WO2006079407A1 - Sekundärluftdiagnose einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2006079407A1
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pressure
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Michael-Rainer Busch
Rudolf Klein
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    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 6.
  • a method for monitoring a secondary air system comprising a secondary air pump of an internal combustion engine is known, in which a signal characterizing the secondary air flow is determined.
  • a signal characterizing the secondary air flow is determined.
  • at least one signal of at least one operating characteristic of the secondary air pump is determined during the determination of the signal characterizing the secondary air flow, and it is concluded that there is an error in the secondary air system if the signal of the at least one operating parameter lies outside a predefinable interval.
  • the object of the present invention is to improve the detection of leaks and malfunctions of a secondary air system of an exhaust system arranged in a motor vehicle.
  • the inventive method is characterized in that between a secondary air pump and a catalyst, the gas pressure is detected in its time course by means of a pressure sensor, that a frequency analysis of the time course of the gas pressure is performed and that an error in the secondary air system is determined by evaluating the frequency analysis.
  • a fault in the secondary air system can be detected solely by the evaluation of the gas pressure. A recording and evaluation of operating variables of the secondary air system is not necessary.
  • a frequency analysis resolves the time course of the gas pressure into its periodic components.
  • One of these further influencing variables may be a leak in the region between the secondary air pump and the catalytic converter.
  • a frequency analysis allows to differentiate between the different superimposed parameters by separating the different periodic components.
  • a change in the time course of the curve after frequency analysis of a causative influence factor can be assigned. Since even the smallest holes or leaks change the temporal pressure curve, the device is suitable for detecting even the smallest leaks in the secondary air system.
  • the frequency analysis method is a Fourier analysis.
  • the Fourier analysis is an accurate and secure way to perform a frequency analysis.
  • a frequency range to be considered is selected as a function of an engine speed and an ambient air pressure, and the maximum value of the gas pressure in this frequency range is determined.
  • the highest pressure value of the frequency analysis is in the range of the frequency of the power strokes of the engine and is thus dependent on the engine speed. , Thus, the frequency range in which the highest pressure value is located, in a simple manner can be limited.
  • this maximum value of the gas pressure is compared with a threshold value and when the threshold value is undershot, a leak in the secondary air system is detected. This makes it possible to detect even the smallest holes in the area between the secondary air pump and the secondary air valve as well as between the secondary air valve and the catalyst.
  • a sliding time average of the gas pressure is additionally formed, this mean value is compared with a threshold value and the secondary air pump is detected as defective if the mean value is smaller than the threshold value.
  • the sliding time average is understood to be an average value over a time interval in which the interval is shifted by one or more measuring points during each averaging, but overlaps with the preceding time interval.
  • the moving average is formed over a period corresponding to a crankshaft angle of the engine of 720 ° ent. In this period have at an internal combustion - machine all cylinders once worked. This minimizes fluctuations in the mean value due to unequal cylinder work.
  • the mean value of the gas pressure is dependent on secondary air mass flow rate. A decrease in the gas pressure can be interpreted as a drop in the secondary air mass flow rate. This means that the secondary air pump is not working anymore. So it can be set a threshold below which the secondary air pump is considered defective. This makes it possible to detect a malfunction of the secondary air pump only with a pressure sensor and an evaluation unit connected thereto. Information about operating parameters of the secondary air pump is not necessary.
  • the device according to the invention is characterized in that a pressure sensor for detecting the time profile of the gas pressure between the secondary air supply and catalyst and an evaluation unit connected to the pressure sensor are provided, that a frequency analysis unit associated with the evaluation unit is provided for transforming the time profile of the gas pressure detected by the pressure sensor and means are provided for detecting an error by evaluating the frequency analysis.
  • the time profile of the gas pressure can be detected in a variant A between a secondary air pump and a secondary air valve or in a variant B between the secondary air valve and a catalyst.
  • Variant A has the advantage that the pressure sensor is exposed to lower thermal loads.
  • Variant B has the advantage that the signals are easier to evaluate, since the signals are larger and small disturbances are better recognizable.
  • the curve of the temporal pressure curve results from a superposition of different influences.
  • the main influence is the combustion process in the cylinders of the internal combustion engine of the motor vehicle and the geometry of the exhaust system.
  • One of these further influencing variables may be a leak in the region between the secondary air pump and the catalytic converter.
  • a frequency analysis of the time course of the gas pressure makes it possible to separate the different, superimposed, influencing variables.
  • a change in the time course of the curve after frequency analysis of a causative influence factor can be assigned. Since even the smallest holes change the time profile of the gas pressure, the device is suitable for detecting even the smallest holes and leaks in the secondary air system.
  • Fig. 1 an embodiment of the invention
  • FIG. 2 two pressure pulsation curves
  • FIG. 3 is an illustration of the dependence of the average gas pressure on the air mass flow rate
  • FIG. 4 different frequency-analyzed gas pressure curves.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the invention Method.
  • the pressure in the exhaust system is recorded.
  • a pressure sensor is provided in a region between the secondary air pump and the catalyst.
  • the pressure sensor records the time course of the gas pressure.
  • the gas pressure is recorded continuously or discontinuously. It can also be provided several pressure sensors for gas pressure detection.
  • the result of the pressure detection in block 5 is supplied to a frequency analysis.
  • This frequency analysis may be performed as a Fourier analysis or the like. Likewise, mathematically simpler analysis methods can also be used. Finally, the highest peak of the frequency analysis is determined and its maximum value pmax determined.
  • pmax is compared to a threshold S_pmax. This threshold depends on the design of the exhaust system and engine and is determined individually for each vehicle or each type.
  • blocks are preceded by blocks 5 to 8, the blocks 1 to 4.
  • blocks 1 to 4 is checked whether the secondary air pump is working properly.
  • a moving average value pmitt of the pressure is determined from the data of the pressure value detection of block 1.
  • Moving mean value means that the mean value is recalculated again and again, whereby the values for the mean value calculation lie in a time interval, which is shifted by the average time since the last calculation in each average value calculation.
  • the length of the time interval is typically selected to correspond to a time the engine needs at the current engine speed to rotate the crankshaft through an angle of 720 °.
  • the current mean value pmitt is compared with a threshold value S_pmitt. If the threshold falls below, then the secondary air pump is faulty.
  • pmitt is smaller than S_pmitt, then there is a fault of the secondary air pump. In this case, it is detected in block 4 that there is an error in the secondary air pump. This information can also be read out externally.
  • Block 5 records accordingly that the secondary air system is operating correctly. This information can also be read out externally in one embodiment.
  • blocks 2 and 3 are arranged between block 1 and block 5.
  • blocks 2 to 4 may go to block 6 be arranged.
  • the blocks 2 and 3 may be arranged between block 6 and block 8.
  • the blocks 2 to 4 can also be arranged downstream of the blocks 5 to 8 in an alternative embodiment.
  • Fig. 2 shows the temporal gas pressure profile at a pressure sensor.
  • curve 9 shows the pressure curve at a pressure sensor, which is arranged between the secondary air pump and secondary air valve in the vicinity of the secondary air valve.
  • Curve 10 shows the pressure curve at a pressure sensor which is arranged between the secondary air valve and the catalytic converter. It can be seen that at the measuring location of the curve 10, the pressure pulsations are significantly more pronounced than at the measuring location of the curve 9. In this case, the temporal change of the gas pressure at the measuring location is understood as pressure pulsations.
  • Fig. 3 shows how the mass flow rate of the secondary air pump affects the averaged gas pressure at the measuring location.
  • the gas pressure is averaged over a firmly selected in its width sliding interval.
  • This fixed width is typically 720 ° crankshaft angle rotation, but may be chosen differently (e.g., 360 ° crankshaft angle or fixed time intervals).
  • the time interval required to rotate the crankshaft through an angle of 720 °, depending on the speed of the engine be different lengths.
  • Fig. 3 shows that the mean gas pressure pmitt at the measuring location decreases as the mass flow rate of the secondary air pump decreases. An error in the secondary air pump can therefore be detected on the basis of the average gas pressure pmitt at the measuring location. It can to a threshold S_jpmitt for the average gas pressure pmitt are selected, below which the secondary air pump is detected as faulty.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of various frequency-analyzed gas pressure curves.
  • the measured value interval is preferably considered, which was also selected for calculating the moving average value.
  • the result of the frequency analysis shows a main maximum, a limited frequency range, which is associated with a particularly high pressure. Such maxima are referred to in the present document as a peak. Further secondary peaks are outside the frequency range shown in FIG. In Fig. 4, various curves 11 through 15 are shown.
  • Curve 11 shows the frequency-analyzed pressure curve at the measuring location with 100% working secondary air pump.
  • Curve 12 shows the frequency-analyzed pressure curve at the measuring location with the air mass flow rate of the secondary air pump reduced to 64%. Since the lower air mass flow rate of the secondary air pump less dampens the pressure fluctuations caused by the engine, the main peak is increased compared to the curve 11.
  • Curve 13 shows the frequency-analyzed pressure curve at the measuring location with an air mass flow rate of the secondary air pump reduced to 47%. Since the lower air mass flow rate of the secondary air pump attenuates the pressure fluctuations caused by the engine less, the main peak is increased compared to the curve 11 and the curve 12.
  • Curve 14 shows the frequency-analyzed pressure curve at the measuring location with 100% working secondary air pump in the presence a leak between secondary air valve and catalyst. The peak is less high than in curves 11-13.
  • Curve 15 shows the frequency-analyzed pressure curve at the measuring location with 100% working secondary air pump in the event of a leak between secondary air pump and secondary air valve.
  • the peak is less high than curves 11 through 13.
  • the comparison between curve 14 and curve 15 shows that a leak after the secondary air valve affects the peak height somewhat less than a leak before the secondary air valve.
  • the process can also be carried out on a peak other than the highest (secondary peak). It must be ensured that only the frequency range corresponding to this secondary peak is considered. The threshold is then set correspondingly lower.
  • the threshold S_pmax is to be selected so that the highest peak at 100% operating secondary air pump is always safely above this threshold S_pmax. If the peak falls below this threshold, a leak in the secondary air system is detected. The entire area between the secondary air pump and the catalytic converter is considered part of the secondary air system.
  • this threshold S2_pmax is subordinated to block 5 and now checks whether pmax> S2_pmax.
  • each exhaust system has a pressure sensor and the evaluation for the two exhaust systems takes place independently of one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Sekundärluftsystems eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Abgassystems sowie eine Vorrichtung dazu. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Erkennung von Undichtigkeiten und Störungen eines Sekundärluftsystems eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Abgassystems zu verbessern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen einer Sekundärluftpumpe und einem Katalysator der Gasdruck in seinem zeitlichen Verlauf mittels eines Drucksensors erfasst wird (Block 1), dass eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufs des Gasdrucks durchgeführt wird (Block 5), und dass durch Auswertung der Frequenzanalyse ein Fehler im Sekundärluftsystem ermittelt wird.

Description

Sekundärluftdiagnose einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Aus der DE 102 05 966 Al ist ein Verfahren zur Überwachung eines eine Sekundärluftpumpe umfassenden Sekundärluftsystems einer Brennkraftmaschine bekannt , bei dem ein den Sekundär- luftstrom charakterisierendes Signal bestimmt wird . Dazu wird mindestens ein Signal wenigstens einer Betriebskenngröße der Sekundärluftpumpe während der Bestimmung des den Sekundärluftstroms charakterisierenden Signals bestimmt und auf einen Fehler im Sekundärluftsystem geschlossen, wenn das Signal der wenigstens einen Betriebskenngröße außerhalb eines vorgebbaren Intervalls liegt .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , die Erkennung von Undichtigkeiten und Störungen eines Sekundärluftsystems eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Abgassystems zu verbessern .
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst . Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus , dass zwischen einer Sekundärluftpumpe und einem Katalysator der Gasdruck in seinem zeitlichen Verlauf mittels eines Drucksensors erfasst wird, dass eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufs des Gasdrucks durchgeführt wird und dass durch Auswertung der Frequenzanalyse ein Fehler im SekundärluftSystem ermittelt wird . Damit kann ein Fehler im Sekundärluftsystem allein über die Auswertung des Gasdrucks erkannt werden . Eine Erfassung und Auswertung von Betriebsgrößen des Sekundärluftsystems ist nicht notwendig .
Eine Frequenzanalyse löst den zeitlichen Verlauf des Gasdrucks in seine periodischen Anteile auf . Dabei ist der größte periodische Anteil der Verbrennungsprozess in den Zylindern der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges . Diese Schwingung wird von der Geometrie des Abgassystems verändert . Dazu kommt eine schwingungsdämpfende Überlagerung durch den gleichmäßigen Luftstrom der Sekundärluftzufuhr . Hinzu kommen weitere Überlagerungen durch weitere Einflussgrößen. Eine dieser weiteren Einflussgrößen kann dabei ein Leck im Bereich zwischen Sekundärluftpumpe und Katalysator sein. Eine Frequenzanalyse erlaubt es die verschiedenen einander überlagerten Einflussgrößen voneinander zu unterscheiden, indem sie die verschiedenen periodischen Anteile voneinander trennt . Damit kann eine Veränderung im zeitlichen Verlauf der Kurve nach erfolgter Frequenzanalyse einer sie verursachenden Einflussgröße zugeordnet werden. Da bereits kleinste Löcher oder Lecks den zeitlichen Druckverlauf verändern, ist die Vorrichtung geeignet , selbst kleinste Undichtigkeiten im Sekundärluftsystem zu erkennen .
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Frequenzanalyseverfahren eine Fourieranalyse . Die Fourieranalyse ist eine genaue und sichere Methode eine Frequenzanalyse durchzuführen .
In einer Ausführungsform wird in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl und einem Umgebungsluftdruck ein zu betrachtender Frequenzbereich ausgewählt und der maximale Wert des Gasdrucks in diesem Frequenzbereich ermittelt . Der höchste Druckwert der Frequenzanalyse liegt im Bereich der Frequenz der Arbeitstakte des Motors und ist damit abhängig von der Motordrehzahl . , Damit ist der Frequenzbereich, in dem der höchste Druckwert liegt , auf einfache Weise eingrenzbar .
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird dieser maximale Wert des Gasdrucks mit einem Schwellwert verglichen und bei Unterschreiten des Schwellwertes ein Leck im Sekundär- luftsystem erkannt . Damit ist es möglich selbst kleinste Löcher sowohl im Bereich zwischen Sekundärluftpumpe und Sekundärluftventil als auch zwischen Sekundärluftventil und Katalysator zu erfassen .
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zusätzlich ein gleitender zeitlicher Mittelwert des Gasdruckes gebildet , wird dieser Mittelwert mit einem Schwellwert verglichen und wird die Sekundärluftpumpe als fehlerhaft erkannt , wenn der Mittelwert kleiner ist als der Schwellwert .
Als gleitender zeitlicher Mittelwert wird ein Mittelwert über ein Zeitintervall verstanden, bei dem das Intervall bei j eder Mittelwertbildung um einen oder mehrere Messpunkte verschoben wird, sich aber mit dem vorhergegangenen Zeitintervall überlappt . Typischerweise wird im vorliegenden Fall der gleitende Mittelwert über einen Zeitraum gebildet , der einem Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine von 720 ° ent spricht . In diesem Zeitraum haben bei einer Brennkraft - maschine alle Zylinder einmal gearbeitet . Damit werden Schwankungen des Mittelwertes durch ungleiches Arbeiten der Zylinder minimiert . Der Mittelwert des Gasdruckes ist abhängig von Sekundärluft-Massendurchsatz . Ein Absinken des Gasdruckes kann als Absinken des Sekundärluft-Massendurchsatz interpretiert werden . Dies bedeutet dass die Sekundärluftpumpe nicht mehr voll arbeitet . Es kann also ein Schwellenwert festgelegt werden unterhalb dessen die Sekundärluftpumpe als fehlerhaft angesehen wird. Damit ist es möglich, nur mit einem Drucksensor und einer damit verbundenen Auswerteeinheit eine Fehlfunktion der Sekundärluftpumpe zu erfassen . Informationen über Betriebsparameter der Sekundärluftpumpe sind dazu nicht notwendig .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus , dass ein Drucksensor zur Erfassung des zeitlichen Verlaufs des Gasdruckes zwischen Sekundärluftzufuhr und Katalysator und eine mit dem Drucksensor verbundene Auswertungseinheit vorgesehen sind, dass eine der Auswertungseinheit zugeordnete Frequenzanalyseeinheit zur Transformierung des vom Drucksensor erfassten zeitlichen Verlaufs des Gasdrucks vorgesehen ist und dass Mittel zum Erkennen eines Fehlers durch Auswertung der Frequenzanalyse vorgesehen sind .
Der zeitliche Verlauf des Gasdruckes kann in einer Variante A zwischen einer Sekundärluftpumpe und einem Sekundärluftventil oder in einer Variante B zwischen dem Sekundärluftventil und einem Katalysator erfasst werden . Dabei hat Variante A den Vorteil , dass der Drucksensor geringeren thermischen Belastungen ausgesetzt ist . Variante B hat demgegenüber den Vorteil , dass die Signale leichter auszuwerten sind, da die Signale größer sind und kleine Störungen besser erkennbar sind . Die Kurve des zeitlichen Druckverlaufs resultiert aus einer Überlagerung von verschiedenen Einflüssen . Dabei ist der Haupteinfluss natürlich der Verbrennungsprozess in den Zylindern der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges sowie die Geometrie des Abgassystems . Dazu kommt eine Überlagerung durch die Sekundärluftzufuhr und weitere Überlagerungen durch weitere Einflussgrößen . Eine dieser weiteren Einflussgrößen kann dabei ein Leck im Bereich zwischen Sekundärluftpumpe und Katalysator sein.
Eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufes des Gasdruckes erlaubt es , die verschiedenen, voneinander überlagerten, Einflussgrößen zu trennen . Damit kann eine Veränderung im zeitlichen Verlauf der Kurve nach erfolgter Frequenzanalyse einer sie verursachenden Einflussgröße zugeordnet werden . Da bereits kleinste Löcher den zeitlichen Verlauf des Gasdruckes verändern, ist die Vorrichtung geeignet , selbst kleinste Löcher und Undichtigkeiten im Sekundärluftsystem zu erkennen .
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen und Messkurven. Im Folgenden wird anhand der Zeichnung und Messkurven die Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Dabei zeigen :
Fig . 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens ,
Fig . 2 zwei Druckpulsationskurven, Fig . 3 eine Darstellung der Abhängigkeit des mittleren Gasdruckes vom Luftmassendurchsatz , Fig . 4 verschiedene frequenzanalysierte Gasdruckkurven .
Fig . 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren. In Block 1 wird der Druck im Abgassystem erfasst . Dazu ist beispielsweise in einem Bereich zwischen Sekundärluftpumpe und Katalysator ein Drucksensor vorgesehen . Der Drucksensor erfasst den zeitlichen Verlauf des Gasdrucks . Dazu wird der Gasdruck kontinuierlich oder diskontinuierlich erfasst . Es können auch mehrere Drucksensoren zur Gasdruckerfassung vorgesehen sein .
In der einfachsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ergebnis der Druckerfassung in Block 5 einer Frequenzanalyse zugeführt . Diese Frequenzanalyse kann als Fourieranalyse oder dergleichen ausgeführt sein . Ebenso können auch mathematisch einfachere Analyseverfahren eingesetzt werden . Schließlich wird der höchste Peak der Frequenzanalyse ermittelt und sein maximaler Wert pmax festgestellt .
In Block 6 wird pmax mit einer Schwelle S_pmax verglichen . Diese Schwelle ist abhängig von der Ausführung des Abgassystems und Motors und wird für j edes Fahrzeug bzw. j ede Ausführung individuell festgelegt .
Ist pmax kleiner als S_pmax so liegt ein Leck vor . In diesem Fall wird in Block 7 erfasst , dass ein Leck im Sekundärluftsystem vorliegt . Diese Information kann auch extern auslesbar sein .
Ist pmax größer als S_pmax so liegt kein Leck vor . In diesem Fall wird in Block 7 erfasst , dass das Sekundärluftsystem fehlerfrei (ok) ist . Diese Information kann auch extern auslesbar sein.
In der in Fig . 1 dargestellten Ausführungsform des Verfahrens sind den Blöcken 5 bis 8 die Blöcke 1 bis 4 vorangestellt . Durch die Blöcke 1 bis 4 wird überprüft , ob die Sekundärluftpumpe ordnungsgemäß arbeitet .
In Block 2 wird aus den Daten der Druckwerterfassung des Blockes 1 ein gleitender Mittelwert pmitt des Druckes ermittelt . Dabei bedeutet gleitender Mittelwert , dass der Mittelwert immer wieder neu berechnet wird, wobei die Werte zur Mittelwertberechnung in einem Zeitintervall liegen, welches bei j eder Mittelwertberechnung um die seit der letzen Berechnung verstrichene Zeit verschoben wird .
Die Länge des Zeitintervalls wird typischerweise so gewählt , dass sie einer Zeit entspricht , die der Motor bei der aktuellen Motordrehzahl benötigt , um die Kurbelwelle um einen Winkel von 720 ° zu drehen .
In Block 3 wird der aktuelle Mittelwert pmitt mit einem Schwellwert S_pmitt verglichen . Wird der Schwellwert unterschritten, so ist die Sekundärluftpumpe fehlerhaft .
Ist pmitt kleiner als S_pmitt , so liegt ein Fehler der Sekundärluftpumpe vor . In diesem Fall wird in Block 4 erfasst , dass ein Fehler in der Sekundärluftpumpe vorliegt . Diese Information kann auch extern auslesbar sein .
Ist pmitt größer als S_pmitt , so liegt kein Fehler vor . In Block 5 wird entsprechend erfasst , dass das Sekundärluft- System fehlerfrei arbeitet . Diese Information kann in einer Ausführungsform auch extern ausgelesen werden .
In der in Fig . 1 dargestellten Ausführungsform sind die Blöcke 2 und 3 zwischen Block 1 und Block 5 angeordnet . Es sind aber auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich . Beispielsweise können die Blöcke 2 bis 4 nach Block 6 angeordnet sein . Insbesondere können die Blöcke 2 und 3 zwischen Block 6 und Block 8 angeordnet sein .
Die Blöcke 2 bis 4 können in einer alternativen Ausführungsform auch den Blöcken 5 bis 8 nachgeordnet sein .
Fig . 2 zeigt den zeitlichen Gasdruckverlauf an einem Drucksensor . Dabei zeigt Kurve 9 den Druckverlauf an einem Drucksensor, der zwischen Sekundärluftpumpe und Sekundärluftventil in der Nähe des Sekundärluftventils angeordnet ist . Kurve 10 zeigt den Druckverlauf an einem Drucksensor, der zwischen Sekundärluftventil und Katalysator angeordnet ist . Dabei ist erkennbar, dass am Messort der Kurve 10 die Druckpulsationen deutlich ausgeprägter sind als am Messort der Kurve 9. Dabei wird unter Druckpulsationen die zeitliche Veränderung des Gasdruckes am Messort verstanden .
Fig . 3 zeigt , wie sich der Massendurchsatz der Sekundärluftpumpe auf den gemittelten Gasdruck am Messort auswirkt . Dabei ist der Gasdruck über ein in seiner Breite fest gewähltes gleitendes Intervall gemittelt . Diese fest gewählte Breite beträgt typischerweise 720° Kurbelwellenwinkelumdrehung, kann aber auch anders gewählt werden ( z . B . 360° Kurbelwellenwinkel oder feste Zeitintervalle) . Dabei kann das Zeitintervall , welches benötigt wird, um die Kurbelwelle um einen Winkel von 720 ° zu drehen, abhängig von der Drehzahl des Motors , unterschiedlich lang sein .
Fig . 3 zeigt , dass der mittlere Gasdruck pmitt am Messort bei sinkendem Massendurchsatz der Sekundärluftpumpe sinkt . Ein Fehler in der Sekundärluftpumpe kann also anhand des mittleren Gasdruckes pmitt am Messort erkannt werden . Es kann dazu eine Schwelle S_jpmitt für den mittleren Gasdruck pmitt gewählt werden, unterhalb derer die Sekundärluftpumpe als fehlerhaft erkannt wird .
Fig . 4 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener frequenzanalysierter Gasdruckkurven . Als Datenbasis zur Durchführung der Frequenzanalyse wird bevorzugt das Mess- werteintervall betrachtet , dass auch zur Berechnung des gleitenden Mittelwertes gewählt wurde . Das Ergebnis der Frequenzanalyse zeigt ein Hauptmaximum, einen begrenzten Frequenzbereich, dem ein besonders hoher Druck zugeordnet ist . Solche Maxima werden in der vorliegenden Druckschrift auch als Peak bezeichnet . Weitere Nebenpeaks liegen außerhalb des in Fig .4 dargestellten Frequenzbereichs . In Fig . 4 sind verschiedene Kurven 11 bis 15 dargestellt .
Kurve 11 zeigt den frequenzanalysierten Druckverlauf am Messort bei 100% arbeitender Sekundärluftpumpe .
Kurve 12 zeigt den frequenzanalysierten Druckverlauf am Messort bei auf 64% reduziertem Luftmassendurchsatz der Sekundärluftpumpe . Da der geringere Luftmassendurchsatz der Sekundärluftpumpe die vom Motor verursachten Druckschwankungen weniger dämpft , ist der Hauptpeak gegenüber dem der Kurve 11 erhöht .
Kurve 13 zeigt den frequenzanalysierten Druckverlauf am Messort bei auf 47% reduziertem Luftmassendurchsatz der Sekundärluftpumpe . Da der geringere Luftmassendurchsatz der Sekundärluftpumpe die vom Motor verursachten Druckschwankungen weniger dämpft , ist der Hauptpeak gegenüber dem der Kurve 11 und der Kurve 12 erhöht .
Kurve 14 zeigt den frequenzanalysierten Druckverlauf am Messort bei 100% arbeitender Sekundärluftpumpe bei Vorliegen einer Undichtigkeit zwischen Sekundärluftventil und Katalysator . Der Peak ist weniger hoch als bei den Kurven 11 bis 13.
Kurve 15 zeigt den frequenzanalysierten Druckverlauf am Messort bei 100% arbeitender Sekundärluftpumpe bei vorliegen einer Undichtigkeit zwischen Sekundärluftpumpe und Sekundär- luftventil . Der Peak ist weniger hoch, als bei den Kurven 11 bis 13. Der Vergleich zwischen Kurve 14 und Kurve 15 zeigt , dass eine Undichtigkeit nach dem Sekundärluftventil die Peakhöhe etwas weniger beeinflusst als eine Undichtigkeit vor dem Sekundärluftventil .
Das Verfahren kann auch an einem anderen als dem höchsten Peak durchgeführt werden (Nebenpeak) . Dabei muss sichergestellt werden, dass auch nur der diesem Nebenpeak ent sprechende Frequenzbereich betrachtet wird . Die Schwelle ist dann entsprechend niedriger festzulegen .
Wie in Fig . 4 dargestellt , ist die Schwelle S_pmax so zu wählen, dass der höchste Peak bei 100% arbeitender Sekundärluftpumpe immer sicher oberhalb dieser Schwelle S_pmax ist . Unterschreitet der Peak diese Schwelle, wird eine Undichtigkeit des Sekundärluftsystems erkannt . Dabei gilt der gesamte Bereich zwischen Sekundärluftpumpe und Katalysator als Teil des Sekundärluftsystems .
In Erweiterung der Erfindung ist es denkbar eine Schwelle S2_pmax oberhalb des Peaks der Kurve 11 einzuführen . Wenn diese Schwelle überschritten wird, gilt die Sekundärluftpumpe als fehlerhaft . Damit würde diese Schwelle S2_pmax in ihrer Funktion der Schwelle S_pmitt entsprechen . Sie kann als zusätzliche Absicherung der Schwelle s_pmitt dienen . Alternativ kann die Schwelle S2_pmax auch die Schwelle S_pmitt ersetzen . In diesem Fall entfällt Block 2 der Fig . 1 Block 3 wird Block 5 nachgeordnet und überprüft nunmehr, ob pmax > S2_pmax ist .
Sind zwei unabhängige Abgassysteme vorhanden, beispielsweise bei einem V-Motor, so weist j edes Abgassystem einen Drucksensor auf und die Auswertung für die beiden Abgassysteme erfolgt unabhängig voneinander .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung eines Sekundärluftsystems eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Abgassystems , dadurch gekennzeichnet ,
- dass zwischen einer Sekundärluftpumpe und einem Katalysator der Gasdruck in seinem zeitlichen Verlauf mittels eines Drucksensors erfasst wird (Block 1) ,
- dass eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufs des Gasdrucks durchgeführt wird (Block 5 )
- und dass durch Auswertung der Freguenzanalyse (Block 6) ein Fehler im Sekundärluftsystem ermittelt wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Frequenzanalyseverfahren (Block 5) eine Fourieranalyse ist .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet ,
- dass in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl und einem Umgebungsluftdruck ein zu betrachtender Frequenzbereich ausgewählt wird,
- und dass der maximale Wert (pmax) des Gasdrucks in diesem Frequenzbereich ermittelt wird (Block 5) .
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet ,
- dass dieser maximale Wert (pmax) des Gasdrucks mit einem Schwellwert (S_pmax) verglichen wird (Block 6) ,
- und dass bei Unterschreiten des Schwellwertes (S_pmax) ein Leck im Sekundärluftsystem erkannt wird (Block 7 ) .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet ,
- dass zusätzlich ein gleitender zeitlicher Mittelwert (pmitt) des Gasdruckes gebildet wird (Block 2 ) ,
- dass dieser Mittelwert (pmitt) mit einem Schwellwert (S_pmitt) verglichen wird (Block 3 ) und
- dass die Sekundärluftpumpe als fehlerhaft erkannt wird (Block 4) , wenn der Mittelwert (pmitt) kleiner ist als der Schwellwert (S_pmitt) .
6. Vorrichtung zur Überwachung eines Sekundärluftsystems eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Abgassystems , wobei das Abgassystem einen Katalysator aufweist , dadurch gekennzeichnet ,
- dass ein Drucksensor zu Erfassung des zeitlichen Verlaufs des Gasdruckes zwischen Sekundärluftzufuhr und Katalysator und eine mit dem Drucksensor verbundene Auswertungseinheit vorgesehen sind,
- dass eine der Auswertungseinheit zugeordnete Frequenzanalyseeinheit zur Transformierung des vom Drucksensor erfassten zeitlichen Verlaufs des Gasdrucks vorgesehen ist ,
- dass Mittel zum Erkennen eines Fehlers durch Auswertung der Frequenzanalyse vorgesehen sind .
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