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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Funktionsüberprüfung eines
druckbeaufschlagten Stellelements in einer Brennkraftmaschine nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 4.
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Aus
der Druckschrift JP 01-32 019 A ist ein Verfahren zur Detektierung
einer Fehlfunktion einer die Turbine eines Abgasturboladers überbrückenden Einrichtung
bekannt. Bei diesem Verfahren wird davon ausgegangen, daß bei einem
Schaden in der Überbrückungseinrichtung
nur noch ein reduzierter Abgasmassenstrom die Überbrückungsleitung passieren kann,
wodurch der Abgasgegendruck und damit einhergehend die Turbinenleistung
ansteigt, was zu einer Erhöhung
des Ansaug- bzw. Ladedrucks führt.
Der Ansaugdruck wird gemessen und mit Referenzwerten verglichen,
wobei ein auf eine Fehlfunktion der Überbrückungseinrichtung hindeutendes
Fehlersignal erzeugt wird, falls der Ansaugdruck unzulässig hoch
wird.
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Diese
Methode hat jedoch den Nachteil, daß Fehler in der Überbrückungseinrichtung
nicht immer zweifelsfrei identifiziert werden können. Falls beispielsweise
ein Leck im Bypass auftritt, so nimmt zwar der die Überbrückungseinrichtung
passierende Abgasmassenstrom ab, es ist jedoch nicht sichergestellt,
daß zugleich
der Abgasgegendruck und in der Folge auch der Ansaugdruck ansteigt.
Es ist möglich, daß bei dem
aus der JP 01-32
019 A bekannten Verfahren ein Fehler nicht detektiert wird.
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Aus
der Druckschrift
DE
33 06 484 A1 ist ebenfalls eine Brennkraftmaschine mit
einem Abgasturbolader bekannt. Um einen stromab der Turbine im Abgasstrang
gelagerten Abgaskatalysator in möglichst
kurzer Zeit auf Betriebstemperatur zu erwärmen, ist die Turbine über einen
Umgehungskanal überbrückbar, der
von einem druckabhängigen
Stellglied geöffnet
bzw. verschlossen werden kann. Bei geöffnetem Umgehungskanal strömt ein Teil
der heißen
Abgase unter Umgehung der Turbine unmittelbar zum Katalysator und
erwärmt
diesen in kurzer Zeit auf Betriebstemperatur, wodurch die Schadstoffemissionen
nach einem Kaltstart reduziert werden.
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Das
den Umgehungskanal öffnende
und schließende
Stellglied umfaßt
eine von einer Feder beaufschlagte Membran in einem Gehäuse mit
einer Druckkammer, die über
eine Druckleitung versorgt wird. Wird die Druckkammer mit Unterdruck,
der beispielsweise beim Starten der Brennkraftmaschine im Leerlauf
im Ansaugrohr vorherrscht, beaufschlagt, wird die Membran und eine
mit der Membran verbundene Stellstange verschoben, wodurch der Umgehungskanal
geöffnet
und das Abgas direkt zum Katalysator geleitet wird.
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Bei
einer Leckage der die Druckkammer des Stellglieds versorgenden Druckleitung
wird die Druckkammer nicht mit dem für das Öffnen des Umgehungskanals erforderlichen
Unterdruck versorgt, sondern mit Umgebungsdruck beaufschlagt, was
zur Folge hat, daß der
Umgehungskanal geschlossen bleibt und die nutzbare Exergie des Abgases
für den Antrieb
der Turbine, nicht jedoch zum direkten Erwärmen des Katalysators verwendet
wird. Bei betriebskaltem Katalysator werden daraufhin größere Mengen
ungereinigten Abgases emittiert.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, Fehlfunktionen emissionsverbessernder
Maßnahmen
frühzeitig
zu diagnostizieren.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 4 gelöst.
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Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann
eine Überprüfung der
Funktionsfähigkeit
des Stellelements und der das Stellelement versorgenden bzw. vom
Stellelement abzweigenden Leitungen vorgenommen werden. Das Stellelement
wird bei der Diagnoseprüfung
mit einem Diagnosedruck beaufschlagt, der eine bestimmte Einstellung
des den Querschnitt des Umgehungskanals beeinflussenden Stellelements
zur Folge hat, so daß eine
bestimmte Abgasmenge durch den Umgehungskanal strömt und der
restliche Abgasstrom dem Antrieb der Turbine dient. Dem Abgasstrom
durch die Turbine kann ein Ansaugdruck-Sollwert bzw. ein bekannter
Sollwertverlauf zugeordnet werden; weicht der gemessene Ansaugdruck-Istwert
vom Sollwert ab, wird ein Fehlersignal erzeugt, das eine Fehlfunktion
des Stellelements bzw. eines dem Stellelement zugeordneten Bauteils
anzeigt.
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Dieses
Verfahren hat den Vorteil, daß es
für die
Diagnose einer Vielzahl unterschiedlich ausgebildeter, über Druck
einstellbarer Stellelemente geeignet ist. Das Verfahren kann in
regelmäßigen Abständen bei
unterschiedlichen oder gleichen Motor-Betriebszuständen durchgeführt werden.
Je nach Art des Stellelements und Betriebszustand kann die Beaufschlagung
mit Diagnosedruck im Fall korrekter Funktionsweise eine Druckänderung
im Ansaugtrakt oder einen etwa gleichbleibenden Druckverlauf des Ansaugdrucks
zur Folge haben. Weicht der tatsächliche
Ansaugdruck vom Sollwert ab, wird ein Fehlersignal erzeugt.
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Das
Stellelement ist in der Weise ausgebildet, daß bei einem gegebenen Normdruck – in der Regel
der Umgebungsdruck – der
Um gehungskanal verschlossen ist und bei einem oberhalb und auch unterhalb
des Normdrucks liegenden Stelldruck der Umgehungskanal geöffnet wird.
Bei korrekter Funktion wird dem Stellelement der Ansaugdruck im
Leerlauf, insbesondere im Nachstart der Brennkraftmaschine, zugeführt, bei
dem das Stellelement aufgrund des Unterdruckniveaus des Leerlaufdrucks
in Öffnungsstellung
verharrt, so daß ein
gleichbleibender Abgasstrom die Turbine durchströmt und der Druckverlauf im
Ansaugtrakt sich im wesentlichen nicht ändert. Im Fehlerfall – bei undichter
Leitung – wird
dagegen dem Stellelement höherer
Umgebungsdruck zugeführt,
der das Stellelement in Schließstellung versetzt,
so daß die
Turbine mit einem höheren
Abgasmassestrom beaufschlagt wird und aufgrund der gesteigerten
Verdichterleistung der Ansaugdruck ansteigt. Der Anstieg wird diagnostiziert
und führt
zu einem Fehlersignal.
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Die
Diagnoseprüfung
kann auch im Ladebetrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, indem
dem Stellelement der Ansaugdruck p2s als
Diagnosedruck zugeführt
wird, der oberhalb des Normdrucks, aber unterhalb von p2 liegt,
wodurch das Stellelement kurzfristig weiter als durch die Ladedruckregelung
in Öffnungsstellung
versetzt wird. Die durch die Turbine strömende Abgasmenge nimmt geringfügig ab und
entsprechend sinkt der Ladedruck etwas ab. Im Fehlerfall wird das
Stellelement mit Umgebungsdruck beaufschlagt und dadurch in Schließstellung
verstellt, wodurch die Leistung des Turboladers und folglich auch
der Ladedruck erhöht
wird, was zur Erzeugung eines Fehlersignals genutzt wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist ein Stellelement in einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
auf, dessen Turbine im Abgasstrang von einem Umgehungskanal überbrückbar ist. Der
Umgehungskanal wird durch das Stellelement geöffnet bzw. abgesperrt, wobei
das Stellelement bei anliegendem Unter druck in Öffnungsstellung und bei anliegendem
Normaldruck in Schließstellung
steht. Über
eine Druckleitung ist das Stellelement mit dem Ansaugtrakt verbunden.
In der Druckleitung ist ein zum Ansaugtrakt öffnendes Rückschlagventil angeordnet, über das
Unterdruck aus dem Ansaugtrakt auf das Stellelement übertragbar
ist. Der Unterdruck versetzt das Stellelement im Normalbetrieb in Öffnungsstellung.
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Parallel
zum Rückschlagventil
ist ein Diagnoseventil angeordnet, das über ein Stellsignal einer Motorsteuerung
aktivierbar ist und das das Rückschlagventil überbrückt. Bei
der Funktionsüberprüfung wird
das Diagnoseventil aktiviert, so daß der Ansaugdruck im Ansaugtrakt
unmittelbar über
das Diagnoseventil unter Umgehung des Rückschlagventils dem Stellelement
zuführbar
ist. Der Ansaugdruck wird in Abhängigkeit
des eingesetzten Stellelement-Typs und des Motor-Betriebszustands
als Diagnosedruck verwendet, der eine bestimmte Reaktion des Stellelements
mit einhergehender Einstellung des Ansaugdrucks hervorruft. Der
Ansaugdruck wird gemessen und in der Motorsteuerung mit einem Sollwert
verglichen; bei einer unzulässigen
Abweichung des Istwerts vom Sollwert produziert die Motorsteuerung
ein Fehlersignal.
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Zweckmäßig ist
stromab des Rückschlagventils
bzw. des Diagnoseventils ein Umschaltventil angeordnet, das so geschaltet
werden kann, daß entweder
das Stellelement mit dem Ansaugtrakt verbun den ist oder das Stellelement
mit Umgebungsdruck beaufschlagt wird. Zu Diagnosezwecken wird das Umschaltventil
in die das Stellelement mit dem Ansaugtrakt verbindende Stellung
geschaltet. Die Umschaltung erfolgt vorteilhaft über die Motorsteuerung, die
durch Auswertung der aufgenommenen Betriebsparameter die Entscheidung
zur Funktionsüberprüfung fällt.
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Das
Stellelement ist vorteilhaft als Druckdose mit einer eine Druckkammer
begrenzenden Stellmembran ausgebildet. Die Stellmembran beaufschlagt
eine Stellstange, die ein Ventil o.ä. zwischen einer den Umgehungskanal
sperrenden Schließstellung
und einer den Umgehungskanal freigebenden Öffnungsstellung verstellt.
Die Druckdose benötigt keine
zusätzliche
Stellenergie, sondern nutzt Druckunterschiede in der Brennkraftmaschine
zur gewünschten
Einstellung des Strömungsquerschnitts des
Umgehungskanals.
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Die
Druckdose kann als Ein-Kammer-Druckdose oder als Zwei-Kammer-Druckdose
ausgebildet sein. Die Zwei-Kammer-Druckdose weist zusätzlich zur
Druckkammer noch eine Bezugskammer auf, wobei der Bezugskammer der
Ansaugdruck stromauf eines Ladeluftkühlers im Ansaugtrakt und der
Druckkammer der Ansaugdruck im Saugrohr stromab der Drosselklappe
zugeführt
wird. Im Diagnosefall – im Ladebetrieb – wird die
Druckkammer der Zwei-Kammer-Druckdose
mit dem erhöhten
Ansaugdruck beaufschlagt und die Druckdose in Schließstellung
versetzt, wodurch die Turbinenleistung ansteigt und der Ansaugdruck
weiter erhöht
wird, sofern keine Fehlluftströme
infolge Leckagen auftreten.
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Die
Druckkammer der Ein-Kammer-Druckdose kann über ein Umschaltventil wahlweise
mit dem Ansaugdruck stromauf des Ladeluftkühlers oder stromab der Drosselklappe
verbunden werden. Bei der Funktionsüberprüfung wird der Ansaugdruck stromab
der Drosselklappe auf die Druckdose geleitet, wobei das Rückschlag ventil
in der Zufuhrleitung über
das Diagnoseventil überbrückt wird.
Die Motorsteuerung erkennt einen Fehler, wenn der Ansaugdruck einen
unzulässig
hohen Wert einnimmt.
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Die
beschriebenen Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen während des Motorbetriebs eine
On-board-Diagnose der die Abgasemissionen beeinflussenden Motorkomponenten.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader
und Stellelement zur Beaufschlagung eines Umgehungskanals um die
Turbine,
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2 eine 1 entsprechende
Darstellung, jedoch mit einem Stellelement in einer anderen Ausführung.
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Die
in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 ist
mit einem Abgasturbolader 2 versehen, dessen Turbine 3 im
Abgasstrang 11 von den Abgasen der Brennkraftmaschine 1 angetrieben
wird, wobei der Verdichter 4 im Ansaugtrakt 8 von
der Turbine betrieben wird und Ansaugluft auf den Ansaugdruck p2 verdichtet. Die Ansaugluft wird stromab
des Verdichters 4 zunächst
in einem Ladeluftkühler 22 gekühlt und
im weiteren Verlauf über
eine Sammelluftleitung 9 einem Saugrohr 10 zugeführt, in
dem eine Drosselklappe 25 angeordnet ist. Im Saugrohr 10 herrscht der
Ansaugdruck p2s, dessen Wert im Leerlauf
der Brennkraftmaschine 1, bei geschlossener Drosselklappe 25,
unter dem Wert des Ansaugdrucks stromauf der Drosselklappe 25 liegt. Über das
Saugrohr 10 wird die Ansaugluft Saugkanälen, die in die Zylindereinlässe der
Brennkraftmaschine 1 münden,
zugeführt.
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Das
Abgas der Brennkraftmaschine 1 wird im Bereich der Zylinderauslässe zunächst in
einem Abgassammler 27 gesammelt und dann dem Abgasstrang 11 zugeführt, an
dessen Ende stromab der Turbine 3 ein Katalysator 26 zur
katalytischen Umwandlung schädlicher
Abgasemissionen abgeordnet ist. Um nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 den
Katalysator 26 in möglichst
kurzer Zeit auf seine Betriebstemperatur zu erwärmen, kann die Turbine 3 des
Abgasturboladers 2 über
einen Umgehungskanal 5 überbrückt werden,
so daß das
Abgas unter Umgehung der Turbine 3 unmittelbar zum Katalysator 26 geführt wird
und diesen erwärmt.
Der Umgehungskanal 5 ist in Abhängigkeit des Betriebszustands
der Brennkraftmaschine über
ein Umgehungsventil 28 zu öffnen und zu schließen, das über eine
Stellstange 21 eines Stellelements 6 geschaltet wird.
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Das
Stellelement 6 ist im Ausführungsbeispiel nach 1 als
Zwei-Kammer-Druckdose mit einer Druckkammer 18, einer mit
der Stellstange 21 verbundenen Stellmembran 19 sowie
einer Bezugskammer 20 ausgeführt. Je nach den aktuellen
Druckverhältnissen
in der Druckkammer 18 und der Bezugskammer 20 wird
die Stellmembran 19 zwischen Druckkammer und Bezugskammer
axial verschoben, wodurch auch die Stellstange bewegt wird und das Umgehungsventil 28 in Öffnungsstellung
oder Schließstellung
versetzt wird. Bei Unterdruck in der Druckkammer 18 wird
das Umgehungsventil 28 in geöffnet, bei Überdruck in der Druckkammer 18 dagegen
geschlossen.
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Die
Bezugskammer 20 des Stellelements 6 wird über eine
Druckleitung 29 mit dem Ansaugdruck p2 stromab
des Verdichters 4, jedoch stromauf des Ladeluftkühlers 22 versorgt.
In der Druckleitung 29 ist ein Taktventil 30 zur
getakteten Übertragung
des Ansaugdrucks p2 und ein Dämpfungsvolumen 31 zur Glättung von
Druckspitzen angeordnet. Das Taktventil 30 wird über eine
Si gnalleitung 32 von der Motorsteuerung 7 des
Fahrzeugs gesteuert.
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Die
Druckkammer 18 des Stellelements 6 ist über eine
Druckleitung 14 mit dem Saugrohr 10 verbunden.
In der Druckleitung 14 ist ein Rückschlagventil 15,
das Unterdruck aus dem Saugrohr 10 auf die Druckkammer 18 des
Stellelements 6 überträgt, und
ein von der Motorsteuerung 7 über eine Signalleitung 33 gesteuertes
Umschaltventil 17 angeordnet.
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Zur
Emissionsabsenkung kann im Nachstart das Umschaltventil 17,
das zweckmäßig elektromagnetisch
betätigbar
ist, von der Motorsteuerung 7 auf Durchschaltung der Druckleitung 14 geschaltet
werden, so daß der
im Leerlauf einen Unterdruckwert annehmende Ansaugdruck p2s über
das Rückschlagventil 15 auf
die Druckkammer 18 geleitet wird. Das Stellelement 6 wird
daraufhin in Öffnungsstellung versetzt
und die Stellstange 21 des Stellelements 6 öffnet das
Umgehungsventil 28, so daß das Abgas über den
Umgehungskanal 5 unmittelbar zum Katalysator 26 geleitet
wird und diesen erwärmt.
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Nachdem
der Katalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat, wird das
Umschaltventil 17 von der Motorsteuerung 7 geschlossen
und es wird Umgebungsdruck pu auf die Druckkammer 18 des
Stellelements 6 aufgeschaltet. In diesem Betriebsmodus kann
das Umgehungsventil 28 über
die Bezugskammer 20 des Stellelements 6, welche über die
Druckleitung 29 mit dem Ansaugdruck P2 stromauf
des Ladeluftkühlers 22 beaufschlagt
wird, in der Weise eingestellt werden, daß je nach Öffnungsstellung des Umgehungsventils 28 ein
bestimmter Abgasstrom den Umgehungskanal 5 durchströmt, wodurch
eine geregelte Einstellung eines gewünschten Ansaugdrucks p2s im Saugrohr 10 realisierbar ist.
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Zur
Funktionsüberprüfung kann
das Stellelement 6 einer Diagnose unterzogen werden, um
eventuelle Fehlfunktionen des Stellelements oder einer der Druckleitungen
des Stellelements festzustellen. Hierzu wird im Aufladebetrieb des
Motors über
eine Signalleitung 34 ein das Rückschlagventil 15 in
der Druckleitung 14 überbrückendes
Diagnoseventil 16 von der Motorsteuerung 7 aktiv
geschaltet, so daß der
im Aufladebetrieb einen Überdruckwert
einnehmende Ansaugdruck p2s im Saugrohr 10 über das
Diagnoseventil 16 und das auf Durchschaltung eingestellte
Umschaltventil 17 als Diagnosedruck pD auf die
Druckkammer 18 geleitet wird.
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Bei
korrekter Funktion wird durch die Aufschaltung von Überdruck
auf die Druckkammer 18 das Umgehungsventil 28 geschlossen,
woraufhin der gesamte Abgasstrom durch die Turbine 3 geleitet wird
und folglich die Turbinenleistung erhöht wird. Daraufhin stellt sich
durch die gesteigerte Verdichterleistung ein höherer Ansaugdruck p2s im Saugrohr 10 ein, der sensorisch
erfaßt
und in der Motorsteuerung 7 ausgewertet werden kann.
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Bei
einer Fehlfunktion, beispielsweise einer Leckage im Stellelement 6 oder
einer der Druckleitungen, wird das Druckniveau im Saugrohr 10 nicht auf
die Druckkammer 18 übertragen
und es wird keine Reaktion des Umgehungsventils 28 erzielt.
Der Abgasstrom durch die Turbine kann nicht gesteigert werden, es
wird keine höhere
Turbinenleistung und folglich auch kein Anstieg des Ansaugdrucks
p2s im Saugrohr 10 erreicht. Die
Differenz zwischen tatsächlich
erreichtem Istwert des Ansaugdrucks und gewünschtem Sollwert des Ansaugdrucks
wird in einer Vergleichseinrichtung der Motorsteuerung 7 festgestellt,
woraufhin ein Fehlersignal erzeugt wird.
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Als
Fehlfunktionen können
Leckagen in der Druckleitung 14 und Funktionsstörungen des
Stellelements 6, beispielsweise Membran defekte der Stellmembran 19 oder
mechanische Beschädigungen
der Stellstange 21 zum Umgehungsventil 28, detektiert werden.
Darüberhinaus
kann auch festgestellt werden, ob das Umschaltventil 17 zwischen
der Durchschaltstellung zur Übertragung
des Ansaugdrucks p2s aus dem Saugrohr 10 und
der Stellung zur Übertragung
des Umgebungsdrucks pu auf das Stellelement 6 hin
und her schaltet.
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Als
weitere Funktionalität
ist eine Sekundärluftpumpe 24 vorgesehen, über die
Sekundärluft
unmittelbar hinter die Auslaßventile
des Motors eingeblasen werden kann, um eine exotherme Nachreaktion
zur Verminderung der Abgasschadstoffe, insbesondere der Komponenten
HC und CO, auszulösen. Durch
die exotherme Nachreaktion wird der Abgasstrom deutlich erwärmt, so
daß der
Katalysator 26 schneller auf seine Betriebstemperatur gebracht
werden kann. Der durch die Lufteinblasung ansteigende Sauerstoffgehalt
kann über
eine vor dem Katalysator angeordnete Sauerstoffsonde gemessen werden.
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Die
Sekundärluftpumpe 24,
die über
eine Signalleitung 35 von der Motorsteuerung 7 gesteuert wird,
ist über
eine Zusatzluftleitung 13 mit dem Abgassammler 27 verbunden.
In der Zusatzluftleitung 13 ist ein Schaltventil 12 angeordnet, über das
die Zusatzluftleitung 13 geöffnet oder gesperrt werden kann.
Das Schaltventil 12 kommuniziert über eine Steuerungsleitung 36 mit
Druckleitung 14 zwischen dem Saugrohr 10 und dem
Stellelement 6 und wird über den Ansaugdruck p2s geschaltet. Nimmt der Ansaugdruck p2s einen Unterdruckwert ein, kann das Schaltventil 12 geöffnet werden.
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Bei
einer Fehlfunktion der Sekundärluftpumpe 24 kann
kein Sauerstoffanstieg festgestellt werden, was zur Erzeugung eines
Fehlersignals führt. Eine
Fehlfunktion liegt bei einem Schlauchabfall der Zusatzluftleitung 13 zwischen
der Sekundär luftpumpe 24 und
dem Abgassammler 27 vor. Auch ein Schlauchabfall der Druckleitung 14 zwischen
dem Saugrohr 10 und dem Stellelement 6 oder der
Steuerungsleitung 36 führt
zu einem Fehlereintrag, da in diesem Fall der erforderliche Unterdruck
zur Öffnung des
Schaltventils 12 nicht mehr übertragen werden kann, so daß keine
Frischluft bzw. nur eine reduzierte Frischluftmenge über die
Sekundärluftpumpe 24 in den
Bereich der Auslaßventile
des Motors gefördert wird
und der erwartete Sauerstoffanstieg nicht realisiert werden kann.
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In 2 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt,
wobei gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet
sind. Die Funktion der Bauteile einschließlich der Funktion des Stellelements 6 und
der Sekundärluftpumpe 24 im normalen
Fahrbetrieb ist identisch mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1,
auf dessen Beschreibung Bezug genommen wird.
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Im
Unterschied zu 1 ist das Stellelement 6 als
Ein-Kammer-Druckdose
mit einer konisch geformten Druckkammer 18 ausgeführt. In
der Druckkammer 18 befinden sich zwei Stellmembrane 19 und 38,
wobei die erste Stellmembran 19 auf der konisch verjüngten Seite
in der Druckkammer 18 angeordnet und mit der Stellstange 21 zur Öffnung und Schließung des
Umgehungsventils 28 verbunden ist. Die zweite Stellmembran 38 auf
der konisch erweiterten Seite der Druckkammer 18 kann über eine
lose Stange eine Stellbewegung in Richtung auf die erste Stellmembran 19,
nicht jedoch in Gegenrichtung übertragen.
Bei einem gegebenen Normdruck, der in der Regel der Umgebungsdruck
pu ist, befindet sich das Stellelement 6 in
einer den Umgehungskanal 5 sperrenden Schließstellung.
Bei einem Überdruck
in der Druckkammer 18 werden die Stellmembrane 19 und 38 in
entgegengesetzte Richtungen auseinandergedrückt, wobei nur die Bewegung
der ersten Stellmembran 19 als Öffnungsbewegung auf das Umgehungsventil 28 übertragen
wird und dieses in Richtung der Öffnungsstellung verstellt.
Bei einem Unterdruck in der Druckkammer 18 bewegen sich
die Stellmembrane 19, 38 aufeinander zu, wobei
die Stellmembran 38 aufgrund ihrer größeren Fläche gegenüber der Stellmembran 19 eine
größere Stellbewegung
ausführt,
welche auf die Stellstange 21 übertragen wird und ebenfalls
zu einer Öffnung
des Umgehungsventils 28 führt. Sowohl ein Unterdruck
unterhalb des Normdrucks des Stellelements 6 als auch ein Überdruck
oberhalb des Normdrucks führen
zu einer Öffnung
des Umgehungskanals 5.
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Der
Druckkammer 18 kann wahlweise über die Druckleitung 29 der
Ansaugdruck p2 stromauf des Ladeluftkühlers 22 oder über die
Druckleitung 14 der Ansaugdruck p2s im
Saugrohr 10 zugeführt
werden. Zur Umschaltung zwischen den Ladedrücken p2,
p2s ist ein Umschaltventil 23 vorgesehen,
das über
eine Signalleitung 37 von der Motorsteuerung 7 angesteuert
wird.
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Im
Nachstart wird der im Leerlauf im Saugrohr herrschende, einen Unterdruckwert
einnehmende Ansaugdruck p2s über die
Druckleitung 14 über das
als Rückschlagventil 15 und
die durchgeschalteten Umschaltventile 17 und 23 auf
die Druckkammer 18 des Stellelements 6 geleitet.
Der Unterdruck in der Druckkammer 18 bewirkt, daß das Umgehungsventil 28 geöffnet wird
und das Abgas aus dem Motor über den
Umgehungskanal 5 unmittelbar dem Katalysator 26 zugeführt wird.
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Nach
Erreichen der Betriebstemperatur kann das Umschaltventil 23 so
geschaltet werden, daß der Ansaugdruck
p2 stromauf des Ladeluftkühlers 22 über die
Druckleitung mit dem Taktventil 30 und dem Dämpfungsvolumen 31 zur
geregelten Einstellung eines gewünschten
Ansaugdrucks im Saugrohr 10 auf die Druckkammer 18 geleitet
wird.
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Bei
der Diagnoseprüfung
des Stellelements 6 wird ein Diagnosedruck auf die Druckkammer 18 aufgegeben
und der Istwert des Ansaugdrucks im Saugrohr mit einem Ansaugdruck-Sollwert
verglichen. Als Diagnosedruck pD kann zum
einen der Leerlauf-Ansaugdruck
und zum anderen der Ansaugdruck im Ladebetrieb – der Ladedruck – im Saugrohr herangezogen
werden. Bei der Diagnoseprüfung wird
das Diagnoseventil 16 über
die Signalleitung 34 von der Motorsteuerung 7 aktiv
geschaltet und dadurch das Rückschlagventil 15 überbrückt.
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Wird
der Ansaugdruck p2s im Leerlauf als Diagnosedruck
pD verwendet, so muß das Stellelement 6 bei
korrekter Funktionsweise in Öffnungsstellung verharren,
so daß eine
im wesentlichen gleichbleibende Abgasmenge durch den Umgehungskanal 5 strömt und der
Ansaugdruck aufgrund der gleichbleibenden Verdichterleitung sich
nicht oder nur geringfügig ändern darf.
Im Falle einer Fehlfunktion, beispielsweise bei einer Leckage in
einer der Druckleitungen zum Stellelement 6, erhöht sich
der Druck in der Druckkammer 18 und das Umgehungsventil 28 wird
in Schließstellung
versetzt. Die sich einstellende höhere Verdichterleistung sorgt
für einen
Anstieg des Ansaugdrucks im Saugrohr 10. Übersteigt
der Anstieg einen zulässigen
Toleranzwert, wird ein Fehlersignal erzeugt.
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Wird
der Ansaugdruck p2s im Ladebetrieb als Diagnosedruck
pD verwendet, so wird über das Umschaltventil 23 lediglich
die Druckzufuhr zur Druckkammer 18 von der Druckleitung 29 auf
die Druckleitung 14 umgestellt. Da der Ansaugdruck p2 stromauf des Ladeluftkühlers und der Ansaugdruck p2s im Saugrohr bei geöffneter Drosselklappe 25 sich
nur durch den geringen Druckverlust im Ladeluftkühler 22 unterscheiden,
darf bei korrekter Funktion die Stellung der Stellmembran 19 in
der Druckkammer 18 sich nur geringfügig ändern und der Ansaugdruck im
Saugrohr muß etwa
gleich bleiben. Bei einer Leckage kommt es dagegen in der Druckkammer 18 zu einem
Druckabfall auf den Umgebungsdruck, bei dem das Stellelement 6 in
Schließstellung
versetzt wird, wodurch ein unzulässig
hoher Druckanstieg im Saugrohr 10 entsteht, der detektiert
und zur Erzeugung eines Fehlersignals herangezogen werden kann.
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Die
Diagnoseüberprüfung der
Sekundärluftpumpe 24 erfolgt
in analoger Weise wie beim Ausführungsbeispiel
nach 1.