DE19719278B4

DE19719278B4 - Verfahren zur Diagnose eines Abgasrückführungs (AGR) -Systems einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19719278B4
Application number: DE19719278A
Authority: DE
Inventors: Claus-Dieter Nusser; Axel Stuber; Bernd Landes; Martin Haussmann; Peter Henkelmann; Joerg Kerner; Guido Ehlers
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1997-05-07
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2017-05-08
Also published as: US20010003919A1; IT1305865B1; US6382199B2; ITMI980842A1; JPH1172045A; DE19719278A1

Abstract

Verfahren zur Diagnose eines Abgasrückführsystems einer Brennkraftmaschine, bei dem die für eine gewünschte Gemischzusammensetzung benötigte Kraftstoffmenge in einer Steuereinheit u.a. aus gespeicherten Daten des AGR-Systems zunächst näherungsweise berechnet und anschließend durch einen von der Gemischzusammensetzung abhängigen Regelfaktor korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Regelfaktor sowohl bei eingeschalteter als auch bei ausgeschalteter AGR erfaßt und gespeichert wird, und daß die Differenz der Regelfaktoren bei ein- und ausgeschalteter AGR gebildet, mit vorgegebenen Werten verglichen und im Falle einer Abweichung ein Fehlersignal ausgegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Abgasrückführungs(AGR)-Systems, bei dem die für eine gewünschte Gemischzusammensetzung benötigte Kraftstoffmenge in einer Steuereinheit u.a. aus gespeicherten Daten des AGR-Systems zunächst näherungsweise berechnet und anschließend durch einen von der Gemischzusammensetzung abhängigen Regelfaktor korrigiert wird.
Seit längerem ist die Abgasrückführung (AGR) ein bekanntes und häufig angewandtes Mittel zur Absenkung insbesondere der Stickoxyd-Emissionen einer Brennkraftmaschine.
Hierzu wird dem Abgas der Brennkraftmaschine ein definierter Teilstrom entnommen und dem Frischgemisch zugeführt.
Dem liegt zugrunde, daß das Abgas des Motors in seinen wesentlichen Bestandteilen ein Inertgas, d.h. ein nicht reagierendes Gas ist. Durch die Zumischung von Inertgas zum Luft-Kraftstoff-Gemisch wird die Verbrennungs-Spitzentemperatur gesenkt und dadurch die Stickstoffoxyd-Emission reduziert.
Seit längerem sind elektronisch gesteuerte AGR-Systeme bekannt, die in der Lage sind, in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine die optimale Abgasrückführungsmenge einzustellen.
Problematisch bei praktisch allen AGR-Systemen ist, daß sich durch Ablagerungen von Feststoffen aus dem Abgas Ventile und Leitungen im Laufe der Zeit zusetzen können und deshalb die rückgeführte Abgasmenge mit zunehmender Laufzeit der Brennkraftmaschine abnimmt.
Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Funktion derartiger AGR-Systeme zu überwachen.
Darüber hinaus müssen aufgrund von in den Vereinigten Staaten von Amerika gültigen Vorschriften sämtliche abgasrelevanten Aggregate/Funktionen eines Fahrzeugs mit Brennkraftmaschine mittels bordeigener Mittel überwacht werden (On-Board-Diagnose, OBD).

Aus der DE-41 14 031 A1 ist ein Verfahren zur Diagnose eines AGR-Systems bekannt, bei dem ein Fehler des AGR-Systems während des Schubbetriebs des Fahrzeugs von einer Fehlererfassungseinrichtung zur Erfassung von Fehlern der Steuereinrichtung für die AGR auf der Basis eines Druckwertes in der Gasansaugleitung, wenn das Steuerventil für die Abgasrückführung in Betrieb ist, sowie auf der Basis eines zweiten Druckwertes in der Abgasleitung, wenn das Steuerventil der Abgasrückführung nicht in Betrieb ist, ermittelt wird.

Nachteilig bei diesem Verfahren zur Diagnose des AGR-Systems ist es, daß zusätzlich zu einem Drucksensor in der Gasansaugleitung ein weiterer Drucksensor in der Abgasleitung erforderlich ist.

Darüber hinaus lassen sich auch keine quantitativen Aussagen über die Größe des Fehlers treffen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Diagnose eines Abgasrückführungs(AGR)-Systems der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß mit möglichst geringem technischen Aufwand präzise Aussagen über die Funktionsfähigkeit des AGR-Systems getroffen werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Diagnose eines AGR-Systems der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Regelfaktor sowohl bei eingeschalteter als auch bei ausgeschalteter AGR erfaßt und gespeichert wird und daß die Differenz der Regelfaktoren bei ein- und ausgeschalteter AGR gebildet, mit einem vorgegebenen Wert verglichen und im Falle einer Abweichung ein Fehlersignal ausgegeben wird.

Die Erfassung und Speicherung des Regelfaktors sowohl bei eingeschalteter als auch bei ausgeschalteter AGR, die Bildung der Differenz dieser Regelfaktoren und der Vergleich der Differenz mit einem vorgegebenen Grenzwert hat den besonders großen Vorteil, daß keine zusätzlichen technischen Aggregate, wie z.B. Drucksensoren oder andere Sensoren, erforderlich sind, um die Funktionsfähigkeit des AGR-Systems zu diagnostizieren, da der Regelfaktor zur Steuerung der Brennkraftmaschine ohnehin kontinuierlich ermittelt werden muß.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, daß der Betrag der Abweichung bestimmt und als Eingangssignal zur Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet wird (Anspruch 2). Durch diese quanititative Auswertung der Abweichung der Regelfaktoren bei ein- und ausgeschalteter AGR ist insbesondere eine Kompensation von Alterungseffekten, beispielsweise durch die oben beschriebenen Ablagerungen, möglich. Hierdurch wird insbesondere eine adaptive Korrektur des Hauptlastsignals und der Zündung der Brennkraftmaschine in einer Motorsteuerungseinheit ermöglicht.

Auf diese Weise ist insbesondere eine Verlängerung der Lebensdauer des AGR-Systems möglich. Denn während bei bekannten AGR-Diagnoseverfahren bereits ein Fehler signalisiert wird, kann durch die beschriebene adaptive Korrektur ein Fehler zumindest über einen gewissen Zeitraum gewissermaßen "ausgeglichen" werden.

Rein prinzipiell kann das Verfahren, eine entsprechende Meßgenauigkeit vorausgesetzt, bereits bei sehr kleinen AGR-Raten zum Einsatz kommen. Vorzugsweise wird das Verfahren jedoch nur dann durchgeführt, wenn die AGR-Rate wenigstens 5 % beträgt (Anspruch 3).

Hinsichtlich der Sensoren sind die unterschiedlichsten Ausführungsformen denkbar. Vorteilhafterweise ist der Sensor jedoch eine Lambda-Sonde und der Regelfaktor der Lambda-Regelfaktor, der auf die Einspritzzeit wirkt (Anspruch 5).

Hierdurch sind insbesondere präzise quantitative Aussagen über den Regelfaktor bei ein- und ausgeschalteter AGR möglich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In der Zeichnung ist schematisch der Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Eine der Hauptaufgaben von Motorsteuerungen ist es, durch entsprechende Kraftstoffdosierung ein gewünschtes, optimales Luft-/Kraftverhältnis einzustellen. Dazu wird zunächst ein zur pro Hub angesaugten Luftmasse proportionales Lastsignal auf an sich bekannte Weise ermittelt. Aus diesem Lastsignal und dem gewünschten Sollwert für das gewünschte Luft-/Kraftstoffverhältnis wird dann die Grundeinspritzzeit gebildet.
Um eine möglichst genaue Grundeinspritzzeit zu erhalten, muß bei der Berechnung des Lastsignals auch die aktuelle Abgasrückführmenge berücksichtigt werden. Sie wird im allgemeinen nicht direkt gemessen, sondern aus den Eingangsgrößen des AGR-Systems und gespeicherten Daten über das AGR-System bestimmt. Bei Fehlern im AGR-System stimmen die über das AGR-System gespeicherten Daten nicht mehr mit den aktuellen Daten des AGR-Systems überein. Die Folge hiervon ist eine Abweichung zwischen der berechneten Grundeinspritzzeit und der für das gewünschte Luft-/Kraftstoffverhältnis benötigten Einspritzzeit.
Das im folgenden zu beschreibende Verfahren ist speziell bei Motorsteuerungen mit Saugrohrdrucksensoren zur Lasterfassung, sogenannte p/n-Systeme, einsetzbar. In solchen Systemen müssen bei der Berechnung der Grundeinspritzzeit die Eingangsgrößen des AGR-Systems und gespeicherte Daten über das AGR-System berücksichtigt werden, da sich sonst keine Korrelation der Einspritzzeit zur angesaugten Luftmasse ergibt. Die hieraus resultierende Abweichung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses vom gewünschten Wert kann prinzipiell mit einer Lambda-Sonde detektiert werden, sofern der Lambda-Regler nicht aktiv ist. In der Praxis ist der Lambda-Regler jedoch dauernd aktiv. Abweichungen zwischen gespeicherten und aktuellen erfaßten Daten des AGR-Sytems beeinflussen den Lambda-Regelfaktor.
Der Grundgedanke des vorliegenden Verfahrens ist daher die Auswertung des Lambda-Regelfaktors. Eine Abweichung dieses Regelfaktors zu einem vorgegebenen Wert kann jedoch rein prinzipiell durch vielerlei Fehler verursacht werden und nicht nur durch solche im AGR-System.
Aus diesem Grunde ist bei vorliegendem Verfahren eine kurzzeitige Abschaltung der AGR zu deren Diagnose vorgesehen. Fehler, die nicht auf das AGR-System zurückzuführen sind, beeinflussen den Regelfaktor dann weiterhin, verändern ihn während der Abschaltung also nicht wesentlich. Eine Änderung des Regelfaktors infolge einer Abschaltung der AGR ist daher ein Hinweis auf ein Fehlverhalten des AGR-Systems.
Wie aus der Figur hervorgeht, wird bei einem Verfahren zur Diagnose eines Abgasrückführungs(AGR)-Systems einer Brennkraftmaschine, bei der die Gemischzusammensetzung mittels eines Sensors erfaßt und einer Steuereinheit zugeführt wird, und wobei die Steuereinheit einen von der Gemischzusammensetzung abhängigen Regelfaktor zur Steuerung der Brennkraftmaschine ausgibt, in einem ersten Schritt 100 zunächst überprüft, ob vorgegebene gleichzeitige Einschaltbedingungen erfüllt sind. Diese Einschaltbedingungen sind:

– die Brennkraftmaschine muß sich in einem bestimmten Drehzahl-/Lastfenster befinden
– die Lambda-Regelung muß aktiv sein;
– die Abgasrückführung muß aktivierbar sein – die Motortemperatur muß eine gewisse vorgegebene Schwelle überschreiten.

Ist dies der Fall, wird ein Startsignal für eine AGR-Diagnose gegeben. Zunächst muß eine Wartezeit ablaufen (Schritt 120), bevor in Schritt 130 die Mittelwertbildung des Regelfaktors, in diesem Ausführungsbeispiel der Lambda-Regelabweichungen bei AGR-Betrieb, vorgenommen wird.
Durch diese Wartezeit wird sichergestellt, daß das Saugrohr der Brennkraftmaschine vollständig mit Inertgas gefüllt ist und somit ein stabiler Zustand vorliegt.
Der in Schritt 130 gebildete Mittelwert wird in Schritt 135 als Regelfaktor bei eingeschalteter AGR gespeichert, im vorliegenden Falle als Lambda-Regelfaktor bei eingeschalteter AGR.
Parallel hierzu wird in Schritt 140 die AGR abgeschaltet.
Wiederum nach Ablauf einer Wartezeit (Schritt 150) wird dann die Bildung des mittleren Lambda-Regelfaktors ohne AGR-Betrieb in Schritt 160 vorgenommen. Dieser Lambda-Regelfaktor bei ausgeschalteter AGR wird in Schritt 170 gespeichert.
In Schritt 180 wird sodann die Differenz der in Schritt 130 von der in Schritt 160 gebildeten Lambda-Regelfaktoren bei eingeschalteter bzw. ausgeschalteter AGR gebildet und mit vorgegebenen Schwellwerten hinsichtlich einer positiven und negativen Abweichung verglichen (Schritt 190, 195). In Schritt 200 wird festgestellt, ob diese Schwellwerte über- oder unterschritten werden. Ist dies der Fall, erfolgt in Schritt 205 die Ausgabe eines Fehlers der AGR.
Neben einer Fehlerausgabe kann auch der Betrag der Abweichung bestimmt und als Eingangssignal zur Steuerung der Brennkraftmaschine, beispielsweise in Form der Einspritzzeit, verwendet werden.
Das Verfahren wird nur dann durchgeführt, wenn die AGR-Rate wenigstens 5 % beträgt.
Die Wartezeit beträgt vorteilhafterweise etwa 1,5 Sekunden, die Zeit für die Mittelwertbildung ca. 2 bis 5 Sekunden.

Claims

Verfahren zur Diagnose eines Abgasrückführsystems einer Brennkraftmaschine, bei dem die für eine gewünschte Gemischzusammensetzung benötigte Kraftstoffmenge in einer Steuereinheit u.a. aus gespeicherten Daten des AGR-Systems zunächst näherungsweise berechnet und anschließend durch einen von der Gemischzusammensetzung abhängigen Regelfaktor korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Regelfaktor sowohl bei eingeschalteter als auch bei ausgeschalteter AGR erfaßt und gespeichert wird, und daß die Differenz der Regelfaktoren bei ein- und ausgeschalteter AGR gebildet, mit vorgegebenen Werten verglichen und im Falle einer Abweichung ein Fehlersignal ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Abweichung bestimmt und als Eingangssignal zur Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es nur dann durchgeführt wird, wenn die AGR-Rate wenigstens 5% beträgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zyklisch durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine Lambda-Sonde ist und der Regelfaktor der Lambda-Regelfaktor ist.