Aussetzen der Diagnose ist jedoch nicht erwünscht, da dies zu einer wesentlichen Verringerung des Zeitraums führt, in dem der Luftströmungssensor diagnostiziert werden kann.
Aus der DE 199 14 787 C2 ist ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor bekannt, bei dem eine Abgasströmungsrate über eine Ansaugdrosselklappenstellung beeinflusst wird.
Aus der DE 197 42 083 A1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist die Betriebssicherheit durch Vergleich des Ist-Drehmoments der Brennkaftmaschine mit einem maximal zulässigen Drehmoment sichergestellt. Die Vorrichtung umfasst des weiteren eine Fehlererfassungsvorrichtung, die im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Aus der DE 199 50 146 A1 ist eine On-Line-Selbstkalibrierung von Luftmassensensoren in Verbrennungsmotoren bekannt. Der Verbrennungsmotor umfasst ein Abgasrückführsystem und einen Luftmassen-(MAF)-Sensor an einem Lufteinlass zu einem Motorzylinder. Die Kalibrierung wird insbesondere durchgeführt, wenn ein Abgasrückführventil momentan geschlossen ist.
Aus der DE 199 41 006 A1 ist eine Steuervorrichtung für ein Luftmassenregelsystem einer Brennkraftmaschine bekannt. Mittels dieser Vorrichtung wird ein Messwert einer der Brennkraftmaschine zugeführte Frischluftmasse mit einem erwarteten Wert verglichen, der in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gegeben ist. Der Vergleich wird insbesondere unter Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine durchgeführt, bei denen keine Abgasrückführung stattfindet.
Aus der DE 100 54 199 A1 ist ein Verfahren zum Überprüfen der Luftfunktionsfähigkeit eines Luftmassenmessers bekannt. Von dem Luftmassenmesser wird ein Signal erfasst, während eine Abgasrückführung abgeschaltet ist. Das erfasste Signal wird einem Vergleichswert gegenübergestellt. Bei einer Abweichung des Signals um mehr als einen vorgegebenen Wert von dem Vergleichswert wird eine Fehlfunktion des Luftmassenmessers erkannt.
Aus der DE 691 14 133 T2 ist ein Abgasmodulator bekannt, der in einer Auspuffanlage eines Motors angeordnet ist. Der Abgasmodulator umfasst eine Schleuse im Abgasströmungsweg, die zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist. Des Weiteren ist eine Strömungssteuereinrichtung vorgesehen, die zur Steuerung des Abgasstroms mindestens eines Ablassströmungswegs in Betrieb gesetzt werden kann, der in der Schleuse ausgebildet ist.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend genannten Probleme zu lösen, und ein Ziel besteht darin, eine Fehlererfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine anzugeben, mit der zuverlässig eine Abnormität in einem Luftströmungssensor unabhängig von der Abgasströmungsraten-Steuerung erfasst werden kann.
Um das Ziel zu erreichen, enthält eine Fehlererfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung, die in einem Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, um eine Frischluftmenge zu erfassen, die in eine Brennkammer der Maschine eingeleitet wird; eine Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung, die einen Referenzwert für die Frischluftmenge in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Maschine einstellt; eine Fehlererfassungseinrichtung, die eine Abnormität der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung auf der Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen der Frischluftmenge, die durch die Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung erfasst wird, und dem Referenzwert erfasst, der durch die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung eingestellt wird; eine Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung, die eine Abgasdrosselklappe umfasst, die im Abgassystem der Maschine angeordnet ist, um eine Abgasströmungsrate einzustellen; eine Solleinstellungs-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Solleinstellgröße für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung gemäß dem Betriebszustand der Maschine, so dass ein Luftkraftstoffverhältnis oder ein Luftüberschussverhältnis des Abgassystems denselben Wert annimmt wie ein vorbestimmter Wert entsprechend dem Betriebszustand; eine Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung zum Steuern der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung gemäß der Solleinstellgröße, die durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird, wobei die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung den Referenzwert nicht nur gemäß dem Betriebszustand der Ma schine sonder auch gemäß der Solleinstellgröße einstellt, die für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird.
Somit wird der Referenzwert für die Frischluftmenge durch die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung gemäß dem Betriebszustand (Maschinendrehzahl, Kraftstoffeinspritzmenge, Maschinendrehmoment, Drosselklappenöffnung, Krümmerluftdruck, etc.) der Maschine eingestellt und auf der Basis des Vergleichsergebnisses zwischen dem so eingestellten Referenzwert und der Frischluftmenge, die durch die Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung erfasst wird, eine Abnormität oder Fehlfunktion der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung (Luftströmungssensor) erfasst. In diesem Fall stellt die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung den Referenzwert nicht nur gemäß dem Betriebszustand der Maschine sondern auch gemäß der Solleinstellgröße ein, die für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird.
Demzufolge kann der Referenzwert für die Frischluftmenge eingestellt werden, indem die Solleinstellgröße, d. h. der Umfang der Abgasströmungsrate, die durch die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung eingestellt wird, berücksichtigt wird. Eine geeignete und zuverlässige Diagnose der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung kann somit unabhängig von der Einstellung der Abgasströmungsrate ausgeführt werden, um die Abgasreinigung zu unterstützen, wodurch die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung verbessert werden kann und es somit möglich wird, die Abgaseigenschaften weiter zu verbessern.
Bei der Fehlererfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung eine Ansaugdrosselklappe, die im Ansaugsystem zum Einstellen der Frischluftmenge angeordnet ist, und eine Abgasdrosselklappe enthalten, die im Abgassystem zum direkten Einstellen der Abgasströmungsrate angeordnet ist. Die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung stellt den Referenzwert nicht nur gemäß dem Betriebszustand der Maschine ein, sondern auch gemäß einer Ventilsollöffnung ein, die für die Ansaug- und die Abgasdrosselklappe durch die Sollöffnungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird.
Somit stellt die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung den Referenz wert nicht nur gemäß dem Betriebszustand der Maschine, sondern auch gemäß der Ventilsollöffnung ein, die für die Ansaug- und die Abgasdrosselklappe durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung eingestellt werden.
Demzufolge kann der Referenzwert für die Frischluftmenge eingestellt werden, indem die Ventilssollöffnung berücksichtigt wird, d. h. die Größe der Abgasströmungsrate, die durch die Ansaug- und die Abgasdrosselklappe eingestellt wird. Eine geeignete und zuverlässige Diagnose der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung kann somit unabhängig von der Einstellung der Abgasströmungsrate ausgeführt werden, um die Abgasreinigung zu unterstützen, wodurch die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung verbessert werden kann und es somit möglich wird, die Abgaseigenschaften weiter zu verbessern.
Die Fehlererfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung beinhalten, die eine Abgaskonzentration erfaßt, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung die Solleinstellöffnung für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung auf der Basis einer Differenz zwischen dem Luftkraftstoffverhältnis oder dem Überschußluftverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, und dem vorbestimmten Wert korrigiert und den Referenzwert auf der Basis der korrigierten Solleinstellöffnung einstellt.
Insbesondere ist die Solleinstellgröße für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung ein Befehlswert, der gemäß dem Betriebszustand (Maschinendrehzahl, Kraftstoffeinspritzmenge, etc.) der Maschine derart eingestellt wird, daß das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems denselben Wert wie der vorbestimmte Wert gemäß dem Betriebszustand erreicht, und somit kann sich die Solleinstellgröße möglicherweise von einer tatsächlichen Einstellgröße unterscheiden. Demzufolge wird die Solleinstellgröße für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung auf der Basis der Differenz zwischen dem Luftkraftstoffverhältnis oder dem Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, und dem vorbestimmten Wert korrigiert und der Referenzwert auf der Basis der korrigierten Solleinstellgröße eingestellt.
Demzufolge kann der Frischluftmengen-Referenzwert auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, der mit der tatsächlichen Einstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung übereinstimmt, wodurch die Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung mit größerer Genauigkeit während des Einstellung der Abgasströmungsrate diagnostiziert werden kann, womit es ermöglicht wird, die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung weiter zu verbessern.
Die Fehlererfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung enthalten, die eine Abgaskonzentration erfaßt, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung eine Einstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung derart korrigiert, daß das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Wie es oben erwähnt wurde, kann sich die Solleinstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung möglicherweise von einer tatsächlichen Einstellgröße unterscheiden, und somit wird die Einstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung derart korrigiert, daß das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Demzufolge kann der Frischluftmengen-Referenzwert auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, der mit der tatsächlichen Einstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung übereinstimmt, wodurch die Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung mit größerer Genauigkeit während der Einstellung der Abgasströmungsrate diagnostiziert werden kann, womit es ermöglicht wird, die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung weiter zu verbessern.
Die Fehlererfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung enthalten, die eine Abgaskonzentration erfaßt, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei, wenn sich das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, vom vorbestimmten Wert unterscheidet, die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung die Steuerung der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung durch die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung aussetzt und den Referenzwert lediglich auf der Basis des Betriebszustands der Maschine einstellt.
Die Solleinstellöffnung der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung kann sich möglicherweise von einer tatsächlichen Solleinstellöffnung unterscheiden, wie es oben erwähnt wurde, und somit wird, wenn sich das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das von der Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, vom vorbestimmten Wert unterscheidet, die Steuerung der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung ausgesetzt.
In diesem Fall wird der Frischluftmengen-Referenzwert lediglich auf der Basis des Betriebszustands der Maschine eingestellt, um die Genauigkeit der Diagnose der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung zu verbessern, ohne die Möglichkeit der Diagnose einzuschränken, wodurch die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung weiter verbessert werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Fehlererfassungsvorrichtung: eine Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung, die in einem Ansaugsystem einer Verbrennungsmaschine angebracht ist, um eine Frischluftmenge zu erfassen, die in eine Verbrennungskammer der Maschine eingeleitet wird; eine Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Referenzwertes für die Frischluftmenge gemäß einem Betriebszustand der Maschine; eine Fehlererfassungseinrichtung, die eine Abnormität der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung auf der Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen der Frischluftmenge, die durch Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, und dem Referenzwert erfaßt, der durch die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung eingestellt wird; eine Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung, die entweder im Ansaugsystem oder im Abgassystem der Maschine angeordnet ist, um eine Abgasströmungsrate einzustellen; eine Solleinstellungs-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Solleinstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung gemäß dem Betriebszustand der Maschine, so daß ein Luftkraftstoffverhältnis oder ein Luftüberschußverhältnis des Abgassystems denselben Wert erreicht wie ein vorbestimmter Wert entsprechend dem Betriebszustand; eine Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung zum Steuern der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung gemäß der Solleinstellöffnung, die durch die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung eingestellt wird; einen EGR-Leitungsweg, um zu gestatten, daß ein Teil des Abgases vom Abgassystem der Maschine in das Ansaugsystem als EGR-Gas rezirkuliert wird; ein EGR-Ventil, das in den EGR-Leitungsweg eingefügt ist, um die Menge des EGR-Gases einzustellen, indem dessen Öffnung verändert wird; eine Sollöffnungs-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer EGR-Ventilsollöffnung des EGR-Ventils gemäß dem Betriebszustand der Maschine, so daß das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems denselben Wert annimmt, wie der vorbestimmte Wert; und eine EGR-Ventil-Steuereinrichtung zum Steuern des EGR-Ventils gemäß der EGR-Ventilsollöffnung, die durch die Sollöffnungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird, wobei die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung den Referenzwert nicht nur gemäß dem Betriebszustand der Maschine sondern auch gemäß der Solleinstellgröße, die für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird, und der EGR-Ventil-Sollöffnung einstellt, die durch die Sollöffnungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird.
Somit wird der Referenzwert für die Frischluftmenge durch die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung gemäß dem Betriebszustand (Maschinendrehzahl, Kraftstoffeinspritzmenge, Maschinendrehmoment, Drosselklappenöffnung, Krümmerluftdruck, etc.) der Maschine eingestellt und auf der Basis des Vergleichsergebnisses zwischen dem so eingestellten Referenzwert und der Frischluftmenge, die durch die Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, eine Abnormität oder Fehlfunktion der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung (Luftströmungssensor) erfaßt. in diesem Fall stellt die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung den Referenzwert nicht nur gemäß dem Betriebszustand der Maschine sondern auch gemäß der Solleinstellgröße ein, die für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird, und der EGR-Ventilsollöffnung, die durch die Sollöffnungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird.
Demzufolge kann der Frischluftmengen-Referenzwert eingestellt werden, indem die Solleinstellgröße, d. h. die Größe der Abgasströmungsrate, die durch die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung eingestellt wird, und die EGR-Ventil sollöffnung, d. h. die EGR-Gasmenge, berücksichtigt wird. Eine ordnungsgemäße und zuverlässige Diagnose der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung kann daher unabhängig von der Abgasströmungsrateneinstellung oder der Einleitung von EGR-Gas zum Unterstützen der Abgasreinigung ausgeführt werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung verbessert werden kann, womit es ermöglicht wird, die Abgaseigenschaften weiter zu verbessern.
Bei der Fehlererfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung eine Ansaugdrosselklappe, die im Ansaugsystem zum Einstellen der Frischluftmenge angeordnet ist, und/oder eine Abgasdrosselklappe enthalten, die im Abgassystem angeordnet ist, um die Abgasströmungsrate direkt einzustellen. Die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung stellt den Referenzwert nicht nur gemäß dem Betriebszustand der Maschine, sondern auch gemäß einer Ventilsollöffnung ein, die für die Ansaug- und/oder die Abgasdrosselklappe durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung und die EGR-Ventil-Sollöffnung eingestellt wird, die durch die Sollöffnungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird.
Somit stellt die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung den Referenzwert nicht nur gemäß dem Betriebszustand der Maschine, sondern auch gemäß der Ventilsollöffnung ein, die für die Ansaug- und die Abgasdrosselklappe durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung und die EGR-Ventil-Sollöffnung eingestellt wird, die durch die Sollöffnungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird.
Demzufolge kann der Referenzwert für die Frischluftmenge eingestellt werden, indem die Ventilsollöffnung, d. h. die Größe der Abgasströmungsrate, die durch die Ansaug- und die Abgasdrosselklappe eingestellt wird, wie auch die EGR-Ventil-Sollöffnung, d. h. die EGR-Gasmenge, berücksichtigt wird. Eine geeignete und zu verlässige Diagnose der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung kann somit ohne Berücksichtigung der Einstellung der Abgasströmungsrate oder der Einleitung von EGR-Gas zum Unterstützen der Abgasreinigung ausgeführt werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung verbessert werden kann.
Die Fehlererfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung beinhalten, die eine Abgaskonzen tration erfaßt, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung die Solleinstellgröße und/oder die EGR-Ventil-Sollöffnung auf der Basis einer Differenz zwischen dem Luftkraftstoffverhältnis oder dem Überschußluftverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, und dem vorbestimmten Wert korrigiert und den Referenzwert auf der Basis der korrigierten Solleinstellgröße und/oder der korrigierten EGR-Ventil-Sollöffnung einstellt.
Insbesondere sind die Solleinstellgröße für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung oder die EGR-Ventilsollöffnung für das EGR-Ventil jeweils ein Befehlswert, der gemäß dem Betriebszustand (Maschinendrehzahl, Kraftstoffeinspritzmenge, etc.) der Maschine derart eingestellt wird, daß das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems denselben Wert wie der vorbestimmte Wert gemäß dem Betriebszustand erreicht, und können sich somit möglicherweise von einer tatsächlichen Einstellgröße oder einer tatsächlichen EGR-Ventilöffnung unterscheiden. Demzufolge wird die Solleinstellgröße für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung und die EGR-Ventil-Sollöffnung auf der Basis der Differenz zwischen dem Luftkraftstoffverhältnis oder dem Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, und dem vorbestimmten Wert korrigiert und der Referenzwert auf der Basis der korrigierten Solleinstellgröße und der korrigierten EGR-Ventilsollöffnung eingestellt.
Demzufolge kann der Frischluftmengen-Referenzwert auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, der mit der tatsächlichen Einstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung und der tatsächlichen EGR-Ventilöffnung übereinstimmt, wodurch die Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung mit größerer Genauigkeit diagnostiziert werden kann, womit es ermöglicht wird, die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung weiter zu verbessern.
Die Fehlererfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung enthalten, die eine Abgaskonzentration erfaßt, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung eine Einstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung derart korrigiert, daß das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt, und die EGR-Ventilsteuereinrichtung die Öffnung des EGR-Ventils derart korrigiert, daß das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Wie es oben erwähnt wurde, können sich die Einstellsollöffnung der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung und die EGR-Ventilsollöffnung des EGR-Ventils möglicherweise von einer tatsächlichen Einstellgröße bzw. einer tatsächlichen EGR-Öffnung unterscheiden. Somit werden die Einstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung und die EGR-Ventilöffnung derart korrigiert, daß das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Demzufolge kann der Frischluftmengen-Referenzwert auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, der mit der tatsächlichen Einstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung und der tatsächlichen EGR-Ventilöffnung übereinstimmt, wodurch die Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung mit größerer Genauigkeit diagnostiziert werden kann, womit es ermöglicht wird, die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung weiter zu verbessern.
Die Fehlererfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung enthalten, die eine Abgaskonzentration erfaßt, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei, wenn sich das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, vom vorbestimmten Wert unterscheidet, die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung die Steuerung der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung durch die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung wie auch die Steuerung des EGR-Ventils durch die EGR-Ventil-Steuereinrichtung aussetzt und den Referenzwert lediglich auf der Basis des Betriebszustands der Maschine einstellt.
Die Solleinstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung und die EGR-Ventilsollöffnung für das EGR-Ventil können sich möglicherweise von einer tatsächlichen Einstellgröße bzw. einer tatsächlichen EGR-Ventilöffnung unterscheiden. Somit werden, wenn sich das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschußverhältnis des Abgassystems, das von der Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, vom vorbestimmten Wert unterscheidet, die Steuerung der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung und die Steuerung des EGR-Ventils ausgesetzt.
In diesem Fall wird der Frischluftmengen-Referenzwert lediglich auf der Basis des Betriebszustands der Maschine eingestellt, um die Genauigkeit der Diagnose der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung zu verbessern, ohne die Möglichkeit der Diagnose einzuschränken, wodurch die Zuverlässigkeit der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung weiter verbessert werden kann.
Ein weiterer Geltungsbereich der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich. Es versteht sich jedoch, daß die detaillierte Beschreibung und das spezielle Beispiel, wenngleich sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darlegen, lediglich der Veranschaulichung dienen, da unterschiedliche Änderungen und Abänderungen innerhalb des Geistes und des Geltungsbereiches der Erfindung dem Fachmann aus dieser detaillierten Beschreibung verständlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen, die lediglich beispielhaft aufgeführt sind und somit die vorliegende Erfindung nicht einschränken, umfangreicher verständlich. In den Zeichnungen ist:
1 eine Darstellung einer schematischen Anordnung der Fehlererfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Flußdiagramm einer Steuerroutine für eine Luftströmungssensor-(AFS-)Fehlerermittlung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein Flußdiagramm einer weiteren Steuerroutine für eine AFS-Fehlerermittlung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Flußdiagramm, das eine weitere Steuerroutine für eine AFS-Fehlerkorrektur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ein Flußdiagramm einer weiteren Steuerroutine für eine AFS-Fehlerermittlung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ein Flußdiagramm einer weiteren Steuerroutine für eine AFS-Fehlerermittlung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 ein Flußdiagramm einer weiteren Steuerroutine für eine AFS-Fehlerermittlung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine schematische Anordnung einer Fehlererfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung der Fehlererfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist eine Verbrennungsmaschine 1 beispielsweise eine Vierzylinder-Reihendieselmaschine mit gemeinsamer Kraftstoffleitung. In der Maschine 1 mit gemeinsamer Kraftstoffleitung ist eine solenoidbetriebene Kraftstoffeinspritzdüse 4 für jeden Zylinder derart vorgesehen, daß sie einer entsprechenden Verbrennungskammer 2 zugewandt ist, und ist mittels einer Hochdruckleitung 5 mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung 6 verbunden. Die gemeinsame Kraftstoffleitung 6 ist durch eine Hochdruckleitung 7a mit einer Hochdruckpumpe 8 verbunden, die an einen Kraftstofftank 9 durch eine Niederdruckleitung 7b angeschlossen ist. Da die Maschine 1 eine Dieselmaschine ist, wird Leichtöl als Kraftstoff verwendet.
Eine solenoidbetriebene Ansaugdrosselklappe (Abgasströmungsraten-Ein stelleinrichtung) 12 ist in einer Ansaugleitung 10 der Maschine 1 angebracht. Auf einer stromaufwärtigen Seite der Ansaugdrosselklappe 12 ist ein Luftströmungssensor (AFS; Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung) 14 vorgesehen, der ein Signal S_afs ausgibt, auf dessen Basis eine Frischluftmenge Q_a erfaßt wird. Die Ansaugdrosselklappe 12 enthält beispielsweise eine Absperrklappe. Zudem wird bei der dargestellten Maschine beispielsweise ein Karman-Wirbelluftstromsensor als Luftströmungssensor 14 verwendet, wobei jedoch ein Heißdraht-Luftströmungssensor oder dergleichen anstelle dessen verwendet werden könnte.
Eine Nachbehandlungsvorrichtung 24 ist in einer Abgasleitung 20 eingefügt. Die Nachbehandlungsvorrichtung 24 enthält beispielsweise ein sich fortwährend regenerierendes Dieselpartikelfilter (DPF) 24b und einen Oxidationskatalysator 24a, der auf einer stromaufwärtigen Seite des DPF 24b angebracht ist.
Im sich fortwährend regenerierenden DPF wird ein Oxidationsmittel (NO₂) im Oxidationskatalysator 24a erzeugt und verwendet, um fortwährend Partikelgegenstände (PM), die sich auf dem stromabwärtig gelegenen DPF 24b abgelagert haben, durch Oxidation unter einem relativ hohen Abgastemperaturzustand zu entfernen, um dadurch das DPF 24b zu regenerieren.
Ein λ-Sensor (O₂-Sensor, etc.; Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung) 26 ist an der Abgasleitung 20 an einer Stelle stromaufwärtig der Nachbehandlungsvorrichtung 24 angebracht, um ein Luftüberschußverhältnis λ des Abgassystems durch Erfassung der Sauerstoffkonzentration des Abgases zu erfassen. Anstelle das Luftüberschußverhältnis λ zu erfassen, kann das Luftkraftstoffverhältnis erfaßt werden, und in diesem Fall wird ein Luftkraftstoffverhältnis-Sensor (LAFS etc.) anstelle des λ-Sensors 26 verwendet.
Die Abgasleitung 20 ist zudem mit einer solenoidbetriebenen Drosselklappe (Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung) 22 versehen. Die Abgasdrosselklappe 22 enthält eine Absperrklappe, beispielsweise ähnlich der Ansaugdrosselklappe 12, und wird einzeln oder zusammen mit der Ansaugdrosselklappe 12 betätigt, um die Abgasströmungsrate, d. h. die Abgasströmungsgeschwindigkeit, einzustellen und dadurch die Temperatur des Abgases in der Abgasleitung 20 derart zu steuern, so daß die Abgasreinigung beispielsweise bei einem Kaltstart der Maschine 1 unterstützt werden kann. Die Abgasdrosselklappe 22 fungiert zudem als Abgasbremse.
Eine EGR-Leitung 30 erstreckt sich von einem Abschnitt der Abgasleitung 20 in der Nähe der Maschine 1, damit ein Teil des Abgases in das Ansaugsystem als EGR-Gas rezirkuliert werden kann. Die EGR-Leitung 30 ist am anderen Ende mit einem Abschnitt der Ansaugleitung 10 verbunden, der sich stromabwärts von der Ansaugdrosselklappe 12 befindet. Ein solenoidbetriebenes EGR-Ventil 32, dessen Öffnung auf eine gewünschte Öffnung eingestellt werden kann, ist in die EGR-Leitung 30 eingefügt.
Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 ist an seiner Eingangsseite mit unterschiedlichen Sensoren verbunden, die einen Gaspedal-Positionssensor (APS) 44 zum Erfassen des Hubs eines Gaspedals 42, d. h. der Gaspedalposition θ_acc, und einen Kurbelwinkelsensor 46 zum Erfassen der Maschinendrehzahl N_e durch Erfassen des Kurbelwinkels neben dem Luftströmungssensor 14 und dem λ-Sensor 26 beinhalten.
Die Ausgangsseite der ECU 40 ist mit unterschiedlichen Vorrichtungen, einschließlich einer Fehlfunktionslampe 50 zum Anzeigen unterschiedlicher Fehlfunktionsstadien zusätzlich zu den Kraftstoffeinspritzdüsen 4, der Ansaugdrosselklappen 12, 22 und dem EGR-Ventil 32 verbunden.
Auf der Basis von Informationen, die von unterschiedlichen Sensoren eingegeben werden, werden Betriebe der unterschiedlichen Vorrichtungen gesteuert, um den Betrieb der Maschine 1 in geeigneter Weise zu steuern. Auf der Basis der Informationen vom Gaspedalpositionssensor 44, des Luftströmungssensors 14 und des λ-Sensors 26 wird beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzmenge Q_f wie auch die Öffnung der Ansaugdrosselklappe 12 eingestellt, um den Betrieb der Maschine 1 zu steuern, wobei nicht nur die Steuerung des normalen Maschinenbetriebs, sondern auch die Regenerationssteuerung der Nachbehandlungsvorrichtung 24, die Öffnungssteuerung (Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung) der Ansaugdrosselklappen 12 und 22 zum Unterstützen der Abgasreinigung und die Öffnungssteuerung (EGR-Ventil-Steuereinrichtung) des EGR-Ventils 32 ausgeführt werden.
Der Betrieb der Fehlererfassungsvorrichtung für die Maschine, die in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, wird nun beschrieben.
Zunächst wird eine erste Ausführungsform beschrieben.
2 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerroutine einer Luftströmungssensor-(AFS-)Fehlerermittlung zeigt, die in der Fehlererfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Die Steuerroutine wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm erläutert.
Zunächst wird in Schritt S10 ermittelt, ob die Abgasströmungsraten-Steuerung ausgeführt wird oder nicht, d. h. ob die Abgasströmungsrate eingestellt wird, indem die Öffnung eines der oder beider Ansaug- und Abgasdrosselklappen 12 und 22 hin zur geschlossenen Stellung gesteuert wird. Beispielsweise ist unmittelbar nach einem Kaltstart der Maschine 1 die Abgasreinigungsfähigkeit gering, und es wird bei diesem Schritt ermittelt, ob die Abgasströmungsraten-Steuerung in derartigen Situationen ausgeführt wird oder nicht, um die Abgasreinigung zu unterstützen. Wenn die Entscheidung in diesem Schritt positiv (Ja) und somit die Abgasströmungsraten-Steuerung in Ausführung, ist, schreitet die Routine zu Schritt 12 fort.
In Schritt S12 wird eine Drosselklappen-Sollöffnung für die Ansaug- und die Abgasdrosselklappe 12 und 22 als Ganzes eingestellt. In diesem Fall wird die Drosselklappen-Sollöffnung (Solleinstellgröße, Ventilsollöffnung) gemäß der Temperatur (Kühlwassertemperatur, etc.) der Maschine 1 eingestellt (Solleinstellungs-Einstelleinrichtung). Normalerweise wird ein Sollwert (vorbestimmter Wert) λ₁ für das Luftüberschußverhältnis gemäß dem Betriebszustand der Maschine 1 eingestellt, und wenn sich die Öffnungen der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 ändern, wird das Abgas oder das EGR-Gas in die Brennkammer 2 aufgrund des Anstiegs des Abgasdruckes rückgeleitet, mit dem Ergebnis, daß das Luftüberschußverhältnis λ in Abhängigkeit der EGR-Menge variiert. Demzufolge wird die Kraftstoffeinspritzmenge Q_f ebenfalls gemäß der Drosselklappen-Sollöffnung derart gesteuert, daß das Luftüberschußverhältnis λ auf dem Sollwert λ₁ gehalten werden kann. Mit anderen Worten wird die Drosselklappen-Sollöffnung eingestellt, während das Luftüberschußverhältnis λ auf den Sollwert λ₁ gesteuert wird. In der Praxis wird ein Kennfeld, das die Beziehung der Drosselklappen-Sollöffnung mit der Maschinendrehzahl N_e, der Kraftstoffmenge Q_f und dem Sollwert λ₁ darstellt, vor dem Versuch vorbereitet, und sobald die Drosselklappen-Sollöffnung eingestellt ist, wird eine geeignete Kraftstoffeinspritzmenge Q_f aus dem Kennfeld gelesen.
In Schritt S14 wird die Drosselklappen-Sollöffnung, die in der zuvor erwähnten Art und Weise eingestellt wurde, auf der Basis eines tatsächlichen Luftüberschußverhältnisses λ korrigiert, das durch den λ-Sensor 26 empfangen wird. Die Drosselklappen-Sollöffnung ist lediglich ein Befehlswert von der ECU 40 und kein tatsächlicher Wert. Selbst wenn die Gesamtöffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 derart gesteuert wird, daß sie mit der Drosselklappen-Sollöffnung entsprechend dem Sollwert λ₁ übereinstimmt, kann somit gegebenenfalls eine Differenz zwischen der tatsächlichen Gesamtöffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 und der Drosselklappen-Sollöffnung entstehen. Eine derartige Öffnungsdifferenz führt zu einer erhöhten oder verringerten Luftmenge, wodurch eine ähnliche Differenz zwischen dem Sollwert λ₁ und dem tatsächlichen Luftüberschußverhältnis λ verursacht wird. Demzufolge wird der Sollwert λ₁ mit dem tatsächlichen Luftüberschußverhältnis λ verglichen, und auf der Basis des Vergleichsergebnisses wird die Drosselklappen-Sollöffnung derart korrigiert, daß sie mit der tatsächlichen Öffnung übereinstimmt.
Insbesondere erhält man eine Differenz (absoluter Wert) |λ – λ₁| zwischen dem Sollwert λ₁ und dem tatsächlichen Luftüberschußverhältnis λ₁ das durch den λ-Sensor 26 erfaßt wird, wobei die Drosselklappen-Sollöffnung um die Größe der Differenz korrigiert wird. Die korrigierte Drosselklappen-Sollöffnung, die man auf diese Weise erhält, kann gespeichert werden, wie es oben erläutert wurde.
Demzufolge wird die Drosselklappen-Sollöffnung auf einen geeigneten Wert korrigiert, der mit der tatsächlichen Gesamtöffnung der Ansaug- und Abgasdrosselklappe 12 und 22 übereinstimmt.
In Schritt S16 wird ein Referenzwert für die Frischluftmenge, d. h. ein Frischluftmengen-Referenzwert, gemäß der in geeigneter Weise korrigierten Drosselklappen-Sollöffnung eingestellt (Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung), die man in oben beschriebener Art und Weise erhält. Im Grunde genommen wird der Referenzwert für die Frischluftmenge Q_a oder Frischluftmengen-Referenzwert gemäß dem Betriebszustand (Maschinendrehzahl N_e, Kraftstoffeinspritzmenge Q_f, Maschinendrehmoment, Drosselklappenöffnung, Krümmerluftdruck, etc.) der Maschine 1 eingestellt. Bei diesem Schritt wird der auf diese Weise eingestellte Referenzwert unter Verwendung der Drosselklappen-Sollöffnung korrigiert. In der Praxis wird ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Frischluftmenge Qa', die während der Abgasströmungsraten-Steuerung einsetzbar ist, und der Drosselklappen-Sollöffnung zuvor vorbereitet und eine geeignete Frischluftmenge Qa', die aus dem Kennfeld gelesen wird, als Frischluftmengen-Referenzwert eingestellt.
Da die Drosselklappen-Sollöffnung auf einen geeigneten Wert korrigiert wurde, der mit der tatsächlichen Gesamtöffnung der Ansaug- und Abgasdrosselklappe 12 und 22, wie oben erwähnt, übereinstimmt, kann der Frischluftmengen-Referenzwert auf einen hochpräzisen Wert wie bei dem Fall eingestellt werden, bei dem die Abgasströmungsrate nicht durch die Einstellung der Ansaug- und Abgasdrosselklappe 12 und 22 gesteuert wird.
Ist die Entscheidung in Schritt S10 negativ (Nein), und wird ermittelt, daß die Abgasströmungsraten-Steuerung nicht in Ausführung ist, schreitet die Routine zu Schritt S20 fort.
In diesem Fall wird eine Frischluftmenge Q_a, die man normalerweise in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine 1 erhält, direkt als Frischluftmengen-Referenzwert ohne Berücksichtigung der Drosselklappen-Sollöffnung eingestellt.
In Schritt S22 wird eine Differenz (absoluter Wert) |S_afs – Referenzwert| zwischen dem Ausgangssignal S_afs des Luftströmungssensors 14 und dem Frischluftmengen-Referenzwert als X (|S_afs – Referenzwert| = X) abgeleitet. Wenn nämlich der Luftströmungssensor 14 normal arbeitet, sollte sein Ausgangssignal S_afs mit dem Frischluftmengen-Referenzwert übereinstimmen. Für den Fall, daß sich das Ausgangssignal S_afs vom Frischluftmengen-Referenzwert unterscheidet, wird die Differenz als X in diesem Schritt abgeleitet.
Anschließend wird in Schritt S24 ermittelt, ob die Differenz X einen Wert hat, der größer oder gleich einem vorbestimmten Wert X₁ (sehr kleiner Wert) (X ≥ X₁) ist oder nicht.
Wenn die Entscheidung in Schritt S24 positiv ist (Ja) und ermittelt wird, daß die Differenz X größer oder gleich ist als der vorbestimmte Wert X₁, kann daraus gefolgert werden, daß der Luftströmungssensor 14 nicht normal funktioniert und sich in einem abnormen Zustand befindet und eine Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 aufgetreten ist (Fehlererfassungsvorrichtung). In diesem Fall wird daher in Schritt S26 sichergestellt, daß die Differenz X größer oder gleich dem vorbestimmten Wert X₁ für eine vorbestimmte Zeit t₁ bleibt, wobei in Schritt S28 die Fehlfunktionslampe 50 angeschaltet wird, um den Fahrer von der Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 in Kenntnis zu setzen. Zudem wird in Schritt S30 ein Fehlercode entsprechend der Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 in einem Speicher innerhalb der ECU 40 aufgezeichnet.
Da der Frischluftmengen-Referenzwert insbesondere mit hoher Präzision auf der Basis der geeigneten Drosselklappen-Sollöffnung wie in dem Fall eingestellt wird, bei dem die Ansaug- und Abgasdrosselklappen 12 und 22 nicht betätigt werden, kann die Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 unabhängig von der Einstellung der Abgasströmungsrate erfaßt und die Zuverlässigkeit des Luftströmungssensors 14 verbessert werden. In den Fällen, in denen die Ausgangsinformationen vom Luftströmungssensor 14 verwendet werden, um die Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung 24 zu steuern, kann somit die Regeneration optimal gesteuert werden, wodurch es möglich wird, die Abgaseigenschaften weiter zu verbessern.
Wenn die Entscheidung in Schritt S24 negativ (Nein) ist und ermittelt wird, daß die Differenz X kleiner ist als der vorbestimmte Wert X₁ (sehr kleiner Wert), kann daraus geschlossen werden, daß der Luftströmungssensor 14 normal ohne Fehlfunktion arbeitet, weshalb nachfolgende Schritte der Routine nicht ausgeführt werden.
Eine zweite Ausführungsform wird nun beschrieben.
3 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerroutine für eine Luftströmungssensor-(AFS-)Fehlerermittlung zeigt, die in der Fehlererfassungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. In der folgenden Beschreibung des Flußdiagramms wird lediglich der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Nachdem bei der zweiten Ausführungsform die Drosselklappen-Sollöffnung in Schritt S12 eingestellt wurde, wird unmittelbar danach der Frischluftmengen-Referenzwert auf der Basis der Drosselklappen-Sollöffnung in Schritt S16 eingestellt, ohne die Drosselklappen-Sollöffnung zu korrigieren, wie es bei der ersten Ausführungsform passiert.
Anschließend wird in Schritt S17 ermittelt, ob das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ, das durch den λ-Sensor 26 erfaßt wird, gleich dem Sollwert λ₁ (λ = λ₁) ist oder nicht. Mit anderen Worten wird ermittelt, ob eine Differenz zwischen dem Sollwert λ₁ und dem tatsächlichen Luftüberschußverhältnis λ infolge einer Öffnungsdifferenz zwischen der tatsächlichen Gesamtöffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 sowie der Drosselklappen-Sollöffnung verursacht wurde.
Ist die Entscheidung in Schritt S17 positiv (Ja) und wird ermittelt, daß das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ und der Sollwert λ₁ gleich sind, kann gefolgert werden, daß die Drosselklappen-Sollöffnung auf einen geeigneten Wert eingestellt wurde, der mit der tatsächlichen Gesamtöffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 übereinstimmt, worauf die Routine demzufolge zu Schritt S22 fortschreitet.
Wenn andererseits die Entscheidung in Schritt S17 negativ (Nein) ist und ermittelt wird, daß sich das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ und der Sollwert λ₁ voneinander unterschieden, wird die Gesamtöffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 in Schritt S18 derart korrigiert, daß das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ denselben Wert annimmt wie der Sollwert λ.
Bei der ersten Ausführungsform wird nämlich die Drosselklappen-Sollöffnung derart korrigiert, daß sie mit der tatsächlichen Gesamtöffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 übereinstimmt. Bei der zweiten Ausführungsform wird die tatsächliche Gesamtöffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 derart korrigiert, daß sie mit der Drosselklappen-Öffnung übereinstimmt.
Somit wird die tatsächliche Öffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 auf einen geeigneten Wert korrigiert, der mit Drosselklappen-Sollöffnung übereinstimmt, und demzufolge kann der Frischluftmengen-Referenzwert auf einen äußerst präzisen Wert eingestellt werden, wie es der Fall ist, bei dem die Ansaug- und die Abgasdrosselklappe 12 und 22 nicht betätigt werden.
Demzufolge kann die Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 unabhängig von der Einstellung der Abgasströmungsrate mit Präzision erfaßt und die Zuverlässigkeit des Luftströmungssensors 14 verbessert werden. In Fällen, bei denen die Informationen aus dem Luftströmungssensor 14 verwendet werden, um die Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung 24 zu steuern, kann somit die Regeneration optimal gesteuert werden, wodurch es möglich wird, die Abgaseigenschaften weiter zu verbessern.
Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform beschrieben.
4 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerroutine für eine Luftströmungssensor-(AFS-)Fehlererfassung zeigt, die bei der Fehlererfassungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform ausgeführt wird. Bei der folgenden Beschreibung des Flußdiagramms werden lediglich die Unterschiede zwischen der dritten Ausführungsform und der ersten oder zweiten Ausführungsform erläutert.
Bei der dritten Ausführungsform wird, nachdem die Drosselklappen-Sollöffnung in Schritt S12 eingestellt wurde, der Frischluftmengen-Referenzwert unmittelbar danach auf der Basis der Drosselklappen-Sollöffnung in Schritt S16 eingestellt, wie bei der zweiten Ausführungsform.
Anschließend wird in Schritt S17 ermittelt, ob das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ, das durch den λ-Sensor 26 ermittelt wird, gleich dem Sollwert λ₁ (λ = λ₁) ist, wie bei der zweiten Ausführungsform.
Ist die Entscheidung in Schritt S17 positiv (Ja), und wird ermittelt, daß das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ und der Sollwert λ₁ gleich sind, kann gefolgert werden, daß die Drosselklappen-Sollöffnung auf einen geeigneten Wert eingestellt wurde, der mit der tatsächlichen Gesamtöffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 übereinstimmt, worauf demzufolge die Routine zu Schritt S22 fortschreitet.
Wenn andererseits die Entscheidung in Schritt S17 negativ (Nein) ist und ermittelt wird, daß sich das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ und der Sollwert λ₁ voneinander unterscheiden, wird die Abgasströmungsraten-Steuerung in Schritt S19 ausgesetzt und anschließend eine auf normalem Wege erreichte Frischluftmenge Q_a direkt als Frischluftmengen-Referenzwert in Schritt S20 eingestellt, worauf die Routine zu Schritt S22 fortschreitet.
Wenn es nämlich bei der dritten Ausführungsform einen Unterschied zwischen dem tatsächlichen Luftüberschußverhältnis λ und dem Sollwert λ₁ gibt, wird gefolgert, daß der Frischluftmengen-Referenzwert nicht mit Genauigkeit eingestellt werden kann, worauf die Abgasströmungsraten-Steuerung an sich ausgesetzt wird. Somit wird unter Verwendung der Frischluftmenge Q_a, die man auf normalem Wege gemäß dem Betriebszustand der Maschine 1 als Frischluftmengen-Referenzwert erhält, der Luftströmungssensor 14 diagnostiziert, ohne die Abgasströmungsrate einzustellen.
In diesem Fall wird die Diagnose des Luftströmungssensors 14 nicht ausgesetzt, sondern selbst während die Abgasströmungsraten-Steuerung ausgesetzt ist, fortwährend ausgeführt, wodurch die Diagnosemöglichkeiten nicht verringert werden.
Demzufolge kann der Frischluftmengen-Referenzwert immer auf einen präzisen Wert eingestellt werden, unabhängig vom Grad, mit dem die Abgasströmungsrate eingestellt wird. Somit kann eine Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 mit hoher Präzision erfaßt werden, wodurch es möglich wird, die Zuverlässigkeit des Luftströmungssensors 14 zu verbessern.
Vierte bis sechste Ausführungsformen werden nun beschrieben.
Bei der vierten bis sechsten Ausführungsform wird die Fehlfunktion des Luftströmungssensors nicht nur unter Berücksichtigung der Abgasströmungsraten-Steuerung wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform ermittelt, wie es oben beschrieben wurde, sondern auch mit der EGR-Steuerung. Die vierte bis sechste Ausführungsform entsprechen der ersten bis dritten Ausführungsform.
5 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerroutine einer Luftströmungssensor- (AFS-)Fehlerermittlung zeigt, die in der Fehlererfassungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Bei der vorliegenden Beschreibung des Flußdiagramms werden lediglich die Unterschiede zwischen der vierten und ersten Ausführungsform erläutert.
Zunächst wird in Schritt S10 ermittelt, ob die Abgasströmungsraten-Steuerung ausgeführt wird oder nicht, d. h. ob die Abgasströmungsrate eingestellt wird, indem die Öffnung der Ansaug- und/oder der Abgasdrosselklappe 12 und 22 in die geschlossene Stellung gesteuert wird, wie bei den vorangehenden Ausführungsformen. Wenn die Entscheidung in diesem Schritt positiv (Ja) ist und somit die Abgasströmungsraten-Steuerung in der Ausführung ist, schreitet die Routine zu Schritt S11 fort.
In Schritt S11 wird ermittelt, ob die EGR ausgeführt wird, d. h. ob das EGR-Ventil 32 geöffnet ist oder nicht, um das EGR-Gas in das Ansaugsystem einzuleiten, während die Abgasströmungsraten-Steuerung ausgeführt wird. Wenn die Entscheidung in diesem Schritt positiv (Ja) ist und somit die EGR ausgeführt wird, schreitet die Routine zu Schritt S12' fort.
In Schritt S12' werden eine Drosselklappen-Sollöffnung für die Ansaug- und die Abgasdrosselklappe 12 und 22 als Ganzes und eine EGR-Ventil-Sollöffnung für das EGR-Ventil 32 eingestellt. In diesem Fall wird die Drosselklappen-Sollöffnung (Solleinstellgröße) gemäß der Temperatur (Kühlwassertemperatur, etc.) der Maschine 1 eingestellt (Solleinstellungs-Einstelleinrichtung), wie es oben erwähnt wurde, und die EGR-Ventil-Sollöffnung (EGR-Ventil-Sollöffnungs-Einstelleinrichtung) gemäß der Maschinendrehzahl N_e und der Kraftstoffeinspritzmenge Q_f eingestellt.
Normalerweise wird der Sollwert (vorbestimmte Wert) λ₁ für das Luftüberschußverhältnis λ ebenfalls in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine 1 eingestellt, und wenn sich die Öffnungen der Ansaug- und der Abgasdrosselklappen 12 und 22 ändern, wird das Abgas oder das EGR-Gas in die Brennkammer 2 zurückgeführt, wie es oben erwähnt wurde, mit dem Ergebnis, daß das Luftüberschußverhältnis λ in Abhängigkeit der EGR-Menge variiert. Demzufolge wird die Kraftstoffeinspritzmenge Q_f ebenfalls gemäß der Drosselklappen-Sollöffnung eingestellt, so daß das Luftüberschußverhältnis λ auf dem Sollwert λ₁ gehalten werden kann. Mit anderen Worten wird die Drosselklappen-Sollöffnung eingestellt, während das Luftüberschußverhältnis λ auf den Sollwert λ₁ gesteuert wird. In der Praxis wird die Kraftstoffeinspritzmenge Q_f aus dem Kennfeld gelesen, das zuvor vorbereitet wurde, wie es oben erwähnt wurde.
Wenn sich der Sollwert λ₁ ändert, ändert sich ebenfalls die Menge des eingeleiteten EGR-Gases, d. h. die EGR-Sollöffnung ändert sich ebenfalls in Beziehung zur Öffnung der Ansaugdrosselklappe 12 und der Kraftstoffeinspritzmenge Q_f. Demzufolge wird die EGR-Ventil-Sollöffnung ebenfalls auf der Basis des Sollwertes λ₁ für das Luftüberschußverhältnis λ eingestellt. In der Praxis wird ein Kennfeld, das die Beziehung der EGR-Ventil-Sollöffnung mit der Maschinendrehzahl N_e, der Kraftstoffeinspritzmenge Q_f und dem Sollwert λ₁ darstellt, vorher durch einen Versuch vorbereitet und eine geeignete EGR-Ventil-Sollöffnung aus dem Kennfeld gelesen.
In Schritt S14' werden die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Ventil-Sollöffnung in der zuvor beschriebenen Weise auf der Basis eines tatsächlichen Luftüberschußverhältnisses λ korrigiert, das durch den λ-Sensor 26 erfaßt wird. Die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Ventil-Sollöffnung sind lediglich Befehlswerte aus der ECU 40 und keine tatsächlichen Werte. Selbst wenn die Öffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 derart gesteuert wird, daß sie mit der Drosselklappen-Sollöffnung entsprechend dem Sollwert λ₁ übereinstimmt, und zudem die Öffnung des EGR-Ventils 32 derart gesteuert wird, daß sie mit der EGR-Ventil-Sollöffnung entsprechend dem Sollwert λ₁ übereinstimmt, kann somit gelegentlich eine Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 und der Drosselklappen-Sollöffnung oder zwischen der tatsächlichen Öffnung des EGR-Ventils 32 und der EGR-Ventil-Sollöffnung entstehen. Eine derartige Öffnungsdifferenz bewirkt eine ähnliche Differenz zwischen dem Sollwert λ₁ und dem tatsächlichen Luftüberschußverhältnis λ. Demzufolge wird der Sollwert λ₁ mit dem tatsächlichen Luftüberschußverhältnis λ verglichen, und auf der Basis des Vergleichsergebnisses werden die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Ventil-Sollöffnung derart korrigiert, daß sie mit ihren tatsächlichen Öffnungen übereinstimmen.
Insbesondere erhält man einen Unterschied (absoluter Wert) |λ – λ₁| zwischen dem Sollwert λ₁ und dem tatsächlichen Luftüberschußverhältnis λ, das durch den λ- Sensor 26 erfaßt wird, wobei die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Ventil-Sollöffnung um eine Größe entsprechend der Differenz korrigiert werden. In diesem Fall können die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Ventil-Sollöffnung als ganzes auf der Basis der Differenz |λ – λ₁| korrigiert werden.
In Schritt S16' wird der Referenzwert für die Frischluftmenge Q_a, das heißt der Frischluftmengen-Referenzwert (Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung) gemäß der Drosselklappen-Sollöffnung und der EGR-Ventil-Sollöffnung eingestellt, die man in der oben beschriebene Art und Weise erhält. Im Grunde genommen wird der Referenzwert für die Frischluftmenge Q_a oder der Frischluftmengen-Referenzwert gemäß dem Betriebszustand (Maschinendrehzahl N_e, Kraftstoffeinspritzmenge Q_f, Maschinendrehmoment, Drosselklappenöffnung, Krümmerluftdruck, etc.) der Maschine 1 eingestellt. In diesem Schritt wird der auf diese Art eingestellte Frischluftmengen-Referenzwert unter Verwendung der Drosselklappen-Sollöffnung und der EGR-Ventil-Sollöffnung korrigiert. Inder Praxis wird ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Frischluftmenge Q_a', die während der Abgasströmungsraten-Steuerung einsetzbar ist, und der Drosselklappen-Sollöffnung zeigt, vorher vorbereitet, eine Differenz (Q_a' – Q_egr) zwischen der Frischluftmenge Q_a', die aus dem Kennfeld gelesen wird, und eine EGR-Gasmenge Q_egr entsprechend der EGR-Ventil-Sollöffnung ermittelt und ein Referenzwert entsprechend dieser Differenz (Q_a – Q_egr) als Frischluftmengen-Referenzwert eingestellt. Alternativ kann der Referenzwert für die Frischluftmenge Q_a', die nicht das EGR enthält, unter Verwendung eines Wertes entsprechend der EGR-Ventil-Sollöffnung korrigiert werden.
Da die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Ventil-Sollöffnung als Ganzes auf geeignete Werte korrigiert wurden, die mit den tatsächlichen Öffnungen der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 und dem EGR-Ventil 32 übereinstimmen, wie es oben erwähnt wurde, kann der Frischluftmengen-Referenzwert auf einen äußerst präzisen Wert wie bei dem Fall eingestellt werden, bei dem die Abgasströmungsrate nicht eingestellt oder das EGR-Gas nicht eingeleitet wird.
Wenn die Entscheidung in Schritt S10 negativ (Nein) ist und ermittelt wird, daß die Abgasströmungsraten-Steuerung nicht ausgeführt wird, oder wenn die Entscheidung in Schritt S11 negativ (Nein) ist und ermittelt wird, daß kein EGR-Gas in das Ansaugsystem eingeleitet wird, schreitet die Routine zu Schritt S20 fort.
In diesem Fall wird eine Frischluftmenge Q_a, die man normalerweise gemäß dem Betriebszustand der Maschine 1 erhält, direkt als Frischluftmengen-Referenzwert eingestellt, ohne die Drosselklappen-Sollöffnung oder die EGR-Ventil-Sollöffnung zu berücksichtigen.
Anschließend wird in Schritt S22 eine Differenz (absoluter Wert) |S_afs – Referenzwert| zwischen dem Ausgangssignal S_afs des Luftströmungssensors 14 und dem Frischluftmengen-Referenzwert als X (|S_afs – Referenzwert| = X) abgeleitet, wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen. Anschließend wird in Schritt S24 ermittelt, ob die Differenz X einen Wert hat, der größer oder gleich dem vorbestimmten Wert X₁ (sehr kleiner Wert) (X ≥ X₁) ist. Wenn die Entscheidung in diesem Schritt positiv (Ja) ist und ermittelt wird, daß der Unterschied X größer oder gleich dem vorbestimmten Wert X₁ ist, wird gefolgert, daß eine Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 aufgetreten ist (Fehlererfassungseinrichtung), worauf die Fehlfunktionslampe 50 in Schritt S28 eingeschaltet wird, um den Fahrer von der Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 in Kenntnis zu setzen. Zudem wird in Schritt S30 der Fehlercode entsprechend der Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 in einem Speicher innerhalb der ECU 40 aufgezeichnet.
Selbst während die Abgasströmungsraten-Steuerung ausgeführt wird und gleichzeitig das EGR-Gas in das Ansaugsystem eingeleitet wird, kann somit eine Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 mit hoher Genauigkeit erfaßt werden, wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform, die oben erläutert wurden, wodurch die Zuverlässigkeit des Luftströmungssensors 14 verbessert werden kann.
6 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerroutine für eine Luftströmungssensor-(AFS-)Fehlererfassung zeigt, die in der Fehlererfassungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Bei der folgenden Beschreibung des Flußdiagramms werden lediglich die Unterschiede zwischen der vierten und fünften Ausführungsform erläutert.
Nachdem die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Ventil-Sollöffnung in Schritt S12' eingestellt wurden, wird bei der fünften Ausführungsform der Frischluftmengen-Referenzwert unmittelbar danach auf der Basis der Drosselklappen-Sollöffnung und der EGR-Ventil-Sollöffnung in Schritt S16' eingestellt, ohne die Sollöffnungen zu korrigieren, wie dies bei der vierten Ausführungsform der Fall 1st.
Anschließend wird in Schritt S17 ermittelt, ob das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ, das durch den λ-Sensor 26 erfaßt wird, gleich dem Sollwert λ₁ (λ = λ₁) ist. Wenn die Entscheidung in diesem Schritt positiv (Ja) ist und ermittelt wird, daß das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ und der Sollwert λ₁ gleich sind, kann daraus gefolgert werden, daß die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Ventil-Sollöffnung auf geeignete Werte eingestellt wurden, die mit ihren tatsächlichen Öffnung übereinstimmen, worauf demzufolge die Routine zu Schritt S22 fortschreitet.
Ist andererseits die Entscheidung in Schritt S17 negativ (Nein), und wird ermittelt, daß sich das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ und der Sollwert λ₁ voneinander unterschieden, werden die Gesamtöffnung der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 sowie die Öffnung des EGR-Ventils 32 in Schritt S18' derart korrigiert, daß das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ denselben Wert wie der Sollwert λ₁ annimmt.
Bei der vierten Ausführungsform werden die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Sollöffnung derart korrigiert, daß sie mit ihren tatsächlichen Öffnungen übereinstimmen. Bei der fünften Ausführungsform werden die tatsächlichen Gesamtöffnungen der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 und die tatsächliche Öffnung des EGR-Ventils 32 derart korrigiert, daß sie mit ihren Sollöffnungen übereinstimmen.
Somit werden die tatsächlichen Gesamtöffnungen der Ansaug- und der Abgasdrosselklappe 12 und 22 und die tatsächliche Öffnung des EGR-Ventils 32 auf geeignete Werte korrigiert, die mit ihren Sollöffnungen übereinstimmen, und demzufolge kann der Frischluftmengen-Referenzwert auf einen äußerst präzisen Wert wie bei dem Fall eingestellt werden, bei dem die Abgasströmungsrate nicht eingestellt oder das EGR-Gas nicht eingeleitet wird.
Demzufolge kann der Fehler des Luftströmungssensors 14 unabhängig von der Einstellung der Abgasströmungsrate oder der Einleitung des EGR-Gases mit Präzision erfaßt werden, so daß die Zuverlässigkeit des Luftströmungssensors 14 verbessert werden kann.
7 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerroutine für eine Luftströmungssensor-(AFS-)Fehlerermittlung darstellt, die in der Fehlererfassungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Bei der folgenden Beschreibung des Flußdiagramms werden lediglich die Unterschiede zwischen der sechsten Ausführungsform und der vierten oder fünften Ausführungsform erläutert.
Nachdem die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Ventil-Sollöffnung in Schritt S12' eingestellt wurden, wird bei der sechsten Ausführungsform der Frischluftmengen-Referenzwert unmittelbar danach auf der Basis der Drosselklappen-Sollöffnung und der EGR-Ventil-Sollöffnung in Schritt S16' eingestellt, wie bei der fünften Ausführungsform.
Anschließend wird in Schritt S17 ermittelt, ob das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ, das durch den λ-Sensor 26 erfaßt wird, gleich dem Sollwert λ₁ (λ = λ₁) ist. Wenn die Entscheidung in diesem Schritt positiv (Ja) ist und ermittelt wird, daß das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ und der Sollwert λ₁ gleich sind, kann gefolgert werden, daß die Drosselklappen-Sollöffnung und die EGR-Ventil-Sollöffnung auf geeignete Werte eingestellt wurden, die mit ihren tatsächlichen Öffnungen übereinstimmen, und demzufolge schreitet die Routine zu Schritt S22 fort.
Wenn andererseits die Entscheidung in Schritt S17 negativ (Nein) ist und ermittelt wird, daß sich das tatsächliche Luftüberschußverhältnis λ und der Sollwert λ₁ voneinander unterscheiden, werden die Abgasströmungsraten-Steuerung und die EGR-Steuerung in Schritt S19' ausgesetzt und anschließend eine auf normalem Wege ermittelte Frischluftmenge Q_a direkt als Frischluftmengen-Referenzwert in Schritt S20 eingestellt, worauf die Routine zu Schritt S22 fortschreitet.
Wenn es bei der sechsten Ausführungsform einen Unterschied zwischen dem tatsächlichen Luftüberschußverhältnis λ und dem Sollwert λ₁ gibt, wird gefolgert, daß der Frischluftmengen-Referenzwert nicht mit Genauigkeit eingestellt werden kann, worauf die Abgasströmungsraten-Steuerung und die EGR-Steuerung ausgesetzt werden. Unter Verwendung der Frischluftmenge Q_a, die man auf normalem Wege gemäß dem Betriebszustand der Maschine 1 als Frischluftmengen-Referenzwert erhält, wird somit der Luftströmungssensor 14 diagnostiziert, ohne die Abgasströmungsrate einzustellen oder das EGR-Gas einzuleiten.
Dadurch kann der Frischluftmengen-Referenzwert immer auf einen präzisen Wert eingestellt werden, ohne die Möglichkeit der Diagnose einzuschränken, und unabhängig vom Ausmaß, in dem die Abgasströmungsrate eingestellt wird, oder indem EGR-Gas eingeleitet wird. Auch in diesem Fall kann somit die Fehlfunktion des Luftströmungssensors 14 mit Präzision erfaßt werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Luftströmungssensors 14 verbessert werden kann.
Wenngleich die vorliegenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, sollte darauf hingewiesen werden, daß die vorliegende Erfindung nicht allein auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt ist.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen wird beispielsweise der λ-Sensor (O₂-Sensor, etc.) 26 als Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung verwendet, und wird das Luftüberschußverhältnis λ oder das Luftkraftstoffverhältnis des Abgassystems, das durch den λ-Sensor 26 erfaßt wird, mit dem Sollwert (vorbestimmten Wert) λ₁ verglichen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt und kann mit einer Einrichtung zum Erfassen der Konzentration des Gases ausgestattet sein, das in die Brennkammer 2 fließt, so daß die erfaßte Gaskonzentration mit einem vorbestimmten Wert verglichen werden kann.
Zudem sind bei den vorgenannten Ausführungsformen sowohl die Ansaugdrosselklappe 12 als auch die Abgasdrosselklappe 22 als Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung vorgesehen, wobei jedoch die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung entweder aus der Ansaugdrosselklappe 12 oder der Abgasdrosselklappe bestehen kann.
Wenngleich weiterhin bei den vorangehenden Ausführungsformen eine Dieselmaschine als Maschine 1 verwendet wurde, kann die Maschine 1 alternativ eine Benzinmaschine sein.

1

50: Fehlfunktionslampe

2

AFS: Fehlerermittlung
S10: Abgasströmungsraten-Steuerung in Ausführung?
S12: Stelle Drosselklappensollöffnung ein
S14: Korrigiere Drosselklappen-Sollöffnung auf der Basis von λ
S16: Stelle Frischluftmengen-Rerenzwert auf der Basis der Drosselklappensollöffnung ein
S20: Stelle Frischluftmengen-Rerenzwert ein
S22: |S_afs – Rerenzwert| = X
S26: t₁ vergangen?
S28: Schalte Fehlfunktionslampe ein
S30: Zeichne Fehlercode auf
: Ende

3

AFS: Fehlerermittlung
S10: Abgasströmungsraten-Steuerung in Ausführung?
S12: Stelle Drosselklappensollöffnung ein
S16: Stelle Frischluftmengen-Rerenzwert auf der Basis der Drosselklappensollöffnung ein
S18: Korrigiere Drosselklappenöffnung
S20: Stelle Frischluftmengen-Referenzwert ein
S22: |S_afs – Referenzwert| = X
S26: t₁ vergangen?
S28: Schalte Fehlfunktionslampe ein
S30: Zeichne Fehlercode auf
: Ende

4

AFS: Fehlerermittlung
S10: Abgasströmungsraten-Steuerung in Ausführung?
S12: Stelle Drosselklappensollöffnung ein
S16: Stelle Frischluftmengen-Rerenzwert auf der Basis der Drosselklappensollöffnung ein
S19: Setze Abgasströmungsraten-Steuerung aus
S20: Stelle Frischluftmengen-Referenzwert ein
S22: |S_afs – Referenzwert| = X
S26: t₁ vergangen?
S28: Schalte Fehlfunktionslampe ein
S30: Zeichne Fehlercode auf
: Ende

5

AFS: Fehlerermittlung
S10: Abgasströmungsraten-Steuerung in Ausführung?
S11: EGR in Ausführung?
S12': Stelle Drosselklappensollöffnung und EGR-Ventil-Sollöffnung auf
S14': Korrigiere Drosselklappensollöffnung und EGR-Ventilsollöffnung auf der Basis von λ
S16': Stelle Frischluftmengen-Referenzwert auf der Basis der Drosselklappensollöffnung und der EGR-Ventil-Sollöffnung ein
S20: Stelle Frischluftmengen-Referenzwert ein
S22: |S_afs – Referenzwert| = X
S26: t₁ vergangen?
S28: Schalte Fehlfunktionslampe ein
S30: Zeichne Fehlercode auf
: Ende

6

AFS: Fehlerermittlung
S10: Abgasströmungsraten-Steuerung in Ausführung?
S11: EGR in Ausführung?
S12': Stelle Drosselklappensollöffnung und EGR-Ventil-Sollöffnung ein
S16': Stelle Frischluftmengen-Referenzwert auf der Basis der Drosselklappensollöffnung und der EGR-Ventil-Sollöffnung ein
S18': Korrigiere Droselklappenöffnung und EGR-Ventilöffnung
S20: Stelle Frischluftmengen-Referenzwert ein
S22: |S_afs – Referenzwert| = X
S26: t₁ vergangen?
S28: Schalte Fehlfunktionslampe ein
S30: Zeichne Fehlercode auf
: Ende

7

AFS: Fehlerermittlung
S10: Abgasströmungsraten-Steuerung in Ausführung?
S11: EGR in Ausführung?
S12': Stelle Drosselklappensollöffnung und EGR-Ventil-Sollöffnung ein
S16': Stelle Frischluftmengen-Referenzwert auf der Basis der Drosselklappensollöffnung und der EGR-Ventil-Sollöffnung ein
S19': Setze Abgasströmungsraten-Steuerung und EGR-Steuerung aus
S20: Stelle Frischluftmengen-Referenzwert ein
S22: |S_afs – Referenzwert| = X
S26: t₁ vergangen?
S28: Schalte Fehlfunktionslampe ein
S30: Zeichne Fehlercode auf
: Ende

Claims

Fehlererfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, enthaltend: eine Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung (14), die in einem Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, um eine Frischluftmenge zu erfassen, die in eine Brennkammer der Maschine eingeleitet wird; eine Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung (S20), die einen Referenzwert für die Frischluftmenge in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Maschine einstellt; eine Fehlererfassungseinrichtung (S22–S30), die eine Abnormität der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung auf der Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen der Frischluftmenge, die durch die Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung erfasst wird, und dem Referenzwert erfasst, der durch die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung eingestellt wird; eine Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung (22), die eine Abgasdrosselklappe umfasst, die im Abgassystem der Maschine angeordnet ist, um eine Abgasströmungsrate einzustellen; eine Solleinstellungs-Einstelleinrichtung (S12, S14) zum Einstellen einer Solleinstellgröße für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung gemäß dem Betriebszustand der Maschine, so dass ein Luftkraftstoffverhältnis oder ein Luftüberschussverhältnis des Abgassystems denselben Wert annimmt wie ein vorbestimmter Wert entsprechend dem Betriebszustand; und eine Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung, zum Steuern der Ab gasströmungsraten-Einstelleinrichtung gemäß der Solleinstellgröße, die durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird, wobei die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung den Referenzwert (S16) nicht nur gemäß dem Betriebszustand der Maschine sondern auch gemäß der Solleinstellgröße einstellt, die für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird.
Fehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung (26), die eine Abgaskonzentration erfasst, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung die Solleinstellöffnung für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung auf der Basis einer Differenz zwischen dem Luftkraftstoffverhältnis oder dem Überschussluftverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfasst wird, und dem vorbestimmten Wert korrigiert und den Referenzwert auf der Basis der korrigierten Solleinstellöffnung einstellt.
Fehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung (26), die eine Abgaskonzentration erfasst, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung eine Einstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung derart korrigiert, dass das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfasst wird, mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Fehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung (26), die eine Abgaskonzentration erfasst, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei, wenn sich das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfasst wird, vom vorbestimmten Wert unterscheidet, die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung die Steuerung der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung durch die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung aussetzt und den Referenzwert lediglich auf der Basis des Betriebszustands der Maschine einstellt.
Fehlererfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, enthaltend: eine Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung (14), die in einem Ansaugsystem einer Verbrennungsmaschine angebracht ist, um eine Frischluftmenge zu erfassen, die in eine Verbrennungskammer der Maschine eingeleitet wird; eine Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung (S20) zum Einstellen eines Referenzwertes für die Frischluftmenge gemäß einem Betriebszustand der Maschine; eine Fehlererfassungseinrichtung (S22–S30), die eine Abnormität der Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung auf der Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen der Frischluftmenge, die durch Frischluftmengen-Erfassungseinrichtung erfasst wird, und dem Referenzwert erfasst, der durch die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung eingestellt wird; eine Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung (12, 22), die entweder im Ansaugsystem oder im Abgassystem der Maschine angeordnet ist, um eine Abgasströmungsrate einzustellen; eine Solleinstellungs-Einstelleinrichtung (S12', S14') zum Einstellen einer Solleinstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung gemäß dem Betriebszustand der Maschine, so dass ein Luftkraftstoffverhältnis oder ein Luftüberschussverhältnis des Abgassystems denselben Wert erreicht wie ein vorbestimmter Wert entsprechend dem Betriebszustand; eine Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung zum Steuern der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung gemäß der Solleinstellöffnung, die durch die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung eingestellt wird; einen EGR-Leitungsweg (30), um zu gestatten, dass ein Teil des Abgases vom Abgassystem der Maschine in das Ansaugsystem als EGR-Gas rezirkuliert wird; ein EGR-Ventil (32), das in den EGR-Leitungsweg eingefügt ist, um die Menge des EGR-Gases einzustellen, indem dessen Öffnung verändert wird; eine Sollöffnungs-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer EGR-Ventilsollöffnung des EGR-Ventils gemäß dem Betriebszustand der Maschine, so dass das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems denselben Wert annimmt, wie der vorbestimmte Wert; und eine EGR-Ventil-Steuereinrichtung zum Steuern des EGR-Ventils gemäß der EGR-Ventilsollöffnung, die durch die Sollöffnungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird, wobei die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung den Referenzwert (S16') nicht nur gemäß dem Betriebszustand der Maschine sondern auch gemäß der Solleinstellgröße, die für die Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung durch die Solleinstellungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird, und der EGR-Ventilsollöffnung einstellt, die durch die Sollöffnungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird.
Fehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin enthaltend eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung (26), die eine Abgaskonzentration erfasst, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung die Solleinstellgröße und/oder die EGR-Ventilsollöffnung auf der Basis einer Differenz zwischen dem Luftkraftstoffverhältnis oder dem Überschussluftverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfasst wird, und dem vorbestimmten Wert korrigiert und den Referenzwert auf der Basis der korrigierten Solleinstellgröße und/oder der korrigierten EGR-Ventilsollöffnung einstellt.
Fehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin enthaltend eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung (26), die eine Abgaskonzentration erfasst, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung eine Einstellgröße der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung derart korrigiert, dass das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfasst wird, mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt, und die EGR-Ventilsteuereinrichtung die Öffnung des EGR-Ventils derart korrigiert, dass das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfasst wird, mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Fehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin enthaltend eine Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung (26), die eine Abgaskonzentration erfasst, um dadurch das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems zu erfassen, wobei, wenn sich das Luftkraftstoffverhältnis oder das Luftüberschussverhältnis des Abgassystems, das durch die Abgaskonzentrations-Erfassungseinrichtung erfasst wird, vom vorbestimmten Wert unterscheidet, die Frischluftmengen-Referenzwert-Einstelleinrichtung die Steuerung der Abgasströmungsraten-Einstelleinrichtung durch die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung wie auch die Steuerung des EGR-Ventils durch die EGR-Ventil-Steuereinrichtung aussetzt und den Referenzwert lediglich auf der Basis des Betriebszustands der Maschine einstellt.