DE19923475C2

DE19923475C2 - Motorsteuerung mit Abgasrückführung und Verfahren zur Ermittlung des korrekten Funktionierens des AGR-Systems in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19923475C2
Application number: DE19923475A
Authority: DE
Inventors: Daniel V Orzel; Jonathan D Mehl; Ian Jay Czaja; Karl Bidner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2001-11-08
Anticipated expiration: 2019-05-22
Also published as: GB9914630D0; DE19923475A1; US6024075A; GB2339031A; GB2339031B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerung, die nicht nur in der Lage ist, den Abgasrückstrom (AGR-Strom) in einen Motor zu steuern, sondern die auch in der Lage ist, eine fehlerhafte Funktion des AGR-Systems zu diagnostizieren.

Aus der DE 42 16 044 A1 ist ein Abgasrückführungs-Diagnosesystem an einem Verbrennungsmotor bekannt, das ein Abgasrückführventil in einem Abgasrückführ kanal, ein Steuermittel zum Einstellen des Öffnungsgrades des Abgasrückführven tils und ein Diagnosemittel zum Ermitteln, ob Abgas durch den Abgasrückführkanal strömt, wenn das Steuermittel das Abgasrückführventil öffnet, umfaßt. Das Diagno semittel ist so ausgebildet, daß es feststellt, ob sich die Aussetzerhäufigkeit des Verbrennungsmotors erhöht, wenn das Abgasrückführventil von einem ersten Zu stand in einen zweiten Zustand weiter geöffnet wird. Hierdurch kann die Funkti onsfähigkeit des Abgasrückführsystems beurteilt werden. Bei dem vorbekannten System wird zunächst eine vorgegebene Abgasrückführrate eingestellt und dann eine vorgegebene Zeitspanne von beispielsweise wenigen Sekunden gewartet, damit sich ein stationärer Zustand einstellen kann. Mit Ablauf der Zeitspanne wird ein Laufunruhewert erfaßt. Danach wird eine erhöhte Abgasrückführrate eingestellt und erneut eine vorgegebene Zeitspanne auf das Sicheinstellen eines stationären Zustandes gewartet. Wenn nach wie vor ein geeigneter Betriebszustand des Mo tors vorliegt, wird ein weiterer Laufunruhewert erfaßt und die Differenz zwischen den beiden Laufunruhewerten gebildet, die mit einem Schwellenwert verglichen wird.

AGR-Systeme werden schon seit über einem Vierteljahrhundert in Kraftfahrzeugen verwendet. Derartige Systeme haben sich von einfachen unterdruckbetätigten Sy stemen zu neueren Vorrichtungen, die von Schrittmotoren oder linearen Elektroma gneten betätigt werden, oder zu anderen dem Fachmann bekannten Vorrichtungen entwickelt. Aufgrund von staatlichen Vorschriften müssen die in den heutigen Kraftfahrzeugen verwendeten Motorsteuergeräte in der Lage sein, die fehlerhafte Funktion eines AGR-Systems zu erkennen. Eine solche fehlerhafte Funktion könnte auf Verbrennungsrückstände oder auf Fehler in der Verdrahtung oder in anderen zum Betrieb des AGR-Ventils benötigten unterstützenden Teilsystemen zurückzu führen sein. Ein Problem bei der Erkennung einer fehlerhaften Funktion des AGR- Systems liegt in der Tatsache, daß das Öffnen eines AGR-Ventils zwecks Fahr zeugdiagnose zu einer Funktionsstörung des Motors führen kann, die ausreicht, um den Fahrer des Fahrzeugs glauben zu lassen, daß der Motor nicht richtig arbeitet, wo doch eigentlich lediglich festgestellt werden soll, ob das AGR-System richtig arbeitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Motorsteuerung für einen Kraftfahr zeugmotor mit einem Ansaugsystem und einem Abgassystem vorzuschlagen, fer ner einen verbesserten Kraftfahrzeugmotor und ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung des korrekten Funktionierens eines AGR-Systems eines Kraftfahrzeug motors vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 8 gelöst.

Mit Hilfe eines neuen Zeitsteuerungsplans für eine gepulste Abgasrückführung zum Motor vermeidet die vorliegende Erfindung negative Wahrnehmungen seitens des Fahrers und macht es gleichzeitig möglich, festzustellen, wann das AGR-System richtig arbeitet.

Es ist bekannt, einen AGR-Impuls an einen Motor abzusetzen und bei dem An saugkrümmer eine Druckänderung festzustellen, wie dies offenbart ist in dem US- Patent Nr. 5,621,167. Das in dem Patent '167 beschriebene System wird jedoch nicht funktionieren bei einem Motor, der keinen Drucksensor für den Ansaugkrüm mer besitzt, wie zum Beispiel bei einem Motor mit Luftmassenmessung zwecks Steuerung des Kraftstoffeinspritzsystems des Motors.

Eine Motorsteuerung für einen Kraftfahrzeugmotor mit einem Ansaugsystem und einem Abgassystem umfaßt eine Vielzahl von Sensoren zur Messung der Betriebs parameter des Motors und ein AGR-Ventil, das eine gesteuerte Menge Abgas von dem Abgassystem zu dem Ansaugsystem des Motors strömen läßt. Ein mit den Sensoren funktional verbundenes Motorsteuergerät betätigt das AGR-Ventil zu Diagnosezwecken, indem es das Ventil während einer Vielzahl von Testphasen öffnet und die in Reaktion auf das Öffnen des AGR-Ventils erhaltene Motordrehzahl mißt. Die Testphasen, in denen das AGR-Ventil offen ist, sind vorzugsweise durch ungleichmäßige Intervalle getrennt. Falls die Motordrehzahl in Reaktion auf die AGR-Impulse unter einen vorbestimmten Schwellwert fällt, wird das Steuergerät die Länge der Testphasen vergrößern und versuchen, eine Änderung der Drehzahl beim Motor zu erreichen.

Es ist ein Vorteil einer Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung, daß die korrekte Funktion eines AGR-Systems festgestellt werden kann, ohne auf die Funktionsweise des Motors zurückgreifen zu müssen, was für einen Fahrer unan genehm wäre.

Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die korrekte Funktion eines AGR-Systems nicht nur absolut gesehen überprüft werden kann, sondern daß auch der Grad der ggf. vorhandenen Beeinträchtigung des AGR-Systems fest gestellt werden kann.

Weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Leser dieser Beschreibung offensichtlich. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Motors mit einer Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, erhält der Motor 10 Luft und Kraftstoff von dem Ansaugsy stem 12, wobei die Verbrennungsprodukte den Motor durch das Abgassystem 14 verlassen. Das AGR-Ventil 16, das von dem Steuergerät 20 betätigt wird, steuert den AGR-Strom aus dem Abgassystem 14 und in das Ansaugsystem 12. Eine Viel zahl von Sensoren 18 mißt verschiedene Betriebsparameter des Motors wie zum Beispiel die Kühlmitteltemperatur, die Luftmasse, die Drosselklappenstellung, den Zündzeitpunkt und andere Parameter, die dem Fachmann bekannt sind und von dieser Offenbarung vorgeschlagen werden. Das Steuergerät 20 gehört zu der Klas se von Motorsteuergeräten, die dem Fachmann ebenfalls bekannt sind und von dieser Offenbarung vorgeschlagen werden.

Wie in Fig. 2 gezeigt, beginnt das Steuergerät 20 den Betrieb des AGR- Fehlererkennungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Frage in Block 52: Sind die Eingangsbedingungen erfüllt? Wenn beispielsweise der Motor nicht auf den Betriebszustand aufgewärmt ist, wird keine Prüfroutine durchgeführt. Wenn in Block 52 mit ja geantwortet wird, geht das Steuergerät 20 weiter zu Block 54, wo folgende Frage gestellt wird: Sind die momentanen Bedingungen erfüllt? Zu diesen Bedingungen gehört der fehlende Betrieb verschiedener Motorzubehörteile wie Servolenkung, Klimaanlage, Luftpumpen und andere Vorrichtungen, die Ände rungen in der Motordrehzahl herbeiführen, vor allem im Leerlauf. Wenngleich er wartet wird, daß das vorliegende System und das vorliegende Verfahren meistens dann verwendet wird, wenn sich der Motor im Leerlauf befindet, kann es möglich sein, den Test während anderer Betriebszustände des Motors durchzuführen.

Wenn entsprechende Belastungszustände der Zubehörteile herrschen, mit anderen Worten, wenn keine Änderungen der Motordrehzahl infolge der Zubehörteile er wartet werden, geht das Steuergerät 20 weiter zu Block 56, wo eine AGR- Impulssteuerung ausgelöst wird. Dies geschieht nach einem Psychoereigniszeitge ber. Der Psychoereigniszeitgeber verhindert eine unangenehme Störung des Mo torbetriebs, indem er dafür sorgt, daß die Vielzahl von Testphasen durch ungleiche bzw. ungleichmäßige Intervalle voneinander getrennt werden. Wenn also kein gleichmäßiger Rhythmus vorliegt, wird der Fahrer des Fahrzeugs nicht merken, daß der AGR-Test durchgeführt wird.

In Block 58 berechnet das Steuergerät 20 eine rollende Standardabweichung der Motordrehzahl. Die Standardabweichung wird als rollend bezeichnet, weil die Be rechnung fortlaufend erfolgt. Die Berechnung geschieht vorzugsweise mit einer Ge schwindigkeit, die ungefähr der Zündimpulsrate des Motors entspricht. Nach Block 58 geht das Steuergerät 20 weiter zu Block 60, wo die Reaktion des Motorsystems auf den AGR-Impuls erfaßt bzw. gemessen wird. Diese Reaktion wird anhand des Spitzenwertes der in Reaktion auf das Öffnen des AGR-Ventils erhaltenen Motordrehzahl gemessen. Unmittelbar vor Erfassung der erhaltenen Motordrehzahl wird die durchschnittliche rollende Standardabweichung der Mo tordrehzahl aufgezeichnet.

Das tatsächliche Beobachtungsfenster der Reaktion des Motors wird sorgfältig kontrolliert, um Hintergrundfehler zu vermeiden. Die Änderung der Motordrehzahl wird also nur während einer Vielzahl von vorbestimmten Fenstern beobachtet, die der Zeitsteuerung der Testphasen entsprechen. Mit anderen Worten, die Änderung der Motordrehzahl wird nur in vorbestimmten Zeitfenstern beobachtet, wenn an hand von Musterergebnissen bzw. empirischen Ergebnissen zu erwarten ist, daß sich die Motordrehzahl tatsächlich ändert. Somit werden Transportphänomene oder Zeitverzögerungen berücksichtigt, die zurückzuführen sind auf die zur Beförderung einer Ladung AGR aus dem AGR-Ventil 16 in das Ansaugsystem 12 und den Motor 10 erforderliche Zeit, so daß sich der Einfluß der Masse an AGR in einer Änderung der Motordrehzahl manifestiert.

Nachdem in Block 60 die Auswirkung auf die Motordrehzahl beobachtet wurde, geht das Steuergerät 20 weiter zu Block 62, wo die erhaltene Motordrehzahl vergli chen wird mit einem Schwellwert (Schwellwert₁), der die zugrundeliegende Stan dardabweichung der Motordrehzahl umfaßt. Die Erfinder haben festgestellt, daß dieses Verfahren und dieses System besonders wirksam ist zur Feststellung von Änderungen der Motordrehzahl, die auf relativ geringe Mengen AGR zurückzufüh ren sind.

Wenn die erhaltene Motordrehzahl den Schwellwert₁ übersteigt, funktioniert das AGR-System korrekt, und in Block 62 wird mit "ja" geantwortet, und das Steuerge rät 20 geht weiter zu Block 64, wo die erhaltene Motordrehzahl mit einem zweiten Schwellwert (Schwellwert₂) verglichen wird. Dieser zweite Schwellwert in Block 64 entspricht dem Betrag der Änderung der Motordrehzahl, der zu erwarten wäre, wenn sich ein Fremdkörper unter dem Sitz des Drehbolzens des AGR-Ventils be findet. In diesem Fall wird sich das Öffnen des Ventils mehr als erwartet auf die Drehzahl auswirken. Wenn dem so ist, wird in Block 64 mit "ja" geantwortet, und der Test wird in Block 68 erneut und mit einer geringeren Intensität durchgeführt. Unter Verringerung der Intensität ist zu verstehen, daß der Betrag der Zeit und/oder der Strecke, die das Ventil 16 geöffnet wird, kleiner gewählt wird, um festzustellen, ob sich dies dementsprechend auf die Änderung der Motordrehzahl auswirkt. Eine Erhöhung der Intensität bedeutet dagegen, daß das Ventil 16 für einen längeren Zeitraum geöffnet wird, oder in einem stärkeren Ausmaß, oder beides.

Wenn in Block 64 die erhaltene Motordrehzahl kleiner ist als der Schwellwert₂, geht das Steuergerät 20 weiter zu Block 66, wo die Motordrehzahl noch einmal mit ei nem dritten Schwellwert (Schwellwert₃) verglichen wird, der einem Maximalwert der Standardabweichung der Motordrehzahl entspricht. Wenn die erhaltene Drehzahl den Schwellwert₃ übersteigt, wird der Test in Block 70 mit derselben Intensität noch einmal durchgeführt. Damit werden Situationen berücksichtigt, wo der Motor mögli cherweise eine von Natur aus auftretende Änderung der Drehzahl zeigt, die über dem normalerweise zu erwartenden Wert liegt. Wenn in Block 66 mit nein geant wortet wird und die erhaltene Motordrehzahl nicht größer ist als der Schwellwert₃, endet die Routine mit der Schlußfolgerung, daß das AGR-System korrekt funktio niert.

Eine Rückkehr zu Block 62 für den Fall, daß die erhaltene Motordrehzahl kleiner ist als der Schwellwert₁, zeigt an, daß bei dem AGR-System möglicherweise ein Feh ler vorliegt, und in Block 72 wird die Intensität des Öffnens des AGR-Ventils erhöht, und der Test wird noch einmal durchgeführt. Auf diese Weise kann der Test dreimal oder öfter mit verschiedenen zunehmenden Intensitäten wiederholt werden, damit das Steuergerät 20 sichergehen kann, daß das AGR-System tatsächlich fehlerhaft ist, und wenn dem so ist, wird von dem Steuergerät 20 ein Fehlercode eingestellt.

Die Erfindung wurde zwar in ihren bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben, doch ist es für den Fachmann auf dem betreffenden Gebiet offen sichtlich, daß viele Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Motorsteuerung für einen Kraftfahrzeugmotor mit einem Ansaugsystem (12) und einem Abgassystem (14), wobei die Motorsteuerung folgendes umfaßt:
eine Vielzahl von Sensoren (18) zur Messung der Betriebsparameter des Motors (10);
ein AGR-Ventil (16), welches Abgas von dem Abgassystem (14) zu dem An saugsystem (12) des Motors strömen läßt; und
ein Motorsteuergerät (20), das mit den Sensoren (18) funktional verbunden ist, um das AGR-Ventil (16) zu betätigen, indem es das AGR-Ventil (16) wäh rend einer Vielzahl von Testphasen öffnet und die in Reaktion auf das Öffnen des AGR-Ventils (16) erhaltene Motordrehzahl mißt.

2. Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei der die Testphasen, in denen das AGR- Ventil (16) geöffnet wird, durch ungleichmäßige Intervalle voneinander ge trennt sind.

3. Motorsteuerung nach Anspruch 2, bei der das Motorsteuergerät (20) die in Reaktion auf das Öffnen des AGR-Ventils (16) erhaltene Motordrehzahl in vorbestimmten Zeiträumen mißt, die der Zeitsteuerung der Testfahrten ent sprechen.

4. Motorsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Steuergerät (20) die Intensität der Testphasen erhöht, falls die gemessene Motordrehzahl unter einen vorbestimmten Schwellwert fällt.

5. Motorsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Steuergerät (20) die Intensität der Testphasen verringert, falls die Motordreh zahl größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert.

6. Motorsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Steuergerät (20) die in Reaktion auf das Öffnen des AGR-Ventils (16) erhalte ne Motordrehzahl mißt, indem es die Änderung der Motordrehzahl in einer Vielzahl von vorbestimmten Fenstern beobachtet, die der Zeitsteuerung der Testphasen entsprechen, und indem es die festgestellte Änderung der Mo tordrehzahl mit einem rollenden Durchschnitt der Standardabweichung der Motordrehzahl vergleicht.

7. Kraftfahrzeugmotor, gekennzeichnet durch eine Motorsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

8. Verfahren zur Ermittlung des korrekten Funktionierens eines AGR-Systems eines Kraftfahrzeugmotors mit einem AGR-Ventil (16), das von einem Motor steuergerät (20) betätigt wird, umfassend die folgenden Schritte:
Öffnen des AGR-Ventils (16) während einer Vielzahl von Testphasen, die durch ungleichmäßige Intervalle voneinander getrennt sind;
Messen der in Reaktion auf das Öffnen des AGR-Ventils (16) erhaltenen Mo tordrehzahl in vorbestimmten Zeiträumen, die der Zeitsteuerung der Testpha sen entsprechen; und
Einstellen eines Fehlercodes, falls die erhaltene Motordrehzahl kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellwert.

9. Verfahren nach Anspruch 8, des weiteren umfassend den Schritt des Vergrö ßerns der Länge der Testphasen, falls die erhaltene Motordrehzahl unter ei nen vorbestimmten Schwellwert fällt, und des Verringerns der Länge der Testphasen, falls die erhaltene Motordrehzahl größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die erhaltene Motordrehzahl ver glichen wird mit einem rollenden Durchschnitt der Standardabweichung der Motordrehzahl.