DE19918375B4

DE19918375B4 - Diagnosesystem für eine Ventilanordnung eines Verbrennungsmotors und Verfahren zum Diagnostizieren einer Ventilanordnung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE19918375B4
Application number: DE19918375A
Authority: DE
Inventors: Hatsuo Yokohama Nagaishi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: JP3577945B2; DE19918375A1; US6539785B1; JPH11303666A

Abstract

Diagnosesystem für eine Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) eines Verbrennungsmotors (1), wobei der Verbrennungsmotor (1)
mehrere Zylinder aufweist, in denen jeweils ein Einlassventil (12) und ein Auslassventil (14) als Teil der Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) angeordnet sind,
eine Einlassleitung (2) aufweist, in der ein Luftströmungsmesser (9) angeordnet ist, der eine Durchflussmenge (Qs) an Ansaugluft erfasst,
einen Kurbelwinkelsensor (8) aufweist, der ein Referenzsignal (Ref), das zur Unterscheidung der jeweiligen Zylinder dient, erzeugt, und
eine Steuereinheit (7) aufweist, die mit dem Luftströmungsmesser (9) und dem Kurbelwinkelsensor (8) gekoppelt ist und für jeden Zylinder unter Verwendung des Referenzsignals (Ref) des Kurbelwinkelsensors (8) eine akkumulierte Ansaugluftmenge (SQn) durch Akkumulieren der Durchflussmenge (Qs) innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums bestimmt,
wobei das Diagnosesystem eine Betriebsstörung des Einlassventils (12) oder des Auslassventils (14) eines der Zylinder dadurch ermittelt, dass die Steuereinheit (7) unter den akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) der jeweiligen Zylinder den kleinsten...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Diagnosesystem für eine Ventilanordnung eines Verbrennungsmotors gemäß den Patentansprüchen 1 und 2, und auf ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Ventilanordnung eines Verbrennungsmotors gemäß den Patentansprüchen 15 und 16.
Es wurde eine Vielzahl von variablen Ventilbetätigungssystemen vorgeschlagen. Die JP-A 07-197846 und JP-A 08-254126 offenbaren ein variables Ventilbetätigungssystem, das ausgebildet ist, einen Schließzeitpunkt von Einlaßventilen zu steuern. Die JP-A 07-301 106 offenbart ein Steuersystem für einen variablen Ventilbetätigungswinkel, das ausgebildet ist, einen Betätigungswinkel während einer Zeitspanne vom Öffnen bis zum Schließen der Einlaßventile und den Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Auslaßventile zu steuern. Des weiteren offenbaren die JP-A 07-301105 und JP-A 07-324608 ein variables Ventilbetätigungssystem von der elektromagnetischen Bauart, das ausgebildet ist, die Öffnungs- und Schließzeitpunkte und die Betätigungswinkel der Einlaß- und Auslaßventile auf geeignete Weise zu steuern, indem eine elektromagnetische Kraft und Federn verwendet werden. Des Weiteren offenbart die JP-A 06-317117 ein Diagnosesystem, welches ein variables Ventilbetätigungssystem, basierend auf einem Niveau einer Pulsation der Ansaugluft eines Motors diagnostiziert.
Diese herkömmlichen, variablen Ventilbetätigungssysteme wurden jedoch dazu ausgebildet, hauptsächlich deren normales Funktionieren zu diagnostizieren, indem sie die Betriebsbedingungen der Einlaß- und Auslaßventile über dafür zusätzlich zugefügte Sensoren erfassen. Des Weiteren war es beim letzten, herkömmlichen Diagnosesystem notwendig, dass es in seiner Diagnose gegenüber verschiedenen Änderungen des Motors stabiler wird.
Aus der DE 196 34 136 A1 ist ein Diagnosesystem für ein Ventilsystem mit einem variablen Ventilsteuermechanismus eines Verbrennungsmotors bekannt. Eine Drosselklappe steuert die Einlassluftmenge, wobei ein Einlassluftdruck von einem Sensor ermittelt wird.
Eine Störung an dem variablen Ventilsteuermechanismus wird anhand des Absterbens des Verbrennungsmotors ermittelt.
Ein Diagnosesystem und ein Diagnoseverfahren für eine Ventilanordnung eines Verbrennungsmotors ist aus der DE 195 08 505 bekannt. Der Verbrennungsmotor umfaßt eine Kurbelwelle, ein Einlassventil, ein Auslassventil und einen Lufteinlasskanal, in der eine Drosselklappe angeordnet ist. Der Lufteinlasskanal weist einen Ansaugluftdrucksensor auf, der den Ansaugluftdruck erfaßt. Der Verbrennungsmotor weist außerdem eine Ventilsteuerzeitenvorrichtung auf. Eine Betriebseinstellungs-Erfassungseinrichtung erfaßt die Betriebseinstellung des Einlassventils und/oder des Auslaßventils. Anhand der Drehzahl der Kurbelwelle, des Ansaugdrucks und der Betriebseinstellung ermittelt eine Steuereinheit die Ansaugluftmenge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Diagnosesystem für eine Ventilanordnung eines Verbrennungsmotors sowie ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Ventilanordnung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, mit dem die Erfassung einer Betriebsstörung an einem Einlaßventil und/oder einem Auslassventil auf einfache Weise möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1, 2, 15 und 16 angegebenen Systeme bzw. Verfahren gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Betriebsstörung des Einlassventils oder des Auslassventils eines der Zylinder dadurch ermittelt, daß eine Steuereinheit, die mit einem Luftströmungsmesser und einem Kurbelwinkelsensor gekoppelt ist, der ein Referenzsignal, das zur Unterscheidung der jeweiligen Zylinder dient, erzeugt und für jeden Zylinder unter Verwendung des Referenzsignals des Kurbelwinkelsensors eine akkumulierte Ansaugluftmenge durch Akkumulieren der Durchflussmenge innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums bestimmt. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird unter den akkumulierten Ansaugluftmengen der jeweiligen Zylinder der kleinste Wert und ein Durchschnittswert der restlichen akkumulierten Ansaugluftmengen ermittelt und unter Verwendung des kleinsten Wertes und des Durchschnittswertes eine arithmetische Größe gebildet, und diese mit einem ersten Referenzwert verglichen. Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird ein Verhältnis der akkumulierten Ansaugluftmenge für jeden Zy linder zu einem Sollwert gebildet und dieses Verhältnis jedes der Zylinder mit einem ersten Referenzwert verglichen.
Aus dem Ergebnis des Vergleichs der arithmetischen Größe mit dem ersten Referenzwert oder des Verhältnisses der akkumulierten Ansaugluftmenge zu dem Sollwert mit dem ersten Referenzwert wird eine Betriebsstörung eines der Zylinder diagnostiziert. Durch diese Detektions- und Rechenvorgänge ist es ohne Verwendung weiterer Sensoren möglich, eine Betriebsstörung eines Einlassventils bzw. Auslassventils zu ermitteln.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen:
1 eine schematische Ansicht zeigt, in der ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors mit einem variablen Ventilbetätigungssystem und einem erfindungsgemäßen Diagnosesystem dargestellt ist;
2 ein Flußdiagramm zur Berechnung eines akkumulierten Wertes SQn einer bestimmten Zeitspanne zeigt, die einem Zylinder eines ersten Ausführungsbeispiels entspricht;
3 ein Flußdiagramm zur Diagnose des variablen Ventilbetätigungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4 ein Flußdiagramm für eine Reservierung eines Ref-Signals zeigt;
5 ein Flußdiagramm zur Diagnose des variablen Ventilbetätigungssystems eines jeden Zylinders gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ein Flußdiagramm zur Berechnung der akkumulierten Werte SQn und dessen Minimalwertes MSQn der bestimmten Zeitspanne gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ein Flußdiagramm zur Diagnose des variablen Ventilbetätigungssystems eines jeden Zylinders gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels zeigt;
8A bis 8E Steuerungsdiagramme darstellen, die Änderungen in einer Durchflußmenge an Ansaugluft Qs und deren akkumulierten Wertes bezüglich eines Kurbelwinkels im Falle einer Betriebsstörung bei Blockierung eines Einlaßventils im geschlossenen Zustand darstellen;
9A bis 9E Steuerungsdiagramme darstellen, in denen Änderungen einer Durchflußmenge an Ansaugluft Qs und des akkumulierten Werts derselben bezüglich eines Kurbelwinkels im Falle einer Betriebsstörung bei einer Blockierung des Einlaßventils im offenen Zustand dargestellt sind;
10A bis 10E Steuerungsdiagramme darstellen, die Änderungen einer Durchflußmenge Qs an Ansaugluft und des akkumulierten Werts derselben bezüglich eines Kurbelwinkels im Falle einer Betriebsstörung bei einer Blockierung eines Auslaßventils im geschlossenen Zustand zeigt;
11A bis 11E Steuerungsdiagramme darstellen, die Änderungen einer Durchflußmenge an Ansaugluft Qs und des akkumulierten Werts derselben bezüglich eines Kurbelwinkels im Falle einer Fehlfunktion bei einer Blockierung eines Einlaßventils im geöffneten Zustand darstellen.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 und 8A bis 11E ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Diagnosesystems für eine Ventileinheit eines Verbrennungsmotors 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Ventileinheit umfaßt Einlaß- und Auslaßventile 12 und 14 und Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 für die Einlaß- und Auslaßventile 12 und 14.
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Drosselventil 3 in einer Einlaßleitung 2 der Verbrennungskraftmaschine 1 eines Vierzylinderreihenmotors angeordnet. Eine hilfsweise angeordnete Sekundärleitung 4 ist mit der Einlaßleitung 2 verbunden, um das Drosselventil 3 auf diese Weise zu umgehen. Ein hilfsweise angeordnetes Luftregelventil 5 von elektromagnetischer Bauart ist in der sekundären Luftleitung 4 eingebaut. Das sekundäre Luftregelventil 5 ist als ein elektromagnetisches AN/AUS-Ventil ausgebildet, dessen Öffnungsgrad in Abhängigkeit eines Tastverhältnisses verändert wird. Insbesondere ist das sekundäre Luftregelventil 5 mit einer Steuereinheit 7 derart verbunden, dass es durch eine Arbeitssteuerung gesteuert wird, die von der Steuereinheit 7 ausgeführt wird.
In dem Fall, dass der Verbrennungsmotor 1 ein Motor ohne Drossel ist, wie beispielsweise ein Miller-Zyklus-Motor, der ausgebildet ist, die Menge an Ansaugluft ohne ein Drosselventil zu steuern, wobei er Ansaugluft im atmosphärischen Zustand durch Steuerung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlaßventile ansaugt, können das Drosselventil 3, die sekundäre Luftleitung 4 und das sekundäre Luftregelventil 5 weggelassen werden.
Eine Treibstoffeinspritzung 6 von elektromagnetischer Bauart ist in jeder Einlaßöffnung eines jeden Zylinders des Motors 1 eingebaut. Die Treibstoffeinspritzung 6 ist in jedem Zylinder #1, #2, #3 und #4 des Motors 1 eingebaut und mit der Steuereinheit 7 so verbunden, dass sie durch diese gesteuert wird.
Die Steuereinheit 7 ist mit verschiedenen Sensoren verbunden und empfängt von diesen Signale, die bezeichnend für Betriebszustände des Motors 1 sind. Insbesondere ist ein Kurbelwinkelsensor 8 am Motor 1 vorgesehen und gibt ein Referenzsignal (Ref) bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel und ein Winkeleinheitssignal nach jeder Einheit eines Kurbelwinkels aus. Da der Motor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Vierzylindermotor ist, gibt der Kurbelwinkelsensor 8 das Referenzsignal bei einem Kurbelwinkel (ca.) von 180° an die Steuereinheit 7 aus. Die Steuereinheit 7 erfaßt die Lage eines jeden Kolbens in jedem Zylinder #1, #2, #3 und #4 basierend auf einem Signal des Kurbelwinkelsensors 8 und berechnet eine Motordrehzahl Ne des Motors 1.
Ein Luftmengenmesser (AFM) 9 ist in der Einlaßleitung 2 angeordnet. Der Luftmengenmesser 9 erfaßt eine Durchflußmenge an Ansaugluft Qs des Motors 1 und gibt ein die Durchflußmenge an Ansaugluft bezeichnendes Signal an die Steuereinheit 7 aus. Ein Drosselsensor 10 ist in der Nähe des Drosselventils 3 angeordnet. Der Drosselsensor 10 erfaßt einen Öffnungsgrad TVO des Drosselventils 3 und gibt an die Steuereinheit 7 ein Signal aus, das bezeichnend für den Öffnungsgrad TVO ist. Ein Wassertemperatursensor 11 ist in einem Motorblock des Motors 1 eingebaut. Der Wassertemperatursensor 11 erfaßt eine Kühlwassertemperatur Tw des Motors 1 und gibt an die Steuereinheit 7 ein Signal aus, das bezeichnend für den Öffnungsgrad TVO ist. Der Luftmengenmesser 9 entspricht einer Einrichtung zur Erfassung der Durchflußmenge an Ansaugluft.
Die Steuereinheit 7 berechnet eine grundsätzliche Treibstoffeinspritzmenge Tp basierend auf der Drehgeschwindigkeit Ne und bestimmt eine letztendliche Treibstoffeinspritzmenge Ti durch Korrektur der grundsätzlichen Treibstoffeinspritzmenge Tp in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur Tw usw. Des weiteren gibt die Steuereinheit 7 ein Antriebssignal zur Ventilöffnung aus, dessen Pulsweite der letztendlichen Treibstoffeinspritzmenge Ti der Treibstoffeinspritzung 6 zu einem Zeitpunkt entspricht, der mit der Drehung des Motors 1 synchronisiert ist.
Des Weiteren umfaßt der Motor 1 ein erstes, variables Ventilsteuersystem 13 für das Einlaßventil 12 eines jeden Zylinders #1, #2, #3 und #4 des Motors 1. Das erste variable Ventilsteuersystem 13 steuert eine Öffnungs- und Schließcharakteristik eines Ventils, darunter einen Öffnungs- und Schließzeitpunkt (Phasenwinkel), einen Hubbetrag und einen Betätigungswinkel für jeden Zylinder #1, #2, #3 und #4. Das variable Ventilsteuersystem 13 ist ein sogenanntes EMV, welches eine Magnetkraft ohne Verwendung einer Nocke benutzt. Es wird deutlich, daß der Aufbau des variablen Ventilsteuersystems nicht auf dies beschränkt ist und andere, herkömmliche Ausgestaltungen verwenden kann.
Auf ähnliche Weise umfaßt der Motor 1 ein zweites variables Ventilsteuersystem 15 für das Auslaßventil 14 eines jeden Zylinders #1, #2, #3 und #4. Das zweite variable Ventilsteuersystem 15 steuert eine Öffnungs- und Schließcharakteristik eines Ventils, darunter einen Öffnungs- und Schließzeitpunkt (Phasenwinkel), einen Hubbetrag und einen Betätigungswinkel für einen jeden Zylinder #1, #2, #3 und #4. Das zweite variable Ventilsteuersystem 15 ist ebenfalls ein sogenanntes EMV, welches eine elektromagnetische Kraft ohne Verwendung einer Nocke benutzt. Es wird deutlich, dass die Ausgestaltung des variablen Ventilsteuersystems ebenfalls nicht auf dieses beschränkt ist und andere, herkömmliche Ausgestaltungen verwenden kann.
Die Steuereinheit 7 bestimmt die Öffnungs- und Schließcharakteristiken der Einlaßventile 12 und der Auslaßventile 14 basierend auf dem Betriebszustand des Motors, wobei eine Motorlast umfaßt ist, die durch die Durchflußmenge an Ansaugluft Qs und der Treibstoffeinspritzmenge Tp, der Motordrehzahl Ne und der Kühlwassertemperatur des Motors Tw dargestellt wird. Des weiteren steuert die Steuereinheit 7 die Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 derart, daß die Einlaß- und Auslaßventile 12 und 14 die berechneten Öffnungs- und Schließcharakteristiken durchführen. Die Steuereinheit 7 führt des weite ren eine Diagnose aus, ob die variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15, die Einlaßventile 12 und die Auslaßventile 14 normal arbeiten oder nicht.
Unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der 2 und 3 wird die Diagnosesteuerung der variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 diskutiert. Die Steuereinheit 7 weist die Funktionen der Akkumulationseinrichtung für die Durchflußmenge an Ansaugluft und die Diagnoseeinrichtung in Form von Software auf. Das Programm des Flußdiagramms der 2 wird alle 1 msec ausgeführt.
In einem Schritt S1 entscheidet die Steuereinheit 7, ob das Referenzsignal Ref reserviert ist oder nicht. Diese Reservierung des Referenzsignals Ref wird durch Ausführen eines Programms gemäß einem Flußdiagramm in der 5 erreicht, wenn die Steuereinheit 7 das Referenzsignal Ref vom Kurbelwinkelsensor 8 empfängt. Wenn die Entscheidung im Schritt S1 bestätigend ist, geht das Programm weiter zu einem Schritt S2. Wenn die Entscheidung im Schritt S1 negativ ausgefallen ist, springt das Programm zu einem Schritt S5.
In einem Schritt S2 wählt die Steuereinheit 7 einen Zylinder des Motors 1 entsprechend dem Referenzsignal Ref aus. Insbesondere wird eine Weite eines AN-Signals des Referenzsignals Ref von einem jeden Zylinder derart differenziert, daß die Steuereinheit 7 eine Nummer eines jeden Zylinders unterscheiden kann.
In einem Schritt S3 setzt die Steuereinheit 7 SQn zu einem akkumulierten Wert SQ, welcher einen akkumulierten Wert des Erfassungswertes Qs des Luftmengenmessers 9 während einer bestimmten Zeitspanne darstellt, die dem ausgewählten Zylinder #n entspricht (SQ → SQn). Des weiteren setzt die Steuereinheit 7 den akkumulierten Wert SQ auf 0 zurück (SQ ← 0). Der Erfassungswert Qs und der akkumulierte Wert SQ zeigen Werte eines jeden Zylinders #1, #2, #3 und #4, d. h. (Durchflußmenge an Ansaugluft/Zylinder) und (akkumulierter Wert der Durchflußmenge/Zylinder). Ein Referenzzeichen n bei SQn bezeichnet eine Zylindernummer.
In einem Schritt S4 hebt die Steuereinheit 7 die Reservierung des Referenzsignals Ref auf.
In einem Schritt S5 wandelt die Steuereinheit 7 ein analoges Spannungssignal in einen digitalen Wert um.
In einem Schritt S6 berechnet die Steuereinheit 7 die erfaßte Durchflußmenge an Ansaugluft Qs mittels einer Linearisierungs-Verarbeitung unter Verwendung des digitalen Werts, wie er im Schritt S5 erhalten wurde, und einer zuvor in der Steuereinheit 7 gespeicherten Tabelle.
In einem Schritt S7 akkumuliert die Steuereinheit 7 den Wert Qs, der im Schritt S6 während einer bestimmten Zeitspanne (während des Ref-Signals) verarbeitet wurde. Insbesondere erhält die Steuereinheit 7 den akkumulierten Wert SQ anhand der folgenden Gleichung (1): Akkumulierter Wert SQ = Haltewert SQ (vorangegangener Wert) + Qs (1)
Nach Ausführung des Schrittes S7 kehrt das Programm alle 1 msec zu einem Startschritt in diesem AFM-Programm für das nächste Programm zurück.
Während der vorbestimmten Zeitspanne vom Eingang des Referenzsignals Ref zum nächsten Eingang des Referenzsignals Ref, währenddessen der erfaßte Wert Qs (der der Durchflußmenge an Ansaugluft entspricht) durch die Änderung der Öffnungs- und Schließcharakteristiken der Einlaß- und Auslaßventile 12 und 14 des jeweiligen Zylinders #n beeinflußt wird, berechnet die Steuereinheit 7 den akkumulierten Wert SQn während der vorbestimmten Zeitspanne durch Akkumulation des erfaßten Wertes Qs des Luftströmungsmessers 9.
Basierend auf dem akkumulierten Wert SQn für jeden Zylinder #n, dessen Wert durch Implementierung des Flußdiagramms der 2 erhalten wurde, wird das Diagnoseverfahren für das variable Ventilbetätigungssystem 13 und 15, wie durch ein Flußdiagramm der 3 gezeigt, ausgeführt.
In einem Schritt S11 entscheidet die Steuereinheit 7, ob die Diagnosebedingung erfüllt ist oder nicht. Insbesondere kontrolliert die Steuereinheit 7, ob der Betriebszustand des Motors 1, basierend auf einer Änderungsrate ΔTVO des Öffnungsgrades TVO der Drossel und/oder einer Änderungsrate ΔNe der Drehzahl Ne des Motors 1 sich in einem stationären Zustand befindet, und/oder ob der Luftmengenmesser 9 normal arbeitet. Wenn die Entscheidung im Schritt S11 bestätigend ist, geht das Programm weiter zu einem Schritt S12. Wenn die Entscheidung im Schritt S11 negativ ist, geht das Programm weiter zu einem Schritt S20.
Im Schritt S12 setzt die Steuereinheit 7 den Wert A auf den kleinsten Wert der akkumulierten Werte SQn.
In einem Schritt S13 setzt die Steuereinheit 7 den Wert B auf einen Durchschnittswert der restlichen Werte SQn außer dem kleinsten Wert A.
In einem Schritt S14 entscheidet die Steuereinheit 7, ob A/B kleiner oder gleich einem ersten Referenzwert LEMV# der Diagnose ist oder nicht. Anstelle von A/B kann eine Differenz B – |A| verwendet werden. Wenn die Bestätigung im Schritt S14 bestätigend ist, was bedeutet, dass zumindest eines der variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 eine Betriebsstörung aufweist, geht das Programm weiter zu einem Schritt S16, in dem die Steuereinheit 7 einen Anormalitäts-Zähler CEMVNG um 1 erhöht (CEMVNG ← CEMVNG + 1). Wenn die Entscheidung im Schritt S14 negativ ist, was bedeutet, dass beide variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 normal arbeiten, geht das Programm weiter zu einem Schritt S15, in dem die Steuereinheit 7 einen normalen Zähler CEMVOK um 1 erhöht (CEMVOK ← CEMVOK + 1).
In einem Schritt S17 entscheidet die Steuereinheit 7, ob die ausgeführte Anzahl an Diagnoseprogrammen (Abtastzeiten) größer oder gleich einem vorbestimmten Wert EMVS# ist oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S17 bestätigend ist, geht das Programm weiter zu einem Schritt S18. Wenn die Entscheidung im Schritt S17 negativ ist, endet das vorliegende Programm, und das Flußdiagramm der 2 und die Schritte S11 bis S16 des Flußdiagramms der 3 werden wiederholt, bis die Entscheidung im Schritt S17 bestätigend wird.
Im Schritt S18, der der bestätigenden Entscheidung im Schritt S17 folgt, entscheidet die Steuereinheit 7, ob CEMVNG/CEMVOK größer als ein vorbestimmter Wert CEMVNG# ist oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S18 bestätigend ist (CEMVNG/CEMVOK > CEMVNG#), was bedeutet, dass das Verhältnis der Anormalitäts-Entscheidungen während der vorbestimmten Abtastzeiten hoch ist, dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass das Ergebnis der Anormalitäts-Entscheidung korrekt ist, und diagnostiziert, dass zumindest eines der variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 sich in einer Betriebsstörung befindet. Daher geht als Ergebnis der bestätigenden Entscheidung im Schritt S18 das Programm weiter zu einem Schritt S19, in dem die Steuereinheit 7 ein Anormalitätsflag EMVNG zu 1 (EMVNG = 1) setzt, und schaltet eine Alarmlampe MIL an, um einen Fahrer zu informieren, dass zumindest eines der variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 eine Betriebsstörung aufweist.
Wenn andererseits die Entscheidung im Schritt S18 negativ ist, was bedeutet, dass das Verhältnis von Anormalitäts-Entscheidungen zu den vorbestimmten Abtastzeiten gering oder 0 ist, dann diagnostiziert die Steuereinheit 7, dass sich die variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 in einem normalen Zustand befinden. Daher geht als Ergebnis der negativen Entscheidung im Schritt S18 das Programm weiter zu einem Schritt S20, in dem die Steuereinheit 7 einen Anormalitätszähler CEMVNG und einen normalen Zähler CEMVOK auf 0 setzt (CEMVNG = 0 und CEMVOK = 0). Dann ist dieses Programm beendet.
Bei dem auf diese Weise aufgebauten ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Betriebsstörung (Anormalität) der Einlaßventile 12 und der Auslaßventile 14 und des weiteren der variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 genau zu diagnostizieren, indem das Erfassungsergebnis des Luftmengenmessers 9 ohne die Verwendung weiterer Sensoren zur Diagnose der Einlaßventile 12 und der Auslaßventile 14 und des weiteren der variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 verwendet wird.
Im Folgenden wird ein Prinzip der Anormalitätsdiagnose der variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.

(1) Der Fall, dass das Einlaßventil 12 in einem verschlossenen Zustand blockiert:

Wenn das Einlaßventil 12 des zweiten Zylinders #2 in einem verschlossenen Zustand blockiert ist, wie in den 8A bis 8E gezeigt ist, dann bleibt eine Durchflußmenge an Ansaugluft Qa, die bei einem normalen Zustand während eines Ladeprozesses des zweiten Zylinders ansteigen würde, im allgemeinen bei 0. Daher wird der akkumulierte Werte SQ₂ während der vorbestimmten Zeitspanne entsprechend dem zweiten Zylinder #2 im allgemeinen 0.
Andererseits befinden sich die akkumulierten Werte SQ₁, SQ₃ und SQ₄ während der jeweiligen vorbestimmten Zeitspannen entsprechend den ersten, dritten und vierten Zylindern #1, #3 und #4 in einem normalen Zustand und steigen entsprechend dem Anstieg der Durchflußmenge an Ansaugluft auf einen normalen Wert der dem normalen Betrieb der Einlaßventile 12 der jeweiligen ersten, dritten und vierten Zylinder #1, #3 und #4 entspricht.
Wenn entsprechend das Einlaßventil 12 des zweiten Zylinders #2 in einem verschlossenen Zustand blockiert, dann setzt die Steuereinheit 7 den Wert A auf SQ₂ (≈ 0), indem der Schritt S12 ausgeführt wird, und setzt den Wert B auf einen durchschnittlichen Wert der jeweiligen akkumulierten Werte SQ₁, SQ₃ und SQ₄, indem Schritt S13 ausgeführt wird. Daher wird der Wert A/B im allgemeinen 0, und die Steuereinheit 7 entscheidet, dass A/B kleiner oder gleich LEMV# ist (A/B ≤ LEMV#). Basierend auf dieser Entscheidung diagnostiziert die Steuereinheit 7, dass zumindest eines der Einlaßventile 12 der jeweiligen Zylinder sich im Zustand einer Betriebsstörung befindet (in diesem Fall blockiert das Einlaßventil in einer geschlossenen Stellung).

(2) Der Fall, in dem das Einlaßventil 12 in einem geöffneten Zustand blockiert:

Wenn das Einlaßventil 12 des zweiten Zylinders #2 in einem geöffneten Zustand blockiert, wie in den 9A bis 9E gezeigt ist, dann sind der Luftmengenmesser 9 und der zweite Zylinder #2 immer miteinander verbunden. Da auf diese Weise der Luftmengenmesser 9 die Luftfluktuationen aufgrund der Kolbenbewegung (Änderung des Zylindervolumens) des zweiten Zylinders #2 erfaßt, schwankt der Erfassungswert Qs des Luftmengenmessers 9 entsprechend der Kolbenbewegung des zweiten Zylinders #2. Daher nimmt der während der vorbestimmten Zeitspanne akkumulierte Wert SQn bei einigen Zylindern, wie beispielsweise dem zweiten und vierten Zylinder #2 und #4, einen positiven Wert und bei einigen Zylindern, wie beispielsweise dem ersten und dritten Zylinder #1 und #3, einen negativen Wert an.
Obwohl bei dem Zylinder, bei dem das Einlaßventil 12 in einem geöffneten Zustand blockiert, der akkumulierte Wert SQ_n (in diesem Fall SQ₂) einen positiven Wert annimmt, weist der akkumulierte Wert SQn (in diesem Fall SQ₂) keinen erhöhten Betrag einer Durchflußmenge an Ansaugluft auf, die bei einem normal funktionierenden Einlaßventils 12 enthalten ist. Daher nimmt der akkumulierte Wert SQ_n des Zylinders mit dem im geöffneten Zustand blockierten Einlaßventil 12 unter den positiven Werten von SQ_n der jeweiligen Zylinder #1, #2, #3 und #4 den kleinsten Wert an. Auf diese Weise wird diagnostiziert, dass der Zylinder, dessen akkumulierter Wert SQn der kleinste der positiven Werte ist, derjenige Zylinder ist, dessen Einlaßventil 12 im geöffneten Zustand blockiert.
Wenn das Einlaßventil 12 des zweiten Zylinders #2 im geöffneten Zustand blockiert ist, dann nimmt der akkumulierte Wert SQ_n des ersten Zylinders #1, welcher eine der vorbestimmten Zeitspanne des zweiten Zylinders #2 vorangehende Zeitspanne repräsentiert, einen negativen Wert aufgrund der umgekehrten Strömung der Ansaugluft an, die durch die Hubbewegung des Kolbens des zweiten Zylinders #2 verursacht wird. Da sich die vorbestimmte Zeitspanne des ersten Zylinders #1 mit der Öffnungsdauer des Auslaßventils 14 des ersten Zylinders #1 überlappt, nimmt der akkumulierte Wert SQ₁ des ersten Zylinders #1 im Vergleich zu dem akkumulierten Wert SQ₃, der durch die umgekehrte Strömung nicht beeinflußt wird, obwohl die akkumulierten Werte SQn negative Werte annehmen, einen noch kleineren Wert an.
Wenn entsprechend das Einlaßventil 12 des zweiten Zylinders #2 im geöffneten Zustand blockiert ist, wird A auf den akkumulierten Wert SQ₁ (großer negativer Wert) im Schritt S12 gesetzt, und B wird im Schritt S13 auf den durchschnittlichen Wert der akkumulierten Werte SQ₂, SQ₃ und SQ₄ gesetzt. Wie in den 9A bis 9E gezeigt ist, gilt SQ₄ – |SQ₃| > 0, da sich der negative Wert des akkumulierten Wertes SQ₃ durch den Anstieg der Durchflußmenge an Ansaugluft aufgrund der Öffnungsbetätigung des Einlaßventils 12 des dritten Zylinders #3 aufhebt. Daher nehmen die akkumulierten Werte SQ₂, SQ₃ und SQ₄ positive Werte an.
Als Ergebnis nimmt A/B einen negativen Wert an, und die Steuereinheit 7 entscheidet im Schritt S14, dass A/B kleiner oder gleich dem ersten Diagnosereferenzwert LEMV# ist (A/B ≤ LEMV#). Durch die Ausführung des Flußdiagramms der 3 ist es daher zu diagnostizieren möglich, dass zumindest eines der Einlaßventile 12 sich im Zustand einer Betriebsstörung befindet. Nach genauerer Bestimmung der Art der Betriebsstörung und der Zylinder ist es möglich zu diagnostizieren, dass derjenige Zylinder, dessen akkumulierter Wert SQ_n unter den positiven Werten den kleinsten Wert einnimmt, eine Betriebsstörung erzeugt, bei der das Einlaßventil 12 im geöffneten Zustand blockiert, oder dass ein Zylinder, der nachfolgend demjenigen Zylinder, dessen akkumulierter Wert SQ_n den kleinsten Wert einnimmt, eine Betriebsstörung verursacht, bei der das Einlaßventil 12 im geöffneten Zustand blockiert ist.
Wenn die Steuereinheit 7 entscheidet, dass das Einlaßventil 12 eines Zylinders im geöffneten Zustand blockiert ist, führt die Steuereinheit 7 eine derartige Steuerung durch, dass das Auslaßventil 14 des Zylinders, der eine Betriebsstörung beim Einlaßventil erzeugt, zu einer Fail-Safe-Funktion immer geschlossen ist, um auf diese Weise die Rückströmung des Abgases in Richtung der Einlaßseite des Motors 1 zu verhindern.

(3) Der Zustand, in dem das Auslaßventil 14 in einem verschlossenen Zustand blockiert ist:

Wie in den 10A bis 10E gezeigt ist, strömen die Verbrennungsgase des zweiten Zylinders #2 zu Beginn der vorbestimmten (akkumulierten) Zeitspanne entsprechend dem zweiten Zylinder #2, der aufgrund der Fehlfunktion beim Schließen des Auslaßventils 14 nicht entladen wurde, zu dem Zeitpunkt zurück zur Einlaßseite, in dem sich das Einlaßventil 12 öffnet, wenn das Auslaßventil 14 des zweiten Zylinders #2 im verschlossenen Zustand blockiert. Daher nimmt der Erfassungswert Qs des Luftmengenmessers 9 einen hohen negativen Wert ein und wird dann normalerweise aufgrund der Lufteinlaßfunktion der Öffnungsbetätigung des Einlaßventils 12 des zweiten Zylinders #2 erhöht.
Entsprechend wird der akkumulierte Wert SQ₂ während der vorbestimmten Zeitspanne, die dem zweiten Zylinder #2 entspricht, im allgemeinen Null, da der negative Wert zu Beginn der vorbestimmten Zeitspanne durch den normalerweise danach angestiegenen positiven Wert ausgelöscht wird. Wenn daher das Auslaßventil 14 des zweiten Zylinders #2 im verschlossenen Zustand blockiert, setzt die Steuereinheit 7 den Wert A auf den akkumulierten Wert SQ₂ (≈ 0) im Schritt S12 und setzt B auf den Durchschnittswert der akkumulierten Werte SQ₁, SQ₃ und SQ₄. Da A/B einen negativen Wert um Null einnimmt (A/B ≈ 0), entscheidet die Steuereinheit 7 im Schritt S14, dass A/B kleiner oder gleich dem ersten Diagnosereferenzwert LEMV# ist (A/B ≤ LEMV#). Daher wird durch Ausführen des Flußdiagramms der 3 diagnostiziert, dass das Auslaßventil 14 eines Zylinders (in diesem Fall der zweite Zylinder #2) sich im Zustand einer Betriebsstörung befindet (Zustand der Blockierung des verschlossenen Zustands).
Durch Überwachen der Änderung des Erfassungswertes Qs des Luftmengenmessers 9 oder des akkumulierten Wertes SQn während der vorbestimmten Zeitspanne, die dem anormalen Zylinder entspricht, insbesondere durch Vergleich der Steuerungsdiagramme der 8A bis 8E und der Steuerungsdiagramme der 10A bis 10E ist es möglich, den Zustand der Betriebsstörung zu diagnostizieren, wobei unterschieden wird, ob das Einlaßventil 12 im Schließzustand oder das Auslaßventil 14 im Schließzustand blockiert ist.

(4) Der Fall, dass das Auslaßventil 14 im geöffneten Zustand blockiert:

Wie in den 11A bis 11E gezeigt ist, strömen die Abgase in der Abgasleitung zurück in Richtung des zweiten Zylinders #2 und in Richtung der Einlaßseite während der Öffnungszeit des Einlaßventils, wenn das Auslaßventil 14 des zweiten Zylinders #2 im geöffneten Zustand blockiert. Daher erfaßt der Luftmengenmesser 9 die zurückgerichtete Strömung als negativen Wert.
Entsprechend nimmt der akkumulierte Wert SQ₂ des zweiten Zylinders einen negativen Wert oder einen sehr kleinen positiven Wert an. Wenn daher das Auslaßventil 14 des zweiten Zylinders #2 im geöffneten Zustand blockiert, wird A auf den akkumulierten Wert SQ₂ (= negativer Wert oder sehr kleiner positiver Wert) durch Ausführen des Schrittes S12 gesetzt. B wird auf den Durchschnittswert der jeweiligen akkumulierten Werte SQ₁, SQ₃ und SQ₄ der normal arbeitenden Zylinder #1, #3 und #4 gesetzt.
Daher entscheidet die Steuereinheit 7 im Schritt S14, dass A/B ≤ LEMV# (Diagnosereferenzwert) ist. Daher diagnostiziert sie, dass sich zumindest eines der Auslaßventile 14 im Zustand einer Betriebsstörung befindet (in diesem Fall ist das Auslaßventil 14 des zweiten Zylinders im geöffneten Zustand blockiert).
Durch Überwachen der Änderung des erfaßten Wertes Qs des Luftmengenmessers 9 oder des akkumulierten Wertes SQn während der vorbestimmten Zeitspanne, die dem anormalen Zylinder entspricht, insbesondere durch Vergleichen der Steuerungsdiagramme der 9A bis 9E und der Steuerungsdiagramme der 11A bis 11E ist es möglich, den Zustand einer Betriebsstörung zu diagnostizieren, wobei unterschieden wird, ob das Einlaßventil im geöffneten Zustand oder das Auslaßventil 14 im geöffneten Zustand blockiert ist.
Demgemäß ist die Diagnosesteuerung entsprechend der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, dass sie diagnostiziert, dass zumindest eines der Einlaßventile 12 und der Auslaßventile 14 sich in einem anormalen Zustand befindet, indem die Eigenschaft ausgenutzt wird, dass der akkumulierte Wert SQn während der vorbestimmten Zeitspanne, die einem Zylinder entspricht, um vieles kleiner wird als der Durchschnitt der anderen akkumulierten Werte SQn, wenn zumindest eines der Einlaßventile 12 oder Auslaßventile 14 im geöffneten oder geschlossenen Zustand blockiert ist. Daher ermöglicht das erfindungsgemäße Diagnosesystem eine genaue Diagnose der variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15, wobei eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung ohne Hinzufügen spezieller Sensoren für diese Diagnose beibehalten wird.
Obwohl das erste Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Fall gezeigt und beschrieben wurde, in dem die Diagnose basierend auf den akkumulierten Werten SQn während der vorbestimmten Zeitspanne ausgeführt wird, ist deutlich geworden, dass so eine Diagnose auch auf der Basis ausgeführt werden kann, dass eine Differenz oder ein Verhältnis von Durchschnittswerten der Durchflußmenge an Ansaugluft Qs während der vorbestimmten Zeitspanne des entsprechenden Zylinders größer ist als ein vorbestimmter Pegel, wenn sich das variable Ventilbetätigungssystem 13, 15 in einem anormalen Zustand befindet.
Unter Bezugnahme auf die 5 wird ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Diagnosesystems diskutiert. Der Aufbau des Systems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist derselbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels, das in 1 gezeigt ist. Nur das Flußdiagramm der 5 unterscheidet sich von dem der 3 des ersten Ausführungsbeispiels. Daher wird im folgenden nur das Flußdiagramm gemäß 5 erläutert. Das Hauptprogramm des Flußdiagramms der 5 wird bei jedem Lesen von SQn ausgeführt, wie beispielsweise jeweils bei einem Kurbelwinkel von 180°.
In einem Schritt S21 entscheidet die Steuereinheit 7 über den Zylinder #n (Nr.) basierend auf dem Referenzsignal Ref.
In einem Schritt S22 liest die Steuereinheit 7 den akkumulierten Wert SQn des Zylinders, der im Flußdiagramm der 2 erhalten wurde, und erhält ein Verhältnis A = SQn/Q. Q ist ein Sollwert der Durchflußmenge an Ansaugluft, der zur Erhaltung eines gewünschten Drehmoments vom Öffnungsgrad (oder TVO) und der Drehzahl des Motors Ne für eine Beschleunigung festgesetzt ist. Mit anderen Worten wird die Charakteristik der Ventilbetätigung des Einlaßventils 12 oder Auslaßventils 14, durch das der Sollwert Q erreicht wird, festgesetzt. Insbesondere bestimmt die Steuereinheit 7 die Steuergröße (Befehlssignal zur Betätigung) des variablen Ventilbetätigungssystems 13 und 15 und/oder die Ventilbetätigungscharakteristiken, wie beispielsweise zumindest den Öffnungs- und Schließzeitpunkt (Phasenwinkel), den Hubbetrag oder den Betätigungswinkel des Einlaßventils 12 und des Auslaßventils 14, um den Sollwert Q zu erreichen. Wenn der Betrieb des variablen Ventilbetätigungssystems 13, 15 normal verläuft, ist der vorgegebene Sollwert Q (volumetrische Durchflußmenge an Ansaugluft/Zylinder) proportional zum akkumulierten Wert SQn (Massendurchsatz/Zylinder).
Im Schritt S23 entscheidet die Steuereinheit 7, ob A kleiner als der Diagnosereferenzwert LEMV# ist oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S23 bestätigend ist (A ≤ LEMV#), was bedeutet, dass der akkumulierte Werte SQn einen kleinen Wert annimmt, um einen vorbestimmten Pegel bezüglich des Sollwertes Q zu halten, dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass zumindest eines der Einlaßventile 12 oder der Auslaßventile 14 des jeweiligen Zylinders sich in einem anormalen Betriebszustand befinden kann. Daher geht das Programm weiter zu einem Schritt S25, in dem die Steuereinheit 7 den Anormalitäts-Zähler CEMVNGn des jeweiligen Zylinders (CEMVNGn ← CEMVNGn + 1) inkrementiert. Wenn die Entscheidung im Schritt S23 negativ ist (A ≥ LEMV#), was bedeutet, dass die Betätigung des Einlaßventils 12 und des Auslaßventils 14 des jeweiligen Zylinders normal verläuft, dann geht das Programm weiter zu einem Schritt S24, in dem die Steuereinheit 7 den normalen Zähler CEMVOKn des entsprechenden Zylinders inkrementiert (CEMVOKn ← CEMVOKn + 1).
Nachfolgend auf die Ausführung der Schritte S24 oder S25 geht das Programm weiter zu einem Schritt S26, in dem die Steuereinheit 7 entscheidet, ob die Anzahl von Abtastwerten größer oder gleich einem vorbestimmten Wert EMVS# ist oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S26 bestätigend ist, geht das Programm weiter zu einem Schritt S27. Wenn die Entscheidung im Schritt S26 negativ ist, kehrt das Programm zurück zum Schritt S22 und wiederholt die Schritte S22 bis S26, bis die Entscheidung im Schritt S26 eine bestätigende Entscheidung wird.
Im Schritt S27, der der bestätigenden Entscheidung im Schritt S26 folgt, entscheidet die Steuereinheit 7, ob CEMVNG/CEMVOK größer ist als ein vorbestimmter Wert CEMVNG# oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S27 bestätigend ist (CEMVNG/CEMVOK > CEMVNG#), was bedeutet, dass das Verhältnis der Anormalitäts-Entscheidungen zu den vorbestimmten Abtastzeiten hoch ist, dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass das Ergebnis der Entscheidung korrekt ist und diagnostiziert, dass zumindest eines der variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 sich in einem Zustand der Betriebsstörung befindet. Daher geht das Programm als ein Ergebnis der bestätigenden Entscheidung im Schritt S27 zu einem Schritt S28 weiter, in dem die Steuereinheit 7 ein Anormalitäts-Flag EMVNG auf 1 setzt (EMVNGn = 1) und eine Alarmleuchte MIL anschaltet, um einen Fahrer zu informieren, dass zumindest eines der variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 sich in einem Zustand der Betriebsstörung befindet.
Wenn andererseits die Entscheidung im Schritt S27 negativ ist (CEMVNG/CEMVOK ≤ CEMVNG#), was bedeutet, dass das Verhältnis der Anormalitäts-Entscheidungen zu den vorbestimmten Abtastzeiten klein oder Null ist, dann diagnostiziert die Steuereinheit 7, dass das variable Ventilbetätigungssystem 13 oder 15 des entsprechenden Zylinders #n sich im normalen Betriebszustand befindet. Als Ergebnis der negativen Entscheidung im Schritt S27 geht daher das Programm weiter zu einem Schritt S29, in dem die Steuer einheit 7 den Anormalitäts-Zähler CEMVNGn und den normalen Zähler CEMVOKn auf 0 setzt (CEMVNGn = 0 und CEMVOKn = 0).
Im Schritt S30 entscheidet die Steuereinheit 7, ob die Diagnose sämtlicher Zylinder abgeschlossen ist oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S30 negativ ist, dann kehrt das Programm zurück zum Schritt S21. Wenn die Entscheidung im Schritt S30 bestätigend ist, wird das Programm beendet.
Bei dem derartig aufgebauten zweiten Ausführungsbeispiel führt das erfindungsgemäße System eine genaue Diagnose der Einlaß- und Auslaßventile 12 und 14 zusammen mit den variablen Ventilbetätigungssystemen 13 und 15 aufgrund des Ergebnisses der Erfassung mittels des Luftmengenmessers 9 durch, wobei ein einfacher und kostengünstiger Aufbau ohne Hinzufügung spezieller Sensoren für diese Diagnose beibehalten wird. Da des weiteren das erfindungsgemäße Diagnosesystem so aufgebaut ist, dass die Diagnose basierend auf dem Sollwert Q ausgeführt wird, der entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs und dem akkumulierten Wert SQn des jeweiligen Zylinders festgesetzt wird, kann das Diagnosesystem die Anormalität des Einlaßventils 12 oder des Auslaßventils 14 selbst dann diagnostizieren, wenn der Betriebszustand des Motors sich in einem Übergangszustand befindet. Bei einem derartig aufgebauten, erfindungsgemäßen Diagnosesystem spezifiziert die Diagnose den anormalen Zylinder und diagnostiziert die Abweichung vom Betriebszustand der Einlaßventile 12 und der Auslaßventile 14. Wie oben erwähnt wurde, ist es ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, den anormalen Zylinder und dessen Art der Fehlfunktion zu bestimmen, wie beispielsweise das Einlaß- oder Auslaßventil 12, 14 und eine Fehlfunktion, bei der eine Blockierung im geöffneten oder im geschlossenen Zustand stattfindet, während gleichzeitig ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Diagnosesystems beibehalten wird.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 7 wird ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Diagnosesystems erläutert. Der Systemaufbau des dritten Ausführungsbeispiels ist derselbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels, das in 1 gezeigt ist. Die Flußdiagramme der 6 und 7 des dritten Ausführungsbeispiels unterscheiden sich von denen der 2 und 3 des ersten Ausführungsbeispiels. Daher werden die Flußdiagramme der 6 und 7 im folgenden erläutert.
Das Programm des Flußdiagramms der 6 ist implementiert worden, um einen akkumulierten Wert SQn während einer vorbestimmten Zeitdauer zu erhalten, die einem jeden Zylinder entspricht, und um einen Minimalwert MSQn der akkumulierten Werte SQn zu erhalten.
Im Schritt S31 entscheidet die Steuereinheit 7, ob das Referenzsignal Ref reserviert ist oder nicht. Diese Reservierung des Referenzsignals Ref wird durch Ausführen eines Programms eines Flußdiagramms erhalten, das in 4 gezeigt ist, wenn die Steuereinheit 7 das Referenzsignal Ref vom Kurbelwinkelsensor 8 empfängt. Wenn die Entscheidung im Schritt S31 bestätigend ist, geht das Programm weiter zu einem Schritt S32. Wenn die Entscheidung im Schritt S31 negativ ist, springt das Programm weiter zu einem Schritt S35.
Im Schritt S32 entscheidet die Steuereinheit 7 über den Zylinder #n des Motors 1 in Abhängigkeit vom Referenzsignal Ref. Insbesondere wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine Breite eines AN-Signals des Referenzsignals Ref differenziert, so dass die Steuereinheit 7 eine Zahl des Zylinders unterscheiden kann.
Im Schritt S33 setzt die Steuereinheit 7 den akkumulierten Wert SQ, der einen akkumulierten Wert des erfaßten Wertes Qs des Luftströmungsmessers 9 während einer vorbestimmten Zeitdauer darstellt, als SQn fest (SQ → SQn). Des weiteren setzt die Steuereinheit 7 den Minimalwert MSQ der erhaltenen, erfaßten Werte SQn als MSQn fest (MSQ → MSQn) und setzt den akkumulierten Wert SQ und den Minimalwert MSQ auf 0 zurück (SQ ← 0, MSQ ← 0).
Im Schritt S34 löscht die Steuereinheit 7 die Reservierung des Referenzsignals Ref.
Im Schritt S35 wandelt die Steuereinheit 7 ein analoges Spannungssignal in einen digitalen Wert um.
Im Schritt S36 berechnet die Steuereinheit 7 die erfaßte Luftdurchflußmenge an Ansaugluft Qs mittels einer Linearisierung unter Verwendung des digitalen Wertes, der im Schritt S35 erhalten wurde, und einer zuvor in der Steuereinheit 7 gespeicherten Tabelle.
Im Schritt S37 akkumuliert die Steuereinheit den Wert Qs, der im Schritt S36 während einer speziellen Zeitspanne verarbeitet wurde (während des Ref-Signals). Insbesondere wird der akkumulierte Wert SQ anhand der folgenden Gleichung (1) erhalten: Akkumulierter Wert SQ = Haltewert SQ (vorangegangener Wert) + Qs (1)
Im Schritt S38 entscheidet die Steuereinheit 7, ob der akkumulierte Wert SQ kleiner ist als der Minimalwert MSQ oder nicht. MSQ ist der Minimalwert des akkumulierten Wertes und war ursprünglich auf Null gesetzt. Wenn die Entscheidung im Schritt S38 bestätigend ist (SQ < MSQ), was bedeutet, dass der akkumulierte Wert SQ in Richtung des negativen Minimalwertes abnimmt, dann geht das Programm weiter zu einem Schritt S39, in dem die Steuereinheit 7 den Minimalwert durch Ersatz des Minimalwertes MSQ durch einen derzeitigen akkumulierten Wert SQ auf den neuesten Stand bringt. Danach kehrt das Programm zu einem Anfangsschritt zurück. Wenn die Entscheidung im Schritt S38 negativ ist (SQ ≥ MSQ), was bedeutet, dass der akkumulierte Wert SQ einen positiven Wert annimmt oder nicht mehr in Richtung des Minimalwertes abnimmt, dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass der Minimalwert MSQ erhalten wurde. Daher kehrt das Programm zurück zum Anfangsschritt, ohne dass der Minimalwert auf den neuesten Stand gebracht wird.
Nachdem die Steuereinheit 7 den akkumulierten Wert SQn der vorbestimmten Zeitspanne, die dem Zylinder entspricht, und den Minimalwert MSQn des akkumulierten Wertes SQn erhalten hat, wird das Programm entsprechend eines Flußdiagramms der 7 ausgeführt, um die variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 basierend auf den akkumulierten Werten SQn und den Minimalwerten MSQn zu diagnostizieren. Dieses Hauptprogramm wird bei jeder Lesung von SQn ausgeführt, beispielsweise jedesmal bei einem Kurbelwinkel von 180°.
In einem Schritt S41 entscheidet die Steuereinheit 7 in Abhängigkeit vom Referenzsignal Ref, welcher der Zylinder des Motors 1 diagnostiziert wird. Insbesondere wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine Breite eines AN-Signals des Referenzsignals Ref differenziert, so dass die Steuereinheit 7 eine Nummer des Zylinders unterscheiden kann.
Im Schritt S42 liest die Steuereinheit 7 den akkumulierten Wert SQn, der durch Ausführen des Flußdiagramms der 6 erhalten wurde, und erhält ein Verhältnis A = SQn/Q. Q stellt einen Sollwert der Durchflußmenge an Ansaugluft dar, der zum Erhalten eines gewünschten Drehmoments aufgrund des Öffnungsgrads (oder TVO) und der Drehzahl Ne des Motors zum Beschleunigen festgesetzt wird.
Im Schritt S43 entscheidet die Steuereinheit 7, ob die Diagnosebedingung erfüllt ist oder nicht, wie dies ebenfalls im Schritt S11 der 2 geschieht. Wenn die Entscheidung im Schritt S43 bestätigend ist, geht das Programm weiter zu einem Schritt S44. Wenn die Entscheidung im Schritt S43 negativ ist, wird das Programm beendet.
Im Schritt S44 entscheidet die Steuereinheit 7, ob A kleiner als der erste Diagnosereferenzwert LEMV# ist oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S44 bestätigend ist (A < LEMV#), was bedeutet, dass der akkumulierte Wert SQn einen kleinen Wert einnimmt, um einen vorbestimmten Pegel bezüglich des Sollwertes Q zu erhalten, dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass zumindest eines der Einlaßventile 12 und der Auslaßventile 14 des entsprechenden Zylinders sich in einem anormalen Betriebszustand befinden kann. Daher geht das Programm weiter zu einem Schritt S45. Wenn die Entscheidung im Schritt S44 negativ ist (A ≥ LEMV#), was bedeutet, dass das Einlaßventil 12 und das Auslaßventil 14 des entsprechenden Zylinders normal arbeiten, dann wird das Programm beendet.
Im Schritt S45 entscheidet die Steuereinheit 7, ob oder ob nicht A kleiner als ein zweiter Diagnosereferenzwert LEMV2# ist, der auf einen vorbestimmten negativen Wert festgesetzt ist. Wenn die Entscheidung im Schritt S45 bestätigend ist (A < LEMV2#), was bedeutet, dass der akkumulierte Wert SQn einen negativen Wert annimmt, dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass zumindest eines der Einlaßventile 12 und der Auslaßventile 14 des jeweiligen Zylinders in einem geöffneten Zustand blockiert sein kann, wie dies in den Steuerungsdiagrammen in den 9A bis 9E und 11A bis 11E gezeigt ist. Daher geht das Programm weiter zu einem Schritt S46. Wenn die Entscheidung im Schritt S45 negativ ist (A ≥ LEMV2#), was bedeutet, dass A und SQn einen Wert von im wesentlichen Null annehmen (A ≈ 0, SQn ≈ 0), dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass zumindest eines der Einlaßventile 12 und der Auslaßventile 14 des jeweiligen Zylinders in einem geschlossenen Zustand blockiert sein kann, wie dies in den Steuerungsdiagrammen der 8A bis 8E und 10A bis 10E gezeigt ist. Daher geht das Programm weiter zu einem Schritt S53.
Im Schritt S46 entscheidet die Steuereinheit 7, ob A₀ des vorangehenden Zylinders (des ersten Zylinders bezüglich des zweiten Zylinders #2) größer ist als ein dritter Diagnosereferenzwert LEMV3# oder nicht. Der Wert A₀ wird durch Teilen des akkumulierten Wertes SQn des vorangegangenen Zylinders durch den Sollwert Q erhalten (A₀ = SQ1/Q). Wenn die Entscheidung im Schritt S46 negativ ist (A₀ ≤ LEMV3#), was bedeutet, dass die Betriebsstörung auftritt, die durch die Steuerungsdiagramme der 11A bis 11E dargestellt ist, dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass das Auslaßventil 14 des jeweiligen Zylinders (des zweiten Zylinders #2) in einem geöffneten Zustand blockiert sein kann. Daher geht das Programm weiter zu einem Schritt S47.
Im Schritt S47 erhöht die Steuereinheit 7 einen Anormalitäts-Zähler CEMVMGn des jeweiligen Zylinders #n.
Im Schritt S48, der auf die Ausführung des Schrittes S47 folgt, diagnostiziert die Steuereinheit 7, dass das Auslaßventil 14 des jeweiligen Zylinders #n in einem geöffneten Zustand blockiert ist. Dann geht das Programm weiter zu einem Schritt S57.
Wenn die Entscheidung im Schritt S46 bestätigend ist (A₀ > LEMV3#), was bedeutet, dass der Betriebszustand, der durch die Steuerungsdiagramme der 9A bis 9E dargestellt ist, auftritt, dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass das Einlaßventil 12 des jeweiligen Zylinders (des zweiten Zylinders #2) im geöffneten Zustand blockiert sein kann. Daher geht das Programm weiter zu einem Schritt S49.
Im Schritt S49 entscheidet die Steuereinheit 7, ob A des jeweiligen Zylinders (des ersten Zylinders #1, wenn das Einlaßventil 12 des zweiten Zylinders #2 im geöffneten Zustand blockiert ist) kleiner ist als A02 der zwei vorangegangenen Zylinder (des dritten Zylinders #3) oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S49 bestätigend ist, geht das Programm weiter zu einem Schritt S50, in dem die Steuereinheit 7 den Anormalitäts-Zähler CEMVNGn₊₁ des jeweiligen Zylinders (zweiter Zylinder) um 1 erhöht (CEMVNGn₊₁ ← CEMVNGn₊₁ + 1). Danach geht das Programm weiter zu einem Schritt S51, in dem die Steuereinheit 7 diagnostiziert, dass das Einlaßventil 12 des jeweiligen Zylinders im geöffneten Zustand blockiert ist. Dann geht das Programm weiter zum Schritt S57. Wenn die Entscheidung im Schritt S49 negativ ist, springt das Programm zum Schritt S51, ohne dass der Anormalitäts-Zähler CEMVNGn₊₁ erhöht wird.
Wenn das Programm zum Schritt S49 geht, der auf die bestätigende Entscheidung im Schritt S46 folgt, dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass der Zustand der Betriebsstörung dem Zustand entspricht, in dem das Einlaßventil 12 im geöffneten Zustand blockiert ist, wie in den 9A bis 9E gezeigt ist. Wenn insbesondere das Einlaßventil 12 des zweiten Zylinders #2 im geöffneten Zustand blockiert ist, tritt die Situation auf, dass der akkumulierte Wert SQn einen negativen Wert annimmt und daher wird die bestätigende Entscheidung, die im Schritt S46 ausgegeben wurde, beim ersten Zylinder #1 und dritten Zylinder #3 erzeugt. Daher ist es notwendig zu unterscheiden, ob die Betriebsstörung beim zweiten Zylinder #2, der dem ersten Zylinder #1 folgt, oder dem vierten Zylinder #4, der dem dritten Zylinder #3 folgt, auftritt.
Daher ist der Schritt S49 vorgesehen, um diese Unterscheidung auszuführen. Im Schritt S49 unterscheidet die Steuereinheit 7 durch Diagnostizieren von A < A₀₂, ob die Betriebsstörung beim zweiten Zylinder #2, der dem ersten Zylinder #1 folgt, oder dem vierten Zylinder #4 auftritt, der dem dritten Zylinder #3 folgt.
Wenn die Entscheidung im Schritt S45 negativ ist (A ≥ LEMV2#), was bedeutet, dass A und SQn Werte von im wesentlichen Null annehmen (A ≈ 0, Sqn ≈ 0), dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass zumindest eines der Einlaßventile 12 und der Auslaßventile 14 im geschlossenen Zustand blockiert sein kann, wie dies in den 8A bis 8E und 10A bis 10E gezeigt ist. Entsprechend geht das Programm weiter zum Schritt S52. Im Schritt S52 entscheidet die Steuereinheit 7, ob der Minimalwert MSQn kleiner ist als ein vierter Diagnosereferenzwert LEMV4# oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S52 bestätigend ist (MSQn < LEMV4#), was bedeutet, dass der Minimalwert MSQn der SQn ein negativer Wert ist, der größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann entscheidet die Steuereinheit 7, dass das Auslaßventil 14 in einem geschlossenen Zustand blockiert sein kann, wie dies in den 10A bis 10E gezeigt ist. Daher erhöht die Steuereinheit 7 den Anormalitäts-Zähler CEMVNGn des jeweiligen Zylinders (des zweiten Zylinders #2). Nachfolgend auf die Ausführung des Schrittes S53 geht das Programm weiter zu einem Schritt S54, in dem die Steuereinheit 7 diagnostiziert, dass das Auslaßventil 14 im geschlossenen Zustand blockiert ist. Danach geht das Programm weiter zum Schritt S57.
Wenn die Entscheidung im Schritt S52 negativ ist (MSQn ≥ LEMV4#), was bedeutet, dass der Minimalwert MSQn im wesentlichen Null ist (MSQn ~ 0), dann diagnostiziert die Steuereinheit 7, dass das Einlaßventil 12 im geschlossenen Zustand blockiert sein kann, wie dies in den 8A bis 8E gezeigt ist. Daher geht das Programm weiter zu einem Schritt S55, in dem die Steuereinheit 7 den Anormalitäts-Zähler CEMVNGn des jeweiligen Zylinders (des zweiten Zylinders #2) um 1 erhöht (CEMVNGn ← CEMVNGn + 1). Danach diagnostiziert die Steuereinheit 7 im Schritt S56, dass das Einlaßventil 12 im geschlossenen Zustand blockiert ist. Das Programm geht weiter zum Schritt S57.
Im Schritt S57 entscheidet die Steuereinheit 7, ob der Anormalitäts-Zähler CEMVNGn größer oder gleich einem Fail-Safe-Wert LFS# ist oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S57 bestätigend ist (CEMVNGn ≥ LFS#), dann geht das Programm weiter zu einem Schritt S58, in dem die Steuereinheit 7 eine Alarmlampe MIL anschaltet, um den Fahrer zu informieren, dass das variable Ventilbetätigungssystem 13, 15 sich in einem Zustand der Betriebsstörung befindet. Dann gibt die Steuereinheit 7 einen Befehl zum vollständigen Schließen der Einlaßventile 12 und der Auslaßventile 14 des beschädigten, anormal arbeitenden Zylinders aus, um den beschädigten Zylinder in den vollständig geschlossenen Zustand überzuführen. Danach wird das Programm beendet.
Durch Ausführen des Schrittes S58 verhindert dieses System, dass die Einlaßseite und die Auslaßseite des Motors miteinander verbunden werden, wenn das Einlaßventil 12 sich im anormalen Betriebszustand befindet, da hierbei das Auslaßventil 14 in einen vollständig geschlossenen Zustand übergeführt wird. Dies verhindert sicher, dass Abgas zurück in das Einlaßsystem, darunter auch die Treibstoffeinspritzung, strömt. Daher wird die Fail-Safe-(Selbstschutz)Funktion des Diagnosesystems weiter verbessert. Bei dem derartig aufgebauten dritten Ausführungsbeispiel wird eine genaue Diagnose des variablen Ventilbetätigungssystems 13 und 15 basierend auf dem Erfassungsergebnis des Luftmengenmessers 9 ausgeführt, während gleichzeitig ein einfacher und kostengünstiger Aufbau beibehalten wird, ohne dass spezielle Sensoren für diese Diagnose hinzugefügt werden.
Da des weiteren das erfindungsgemäße Diagnosesystem so ausgebildet ist, dass die Diagnose basierend auf dem Sollwert Q ausgeführt wird, der in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs und dem akkumulierten Wert SQn des entsprechenden Zylinders #n festgesetzt ist, kann das Diagnosesystem eine Anormalität beim Einlaßventil 12 oder beim Auslaßventil 14 selbst dann feststellen, wenn sich der Betriebszustand des Motors in einem Übergangszustand befindet. Bei dem solchermaßen aufgebauten, erfindungsgemäßen Diagnosesystem kann eine Diagnose zur Spezifizierung des anormal arbeitenden Zylinders und zur Diagnose der Betriebsstörung des Einlaßventils 12 oder des Auslaßventils 14 verwendet werden. Wie oben erwähnt wurde, ist es ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, den anormalen Zylinder und die Art der Betriebsstörung desselben zu bestimmen, wie beispielsweise eine Blockierung des geöffneten oder des geschlossenen Zustands des Einlaß- oder Auslaßventils 12, 14, während gleichzeitig ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Diagnosesystems beibehalten wird.
Da des weiteren das Diagnosesystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, einen vollständigen Schließbefehl an die Einlaßventile 12 und die Auslaßventile 14 des jeweiligen Zylinders in dem Fall zu schicken, in dem diagnostiziert wird, dass der Zylinder #n anormal arbeitet, kann dieses System verhindern, dass die Einlaßseite und die Auslaßseite des Motors 1 miteinander verbunden werden. Dies verhindert zuverlässig, dass Abgas zurück in das Einlaßsystem, darunter auch die Treibstoffeinspritzung, strömt. Dadurch wird die Fail-Safe-Funktion bzw. ein ausfallsicherer Betrieb des Systems verbessert.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung derart gezeigt und beschrieben wurden, dass sie die variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 umfassen, ist es deutlich, dass die Erfindung bei einem Motorsystem verwendet werden kann, das eines der beiden variablen Ventilbetätigungssysteme 13 und 15 umfaßt. Des weiteren ist deutlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf ein EMV des variablen Ventilbetätigungssystems beschränkt ist, und dass sie bei anderen Ventilbetätigungssystemen verwendet werden kann, wie beispielsweise bei einem Typ, bei dem ein Phasenwinkel zwischen einer Nockenwelle und einem Nockenrad oder bei einer Bauart, bei der der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Einlaßventils 12 durch Umschalten einer Viel zahl von verschiedenen Nocken veränderlich steuerbar ist. Des weiteren kann die vorliegende Erfindung bei herkömmlichen Ventilbetätigungssystemen von der Bauart mit Nockenantrieb verwendet werden. Wenn sie bei einer Bauart verwendet wird, die eine hydraulische Schlageinstellung verwendet, dann diagnostiziert das erfindungsgemäße Diagnosesystem die Anormalität der Öffnungs- und Schließanormalität des Einlaßventils 12 und des Auslaßventils 14 aufgrund einer Fehlfunktion im hydraulischen System oder im Schlageinsteller.
Durch geeignetes Setzen der vorbestimmten Zeitspanne, um auf diese Weise die Diagnosegenauigkeit bei einem vorbestimmten Niveau selbst während einer Zeitspanne zu halten, in der der Erfassungswert des Luftmengenmessers 9 durch die Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlaß- oder Auslaßventils 12, 14 des jeweiligen Zylinders #n beeinflußt wird, ist die Zeitspanne nicht auf das Referenzsignal Ref beschränkt (Kurbelwinkel 180° bei Vierzylindermotoren). Dies bedeutet, dass selbst bei einem Vierzylindermotor die Zeitspanne länger oder kürzer als ein Kurbelwinkel von 180° sein kann. Des weiteren ist es selbst im Fall von anderen Mehrzylindermotoren möglich, die vorbestimmte Zeitspanne auf geeignete Weise derart zu setzen, dass die Diagnosegenauigkeit auf einem vorbestimmten Niveau selbst während einer Zeitspanne gehalten wird, in der der erfaßte Wert des Luftströmungsmessers durch die Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlaß- oder Auslaßventils des jeweiligen Zylinders beeinflußt wird.
In den erfindungsgemäßen, bevorzugten Ausführungsbeispielen ist es bevorzugt, dass ein Weg der Luftbewegung zwischen dem Einlaßventil und dem Luftmengenmesser 9 derart bestimmt wird, dass die Unterschiede zwischen den Wegen der Luftbewegung der jeweiligen Zylinder minimiert werden. Insbesondere ist es bevorzugt, die Ungleichmäßigkeit der Wege der Luftbewegung innerhalb von ± 10 cm zu steuern. Eine Zeitspanne zur Erzeugung der Änderung aufgrund der Änderung der Ventilcharakteristik des Einlaßventils 12 ändert sich in Abhängigkeit von dem Weg der Luftbewegung zwischen dem Einlaßventil 12 und dem Luftmengenmesser 9. Wenn daher der Unterschied zwischen den Wegen der Luftbewegung der jeweiligen Zylinder nicht klein ist, können die Unterschiede aufgrund der Änderungen der Ventilbetätigungscharakteristiken des Einlaßventils eine Zeitspanne außerhalb der vorbestimmten Zeitspanne des jeweiligen Zylinders #n erzeugen. Dies wird die Berechnungsgenauigkeit des akkumulierten Wertes SQn des jeweiligen Zylinders #n verschlechtern und die Berechnung des akkumulierten Wertes des an deren Zylinders so beeinflussen, dass die Diagnosegenauigkeit sinkt. Daher kann folglich durch Einstellen des Unterschiedes zwischen den Wegen der Luftbewegung der jeweiligen Zylinder #n derartige Verschlechterungen verhindert werden.

Claims

Diagnosesystem für eine Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) eines Verbrennungsmotors (1), wobei der Verbrennungsmotor (1) mehrere Zylinder aufweist, in denen jeweils ein Einlassventil (12) und ein Auslassventil (14) als Teil der Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) angeordnet sind, eine Einlassleitung (2) aufweist, in der ein Luftströmungsmesser (9) angeordnet ist, der eine Durchflussmenge (Qs) an Ansaugluft erfasst, einen Kurbelwinkelsensor (8) aufweist, der ein Referenzsignal (Ref), das zur Unterscheidung der jeweiligen Zylinder dient, erzeugt, und eine Steuereinheit (7) aufweist, die mit dem Luftströmungsmesser (9) und dem Kurbelwinkelsensor (8) gekoppelt ist und für jeden Zylinder unter Verwendung des Referenzsignals (Ref) des Kurbelwinkelsensors (8) eine akkumulierte Ansaugluftmenge (SQn) durch Akkumulieren der Durchflussmenge (Qs) innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums bestimmt, wobei das Diagnosesystem eine Betriebsstörung des Einlassventils (12) oder des Auslassventils (14) eines der Zylinder dadurch ermittelt, dass die Steuereinheit (7) unter den akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) der jeweiligen Zylinder den kleinsten Wert (A) und einen Durchschnittswert (B) der restlichen akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) ermittelt, unter Verwendung des kleinsten Wertes (A) und des Durchschnittswertes (B) eine arithmetische Größe (A/B; B – |A|) bildet, diese mit einem ersten Referenzwert (LEMV#) vergleicht und eine Betriebsstörung eines der Zylinder aus dem Ergebnis des Vergleichs diagnostiziert.
Diagnosesystem für eine Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) eines Verbrennungsmotors (1), wobei der Verbrennungsmotor (1) mehrere Zylinder aufweist, in denen jeweils ein Einlassventil (12) und ein Auslassventil (14) als Teil der Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) angeordnet sind, eine Einlassleitung (2) aufweist, in der ein Luftströmungsmesser (9) angeordnet ist, der eine Durchflussmenge (Qs) an Ansaugluft erfasst, einen Kurbelwinkelsensor (8) aufweist, der ein Referenzsignal (Ref), das zur Unterscheidung der jeweiligen Zylinder dient, erzeugt, und eine Steuereinheit (7) aufweist, die mit dem Luftströmungsmesser (9) und dem Kurbelwinkelsensor (8) gekoppelt ist und für jeden Zylinder unter Verwendung des Referenzsignals (Ref) des Kurbelwinkelsensors (8) eine akkumulierte Ansaugluftmenge (SQn) durch Akkumulieren der Durchflussmenge (Qs) innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums bestimmt, wobei das Diagnosesystem eine Betriebsstörung des Einlassventils (12) oder des Auslassventils (14) eines der Zylinder dadurch ermittelt, dass die Steuereinheit (7) ein Verhältnis (SQn/Q) der akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) für jeden Zylinder zu einem Sollwert (Q) bildet, dieses Verhältnis (SQn/Q) jedes der Zylinder mit einem ersten Referenzwert (LEMV#) vergleicht und eine Betriebsstörung eines der Zylinder aus dem Ergebnis des Vergleichs diagnostiziert.
Diagnosesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) die arithmetische Größe (A/B) dadurch ermittelt, dass sie den kleinsten Wert (A) unter den akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) durch einen Mittelwert (B) der restlichen Ansaugluftmengen (SQn) dividiert.
Diagnosesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) die arithmetische Größe (B – |A|) dadurch ermittelt, dass sie eine Differenz zwischen einem Mittelwert (B) der restlichen akkumulierten Ansaugluftmen gen (SQn) und einem Absolutwert (|A|) des kleinsten Wertes (A) der akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) bildet.
Diagnosesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (Q) den Sollwert einer Ansaugluftmenge repräsentiert, die vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) abhängt.
Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Zeitraum einem Ladeprozeß des jeweiligen Zylinders entspricht.
Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) den Vergleich der arithmetischen Größe (A/B; B – |A|) oder des Verhältnisses (SQn/Q) mit dem ersten Referenzwert (LEMV#) mehrmals durchführt und aus den Vergleichen mit dem ersten Referenzwert (LEMV#) die Häufigkeit (CEMVOK) eines normalen Zustands und die Häufigkeit (CEMVNG) eines anormalen Zustand ermittelt, ein Verhältnis (CEMVNG/CEMVOK) der Häufigkeit des anormalen Zustands zur Häufigkeit des normalen Zustands bildet, dieses Verhältnis mit einem vorbestimmten Wert (CEMVNG#) vergleicht und aus dem Vergleich das Auftreten eines anormalen Zustands der Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) ermittelt.
Diagnosesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) den Vergleich des Verhältnisses (CEMVG/CEMVOK) der Häufigkeit des anormalen Zustands zur Häufigkeit des normalen Zustands mit dem vorbestimmten Wert (CEMVNG#) nach einer vorbestimmten Anzahl (EMVS#) von Diagnosedurchläufen ermittelt.
Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 2 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) eine Betriebsstörung des Einlassventils (12) im geöffneten Zustand diagnostiziert, wenn das Verhältnis (SQn/Q) der akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) zu dem Sollwert (Q) kleiner als der erste Referenzwert (LEMV#), kleiner als ein negativer zweiter Referenzwert (LEMV2#) und größer als ein dritter Referenzwert (LEMV3#) ist.
Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 2 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) eine Betriebsstörung des Auslassventils (14) im geöffneten Zustand diagnostiziert, wenn das Verhältnis (SQn/Q) der akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) zu dem Sollwert (Q) kleiner als der erste Referenzwert (LEMV#), kleiner als ein negativer zweiter Referenzwert (LEMV2#) und kleiner oder gleich einem dritten Referenzwert (LEMV3#) ist.
Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 2 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) einen Minimalwert (MSQn) der akkumulierten Werte der Ansaugluftmengen (SQn) ermittelt, und dass die Steuereinheit (7) eine Betriebsstörung des Einlassventils (12) im geschlossenen Zustand diagnostiziert, wenn das Verhältnis (SQn/Q) der akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) zu dem Sollwert (Q) kleiner als der erste Referenzwert (LEMV#) und größer oder gleich einem negativen zweiten Referenzwert (LEMV2#) ist und wenn der Minimalwert (MSQn) größer oder gleich einem vierten Referenzwert (LEMV4#) ist.
Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 2 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) einen Minimalwert (MSQn) der akkumulierten Werte der Ansaugluftmengen (SQn) ermittelt, und dass die Steuereinheit (7) eine Betriebsstörung des Auslassventils (14) im geschlossenen Zustand diagnostiziert, wenn das Verhältnis (SQn/Q) der akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) zu dem Sollwert (Q) kleiner als der erste Referenzwert (LEMV#) und größer oder gleich einem negativen zweiten Referenzwert (LEMV2#) ist und wenn der Minimalwert (MSQn) kleiner als ein vierter Referenzwert (LEMV4#) ist.
Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) ein variables Ventilbetätigungssystem (13, 15) aufweist, mit dem eine Öffnungs- und Schließcharakteristik zumindest des Einlassventils (12) oder Auslassventils (14) variabel steuerbar ist.
Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) ohne Drosselklappe ausgebildet ist.
Verfahren zum Diagnostizieren einer Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) eines Verbrennungsmotors (1) mit mehreren Zylindern, mit folgenden Verfahrensschritten: Ermitteln einer Durchflussmenge (Qs) an Ansaugluft, Erzeugen eines Referenzsignals (Ref) von einem Kurbelwinkelsensor (8), das zur Unterscheidung der jeweiligen Zylinder dient, Ermitteln einer akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) für jeden Zylinder unter Verwendung des Referenzsignals (Ref) durch Akkumulieren der Durchflussmenge (Qs) innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums, Ermitteln des kleinsten Wertes (A) von den akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) unter den jeweiligen Zylindern, Ermitteln eines Durchschnittswertes (B) der restlichen akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) der jeweiligen Zylinder, Bilden einer arithmetischen Größe (A/B; B – |A|) unter Verwendung des kleinsten Wertes (A) und des Durchschnittswertes (B), Vergleichen der arithmetischen Größe (A/B; B – |A|) mit einem ersten Referenzwert (LEMV#), und Diagnostizieren einer Betriebsstörung des Einlassventils (12) oder des Auslassventils (14) aus dem Ergebnis des Vergleichs.
Verfahren zum Diagnostizieren einer Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) eines Verbrennungsmotors (1) mit mehreren Zylindern mit folgenden Verfahrensschritten: Ermitteln einer Durchflussmenge (Qs) an Ansaugluft, Erzeugen eines Referenzsignals (Ref) von einem Kurbelwinkelsensor (8), das zur Unterscheidung der jeweiligen Zylinder dient, Ermitteln einer akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) für jeden Zylinder unter Verwendung des Referenzsignals (Ref) durch Akkumulieren der Durchflussmenge (Qs) innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums, Bilden eines Verhältnisses (SQn/Q) der akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) für jeden Zylinder zu einem Sollwert (Q), Vergleichen des Verhältnisses (SQn/Q) jedes der Zylinder mit einem ersten Referenzwert (LEMV#), Diagnostizieren einer Betriebsstörung des Einlassventils (12) oder des Auslassventils (14) aus dem Ergebnis des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die arithmetische Größe (A/B) dadurch ermittelt wird, dass der kleinste Wert (A) unter den akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) durch den Mittelwert (B) der restlichen akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) dividiert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die arithmetische Größe (B – |A|) dadurch ermittelt, dass eine Differenz zwischen dem Mittelwert (B) der restlichen akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) und einem Absolutwert (|A|) des kleinsten Wertes (A) der akkumulierten Ansaugluftmengen (SQn) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Sollwert (Q) der Sollwert einer Ansaugluftmenge verwendet wird, die vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmter Zeitraum der Ladeprozeß des jeweiligen Zylinders festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der arithmetischen Größe (A/B; B – |A|) oder des Verhältnisses (SQn/Q) mit dem ersten Referenzwert (LEMV#) mehrmals durchgeführt wird und aus den Vergleichen mit dem ersten Referenzwert (LEMV#) die Häufigkeit (CEMVOK) eines normalen Zustands und die Häufigkeit (CEMVNG) eines anormalen Zustands ermittelt wird, ein Verhältnis (CEMVG/CEMVOK) der Häufigkeit des anormalen Zustands zur Häufigkeit des normalen Zustands gebildet wird, dieses Verhältnis mit einem vorbestimmten Wert (CEMVNG#) verglichen wird, und aus dem Vergleich das Auftreten eines anormalen Zustands der Ventilanordnung (12, 13, 14, 15) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des Verhältnisses (CEMVG/CEMVOK) der Häufigkeit des anormalen Zustands zur Häufigkeit des normalen Zustands mit dem vorbestimmten Wert (CEMVNG#) nach einer vorbestimmten Anzahl (EMVS#) von Diagnosedurchläufen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 und 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebsstörung des Einlassventils (12) im geöffneten Zustand diagnostiziert wird, wenn das Verhältnis (SQn/Q) der akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) zu dem Sollwert (Q) kleiner als der erste Referenzwert (LEMV#), kleiner als ein negativer zweiter Referenzwert (LEMV2#) und größer als ein dritter Referenzwert (LEMV3#) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 und 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebsstörung des Auslassventils (14) im geöffneten Zustand diagnostiziert wird, wenn das Verhältnis (SQn/Q) der akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) zu dem Sollwert (Q) kleiner als der erste Referenzwert (LEMV#), kleiner als ein negativer zweiter Referenzwert (LEMV2#) und kleiner oder gleich einem dritten Referenzwert (LEMV3#) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 und 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimalwert (MSQn) der akkumulierten Werte der Ansaugluftmengen (SQn) ermittelt wird, und dass eine Betriebsstörung des Einlassventils (12) im geschlossenen Zustand diagnostiziert wird, wenn das Verhältnis (SQn/Q) der akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) zu dem Sollwert (Q) kleiner als der erste Referenzwert (LEMV#) ist, größer oder gleich einem negativen zweiten Referenzwert (LEMV2#) ist und wenn der Minimalwert (MSQn) größer oder gleich einem vierten Referenzwert (LEMV4#) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 und 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimalwert (MSQn) der akkumulierten Werte der Ansaugluftmengen (SQn) ermittelt wird, und dass eine Betriebsstörung des Auslassventils (14) im geschlossenen Zustand diagnostiziert wird, wenn das Verhältnis (SQn/Q) der akkumulierten Ansaugluftmenge (SQn) zu dem Sollwert (Q) kleiner als der erste Referenzwert (LEMV#) ist, größer oder gleich einem negativen zweiten Referenzwert (LEMV2#) ist und wenn der Minimalwert (MSQn) kleiner als ein vierter Referenzwert (LEMV4#) ist.