DE19750389A1

DE19750389A1 - Abgasrückführungssystem-Diagnoseeinrichtung für einen Dieselmotor

Info

Publication number: DE19750389A1
Application number: DE19750389A
Authority: DE
Inventors: Hiromichi Miwa; Takashi Shirakawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 1998-07-02
Also published as: US5964820A; GB9723922D0; GB2319361A; GB2319361B; KR19980042299A; JPH10141150A

Description

Der Inhalt von Tokugan Hei 8-301669 mit einem Einreichungsdatum vom 13.11.96 in Japan wird hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fehlerdiagnose einer Abgasrückführungsvorrichtung bei einem Dieselmotor.

Bei Dieselmotoren wird ein Abgasrückführungssystem (EGR-System) in breitem Maße verwendet, wobei ein Teil des Abgases rückgeführt wird, um die Verbrennungstem peratur abzusenken und um den Ausstoß an Stickstoffoxid (NOx) zu vermindern.

Tokkai Hei 6-249077, die durch das Japanische Patentamt im Jahre 1994 veröffentlicht wurde, offenbart eine EGR-System-Fehlernachweisvorrichtung, wobei ein Differenzdruck vor und hinter einem EGR-Ventil unter Verwendung eines Druckmeßfühlers nachgewie sen wird, und eine Fehlerdiagnose wird basierend auf diesem Differenzdruck ausgeführt. Auch offenbart die Tokkai Hei 7-42622, die durch das Japanische Patentamt im Jahre 1995 veröffentlicht wurde, eine Vorrichtung, bei der ein Temperaturfühler in einem EGR- Durchgang vorgesehen ist, und eine Fehlerdiagnose wird basierend auf der Temperatur in dem EGR-Durchgang (Abgasrückführungsdurchgang) ausgeführt.

Beide Vorrichtungen erfordern einen Meßfühler, der vorgesehen ist, um die Diagnose auszuführen, und dieses erhöht die Kosten der Diagnosevorrichtung.

Außerdem bestand ein Problem darin, daß es nicht möglich war, zu diagnostizieren, ob ein Fehler bei dem Meßfühler auftritt.

Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, eine Diagnosevorrichtung mit einer hohen Genauigkeit zu schaffen, die einen Fehler in dem EGR-System ohne Verwendung eines speziellen Meßfühlers für die Diagnose nachweisen kann.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, die Rauchemission bei EGR-Systemfehlern zu vermindern.

Um diese Ziele zu erreichen, schafft diese Erfindung eine Vorrichtung zum Diagnosti zieren eines Fehlers in einem Abgasrückführungssystem eines Dieselmotors.

Die Vorrichtung umfaßt einen Fühler zum Nachweisen einer Durchflußmenge von Frisch luft, die in den Motor eintritt, und umfaßt einen Mikroprozessor, der dazu programmiert ist, einen Einlaßdruck des Motors von der Frischluft-Einlaßdurchflußmenge vorherzu sagen, einen Abgasdruck des Motors aus der Frischluft-Einlaßdurchflußmenge vorherzusagen und zu bestimmen, ob ein Fehler in dem Abgasrückführungssystem basierend auf dem Einlaßdruck und dem Auslaßdruck vorhanden ist.

Bevorzugterweise ist der Mikroprozessor dazu programmiert, einen Differenzdruck (differential pressure) durch Subtrahieren des Einlaßdruckes von dem Auslaßdruck zu berechnen und um zu ermitteln, daß ein Fehler in dem System vorhanden ist, wenn der Differenzdruck einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Wenn der Motor eine Kraftstoffeinspritzventilvorrichtung umfaßt, ist bevorzugterweise der Mikroprozessor außerdem dazu programmiert, einen Differenzdruck zwischen dem Einlaßdruck und einem vorbestimmten Bezugsdruck zu berechnen und um eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzventilvorrichtung zu vermindern, je größer der Differenzdruck ist.

Wenn der Motor eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfaßt, ist der Mikroprozessor außerdem bevorzugterweise dazu programmiert, einen Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck und einen vorbestimmten Bezugsdruck zu berechnen und um eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu vermindern, je größer der Differenzdruck ist.

Wenn der Motor eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfaßt, ist der Mikroprozessor außerdem dazu bevorzugterweise programmiert, einen Differenzdruck durch Subtra hieren des Einlaßdruckes von dem Auslaßdruck zu berechnen und um eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu vermindern, je größer der Differenzdruck ist.

Wenn das Abgasrückführungssystem ein Abgasrückführungsventil zum Regulieren einer Abgasrückführungsmenge basierend auf einer EGR-Zielrate (target EGR rate) umfaßt, ist der Mikroprozessor außerdem bevorzugterweise dazu programmiert, eine Abgasrück führungsdurchflußmenge von dem Einlaßdruck und dem Abgasdruck zu berechnen, eine abgeschätzte EGR-Rate aus der Frischluftdurchflußmenge und der Abgasrückführungs durchflußmenge zu berechnen und zu ermitteln, ob ein Fehler in dem Abgasrückfüh rungssystem basierend auf der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate vorhanden ist.

Bevorzugterweise ist der Mikroprozessor dazu programmiert, zu bestimmen, daß ein Fehler in dem Abgasrückführungssystem vorhanden ist, wenn eine Differenz zwischen der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.

Bevorzugterweise ist der Mikroprozessor auch dazu programmiert, die Differenz zwischen der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Schwellenwerte zu vergleichen und einen Ausmaß eines Fehlers in dem Abgasrückführungssystem entsprechend des Ergebnisses des Vergleiches abzuschätzen.

Bevorzugterweise ist der Mikroprozessor auch dazu programmiert, zu ermitteln, daß ein Fehler in dem Abgasrückführungssystem vorhanden ist, wenn ein Integralwert einer Differenz zwischen der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.

Bevorzugterweise ist der Mikroprozessor auch dazu programmiert, einen Integralwert einer Differenz zwischen der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate mit einer Mehrzahl unterschiedlicher vorbestimmter Schwellenwerte zu vergleichen und das Ausmaß eines Fehlers in dem Abgasrückführungssystem entsprechend dem Ergebnis des Vergleiches zu bestimmen.

Bevorzugterweise ist der Mikroprozessor auch dazu programmiert, zu bestimmen, daß ein Fehler in dem Abgasrückführungssystem vorhanden ist, wenn ein Verhältnis zwischen der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt.

Bevorzugterweise ist der Mikroprozessor auch dazu programmiert, zu bestimmen, ob der Motor in einem Übergangslaufzustand befindlich ist und keine Fehlerdiagnose auszu führen, wenn der Motor nicht in dem Übergangslaufzustand befindlich ist.

Außerdem umfaßt die Fehlerdiagnosevorrichtung bevorzugterweise einen Geber zum Nachweisen einer Drehzahl des Motors, und der Mikroprozessor ist dazu programmiert, zu ermitteln, ob der Motor in dem Übergangslaufzustand befindlich ist basierend auf der Änderung der Motordrehzahl.

Diese Erfindung schafft eine andere Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Fehlers in einem Abgasrückführungssystem eines Dieselmotors mit einem Mechanismus zum Nachweisen einer Durchflußmenge von frischer Luft, die in den Motor eintritt, einem Mechanismus zum Vorhersagen eines Einlaßdruckes des Motors aus der Frischluft durchflußmenge, einem Mechanismus zum Vorhersagen eines Abgasdruckes des Motors aus der Frischluftdurchflußmenge und einem Mechanismus zum Bestimmen, ob ein Fehler in dem Abgasrückführungssystem vorhanden ist, basierend auf dem Einlaßdruck und dem Abgasdruck.

Die Einzelheiten sowie andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden in dem Rest der Beschreibung angegeben und sind in den beigefügten Zeichnungen gezeigt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer EGR-System-Diagnosevorrichtung entsprechend dieser Erfindung,

Fig. 2 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß eines Einlaßdruckes Pm, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 3 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß eines Abgasdruckes Pexh, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 4 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß einer Frischlufteinlaßmenge Qac, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 5 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß einer Zylindereinström-EGR- Gas-Durchflußmenge, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 6 ein Flußdiagramm um einen Rechenprozeß einer Frischlufteinlaßtem peratur Ta, die durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 7 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß einer EGR-Gas-Temperatur Te, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 8 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß eines Äquivalenzwertes für einen volumetrischen Wirkungsgrad Kin, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 9 ein Diagramm, das den Inhalt einer Tabelle eines Druckkompensations koeffizienten Kinp, die durch die Diagnosevorrichtung gespeichert wird, zeigt,

Fig. 10 ein Diagramm, das den Inhalt einer Tabelle eines Rotationskompensa tionskoeffizienten Kinn, die durch die Diagnosevorrichtung gespeichert wird, zeigt,

Fig. 11 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß einer Abgastemperatur Texh, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 12 ein Diagramm, das den Inhalt einer Tabelle einer Abgastemperatur Texh, die durch die Diagnosevorrichtung gespeichert wird, zu zeigen,

Fig. 13 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß einer EGR-Gas-Durchfluß menge Qe, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 14 ein Diagramm, das den Inhalt einer Tabelle einer EGR-Strömungspfad- Querschnittsfläche Ave, die durch die Diagnosevorrichtung gespeichert wird, zeigt,

Fig. 15 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß einer erforderlichen Strömungsquerschnittsfläche Tav am EGR-Ventil und eine Anzahl von Schritten Step eines Schrittmotors, was durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 16 ein Diagramm, das den Inhalt einer Tabelle der Anzahl von Schritten Step, die durch die Diagnosevorrichtung gespeichert wird, zeigt,

Fig. 17 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß einer erforderlichen EGR- Menge Tqe, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 18 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß in einer EGR-Zielrate Megr, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 19 ein Diagramm, das den Inhalt eines Verzeichnisses einer EGR-Zielrate Megr, das durch die Diagnosevorrichtung gespeichert wird, zeigt,

Fig. 20 ein Flußdiagramm, um einen Rechenprozeß einer Kraftstoffeinspritzmenge Qsol, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 21 ein Diagramm, das den Inhalt eines Verzeichnisses einer Kraftstoffein spritzbasismenge Mqdrv, das durch die Diagnosevorrichtung gespeichert wird, zeigt,

Fig. 22 ein Flußdiagramm, um eine zyklische Verarbeitung einer Zylinderfrisch lufteinlaßmenge Qac, einer Kraftstoffeinspritzmenge Qsol und einer Einlaßtemperatur Tn, die durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 23 ein Flußdiagramm, um einen Fehlerdiagnoseprozeß basierend auf dem Einlaß luftdruck zu beschreiben,

Fig. 24 ein Flußdiagramm, um einen Fehlerdiagnoseprozeß basierend auf dem Abgasdruck zu beschreiben,

Fig. 25 ein Flußdiagramm, das einen Fehlerdiagnoseprozeß basierend auf einem Differenzdruck zwischen einem Einlaßdruck und einem Abgasdruck, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zeigt,

Fig. 26 ein Flußdiagramm, um einen Prozeß zum Kompensieren einer maximalen Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem Einlaßdruck Pm zu beschreiben,

Fig. 27 ein Flußdiagramm, um einen Prozeß zum Kompensieren der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem Abgasdruck Pexh zu beschreiben,

Fig. 28 ein Flußdiagramm, um einen Prozeß zum Kompensieren der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf einem Differenzdruck ΔP zwischen dem Einlaßdruck Pm und dem Abgasdruck Pexh, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 29 ein Diagramm, das den Inhalt eines Verzeichnisses eines Wertes zum Kompensieren der maximalen Einspritzmenge QsolMAX, das durch die Diagnosevor richtung gespeichert wird, zeigt,

Fig. 30 ein Flußdiagramm, um einen Prozeß zur Bestimmung, ob eine Fehler diagnose ausgeführt wird und um die maximale Kraftstoffeinspritzmenge zu kompensieren, der durch die Diagnosevorrichtung ausgeführt wird, zu beschreiben,

Fig. 31 ein Flußdiagramm, um einen Fehlerdiagnoseprozeß entsprechend einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zu beschreiben,

Fig. 32 ein Flußdiagramm, um einen Fehlerdiagnoseprozeß entsprechend einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung zu beschreiben,

Fig. 33 ein Flußdiagramm, um einen Fehlerdiagnoseprozeß entsprechend einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung zu beschreiben,

Fig. 34A und 34B Diagramme, die jeweils eine Veränderung der EGR-Rate zeigen, wenn ein EGR-Ventil 7 normal arbeitet und wenn das EGR-Ventil 7 unbeweglich ist, und

Fig. 35 ein Flußdiagramm, um einen Fehlerdiagnoseprozeß entsprechend einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung zu beschreiben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen wird Kraftstoff mit einem hohen Druck von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 3 durch eine Kraftstoffeinspritzdüse 2, die für jede Verbrennungskammer eines Mehrzylinder-Dieselmotors 1 für ein Kraftfahrzeug vorge sehen ist, zugeführt. Der Kraftstoff, der durch die Kraftstoffeinspritzdüse 2 eingespritzt wird, wird durch Kompressionswärme in dem Endzustand eines Kompressionshubes der Verbrennungskammer entzündet und verbrannt.

Ein Ansaugkrümmer 4 und ein Auspuffkrümmer 5 sind durch einen EGR-Durchgang 6 verbunden. Ein EGR-Ventil 7 zum Regulieren einer EGR-Menge (Abgasrückfüh rungsmenge) in dem EGR-Durchgang 6 und ein Hubsensor 8 zum Nachweisen einer Hubgröße des EGR-Ventils 7, sind vorgesehen. Ein Schrittmotor ist in das EGR-Ventil 7 eingebaut. Der Schrittmotor verändert die Hubgröße des EGR-Ventils 7 entsprechend der Anzahl von Schritten, die als ein Signal an den Schrittmotor eingegeben werden.

Eine Steuereinheit 10 ist vorgesehen, um die Hubgröße des EGR-Ventils 7 zu steuern und um die Fehlerdiagnose des EGR-Systems auszuführen.

Signale von einem Luftmengenmesser 12, der in dem Einlaßdurchgang 11 des Motors 1 vorgesehen ist, von einem Motordrehzahlgeber 13 zum Nachweisen einer Motordrehzahl Ne des Motors, von einem Hebelöffnungsfühler 14 zum Nachweisen einer Steuerhebel öffnung CL, welche eine Fördermenge der Kraftstoffeinspritzpumpe 3 reguliert, d. h., die Kraftstoffeinspritzmenge im Ansprechen auf ein Gaspedal reguliert, von einem Wassertemperaturfühler 15 zum Nachweisen der Kühlwassertemperatur des Motors 1 und ein Signal von dem Hubsensor 8 werden in die Steuereinheit 10 eingegeben.

Basierend auf diesen Signalen, gibt die Steuereinheit 10 ein Signal an ein Tastver hältnissteuerventil 9 ab, um eine EGR-Menge zu steuern. Sie führt auch eine Fehlerdiagnose des EGR-Systems aus, und eine Warnlampe 16 leuchtet, wenn sie ermittelt hat, daß ein Fehler vorhanden ist.

Als nächstes wird der Fehlerdiagnoseprozeß, der durch die Steuereinheit 10 ausgeführt, unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 22 beschrieben.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm zum Berechnen eines Einlaßdruckes des Motors 1.

Zuerst werden eine Zylinderfrischlufteinlaßmenge Qac, eine Zylindereinlaß-EGR-Gas- Durchflußmenge Qec (cylinder intake EGR gas flowrate), eine Frischlufteinlaßtemperatur Ta, eine EGR-Gas-Temperatur Te und ein Äquivalenzwert für den volumetrischen Wirkungsgrad Kin in einer Stufe S1 eingelesen. Die Berechnung dieser Werte wird nachstehend beschrieben.

In einer Stufe S2 wird der Einlaßluftdruck Pm durch den folgenden Ausdruck (1) unter Verwendung der zuvor erwähnten Werte berechnet

wobei R = eine Gaskonstante,
Pm = ein Einlaßluftdruck, und
Kvol = Volumen von einem Zylinder/Volumen des Einlaßluftsystems ist, wobei das Einlaßluftsystem den Frischluftdurchgang aus dem Luftmengenmesser zu einer Einlaßdrossel bezeichnet.

Außerdem sind Kin = ein Äquivalenzwert für den volumetrischen Wirkungsgrad (volumetric efficiency equivalency value),
Qac = eine Frischlufteinlaßmenge pro Zylinder,
Qec = EGR-Menge pro Zylinder,
Ta = Frischlufttemperatur,
Te = EGR-Gas-Temperatur, und
Kpm. Opm = Konstanten.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zum Berechnen des Abgasdruckes des Motors 1.

In einer Stufe S11 werden ein zyklischer Verarbeitungswert Qexh einer Fördermenge von einem Zylinder, eine EGR-Gas-Durchflußmenge Qe, eine Abgastemperatur Texh und einer Motordrehzahl Ne eingelesen. Die Berechnung dieser Werte wird nachstehend beschrieben. In einer Stufe S12 wird ein Abgasdruck Pexh durch den folgenden Ausdruck (2) unter Verwendung der oben erwähnten Werte berechnet.

Pexh = (Qexh - Qe) Texh . Ne . Kpexh + Opexh (2)

wobei Pexh = ein Abgasdruck,
Qexh = ein zyklischer Prozeßwert des Zylinderabgasvolumens,
Qe = eine EGR-Menge,
Texh = eine Abgastemperatur,
Ne = eine Motordrehzahl, und
Kpexh, Opexh = Konstanten sind.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß der Berechnung der Zylinderfrischluft einlaßmenge Qac zeigt.

In einer Stufe S21 wird eine Ausgangsspannung eines Luftmengenmessers 12 einge lesen. In einer Stufe S22 wird die Ausgangsspannung in eine Frischluftdurchflußmenge durch Ablesen von einer Tabelle umgewandelt.

In einer Stufe S23 wird eine gewichtete Mittelwertverarbeitung von der Frischluft durchflußmenge ausgeführt, um so einen gewichteten Mittelwert der Frischluftdurch flußmenge Qas₀ zu erzielen.

In einer Stufe S24 wird die Motordrehzahl Ne eingelesen. In einer Stufe S25 wird eine Frischlufteinlaßmenge Qac₀ pro Zylinder von dem gewichteten Mittelwert der Frisch luftdurchflußmenge Qas₀, der Motordrehzahl Ne und einer Konstanten KCON# berechnet.

In einer Stufe S26 wird eine Verzögerungsverarbeitung entsprechend einer Berech nungszeit für n-Zyklen für die Frischlufteinlaßmenge Qac₀ ausgeführt, und eine Frischluftmenge Qac_n eines Einlaßteils des Ansaugkrümmers 4 wird berechnet.

Auch wird in einer Stufe S27 die Zylinderfrischlufteinlaßmenge Qac von der Ansaug krümmer-Einlaßfrischluftmenge Qac_n durch den folgenden Ausdruck unter Verwendung des Volumenverhältnisses Kvol und des Äquivalenzwertes den volumetrischen Wirkungsgrad Kin berechnet.

Qac = Qac_n-1 (1 - Kvol . Kin) + Qac_n . Kvol . Kin (3)

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Berechnen des Zylindereinlaß-EGR- Gas-Durchflußmenge Qec zeigt.

Zuerst werden in den Stufen S31, S32 die EGR-Gas-Durchflußmenge Qe und die Motordrehzahl Ne eingelesen. Der Prozeß der Berechnung der EGR-Gas-Durchfluß menge Qe wird nachstehend beschrieben.

In einer Stufe S33 wird die Einlaß-EGR-Gas-Durchflußmenge Qec_n pro Zylinder aus der EGR-Gas-Durchflußmenge Qe und der Motordrehzahl Ne und der Konstanten Kcon# berechnet. In einer Stufe S34 wird die Zylindereinlaß-EGR-Gas-Durchflußmenge Qec durch den folgenden Ausdruck unter Verwendung des Volumenverhältnisses Kvol und des Äquivalenzwertes für den volumetrischen Wirkungsgrad Kin berechnet.

Qec = Qe_n-1 (1 - Kvol . Kin) + Qec_n Kvol . Kin (4)

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Berechnen der Frischlufteinlaß temperatur Ta zeigt. Dieser Prozeß ist für einen Motor, der Fühler zum Messen der Einlaßtemperatur umfaßt, nicht nötig.

Zuerst wird in einer Stufe S41 ein Einlaßdruck Pm_n-1 eingelesen.

Als nächstes wird in einer Stufe S42 die Frischlufteinlaßtemperatur Ta durch den folgenden Ausdruck (5) berechnet. Dieser Ausdruck (5) wird auf der Basis thermo dynamischer Ausdrücke abgeleitet.

wobei TA#, PA# und TOFF# Konstanten sind und κ ein Verhältnis der spezifischen Wärme ist.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das ein Prozeß zum Berechnen der EGR-Temperatur Te des Ansaugkrümmereinlasses zeigt.

Zuerst wird in einer Stufe S51 die Abgastemperatur Texh eingelesen. Die Berechnung der Abgastemperatur Texh wird nachstehend beschrieben.

In einer Stufe S52 wird die EGR-Temperatur Te durch den folgenden Ausdruck berechnet.

Te = Texh . KTLOS# (6)

wobei KTLOS# = eine Konstante ist.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Berechnen des Äquivalenzwertes für den volumetrischen Wirkungsgrad Kin zeigt.

Zuerst wird einer Stufe S61 der Einlaßdruck Pm_n-1 und die Motordrehzahl Ne eingelesen. In einer Stufe S62 wird ein Druckkompensationskoeffizient Kinp aus dem Einlaßdruck Pm_n-1 unter Verwendung einer Tabelle der in Fig. 9 gezeigten Daten ermittelt. In einer Stufe S63 wird ein Rotationskompensationskoeffizient Kinn von der Motordrehzahl Ne unter Verwendung einer Tabelle der in Fig. 10 gezeigten Daten ermittelt.

In einer Stufe S64 wird der Äquivalenzwert für den volumetrischen Wirkungsgrad Kin durch Verwenden dieser Kompensationskoeffizienten berechnet.

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, der einen Prozeß zum Berechnen der Abgastemperatur Texh zeigt. Dieser Prozeß ist bei einem Motor, der Meßfühler zum Messen der Abgastemperatur umfaßt, nicht notwendig.

Zuerst wird ein zyklischer Verarbeitungswert (cyclic processing value) Qfo einer Kraftstoffeinspritzmenge in einer Stufe S71 eingelesen, ein zyklischer Verarbeitungswert der Einlaßtemperatur Tno wird einer Stufe S72 eingelesen, und der Abgasdruck wird in einer Stufe S73 eingelesen.

In der Stufe S74 wird ein Abgastemperaturbasiswert Texhb von dem zyklischen Verarbeitungswert Qfo der Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung einer Tabelle der in Fig. 12 gezeigten Daten ermittelt. Der zyklische Verarbeitungswert wird nachstehend beschrieben.

In einer Stufe S75 wird ein Einlaßtemperatur-Korrekturkoeffizient Ktexh₁ durch den folgenden Ausdruck aus dem zyklischen Verarbeitungswert der Einlaßtemperatur Tno berechnet. Die zyklische Verarbeitung wird nachstehend beschrieben.

wobei TA#, KN# = Konstanten sind.

In einer Stufe S76 wird ein Temperaturanstieg-Kompensationskoeffizient Ktexh₂ durch den folgenden Ausdruck aus dem Abgasdruck Pexh_n-1 berechnet.

wobei PA#, Ke = Konstanten sind.

Beide zuvor erläuterten Ausdrücke (7) und (8) basieren auf grundlegenden thermo dynamischen Ausdrücken.

In einer Stufe S77 wird die Abgastemperatur Texh durch den folgenden Ausdruck aus dem Abgastemperaturbasiswert Texhb, dem Einlaßtemperatur-Korrekturkoeffizient Ktexh₁ und dem Temperaturanstieg-Kompensationskoeffizient Ktexh₂ berechnet.

Texh = Texhb . Ktexh₁ . Ktexh₂ (9).

Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Berechnen der EGR-Gas- Durchflußmenge (EGR gas flowrate) Qe zeigt.

Zuerst wird in einer Stufe S81 der Einlaßdruck Pm, der Abgasdruck Pexh und die Schrittanzahl Step des Schrittmotors des EGR-Ventils 7 eingelesen. In einer Stufe S82 wird eine EGR-Strömungspfad-Querschnittsfläche Ave aus der Anzahl der Stufen Step unter Verwendung der Tabelle der in Fig. 17 gezeigten Daten berechnet. In einer Stufe S83 wird die EGR-Gas-Durchflußmenge Qe durch den folgenden Ausdruck (10) berechnet. Dieser Ausdruck wird aus dem Bernouilli'schen Ausdruck abgeleitet.

Qe = Ave . √Pexh - Pm . KR# (10)

wobei KR# eine Konstante ist, welche effektiv gleich √2 . p (p = Abgasdichte) ist.

Fig. 22 ist ein Flußdiagramm, das einen zyklischen Prozeß zum Verarbeiten einer Zylindereinlaßtemperatur Tn, einer Kraftstoffeinspritzmenge Qsol und der Einlaßluft menge Qac zeigt.

In einer Stufe S231 werden die Zylindereinlaßfrischluftmenge Qac, die Kraftstoff einspritzmenge Qsol und die Zylindereinlaßtemperatur Tn eingelesen. Hierbei ist die Zylindereinlaßfrischluftmenge Qac ein Wert, der aus dem Prozeß von Fig. 4 erzielt wird, die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol ist ein Wert, der aus dem Ausgangssignal des Hebelfühlers 14 erzielt wird, und die Zylindereinlaßtemperatur Tn wird aus der EGR- Temperatur Te berechnet, die aus der Frischlufteinlaßtemperatur Ta erzielt wird, die in dem Prozeß von Fig. 6 ermittelt wird, und die EGR-Temperatur Te wird aus dem folgenden Ausdruck (11) erzielt.

In einer Stufe S232 wird bezüglich der Zylinderfrischlufteinlaßmenge Qac und der Zylindereinlaßtemperatur Tn eine Verzögerungsverarbeitung (delay processing) für die Anzahl der Zylinder des Motors 1 minus einem Zylinder ausgeführt, um so die Zylinder frischlufteinlaßmenge Qexh und den zyklischen Verarbeitungswert der Frischluft temperatur Tno zu berechnen. Bezüglich der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol wird die Verzögerungsverarbeitung für die Anzahl der Zylinder des Motors 1 minus zwei Zylinder durch den Ausdruck (13) ausgeführt, um einen zyklischen Verarbeitungswert Qfo der Kraftstoffeinspritzmenge zu berechnen. Die Gleichungen (12) bis (14) zeigen eine Z-Rückumformung (reverse conversion).

Qexh = Qac . Z⁻^(CYLN#-1) (12)

Qfo = Qsol . Z⁻^(CYLN#-2) (13)

Tno = Tn . Z⁻^(CYKN#-1) (14)

Die Fig. 15, 17, 18 und 20 zeigen EGR-Steuerflußdiagramme.

Fig. 15 zeigt einen Berechnungsprozeß der Anzahl der Schritte Step des Schrittmotors und einer erforderlichen EGR-Strömungspfad-Querschnittsfläche Tav.

Zuerst wird in einer Stufe S91 der Einlaßdruck Pm, der Abgasdruck Pexh und eine erforderliche EGR-Menge Tqe eingelesen. In einer Stufe S92 wird die erforderliche Strömungspfad-Querschnittsfläche Tav am EGR-Ventil durch den folgenden Ausdruck berechnet. Dieser Ausdruck wird von der Bernouilli'schen Gleichung abgeleitet.

Hierbei ist KR# die gleiche Konstante wie die, die in der Stufe S83 beschrieben wurde.

In einer Stufe S93 wird die Anzahl der Schritte Step des Schrittmotors aus der erforder lichen Strömungspfad-Querschnittsfläche Tav am EGR-Ventil unter Verwendung der Tabelle der in Fig. 16 gezeigten Daten ermittelt.

Fig. 17 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Berechnen der erforderlichen EGR- Menge Tqe zeigt.

Zuerst werden in einer Stufe S101 die Motordrehzahl Ne, eine EGR-Zielrate Megr und die Zylinderfrischlufteinlaßmenge Qac eingelesen. In einer Stufe S102 wird die Zylinder einlaßfrischluftmenge Qac mit der EGR-Zielrate Megr multipliziert, um so eine Einlaß- EGR-Zielmenge Tqec₀ zu ermitteln.

In einer Stufe S103 wird eine Vorlaufverarbeitung (advance processing) entsprechend der Kapazität des Einlaßsystemes für die Einlaß-EGR-Zielmenge Tqec₀ ausgeführt, um einen Prozeßwert Tqec der Einlaß-EGR-Zielmenge zu berechnen.

Die Vorlaufverarbeitung wird durch die folgenden Gleichungen (16) und (17) reprä sentiert.

Tqec = Tqec₀ . K₁ - (K₁ - 1) . Rqec_n-1 (16)

Rqec = Rqec_n-1 . (1 - K₂) . Tqec₀ (17)

wobei K₁ = eine Vorlaufzunahme (advance gain), und
K₂ = eine Konstante ist, die entsprechend der Kapazität des Einlaßsystems ermittelt wurde.

In einer Stufe S104 wird die erforderliche EGR-Menge (required EGR amount) Tqe aus einem Prozeßwert Tqec, der Motordrehzahl Ne und der Konstanten KCON# durch den folgenden Ausdruck (18) berechnet.

Fig. 18 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Berechnen einer EGR-Zielrate Megr zeigt.

Zuerst werden in einer Stufe S111 die Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritz menge Qsol eingelesen. In einer Stufe S112 wird die EGR-Rate Megr aus Ne und Qsol unter Verwendung eines Verzeichnisses der in Fig. 19 gezeigten Daten berechnet.

Fig. 20 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Berechnen der Kraftstoffeinspritz menge Qsol zeigt.

Zuerst wird einer Stufe S121 die Motordrehzahl Ne und die Steuerhebelöffnung CL eingelesen.

In einer Stufe S122 wird eine Kraftstoffeinspritzbasismenge Mqdrv aus Ne und CL unter Verwendung eines Verzeichnisses der in Fig. 21 gezeigten Daten ermittelt.

In einer Stufe S123 werden Wassertemperaturkorrekturen und andere Korrekturen für die Kraftstoffeinspritzbasismenge Mqdrv verwendet, um die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol zu berechnen.

In einer Stufe S124 wird die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol so begrenzt, daß sie nicht die maximale Kraftstoffeinspritzmenge QsolMAX überschreitet, welche zuvor entsprechend den Motorlaufzuständen festgelegt wurde.

Als nächstes wird die Fehlerdiagnose des EGR-Ssystems erläutert.

Fig. 23 ist ein Flußdiagramm, das einen Fehlerdiagnoseprozeß basierend auf dem Einlaßluftdruck des EGR-Systems zeigt.

Zuerst wird in einer Stufe S131 der Einlaßdruck Pm eingelesen.

Ein Bezugswert Pm₀ des Einlaßdruckes Pm, welcher vorher entsprechend verschiedener Motorlaufzustände festgelegt wurde, wird in der Steuereinheit 10 gespeichert. In einer Stufe S132 wird der Bezugswert Pm₀ entsprechend den Laufzuständen zu diesem Zeitpunkt eingelesen, und in einer Stufe S133 wird eine Differenz ΔPm zwischen dem Einlaßdruck Pm und dem Bezugswert Pm₀ berechnet.

In einer Stufe S134 wird ΔPm mit einem vorher festgelegten, vorbestimmten Wert verglichen. Wenn ΔPm größer als der vorbestimmte Wert ist, wird in einer Stufe S135 festgelegt, daß ein Fehler in dem EGR-System vorhanden ist, und in einer Stufe S136 wird ein Fehler durch Einschalten einer Warnlampe, mit welcher das Fahrzeug versehen ist, angegeben. Wenn ΔPm kleiner als der vorbestimmte Wert in der Stufe S134 ist, endet der Programmablauf.

Fig. 24 zeigt ein Flußdiagramm, das einen Fehlerdiagnoseprozeß basierend auf dem Abgasdruck des EGR-Systems zeigt.

In diesem Prozeß wird der Einlaßdruck Pm des Diagnoseprozesses basierend auf dem Einlaßluftdruck von Fig. 23 durch den Abgasdruck Pexh ersetzt, wobei ansonsten der Prozeß identisch zu dem Prozeß von Fig. 23 ist.

Fig. 25 ist ein Flußdiagramm, das einen Fehlerdiagnoseprozeß basierend auf einem Differenzdruck zwischen dem Einlaßdruck und dem Auslaßdruck des EGR-Systems beschreibt.

Zuerst werden in einer Stufe S151 der Einlaßdruck Pm und der Abgasdruck Pexh eingelesen.

In einer Stufe S152 wird ein Differenzdruck P zwischen Pm und Pexh berechnet.

Ein Bezugswert P₀ des Differenzdruckes P, welcher vorher entsprechend verschiedener Laufzustände festgelegt wurde, wird in der Steuereinheit 10 gespeichert. In einer Stufe S153 wird der Bezugswert P₀ entsprechend den Laufzuständen zu diesem Zeitpunkt eingelesen.

In einer Stufe 154 wird eine Differenz ΔP zwischen dem Differenzdruck P und dem Bezugswert P₀ berechnet.

In einer Stufe S155 wird die Differenz ΔP mit einem vorgegebenen Wert verglichen. Wenn die Differenz ΔP groß ist, wird in einer Stufe S156 bestimmt, daß ein Fehler in dem EGR-System vorhanden ist, und in einer Stufe S157 wird der Fehler durch Einschalten einer Warnlampe, welche bei dem Fahrzeug vorgesehen ist, angezeigt. Wenn die Differenz ΔP kleiner als der vorgegebene Wert in der Stufe S155 ist, endet der Prozeß.

Wie in den Fig. 23, 24 gezeigt ist, kann die EGR-System-Fehlerdiagnose nur basierend auf dem Einlaßdruck Pm oder dem Abgasdruck Pexh ausgeführt werden, wobei jedoch eine genauere Diagnose basierend auf dem Differenzdruck zwischen dem Einlaßdruck und dem Abgasdruck ausgeführt werden kann.

In dem in den Fig. 23 bis 25 gezeigten Prozeß liegt der Grund, warum eine Differenz zwischen dem berechneten Wert und dem Bezugswert für den Druck vorhanden ist, in folgendem. Der Bezugswert basiert auf der Öffnungsquerschnittsfläche des EGR-Ventils 7 unter der Annahme, daß das EGR-Ventil 7 keinen Fehler aufweist. Wenn das EGR- Ventil 7 einen Fehler hat und in einer bestimmten Öffnung unbeweglich ist, ist die Öffnungsquerschnittsfläche von dem berechneten Wert verschieden, und der Druck ist daher als ein Ergebnis dessen unterschiedlich.

Fig. 26 ist ein Flußdiagramm zum Beschreiben eines Prozesses zum Kompensieren der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem Einlaßdruck Pm.

In einer Stufe S124 von Fig. 20 ist die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol so begrenzt, daß sie nicht eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge QsolMAX überschreitet, die vorher entsprechend der Motorlaufzustände festgelegt wurde, und in diesem Prozeß wird diese maximale Kraftstoffeinspritzmenge weiter vermindert entsprechend dem Einlaßdruck Pm, weicher in der Stufe S2 ermittelt wurde.

In einer Stufe S161 wird der Einlaßdruck Pm eingelesen. In einer Stufe S162 wird der Bezugswert Pm₀, der entsprechenden Laufzuständen zu diesem Zeitpunkt entspricht, eingelesen. Der Bezugswert Pm₀ ist der gleiche Wert, wie er in dem Fehlerdiagnose prozeß von Fig. 23 verwendet wurde. In einer Stufe S163 wird eine Differenz ΔPm = Pm₀ - Pm zwischen dem Einlaßdruck Pm und dem Bezugswert Pm₀ berechnet.

In einer Stufe S164 wird ein Korrekturwert unter Verwendung eines in Fig. 29 gezeigten Verzeichnisses entsprechend der Differenz ΔPm ermittelt, und dann wird in einer Stufe S156 der Korrekturwert von der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge QsolMAX subtrahiert.

Der Effekt der Verwendung dieser Korrektur besteht darin, daß die Korrektur größer wird und daß die maximale Kraftstoffeinspritzmenge QsolMAX geringer wird, je größer die Differenz ΔPm wird, wie in Fig. 29 gezeigt ist.

Diese Verarbeitung basiert auf dem folgenden Grund.

Die Menge des Rauches, der durch einen Dieselmotor erzeugt wird, wächst entsprechend einer Verminderung eines Koeffizienten an überschüssiger Luft in der Verbrennungskammer. Mit anderen Worten, wenn die EGR-Menge relativ zur Menge an Frischluft in der Verbrennungskammer anwächst, vermindert sich die Sauerstoffmenge und es besteht die Tendenz, daß Rauch leichter erzeugt wird.

Wenn das EGR-Ventil 7 in dem offenen Zustand unbeweglich ist, wächst das EGR-Gas relativ an, und der Koeffizient für überschüssige Luft fällt, so daß Rauch erzeugt wird. In diesem Fall vermindert sich der Einlaßdruck Pm aufgrund des Einströmens von EGR- Gas. Daher der Einlaßdruck Pm sich vermindert hat, kann die Rauchemission durch Reduzieren der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge durch den obigen Prozeß verhindert werden, so daß der Koeffizient an überschüssiger Luft nicht fällt.

Fig. 27 ist ein Flußdiagramm, der ein Prozeß zum Korrigieren der maximalen Kraftstoff einspritzmenge basierend auf dem Abgasdruck Pexh zeigt.

Dieser Prozeß ist der gleiche, wie der von Fig. 26, außer daß der Einlaßdruck Pm in dem Prozeß von Fig. 26 durch den Abgasdruck Pexh ersetzt wird.

Fig. 28 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Korrigieren der maximalen Kraft stoffeinspritzmenge basierend auf dem Differenzdruck P zwischen dem Einlaßdruck Pm und dem Abgasdruck Pexh zeigt.

Zuerst werden in einer Stufe S181 der Einlaßdruck Pm und der Abgasdruck Pexh eingelesen. In einer Stufe S182 wird der Differenzdruck P zwischen dem Einlaßdruck Pm und dem Abgasdruck Pexh, d. h. P = Pexh - Pm, berechnet.

In einer Stufe S183 wird der Bezugswert P₀, der den Motorlaufzuständen zu diesem Zeitpunkt entspricht, eingelesen und in einer Stufe S184 wird die Differenz ΔP zwischen dem Differenzdruck P und dem Referenzwert P₀, d. h. ΔP = P - P₀, berechnet.

In einer Stufe S185 wird ein Korrekturwert aus der Differenz ΔP unter Verwendung des in Fig. 29 gezeigten Verzeichnisses ermittelt, und in einer Stufe S186 wird die maximale Kraftstoffeinspritzmenge QsolMAX durch den Korrekturwert, der ermittelt wurde, vermindert.

Der Effekt der Anwendung dieser Korrektur besteht darin, daß die Korrektur größer wird, und daß die maximale Kraftstoffeinspritzmenge QsolMAX kleiner wird, je größer die Differenz ΔP ist, wie in Fig. 29 gezeigt ist.

Die Menge an emittiertem Rauch kann durch den Korrekturprozeß von Fig. 27 oder den Korrekturprozeß von Fig. 28 auf die gleiche Weise wie der Korrekturprozeß von Fig. 26 vermindert werden.

Fig. 30 ist ein Flußdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung, ob eine Fehlerdiagnose des EGR-Systems und eine Korrektur der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge auszuführen ist.

Hierbei wird in einer Stufe S191 ermittelt, ob Motorlaufzustände in einem vorbestimmten stationären Zustand (steady state) befindlich sind, d. h., es wird bestimmt, daß der Motor in einem vorbestimmten stationären Zustand befindlich ist, wenn die Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Qso jeweils in der Nähe der vorbestimmten Werte liegen, und die Abweichungen dieser Werte innerhalb vorbestimmter Werte liegen.

In einer Stufe S192 wird ermittelt, ob die Laufzustände innerhalb eines EGR-Ausfüh rungsbereiches befindlich sind.

In einer Stufe S192 wird ermittelt, ob die Laufzustände innerhalb eines EGR-Ausfüh rungsbereiches sind.

Wenn die Laufzustände innerhalb des EGR-Bereiches befindlich sind, werden eine Fehlerdiagnose des EGR-Systems und eine Korrektur der maximalen Kraftstoffein spritzmenge in einer Stufe S193 zugelassen. Die zuvor erläuterte EGR-System- Fehlerdiagnose und die Korrektur der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge werden dann ausgeführt.

Wenn andererseits in der Stufe S191 ermittelt wurde, daß stationäre Zustandsbe dingungen nicht vorhanden sind oder in der Stufe S192 ermittelt wurde, daß Laufzu stände außerhalb des EGR-Ausführungsbereiches befindlich sind, wird dieser Prozeß beendet, ohne eine Fehlerdiagnose des EGR-Systems und eine Korrektur der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge zuzulassen.

Eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 31 beschrieben. Der Aufbau der Hardware dieser Ausführungsform ist identisch zu der der ersten Ausführungsform.

Zuerst wird das Konzept dieser Ausführungsform beschrieben. Hierbei wird angenom men, daß ein Wert, der durch Dividieren der EGR-Gas-Durchflußmenge Qe durch einen gewichteten Mittelwert der Frischluftdurchflußmenge Qas₀ erzielt wird, in einen abge schätzten Einlaß-EGR-Faktor Regr eingegeben wird. Wenn das EGR-Ventil 7 normal arbeitet, ist dieser Wert gleich der EGR-Zielrate Megr.

Wenn jedoch das EGR-Ventil 7 einen Fehler aufweist, d. h. wenn das EGR-Ventil 7 in einer weit geöffneten Position unbeweglich ist, tritt eine unerwünschte Abgasrückführung auf, auch wenn die EGR-Zielrate Megr niedrig ist, und die Frischluftdurchflußmenge Qas₀ und die Zylindereinlaßfrischluftmenge die durch den Luftmengenmesser 12 nachgewiesen werden, vermindern sich stark. Wenn sich die Zylindereinlaßfrischluft menge Qac vermindert, vermindert sich auch der berechnete Wert der erforderliche EGR-Menge Tqe. Basierend auf der Zylinderfrischlufteinlaßmenge Qac ändern sich auch der Abgasdruck Pexh und der Einlaßdruck Pm. In diesem Fall besteht mehr Abweichung des Einlaßdruckes Pm, und der Differenzdruck Pexh - Pm zwischen Pexh und Pm ist kleiner als der wahre Wert.

Das Vermindern der erforderlichen EGR-Menge Tqe und das Vermindern des Differenz druckes Pexh - Pm heben sich tatsächlich einander auf, so daß der berechnete Wert der erforderlichen Strömungspfad-Querschnittsfläche Tav des EGR-Ventils, das durch die Gleichung (12) berechnet wurde, nicht stark abweicht.

Demzufolge gibt es keine große Änderung bei der Anzahl der Schritte Step, welche sich auf die erforderliche Strömungspfad-Querschnittsfläche Tav am EGR-Ventil bezieht, wie in Fig. 16 gezeigt ist, noch gibt es eine große Änderung bei der EGR-Strömungspfad- Querschnittsfläche Ave, welche sich auf die Anzahl der Schritte Step bezieht, die in Fig. 14 gezeigt sind. Als ein Ergebnis dessen vermindert sich die EGR-Gas-Durchflußmenge Qe, die in Gleichung (10) erzielt wurde, leicht aufgrund der Verminderung des Differenz druckes (Pexh - Pm). Es besteht jedoch eine große Verminderung bei der Frischluft durchflußmenge Qas₀, so daß die abgeschätzte EGR-Rate Regr einen größeren Wert einnimmt als die EGR-Zielrate Megr.

Diese Erscheinung ist augenscheinlicher, wenn die EGR-Strömungspfad-Querschnitts fläche Ave basierend auf einer Hubgröße Lift, die durch den Hubsensor 8 nachgewiesen wurde, anstatt der Anzahl der Schritte Step berechnet wird.

Daher kann ein EGR-Systemfehler leichter diagnostiziert werden durch Vergleichen der EGR-Zielrate Megr mit der abgeschätzten EGR-Rate Regr. Da auch EGR-Systeme normalerweise mit dem Hubsensor 8 versehen sind, besteht kein Erfordernis, einen anderen Hubsensor 8 für die Fehlerdiagnose vorzusehen, auch wenn die EGR- Strömungspfad-Querschnittsfläche Ave aus der Hubgröße Lift ermittelt wurde.

Fig. 31 zeigt einen Prozeß zum Diagnostizieren eines Fehlers des EGR-Ventils 7 basierend auf der zuvor erläuterten Theorie.

Zuerst wird in einer Stufe S201 die EGR-Zielrate eingelesen, und in einer Stufe S202 wird die abgeschätzte EGR-Rate Regr eingelesen. In einer Stufe S203 wird eine Differenz Degr zwischen der EGR-Zielrate Megr und der abgeschätzten EGR-Rate Regr berechnet.

In einer Stufe S204 wird ein vorbestimmter Schwellenwert Degr, der durch die Steuerein heit 10 gespeichert wurde, mit Degr verglichen. Wenn Degr gleich oder größer als der Schwellenwert Degr ist, schreitet die Routine zu einer Stufe S205, und es wird ermittelt, daß das EGR-System einen Fehler hat. In diesem Fall leuchtet eine Warnlampe in einer Stufe S206, und die Routine wird beendet.

Wenn Degr kleiner als der Schwellenwert Degr ist, wird in einer Stufe S207 bestimmt, daß das EGR-System normal funktioniert, und die Routine wird abgeschlossen.

Fig. 32 zeigt eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung. Entsprechend dieser Ausführungsform sind die Stufen S211 und S212 anstatt der Stufen 203 und S204 des Prozesses von Fig. 31 vorgesehen. In einer Stufe S211 wird eine Differenz zwischen der EGR-Zielrate Megr und der abgeschätzten EGR-Rate Regr über ein vorbestimmtes Intervall integriert. In einer Stufe S212 wird ein Integralwert ΔEGRi in dem vorbestimmten Intervall mit einem vorbestimmten Schwellenwert Degri verglichen, und wenn der Integralwert ΔEGRi gleich oder größer als der Schwellenwert Degri ist, wird festgelegt, daß das EGR-System einen Fehler aufweist.

Daher kann durch Verwendung von Integralwerten die Wirkung auf die Diagnose von Fehlern aufgrund der Ansprechverzögerung von Meßfühlern und Betätigungsorganen, wenn sich die Laufzustände verändern, eliminiert werden, und eine präzisere Fehler diagnose kann ausgeführt werden.

Fig. 33 zeigt eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung. Entsprechend dieser Ausführungsform wird eine Stufe S213 zu dem Prozeß der dritten Ausführungsform hinzugefügt.

In dieser Ausführungsform wird an dem Start des Fehlerdiagnoseprozesses in der Stufe S213 ermittelt, ob der Motor 1 in einem Übergangslaufzustand befindlich ist. Spezifischerweise wird, wenn eine große Änderung der Motordrehzahl Ne vorhanden ist, ermittelt, daß Übergangslaufzustände existieren. Wenn Übergangslaufzustände nicht existieren, d. h. in dem stationären Laufzustand, wird eine Fehlerdiagnose nicht ausgeführt. Eine Fehlerdiagnose wird nur während der Übergangszustände ausgeführt, wenn die Veränderung der Motordrehzahl Ne gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Wenn in dem stationären Zustand das EGR-Ventil 7 in einem Zustand unbeweglich ist entsprechend der EGR-Zielrate, kann es möglich sein, daß man nicht einen Fehler nachweist, da die Differenz zwischen dem EGR-Zielwert Megr und dem abgeschätzten EGR-Faktor Regr klein ist.

Während des Übergangslaufes des Motors, wenn sich die EGR-Zielrate Megr konstant ändert, besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, daß wenn das EGR-Ventil 7 unbe weglich ist, die Differenz zwischen der EGR-Zielrate Megr von dem abgeschätzten EGR- Faktor Regr klein bleiben. Auch ist im allgemeinen bezüglich der Differenz zwischen der EGR-Zielrate Megr und dem abgeschätzten EGR-Faktor Regr in dem Übergangszustand eine beträchtliche Diskrepanz zwischen dem Fall, wo das EGR-Ventil 7 normal arbeitet und in dem Fall, wo es unbeweglich ist, wie in den Fig. 34A, 34B gezeigt ist, und diese Diskrepanz ist viel auffallender, als in dem stationären Zustand. Die Präzision der Fehlerdiagnose kann daher durch Begrenzen der EGR-System-Fehlerdiagnose auf Übergangslaufzustände verbessert werden.

Fig. 35 zeigt eine fünfte Ausführungsform dieser Erfindung.

Entsprechend dieser Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Schwellenwerten für eine Fehlerbestimmung vorgesehen, um das Ausmaß eines Fehlers in dem EGR-System festzulegen.

Die Verarbeitung von den Stufen S201 zur Stufe S211 ist die gleiche, wie bei der dritten Ausführungsform.

In der Stufe S212 wird ein Integralwert ΔEGRi mit einem Schwellenwert D1egri verglichen. Wenn der Integralwert ΔEGRi kleiner als der Schwellenwert D1egri ist, wird in einer Stufe S207 festgelegt, daß das EGR-System normal ist, und der Prozeß wird abgeschlossen.

Wenn andererseits in der Stufe S212 ermittelt wurde, daß der Integralwert ΔEGRi gleich oder größer als der Schwellenwert D1egri ist, wird der Integralwert ΔEGRi mit einem Schwellenwert D2egri in einer folgenden Stufe S214 verglichen. Der Schwellenwert D2egri ist größer festgelegt, als der Schwellenwert D1egri.

Wenn der Integralwert Degri gleich oder größer als der Schwellenwert D2egri ist, wird in einer Stufe S215 festgelegt, daß das EGR-Ventil 7 feststehend ist, eine Warnlampe 16 leuchtet in einer Stufe S216, und eine Umschaltung wird auf eine begrenzte Laufzu standsbetriebsart hergestellt. In dieser begrenzten Betriebsart kann z. B. ein Prozeß ausgeführt werden, um die maximale Kraftstoffeinspritzmenge zu korrigieren, wie in Fig. 28 der ersten Ausführungsform gezeigt ist. Durch Begrenzen der maximalen Kraftstoff einspritzmenge wird der Lauf des Motors begrenzt, so daß das Fahrzeug eine Reparatur werkstatt selbständig erreichen kann. Wenn andererseits in der Stufe S214 ΔEGRi kleiner als der Schwellenwert D2egri ist, wird einer Stufe S217 festgelegt, daß das EGR- Ventil 7 nicht vollständig funktioniert, die Warnlampe 16 leuchtet in einer Stufe S218 und das EGR-Ventil 7 wird vollständig geschlossen, so daß die sekundären Probleme, wie z. B. eine strukturelle Deformation des Komponententeiles des Einlaßsystemes aufgrund einer Rückführung einer großen Menge an heißem Abgas nicht auftritt.

Auf diese Weise kann durch Abschätzen des Ausmaßes eines Fehlers eine geeignete Aktion durchgeführt werden, um den Fehler entsprechend seines Ausmaßes zu behandeln.

Bei den zuvor erläuterten zweiten bis fünften Ausführungsformen wurde eine Fehlerdia gnose unter Verwendung der Differenz ΔEGR zwischen der EGR-Zielrate Megr und der abgeschätzten EGR-Rate Regr ausgeführt, wobei aber auch eine Fehlerdiagnose unter Verwendung des Verhältnisses des EGR-Zielfaktors Megr und des abgeschätzten EGR- Faktors Regr ausgeführt werden kann.

Zum Beispiel kann in dem Fehlerdiagnoseprozeß, der in Fig. 31 der zweiten Ausfüh rungsform gezeigt ist, die Gleichung ΔEGR = |Megr - Regr| der Stufe S202 durch ΔEGR = Megr/Regr ersetzt werden, und die Bestimmung der Stufe S204 kann durch Degr_min < ΔEGR < Degr_max ersetzt werden. Mit anderen Worten, es wird ermittelt, ob ΔEGR innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt. Wenn ΔEGR außerhalb dieses Bereiches liegt, wird festgelegt, daß das EGR-System einen Fehler aufweist.

Auch können in den Prozessen der Fig. 32, 33 und Fig. 35 entsprechende Stufen, wie oben beschrieben, ersetzt werden.

Es ist natürlich verständlich, daß ein wünschenswerter Effekt durch Kombinieren des Prozesses für die Korrektur der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge, die in den Fig. 26 bis 28 der ersten Ausführungsform gezeigt sind, mit jeder der zweiten bis fünften Ausfüh rungsform erzielt werden kann.

Es ist beabsichtigt, daß die entsprechenden Konstruktionen, Materialien, Wirkungen und Äquivalente aller Einrichtungen plus Funktionselemente in den nachstehenden Ansprüchen irgendeine Konstruktion, ein Material oder Wirkungen zum Ausführen der Funktionen in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen einschließt, wie sie spezifisch beansprucht sind. Die Ausführungsformen dieser Erfindung, bei welcher ein ausschließliches Eigentum oder ein ausschließliches Vorrecht beansprucht wird, sind wie folgt definiert.

Claims

1. Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Fehlers in einem Abgasrückführungssystem eines Dieselmotors (1), gekennzeichnet durch
einen Sensor (12) zum Nachweisen einer Strömungsrate von frischer Luft, die in den Motor (1) eintritt, und
einen Mikroprozessor (10), der programmiert ist zum
Vorhersagen eines Einlaßdruckes des Motors (1) aus der Frischlufteinlaßdurch flußmenge,
Vorhersagen eines Abgasdruckes des Motors (1) aus der Frischlufteinlaßdurch flußmenge, und
Bestimmen, ob ein Fehler in dem Abgasrückführungssystem vorhanden ist basierend auf dem Einlaßdruck und dem Abgasdruck.

2. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (10) dazu programmiert ist, einen Differenzdruck durch Subtrahieren des Einlaßdruckes von dem Auslaßdruck zu berechnen und zu bestimmen, daß ein Fehler in dem System vorliegt, wenn der Differenzdruck einen vorbestimmten Wert überschreitet.

3. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (2) umfaßt, und daß der Mikroprozessor (10) außerdem dazu programmiert ist, einen Differenzdruck zwischen dem Einlaßdruck und einem vorbestimmten Bezugsdruck zu berechnen und eine maximale Kraftstoffeinspritz menge der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (2) zu vermindern, je größer der Differenzdruck ist.

4. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (2) umfaßt, und daß der Mikroprozessor (10) außerdem dazu programmiert ist, einen Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck und einem vorbestimmten Bezugsdruck zu berechnen und eine maximale Kraftstoffeinspritz menge der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (2) zu vermindern, je größer der Differenzdruck ist.

5. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (2) umfaßt, und daß der Mikroprozessor (10) außerdem dazu programmiert ist, einen Differenzdruck durch Subtrahieren des Einlaß druckes von dem Abgasdruck zu berechnen und um eine maximale Kraftstoffein spritzmenge der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (2) zu vermindern, je größer der Differenzdruck ist.

6. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführungssystem ein Abgasrückführungsventil (7) zum Regulieren einer Abgasrückführungsmenge basierend auf einer EGR-Zielrate umfaßt, und daß der Mikroprozessor (10) außerdem dazu programmiert ist, eine Abgasrückführungsdurch flußmenge von dem Einlaßdruck und dem Abgasdruck zu berechnen, eine abgeschätzte EGR-Rate aus der Frischluftdurchflußmenge und der Abgasrückführungsdurchfluß menge zu berechnen und zu bestimmen, ob ein Fehler in dem Abgasrückführungs system vorliegt basierend auf der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate.

7. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (10) dazu programmiert ist, zu bestimmen, daß ein Fehler in dem Abgasrückführungssystem vorliegt, wenn eine Differenz zwischen der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.

8. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (10) dazu programmiert ist, die Differenz zwischen der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate mit einer Mehrzahl unterschiedlicher vorbestimmter Schwellenwerte zu vergleichen und einen Ausmaß eines Fehlers in dem Abgasrückfüh rungssystem entsprechend des Ergebnisses des Vergleiches abzuschätzen.

9. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (10) dazu programmiert ist, zu bestimmen, daß ein Fehler in dem Abgasrückführungssystem vorliegt, wenn ein Integralwert einer Differenz zwischen der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate größer als ein vorbestimmter Schwellen wert ist.

10. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (10) dazu programmiert ist, einen Integralwert einer Differenz zwischen der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate mit einer Mehrzahl unterschiedlicher vorbestimmter Schwellenwerte zu vergleichen und den Ausmaß eines Fehlers in dem Abgasrückführungssystem entsprechend des Ergebnisses des Vergleiches zu bestimmen.

11. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (10) dazu programmiert ist, zu bestimmen, daß ein Fehler in dem Abgasrückführungssystem vorliegt, wenn ein Verhältnis zwischen der EGR-Zielrate und der abgeschätzten EGR-Rate außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt.

12. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (10) außerdem dazu programmiert ist, zu ermitteln, ob der Motor (1) in einem Übergangslaufzustand befindlich ist und die Fehlerdiagnose nicht auszuführen, wenn der Motor (1) nicht in dem Übergangslaufzustand befindlich ist.

13. Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Sensor (13) zum Nachweisen einer Drehzahl des Motors (1), wobei der Mikroprozessor (10) dazu programmiert ist, basierend auf einer Änderung der Motordrehzahl zu bestimmen, ob der Motor (1) in dem Übergangslaufzustand befindlich ist.

14. Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Fehlers in einem Abgasrückführungssystem eines Dieselmotors (1), gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (12) zum Nachweisen einer Durchflußmenge frischer Luft, die in den Motor (1) eintritt,
eine Einrichtung (10, S2) zum Vorhersagen eines Einlaßdruckes des Motors (1) aus der Frischluftdurchflußmenge,
eine Einrichtung (10, S12) zum Vorhersagen eines Abgasdruckes des Motors (1) aus der Frischluftdurchflußmenge, und
eine Einrichtung (10, S155, S204, S212, S214) zur Bestimmung basierend auf dem Einlaßdruck und dem Abgasdruck, ob ein Fehler in dem Abgasrückführungssystem vorliegt.