DE4216044A1

DE4216044A1 - Abgasrückführungs-Diagnosesystem an einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE4216044A1
Application number: DE4216044A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Ries-Mueller; Rainer Frank
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1993-11-18
Anticipated expiration: 2012-05-16
Also published as: DE4216044C2; JPH0633837A

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführungs-Diagnosesystem an einem Verbrennungsmotor.

Im folgenden wird vielfach von Aussetzern gesprochen. Hier unter sind nicht nur vollständige Verbrennungsaussetzer zu verstehen, sondern auch schlechte Verbrennungen, die zu Schwankungen im Rotordrehmoment und damit unruhigem Motor lauf führen.

Stand der Technik

Abgasrückführungs-Diagnosesysteme an einem Verbrennungsmotor mit einem Abgasrückführventil in einem Abgasrückführkanal, einem Steuermittel zum Einstellen des Öffnungsgrades des Ab gasrückführventils und einem Diagnosemittel zum Ermitteln, ob Abgas durch den Abgasrückführkanal strömt, wenn das Steu ermittel das Abgasrückführventil öffnet, sind z. B. gemäß den folgenden Kenntnissen aus dem Stand der Technik bekannt.

US-A-4,967,717 beschreibt ein "Abnormality Detecting Device for an EGR System" (EGR = Exhaust Gas Recirculation = Abgas rückführung). Es werden zwei Temperatursensoren verwendet, nämlich einer im Abgasrückführkanal und einer im Saugrohr. Das Signal vom Sensor im Abgasrückführkanal reicht alleine nicht aus, eine zuverlässige Aussage zu treffen, ob Abgas tatsächlich durch den Kanal strömt, wenn das Abgasrückführ ventil geöffnet wird. Das Signal vom Sensor im Rückführkanal wird daher mit Hilfe des Signals vom Sensor im Saugrohr kor rigiert, wodurch ein einigermaßen zuverlässiges Diagnosesig nal erhalten wird. Sehr nachteilig ist aber, daß zwei Tempe ratursensoren verwendet werden müssen.

Weiterhin ist es bekannt, Saugrohrdruckmessungen im Schubbe trieb vorzunehmen, wobei zunächst der Druck bei geschlosse nem und dann bei geöffnetem Abgasrückführventil gemessen wird. Problematisch hierbei ist, daß im Schubbetrieb kaum Abgas zur Rückführung zur Verfügung steht, so daß keine gro ßen Druckänderungen in Abhängigkeit vom Öffnungszustand des Abgasrückführventils erzielt werden. Wird außerhalb des Schubbetriebs gemessen, liegen in der Regel Druckschwankun gen vor, die größer sind als diejenigen, die durch unter schiedliche Öffnungszustände des Abgasrückführventils be dingt sind. Eine zuverlässige Diagnose ist daher nicht mög lich.

Es bestand das Problem, ein Abgasrückführungs-Diagnosesystem an einem Verbrennungsmotor anzugeben, das mit geringem Auf wand eine zuverlässige Diagnose dahingehend gestattet, ob Abgas ordnungsgemäß durch einen Abgasrückführkanal strömt, wenn ein Abgasrückführventil geöffnet wird.

Darstellung der Erfindung

Gelöst wird dieses Problem mit den Merkmalen von Anspruch 1.

Das erfindungsgemäße System untersucht die Anzahl von Motor aussetzern in Abhängigkeit vom Öffnungszustand des Abgas rückführventils. Abgasrückführventile sind typischerweise so ausgelegt, daß sie bei voller Öffnung eine Abgasrückführrate von etwa 10% einstellen, d. h. daß 10% des vom Motor ange saugten Gases Abgas sind. Es hat sich herausgestellt, daß bei einer Abgasrückführrate von 10% ein Mehrfaches an Aus setzern auftritt als bei einer Rückführrate von nur 2 oder 3% (Dennoch wird der Schadgasausstoß hinter einem Kataly sator erheblich verringert). Es läßt sich also ein sehr deutlicher Meßeffekt erzielen, selbst wenn die Rückführrate nur wenig geändert wird, z. B. von 3 auf 4%. In der Praxis wird man größere Änderungen verwenden, da dies ohne größere Probleme in Bezug auf noch ausreichend runden Motorlauf mög lich ist.

Moderne Verbrennungsmotoren sind mit einem Aussetzererken nungsmittel ausgestattet, um feststellen zu können, ob der Motor Aussetzer aufweist, die über einer zulässigen Schwelle liegen. Vorzugsweise wird ein von einem solchen Mittel er stelltes Laufruhesignal oder Aussetzererkennungssignal vom erfindungsgemäßen Diagnosesystem verwendet. Das System be nötigt in diesem Fall keinen eigenen Sensor und noch nicht einmal eine eigene Verarbeitung zum Erstellen des Ausgangs signals für die Diagnose.

Ganz besonders zuverlässige Diagnoseergebnisse werden er zielt, wenn die Diagnose nur innerhalb vorgegebener Be triebsbereiche zugelassen wird, insbesondere im Leerlauf oder in Betriebsbereichen mit niedriger bis mittlerer Dreh zahl.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben und er läutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Diagramm, in dem die Abgas rückführrate und ein Laufunruhewert in Abhängigkeit vom Tastverhältnis eines Abgasrückführventils dargestellt sind, Fig. 2 ein grob schematisches Blockdiagramm für ein Abgas rückführungs-Diagnosesystem und Fig. 3 ein Flußdiagramm für das eben genannte System.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Das erfindungsgemäße Abgasrückführungs-Diagnosesystem ba siert auf einem Zusammenhang zwischen Aussetzern und Abgas rückführrate, wie es durch Fig. 1 veranschaulicht wird. Fig. 1 stellt allerdings nicht den unmittelbaren Zusammenhang zwischen diesen Größen dar, sondern den Zusammenhang zwi schen abgeleiteten Größen. Statt Anzahlen von Aussetzern pro Zeiteinheit sind sogenannte Laufunruhewerte (Kreise) aufge tragen, die dadurch gewonnen werden, daß für jeweils vorge gebene Winkelspannen der Motorumdrehung die jeweils zugehö rige Zeitspanne gemessen wird und diese Zeitspannen in vor gegebener Weise miteinander verknüpft werden. Algorithmen für solche Verknüpfungen sind z. B. in US-A-5,044,195 ange geben, die auch umfangreichen Stand der Technik betreffend das Bestimmen von Laufunruhe auflistet.

Werte für die Abgasrückführrate sind durch Quadrate gekenn zeichnet. Bei kleinen Tastverhältnissen des Abgasrückführ ventils beträgt die Abgasrückführrate nur etwa 1%, während sie bei voll geöffnetem Ventil (Tastverhältnis 100%) etwa 14% beträgt. Der Laufunruhewert steigt von einem Wert von zunächst etwa 2,5 bis auf über 9 an, was beinahe einer Ver vierfachung entspricht. Es läßt sich daher ein Diagnosesig nal mit einem ausgezeichneten Signal/Rausch-Verhältnis er zielen.

Das erfindungsgemäße Aussetzererkennungssystem wird durch Fig. 2 als Blockschaltbild und durch Fig. 3 als Flußdiagramm veranschaulicht. Das Blockschaltbild gemäß Fig. 2 weist fol gende Komponenten auf: einen Verbrennungsmotor 10 mit einem Saugrohr 11 und einem Abgaskanal 12, einen Rückführkanal 13, ein in diesem angeordnetes Abgasrückführventil AGRV, eine Steuerung 14, eine Aussetzererkennung 15 und ein Diagnose mittel 16; mit der im Saugrohr 11 angeordneten Drosselklappe 17 ist ein Lastsensor 18 verbunden, der ein Lastsignal L ausgibt, während mit dem Motor 10 ein Drehzahlmesser 19 ver bunden ist, der ein Drehzahlsignal n liefert.

Abhängig von Last und Drehzahl bestimmt die Steuerung 14, ob ein für eine Abgasrückführungsdiagnose geeigneter Motorbe triebszustand vorliegt. Ist dies der Fall, steuert die Steu erung 14 das Abgasrückführventil AGRV nach einem bestimmten Zeitprogramm an und weist das Diagnosemittel 16 an, eine Diagnose vorzunehmen. Das Diagnosemittel greift hierbei auf ein von der Aussetzererkennung 15 ausgegebenes Laufunruhe signal LUS zu. Das Diagnosemittel selbst gibt ein Diagnose signal DS aus.

In dem durch Fig. 2 als Blockschaltbild veranschaulichten System arbeitet die Aussetzererkennung 15 mit Hilfe von Drehzahlsignalen, um das Laufunruhesignal LUS zu bilden, was in bekannter Weise erfolgt, worauf weiter oben hingewiesen wurde. Es könnte aber auch eine unmittelbare Aussetzererken nung vorgenommen werden, z. B. mit Hilfe einer Messung des Brennraumdrucks. Für solche Messungen sind besondere Druck sensoren in Form von Unterlagscheiben unter den Zündkerzen bekannt. Mit Hilfe der Signale von solchen Drucksensoren kann dann bestimmt werden, wieviele Aussetzer pro Zeitein heit auftreten.

Gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 3 wird nach dem Start des Diagnoseverfahrens in einem Schritt s1 untersucht, ob die Aussetzererkennung aktiv ist. Diese ist z. B. im Schubbe trieb oder bei Fahrt über eine Schlechtwegstrecke gesperrt, wenn es sich um eine Aussetzererkennung aufgrund eines Lauf unruhesignals handelt, wie beim Ausführungsbeispiel. Im Fall des Befahrens einer Schlechtwegstrecke werden von den Rädern her über den Triebstrang Drehzahlschwankungen am Motor her vorgerufen, die das Laufunruhesignal verfälschen. Daher wird in einem solchen Fall die Aussetzererkennung gesperrt. Schritt s1 wird dann so lange durchlaufen, bis die Ausset zererkennung aktiv ist. Anschließend (Schritt s2) wird un tersucht, ob für die Abgasrückführungsdiagnose geeignete Be triebsbedingungen des Motors vorliegen. Ist dies nicht der Fall, werden die Schritte s1 und s2 erneut durchlaufen, an dernfalls wird ein Schritt s3 erreicht, in dem eine vorge gebene Abgasrückführrate AGR1 eingestellt wird, z. B. durch Einstellen eines Tastverhältnisses des Abgasrückführventils von 35%. Wie aus Fig. 1 erkennbar, handelt es sich hier um einen Wert, ab dem eine weitere Vergrößerung des Tastver hältnisses zu einer deutlichen Vergrößerung der Abgasrück führrate und der Laufunruhe führt. Nach dem Einstellen der Abgasrückführrate AGR1 wird eine vorgegebene Zeitspanne ge wartet, damit sich ein stationärer Zustand einstellen kann. Es reicht hier eine Zeitspanne von wenigen Sekunden. Mit Ab lauf der Zeitspanne wird ein Laufunruhewert L1 erfaßt (Schritt s4), und danach wird eine erhöhte Abgasrückführrate AGR2 eingestellt, die größer ist als die Abgasrückführrate AGR1, z. B. durch Einstellen eines Tastverhältnisses von 55%. Gemäß Fig. 1 führt dies zu einer Verdoppelung des Laufunruhewertes gegenüber dem Wert bei einem Tastverhältnis von 35%. Das Tastverhältnis kann schlagartig oder auch nach einer vorgegebenen Rampenfunktion geändert werden. Wie je weils vorgegangen wird, hängt vom Verhalten des Verbren nungsmotors ab, an dem die Diagnose auszuführen ist.

Nach dem Verändern der Abgasrückführrate (Schritt s5) wird wieder eine vorgegebene Zeitspanne auf das Sicheinstellen eines stationären Zustandes gewartet, und es wird außerdem überprüft (Schritt s6), ob ein geeigneter Betriebszustand des Motors für eine zuverlässige Messung vorliegt. Vorzugs weise ist dies ein Betriebszustand, der dem in Schritt s2 überprüften entspricht. Handelt es sich um einen anderen, für eine Messung aber ebenfalls geeigneten Betriebszustand, kann das Meßergebnis, wie es nachfolgend erfaßt wird, unter Umständen nicht unmittelbar mit dem in Schritt s4 erfaßten Wert verglichen werden, sondern es muß zunächst in vorgege bener Weise eine Normierung erfolgen.

Ergibt sich in Schritt s6, daß kein geeigneter Betriebszu stand vorliegt, wird wieder Schritt s1 erreicht, während an dernfalls in einem Schritt s7 ein Laufunruhewert L2 erfaßt wird. Die Differenz zwischen den Laufunruhewerten L2 und L1 wird mit einem Schwellenwert SW_L verglichen (Schritt s8). Liegt die Differenz über dem Schwellenwert, hat der Laufun ruhewert also relativ deutlich zugenommen, zeigt dies an, daß das Abgasrückführsystem in Ordnung ist (Schritt s9). An dernfalls ist das Abgasrückführsystem defekt, was in einem Schritt s10 angezeigt wird. Damit ist das Ende des Verfah rens erreicht.

Claims

1. Abgasrückführungs-Diagnosesystem an einem Verbrennungs motor (10), mit

- einem Abgasrückführventil (AGRV) in einem Abgasrückführ kanal (13);
- einem Steuermittel (14) zum Einstellen des Öffnungsgrades des Abgasrückführventils; und
- einem Diagnosemittel (16) zum Ermitteln, ob Abgas durch den Abgasrückführkanal strömt, wenn das Steuermittel das Ab gasrückführventil öffnet; dadurch gekennzeichnet, daß
- das Diagnosemittel so ausgebildet ist, daß es feststellt, ob sich die Aussetzerhäufigkeit des Verbrennungsmotors er höht, wenn das Abgasrückführventil von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand weiter geöffnet wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Funktionsunfähigkeitssignal für die Abgasrückführung ausgibt, wenn die Differenz der Werte eines die Aussetzer häufigkeit anzeigenden Wertes für die zwei Zustände unter einem vorgegebenen Schwellenwert bleibt.

3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Aussetzererkennungsmittel vorhanden ist, dessen Signale das Diagnosemittel nutzt.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß Aussetzerhäufigkeit aufgrund unrunden Mo torlaufs festgestellt wird.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß Aussetzerhäufigkeit aufgrund gemessener Brennraumdrücke festgestellt wird.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Diagnosemittel so ausgebildet ist, daß es die Diagnose nur ausführt, wenn der Motor in einem vorgegebenen Betriebsbereich arbeitet.