WO1997015752A2 - Verfahren zur überprüfung einer sekundärluftpumpe - Google Patents

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the invention relates to a method for checking a secondary air pump according to the preamble of claim 1.
  • a method for checking a secondary air pump is already known from DE 41 20 891 A1, in which a target power of the secondary air pump is checked with a pressure sensor and if the target power deviates from a predetermined actual power Remedial measures are carried out.
  • the determination of the actual performance with a pressure sensor is relatively imprecise. In addition, no statement is made about the type of malfunction.
  • the object of the invention is to provide an accurate method for monitoring the secondary air injection, which is sure to malfunction.
  • FIG. 1 shows a schematic arrangement for carrying out the method and FIG. 2 shows a characteristic curve for the secondary air mass.
  • FIG. 1 shows a secondary air pump 1, which is connected via an air line 5 to an exhaust line 11 of an internal combustion engine 10, to which a catalytic converter 12 is connected.
  • the secondary air pump 1 is connected to voltage lines 19 via the relay 2 with a supply voltage DB and via a first control line 14 to a control unit 3.
  • the control unit 3 is connected to the relay 2 via a second control line 13 and to a memory via a data line 21. rather 4 and connected via a data and control line 22 to the internal combustion engine 10, in particular to the injection system of the internal combustion engine 10.
  • the supply voltage UB is carried at an input of the control unit 3.
  • An air mass meter 6 is arranged in the air line 5 and is connected to the control unit 3 via a first measuring line 15.
  • a valve 7 is introduced in the air line 5 between the air mass meter 6 and the exhaust gas line 11 and is connected to the control unit 3 via a valve control line 16.
  • An engine air mass sensor 9 is introduced in the intake area 20 of the internal combustion engine 10 and is connected to the control unit 3 via a third measuring line 18.
  • An exhaust gas pressure sensor 8 is introduced in the exhaust gas line 11 between the internal combustion engine 10 and the catalytic converter 12 and is connected to the control unit 3 via a second measuring line 17.
  • the secondary air pump 1 is designed such that the secondary air pump 1 is operated at a constant speed and is switched on or off by the control unit 3 via the second control line 13 .
  • the simple version of the valve 7 is designed as an on / off valve with which the control device 3 can open or close the air line 5.
  • the speed of the secondary air pump can be set via the first control line 14.
  • the control unit 3 controls the secondary air pump 1 as a function of the engine air mass, which is determined by the engine air mass meter 9, or as a function of the exhaust gas pressure of the exhaust pipe, which is determined by the pressure sensor 8, and as a function of further operating parameters such as the input injection quantity and a target value for the exhaust gas ratio of Oxygen to fuel.
  • the control unit 3 accesses characteristic maps that are stored in the memory 4.
  • a storage characteristic map is stored in the memory 4, which indicates the delivery capacity as a function of the supply voltage and the exhaust gas pressure or of the supply voltage and the engine air mass.
  • the conveying map is stored as a characteristic area, permissible deviations of the conveying capacity from larger and smaller conveying capacities being specified for the various operating points, which lie within the scope of the spread of the conveying capacity of the secondary air pumps. These values are e.g. specified by the manufacturer of the secondary air pump.
  • Another form of the characteristic diagram is to store a maximum and a minimal characteristic diagram for the conveying capacity as a function of the supply voltage and the exhaust gas pressure or of the supply voltage and the engine air mass, which represent a maximum and a minimum permissible conveying capacity for the Specify secondary air pump.
  • the air mass meter 6 forwards the measured air mass per unit of time to the control unit 3.
  • the control unit 3 compares the measured delivery rate with the delivery rate stored in the delivery map, which the secondary air pump 1 would have to deliver according to the control by the control unit 3 and the voltage applied to the secondary air pump 1 and the prevailing exhaust gas pressure.
  • the delivery rate deviates from the delivery map more than is specified by the permissible deviations, or if the delivery rate lies outside the delivery rate range, which is specified by the minimum and the maximum map, then a malfunction is detected.
  • the measured delivery rate is compared with the delivery map for guasistationary load and speed ranges of the internal combustion engine 10. Quasi-stationary load and speed ranges are recognized by the fact that the temporal change in the load or the speed does not exceed predetermined values.
  • a simple measuring method consists in checking the delivery rate at predetermined time intervals, in particular every 500 msec. However, the check is only carried out in guasistationary load and speed ranges. If the control unit 3 detects that an unsteady, i.e. If the operating state is not quasi-stationary, the next check is only carried out again after a predetermined period of time, for example after one second.
  • One type of evaluation of the check is to count the number of checks carried out for the operating time of the secondary air pump and also to count the number of checks which show a malfunction of the secondary air pump, and to recognize a malfunction when the number of Malfunction is greater than 20% of the number of checks, and the number of checks must exceed a minimum number of 100.
  • a precise evaluation of the malfunction is achieved if a first counter is counted up for exceeding the permissible delivery rate and a second counter for falling below the allowable delivery rate.
  • the first counter and the second counter are compared with the total number of checks carried out and a delivery rate that is too high or too low is recognized when the first or the second counter exceeds a predetermined number of, for example, 20% of the checks carried out.
  • Leakages in the air line 5 are also identified on the basis of the check of the secondary air pump 1. If the check of the secondary air pump 1 reveals, for example, that the secondary air pump 1 delivers more secondary air mass than is permitted due to the engine air mass or the exhaust gas pressure, then a leak in the air line 5 after the air mass meter 5 is recognized.
  • Control unit 3 is set, this indicates a malfunction of the secondary air pump 1 or a clogged air line 5 or a leak in front of the air mass meter 5.
  • a preferred embodiment consists of arranging the air mass meter 5 in front of the secondary air pump 1 in the suction area 23. This offers the advantage that the air mass meter 5 is not exposed to pressure fluctuations and is not contaminated by oil or fuel.
  • FIG. 2 shows a delivery characteristic map which represents the delivery rate as a function of the supply voltage UB and of the engine air mass, which is a function of the exhaust gas pressure.
  • the simpler representation is explicitly shown in FIG. 2 only three characteristic curves A, B, C, which correspond to three different and constant supply voltages UB.
  • Characteristic curve A gives the secondary air as a function of the engine air mass for a voltage of 11 volts
  • characteristic curve B gives the secondary air for a voltage of 12
  • a first tolerance characteristic curve b and a second tolerance characteristic curve a are shown, which indicate the range of the delivery rate within which the delivery rate is recognized as OK.
  • the first and second tolerance characteristics a, b are given for the supply voltage of 11 volts corresponding to characteristic A.

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Abstract

Mit einem Luftmassenmesser wird die von der Sekundärluftpumpe geförderte Sekundärluftmasse gemessen und von einem Steuergerät die gemessene Sekundärluftmasse mit der vom Steuergerät eingestellten Sekundärluftmasse verglichen. Unterscheidet sich die gemessene Sekundärluftmasse um mehr als einen vorgegebenen Wert von der eingestellten Sekundärluftmasse, so wird vom Steuergerät (3) eine Fehlfunktion erkannt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Überprüfung einer Sekundärluftpumpe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Sekundärluftpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 41 20 891 AI ist bereits ein Verfahren zur Über¬ prüfung einer Sekundärluftpumpe bekannt , bei dem mit einem Druckfühler eine Soll-Leistung der Sekundärluftpumpe über¬ prüft wird und bei einer Abweichung der Soll-Leistung von ei¬ ner vorgegebenen Ist-Leistung Abhilfemaßnahmen durchgeführt werden. Die Ermittlung der Ist-Leistung mit einem Druckfühler ist relativ ungenau. Zudem wird keine Aussage über die Art der Fehlfunktion gemacht.
Die Aufgabe der Erfindung beruht darin, ein genaues Verfahren zur Überwachung der Sekundärlufteinblasung zur Verfügung zu stellen, das sicher eine Fehlfunktion.
Vorteilhafte Ausbildungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert; es zeigen:
Figur 1 eine schematische Anordnung zur Durchführung des Ver¬ fahrens und Figur 2 eine Kennlinie für die Sekundärluftmasse.
Figur 1 zeigt eine Sekundärluftpumpe 1, die über eine Luft¬ leitung 5 mit einer Abgasleitung 11 einer Brennkraftmaschine 10 verbunden ist, an die ein Katalysator 12 angeschlossen ist. Die Sekundärluftpumpe 1 ist mit Spannungsleitungen 19 über das Relais 2 mit einer VersorgungsSpannung DB und über eine erste Steuerleitung 14 mit einem Steuergerät 3 verbun¬ den. Das Steuergerät 3 ist über eine zweite Steuerleitung 13 mit dem Relais 2, über eine Datenleitung 21 mit einem Spei- eher 4 und über eine Daten- und Steuerleitung 22 mit der Brennkraftmaschine 10, insbesondere mit der Einspritzanlage der Brennkraftmaschine 10, verbunden.
Zudem ist an einem Eingang des Steuergerätes 3 die Versor- gungsSpannung UB geführt.
In der Luftleitung 5 ist ein Luftmassenmesser 6 angeordnet, der über eine erste Meßleitung 15 mit dem Steuergerät 3 ver¬ bunden ist. Zwischen dem Luftmassenmesser 6 und der Abgaslei- tung 11 ist in der Luftleitung 5 ein Ventil 7 eingebracht, das über eine Ventilsteuerleitung 16 mit dem Steuergerät 3 in Verbindung steht. Im Ansaugbereich 20 der Brennkraftmaschine 10 ist ein Motorluftmassensensor 9 eingebracht, der über eine dritte Meßleitung 18 an das Steuergerät 3 angeschlossen ist.
Zwischen der Brennkraftmaschine 10 und dem Katalysator 12 ist ein Abgasdrucksensor 8 in der Abgasleitung 11 eingebracht, der über eine zweite Meßleitung 17 an das Steuergerät 3 ange¬ schlossen ist.
Die Anordnung nach Figur 1 funktioniert wie folgt: In einer einfachen Ausführung der Erfindung ist die Sekundärluftpumpe 1 so ausgebildet, daß die Sekundärluftpumpe 1 mit einer kon¬ stanten Drehzahl betrieben wird und über die zweite Steuer- leitung 13 vom Steuergerät 3 ein- oder ausgeschaltet wird. Das Ventil 7 ist in der einfachen Ausführung als Ein-/Aus- Ventil ausgebildet, mit dem das Steuergerät 3 die Luftleitung 5 öffnen oder schließen kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Drehzahl der Se¬ kundärluftpumpe über die erste Steuerleitung 14 einstellbar. Das Steuergerät 3 steuert die Sekundärluftpumpe 1 in Abhän¬ gigkeit von der Motorluftmasse, die von dem Motorluftmassen- messer 9 ermittelt wird, oder in Abhängigkeit vom Abgasdruck der Abgasleitung, die vom Drucksensor 8 ermittelt wird, und in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern wie der Ein¬ spritzmenge und einem Sollwert für das Abgasverhältnis von Sauerstoff zu Kraftstoff. Dazu greift das Steuergerät 3 auf Kennfelder zu, die im Speicher 4 abgelegt sind.
Für die Förderleistung der Sekundärluftpumpe 1, d.h. für die Sekundärluftmasse pro Zeiteinheit, ist im Speicher 4 ein För¬ derkennfeld abgelegt, das die Förderleistung in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung und dem Abgasdruck oder von der Versorgungsspannung und der Motorluftmasse angibt. Das För¬ derkennfeld ist als eine Kennfläche abgelegt, wobei zulässige Abweichungen der Förderleistung zu gößeren und zu kleineren Förderleistungen für die verschiedenen Betriebspunkte angege¬ ben sind, die im Rahmen der Streuung der Förderleistung der Sekundärluftpumpen liegen. Diese Werte werden z.B. vom Her¬ steller der Sekundärluftpumpe angegeben.
Eine weitere Form des Förderkennfeldes besteht darin, ein ma¬ ximales und ein minimales Kennfeld für die Förderleistung in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung und dem Abgasdruck oder von der Versorgungsspannung und der Motorluftmasse abzu- legen, die eine maximal zulässige bzw. eine minimal zulässige Förderleistung für die Sekundärluftpumpe angeben.
Zur Überwachung der Funktionsweise der Sekundärluftpumpe 1 gibt der Luftmassenmesser 6 die gemessene Luftmasse pro Zeiteinheit an das Steuergerät 3 weiter. Das Steuergerät 3 vergleicht die gemessene Förderleistung mit der im Förder¬ kennfeld abgelegten Förderleistung, den die Sekundärluftpumpe 1 entsprechend der Steuerung durch das Steuergerät 3 und der an der Sekundärluftpumpe 1 anliegenden Spannung und dem herr- sehenden Abgasdruck fördern müßte.
Weicht die Förderleistung mehr von dem Förderkennfeld ab, als durch die zulässigen Abweichungen angegeben ist, oder liegt die Förderleistung außerhalb des Förderleistungsbereiches, der durch das minimale und das maximale Kennfeld vorgegeben ist, so wird eine Fehlfunktion erkannt. Die gemessene Förderleistung wird mit dem Förderkennfeld bei guasistationären Last- und Drehzahlbereichen der Brennkraft¬ maschine 10 verglichen. Quasistationäre Last- und Drehzahlbe¬ reiche werden dadurch erkannt, daß die zeitliche Änderung der Last oder der Drehzal vorgegebene Werte nicht überschreitet.
Ein einfaches Meßverfahren besteht darin, die Überprüfung der Förderleistung in vorgegebenen Zeitabständen, insbesondere alle 500 msek, durchzuführen. Die Überprüfung wird jedoch nur in guasistationären Last- und Drehzahlbereichen durchgeführt. Erkennt das Steuergerät 3, daß ein instationärer, d.h. ein nicht quasistationärer, Betriebszustand vorliegt, so wird die nächste Überprüfung erst nach einer vorgegebenen Zeitdauer, beispielsweise nach einer Sekunde, wieder durchgeführt.
Eine Art der Auswertung der Überprüfung besteht darin, die Anzahl der durchgeführten Überprüfungen für die Betriebsdauer der Sekundärluftpumpe zu zählen und die Anzahl der Überprü¬ fungen, die eine Fehlfunktion der Sekundärluftpunpe zeigen, ebenfalls zu zählen, und eine Fehlfunktion zu erkennen, wenn die Anzahl der Fehlfunktionen größer als 20% der Anzahl der Überprüfungen ist, wobei die Anzahl der Überprüfungen eine Mindestanzahl von 100 überschreiten muß.
Eine genaue Auswertung der Fehlfunktion wird ereicht, wenn für ein Überschreiten der zulässigen Förderleistung ein er¬ ster Zähler und für ein Unterschreitung der zulässigen För¬ derleistung ein zweiter Zähler hochgezählt wird. Zur Erken¬ nung einer zu hohen Förderleistung oder einer zu niedrigen Förderleistung werden der erste Zähler und der zweite Zähler mit der insgesamt durchgeführten Anzahl von Überprüfungen verglichen und eine zu große oder eine zu kleine Förderlei¬ stung erkannt, wenn der erste bzw. der zweite Zähler eine vorgegebene Anzahl von beispielsweise 20% der durchgeführten Überprüfungen überschreitet. Anhand der Überprüfung der Sekundärluftpumpe 1 werden auch Undichtigkeiten in der Luftleitung 5 erkannt. Ergibt die Überprüfung der Sekundärluftpumpe 1 zum Beispiel, daß die Se¬ kundärluftpumpe 1 mehr Sekundärluftmasse fördert, als auf Grund der Motorluftmasse oder des Abgasdruckes zulässig ist, so ist damit eine Undichtigkeit in der Luftleitung 5 nach dem Luftmassenmesser 5 erkannt.
Ergibt die Überprüfung der Sekundärluftpumpe 1, daß die Se- kundärluftpumpe 1 weniger Luftmasse fördert, als von dem
Steuergerät 3 eingestellt ist, so deutet dies auf eine Fehl- funktion der Sekundärluftpumpe 1 oder auf eine verstopfte Luftleitung 5 oder eine Undichtigkeit vor dem Luftmassenmes¬ ser 5 hin.
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, den Luft- massenmesser 5 vor der Sekundärluftpumpe 1 im Ansaugbereich 23 anzuordnen. Dies bietet den Vorteil, daß der Luftmassen¬ messer 5 keinen Druckschwankungen ausgesetzt ist und nicht durch Öl oder Kraftsoff verschmutzt wird.
Figur 2 zeigt ein Förderkennfeld, das die Förderleistung in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung UB und von der Mo¬ torluftmasse wiedergibt, die eine Funktion des Abgasdruckes ist. Dabei sind der einfacheren Darstellungsweise explizit in Figur 2 nur drei Kennlinien A,B,C dargestellt, die drei ver¬ schiedenen und konstanten VersorgungsSpannungen UB entspre¬ chen. So gibt die Kennlinie A die Sekundärluft in Abhängig¬ keit von der Motorluftmasse für eine Spannung von 11 Volt und die Kennlinie B die Sekundärluft für eine Spannung von 12
Volt an. Über und unter der Kennlinie A ist eine erste Tole¬ ranzkennlinie b bzw. eine zweite Toleranzkennlinie a darge¬ stellt, die den Bereich der Förderleistung angeben, innerhalb dessen die Förderleistung als in Ordnung erkannt wird. Die erste und die zweite Toleranzkennlinie a,b sind für die Ver¬ sorgungsspannung von 11 Volt entsprechend der Kennlinie A an¬ gegeben.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung der Sekundärlufteinblasung mit einer Sekundärluftpumpe (1), die über eine Luftleitung (5) mit einer Abgasleitung (11) einer Brennkraftmaschine (10) verbunden ist, an die ein Katalysator (12) angeschlossen ist, wobei die Förderleistung der Sekundärluftpumpe (1) vorgegeben wird, die tatsächliche Förderleistung der Sekundärluftpumpe (1) gemessen wird und die gemessene Fcrderleistung mit der vorgegebenen Förderleistung verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Undichtigkeit in der Luftleitung (5) erkannt wird, wenn die geförderte Förderleistung von der Förderleistung ab¬ weicht, die aufgrund des Abgasdruckes, der in der Abgaslei- tung (11) herrscht, zulässig ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Förderleistung von der Motorluftmasse, die von der Brennkraftmaschine (10) angesaugt wird, oder von dem Ab- gasdruck, der in der Abgasleitung (11) herrscht, abhängt.
3. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftmassenmesser (6) in der Luftleitung (5) angeordnet wird, daß eine Undichtigkeit in der Luftleitung (5) vor dem Luft- massenmesser (6) erkannt wird, wenn die Sekundärluftpumpe (1) weniger Sekundärluftmasse fördert, als aufgrund der Motor¬ luftmasse oder des Abgasdruckes zulässig ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftmassenmesser (6) in der Luftleitung (5) angeordnet ist, daß eine Undichtigkeit in der Luftleitung (5) nach dem Luft¬ massenmesser (6) erkannt wird, wenn die Sekundärluftpumpe (1) mehr Sekundärluftmasse fördert, als aufgrund der Motorluftma¬ sse oder des Abgasdruckes zulässig ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung mit einem zulässigen Bereich der Förderlei- stung verglichen wird, und daß eine Fehlfunktion erkannt wird, wenn die Förderleistung von dem zulassigen Bereicn ab¬ weicht.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Vergleich bei quasistationaren Betriebszuständen einer Brenn- kraftmaschme durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich in festgelegten Zeitabstanden durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich für einen vorgegebenen Zeitraum nicht durchgeführt wird, wenn em mstationarer Betriebszustand einer Brenn- kraftmaschme erkannt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei¬ ne Fehlfunktion erkannt wird, wenn die Anzahl der durchge¬ führten Vergleiche über einer vorgegebenen Anzahl liegt, und wenn die Anzahl der Vergleiche, die eine unzulässige Förder¬ leistung nachweisen, einen vorgegebenen Anteil der Anzahl der durchgeführten Vergleiche überschreitet.
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