WO2016058775A1

WO2016058775A1 - Verfahren zum überwachen des sekundärluftsystems in einer abgasreinigungsanlage einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: WO2016058775A1
Application number: PCT/EP2015/071230
Authority: WO
Inventors: Jaroslav Lipa
Original assignee: Continental Automotive Gmbh
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2016-04-21
Also published as: DE102014220815A1; US20170314442A1; DE102014220815B4; US10443475B2

Abstract

Bei einer Brennkraftmaschine (10) mit einem Sekundärluftsystem (20) sind die Zylinder (Z1-Z6) in mindestens zwei Zylinderbänke (ZB1, ZB2) aufgeteilt und jeder Zylinderbank (ZB1, ZB2) ist ein separater Abgaskanal (12, 13) zugeordnet. Die Sekundärluft wird mit Hilfe eines Verdichtungsmittels (21) über eine gemeinsame Sekundärluftleitung (22) gefördert, welche sich stromabwärts des Verdichtungsmittels (21) in eine der Anzahl der Abgaskanäle (12, 13) aufteilt. Der Fluss des Sekundärluftmassenstromes wird mittels der in den individuellen Teil-Sekundärluftleitungen (24, 25) angeordneten Durchflusssteuermitteln (SLV1, SLV2) gleichzeitig freigegeben oder unterbunden. Werte für den Druck (p) werden mittels eines, stromabwärts des Verdichtungsmittels (21) in der gemeinsamen Sekundärluftleitung (22) erfasst. Druckpulsationen des Druckes (p) werden bei aktiviertem Verdichtungsmittel (21) und offenen Durchflusssteuermitteln (SLV1, SLV2) zylinderbankspezifisch erfasst und aufsummiert und jeweils mit Schwellenwerten (SW ZB1, SW ZB2) verglichen und so ein nicht vollständig geöffnetes Durchflusssteuermittel (SLV1, SLV2) oder eine Blockade / Undichtigkeit in der entsprechenden Teil-Sekundärluftleitung (24, 25) erkannt.

Description

Beschreibung

Verfahren zum Überwachen des Sekundärluftsystems in einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Se- kundärluftsystems in einer Abgasreinigungsanlage einer Brenn^¬ kraftmaschine mit mehreren Zylinderbänken. Zur Senkung von Abgasemissionen bei einer Brennkraftmaschine haben sich Dreiwege-Abgaskatalysatoren, im Folgenden vereinfacht als Katalysatoren bezeichnet, seit langer Zeit bewährt. Bei betriebswarmer Brennkraftmaschine können bis zu 98 % der Kohlenwasserstoff-, Kohlenmonoxid- und Stickoxidemissionen mit auf dem Markt befindlichen Systemen konvertiert werden.

Unzureichend ist das Emissionsverhalten beim Kaltstart und der sich unmittelbar daran anschließenden Warmlaufphase von Otto-Brennkraftmaschinen, da der Katalysator und die Lambda- sonde hier noch nicht ihre Betriebstemperaturen ( "light-off"- Temperaturen) erreicht haben.

Eine mögliche Maßnahme zur Steigerung der Abgasqualität be^¬ steht darin, Frischluft (so genannte Sekundärluft) in den Ab- gaskrümmer nahe den Auslassventilen einzublasen, so dass die beim Start der Brennkraftmaschine aufgrund eines fetten Gemi^¬ sches nicht verbrannten Abgasbestandteile durch Nachverbrennung bei Temperaturen bis zu 600°C oxidiert werden. Diese exotherme Reaktion führt zu einer Erhöhung der Abgastempera- tur und somit zu einer Verkürzung der Aufheizzeit des Kataly^¬ sators. Gleichzeitig werden die unverbrannten Abgasbestand^¬ teile verringert.

Zum Einbringen der Sekundärluft wird in der Regel eine so ge- nannte Sekundärluftpumpe eingesetzt. Dabei handelt es sich um einen elektrisch angetriebenen Verdichter, der Luft aus der Umgebung ansaugt und diese über eine Sekundärluftleitung nahe den Auslassventilen in den Abgastrakt einbläst. In der Sekundärluftleitung ist ein elektrisch ansteuerbares Ventil, auch als Sekundärluftventil bezeichnet, eingeschaltet. Außerhalb des Kaltstarts und Warmlaufes der Brennkraftmaschine ist die^¬ ses Ventil geschlossen.

Bei Brennkraftmaschinen mit einer Vielzahl von Zylindern, beispielsweise 6, 8, oder 12 Zylinder, welche nicht in einer einzigen Reihe angeordnet sind (Ein-Reihenmotor) , sind die einzelnen Zylinder so genannten Zylinderbänken zugeordnet. Bei einer 8 -Zylinder-Brennkraftmaschine zum Beispiel sind einer ersten Zylinderbank die Zylinder 1-4 und einer zweiten Zylinderbank die Zylinder 5-8 zugeordnet. Dabei kann jede Zy^¬ linderbank mittels einer eigenen Sekundärluftpumpe mit zuge^¬ hörigen Sekundärluftleitungen mit Luft versorgt werden oder eine einzige Sekundärluftpumpe versorgt beide Zylinderbänke, wobei sich dann eine am Pumpenausgang angeschlossene Leitung verzweigt und zu jeder Zylinderbank eine eigene Sekundärluft^¬ leitung führt. In jeder der Sekundärluftleitungen ist ein Sekundärluftventil eingeschaltet, wodurch eine bankselektive Sekundärlufteinblasung ermöglicht wird. Da das Sekundärluftsystem ein abgasrelevantes System innerhalb des mit der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahr^¬ zeuges darstellt, muss es auch während des Betriebes auf ord^¬ nungsgemäße Funktion hin überprüft werden. Gesetzgebungsmaß^¬ nahmen sehen vor, dass nicht nur das Sekundärluftsystem als solches, d.h. global auf Funktionstüchtigkeit zu überprüfen ist, sondern bei einem System mit mehreren Zylinderbänken und damit mehreren Sekundärluftpfaden muss jedes einzelne Teil^¬ system diagnostiziert werden, also eine bankselektive Fehler^¬ erkennung gegeben sein. In der DE 102 49 421 AI ist ein Verfahren zum Überwachen der Zufuhr von Sekundärluft in das Abgas einer Brennkraftmaschine beschrieben, wobei die Brennkraftmaschine zumindest zwei teilweise getrennte Abgasstränge aufweist, in denen jeweils ein Abgaskatalysator und stromaufwärts davon je eine Lambda- sonde angeordnet sind. Es ist eine Sekundärluftpumpe vorgese^¬ hen, welche die angesaugte Sekundärluft zunächst über eine einzige, ein elektrisch steuerbares Sekundärluftventil ent^¬ haltende Sekundärluftleitung fördert und die sich stromab- wärts des Sekundärluftventils in eine der Anzahl der Abgas^¬ stränge entsprechende Anzahl von individuellen Sekundärluft^¬ leitungen zum Fördern von Sekundärluft in die jeweiligen Abgasstränge verzweigt. Aus dem Signal zumindest eines Luftmas^¬ senmessers wird ein Wert für den gesamten Luftmassenstrom, der in die Abgasstränge eingeleitet wird, ermittelt. Zur Be^¬ stimmung der in die einzelnen Abgasstränge tatsächlich eingeleiteten Luftmassen werden die Ausgangssignale der Lambdason- den in den Abgassträngen herangezogen, um eine Ungleichverteilung der den einzelnen Abgassträngen zugeführten Luftmas- sen festzustellen.

In der WO 2007/087905 AI sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen des Sekundärluftsystems in einer Abgas^¬ reinigungsanlage einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine sind in mindestens zwei Zylinderbänke aufgeteilt und jeder Zylinderbank ist ein separater Abgaskanal zugeordnet. Sekundärluft wird mit Hilfe eines Verdichtungsmittels gefördert und über eine der Anzahl der Abgaskanäle entsprechende Anzahl von individuellen Sekun- därluftleitungen in die jeweiligen Abgaskanäle eingeleitet. Der Fluss des Sekundärluftmassenstromes wird mit Hilfe von elektrisch steuerbaren Durchflusssteuermitteln unabhängig voneinander in jeder der individuellen Sekundärluftleitungen eingestellt. Aus dem Signal eines Sekundärluftmassenmessers wird ein Wert für den gesamten Sekundärluftmassenstrom, der in die Abgaskanäle eingeleitet wird, ermittelt. Die Durchflusssteuermittel werden in eine Offenstellung ge^¬ steuert, der Wert für den gesamten Sekundärluftmassenstrom erfasst und anschließend die Durchflusssteuermittel einzeln in zeitlichen Abständen zueinander in eine Geschlossen- Stellung gesteuert. Die Werte für die dabei auftretenden Se^¬ kundärluftmassenströme vor und nach dem Schließen der einzel^¬ nen Durchflusssteuermittel werden erfasst und diese Werte mit mehreren, unterschiedlichen Schwellenwerten verglichen. In Abhängigkeit des Ergebnisses der Vergleiche wird eine Unter- Scheidung des Fehlerortes hinsichtlich der jeweiligen Zylinderbank getroffen.

Aus der DE 10 2004 058 398 AI ist ein Zusatzluftzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, das Zusatzluft über ein Zusatzluftzufuhrrohr mit einem Anschlussabschnitt und zwei Zweigabschnitten, die von dem Anschlussabschnitt abgetrennt sind, zu Abgasrohren zuführt, die jeweils an zwei Bänken der Brennkraftmaschine angebracht sind. In jedem Zweigabschnitt ist ein Luftsteuerventil angeordnet und in dem Anschlussab- schnitt ist ein Drucksensor vorhanden. Es wird eine Abnor- malitätsdiagnose mit Bezug auf die zwei Luftsteuerventile ausgeführt, die zu verschiedenen Zeiten geöffnet werden, wo^¬ bei die zwei Luftsteuerventile ein erstes Luftsteuerventil haben, das zuerst geöffnet wird, und ein zweites Luftsteuer- ventil das als Zweites geöffnet wird, basierend auf einer Kombination einer durch den Drucksensor bei dem Öffnen des ersten Luftsteuerventils erfassten Druckschwankungen in dem Anschlussabschnitt und einer durch den Drucksensor bei dem Öffnen des zweiten Luftsteuerventils erfassten Druckschwan- kung in dem Anschlussabschnitt.

Aus der DE 10 2007 062 794 AI ist ein Verfahren zur Diagnose eines Sekundärluftsystems für eine Brennkraftmaschine mit zwei Abgasabschnitten bekannt, mit dem (a) eine Undichtigkeit in einem Abgasabschnitt stromabwärts des Sekundärluftventils erkannt werden kann und (b) signifikante Fehler zwischen der Sekundärluftpumpe und dem Sekundärluftventil detektiert wer- den können. Die Detektionsstrategie dieses bekannten Verfah^¬ rens besteht insbesondere darin, dass Druckschwankungen bzw. Druckpulsationen, die durch das Öffnen und Schließen von Auslassventilen der betreffenden Brennkraftmaschine erzeugt wer- den, im Falle einer Leckage zwischen der Brennkraftmaschine und dem Sekundärluftventil reduziert sind. Damit werden die Druckabweichungen von einem Mittelwert kleiner als bei einem Sekundärluftsystem frei von einer Leckage. In der DE 10 2012 222 868 AI sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Diagnostizieren der Funktionsfähigkeit eines Se- kundärluftsystems einer Brennkraftmaschine beschrieben, wel^¬ ches eine Luftpumpe, einen Luftdrucksensor und ein Ventil aufweist. Das Verfahren umfasst ein sequentielles Betreiben des Sekundärluftsystems in einem ersten Betriebszustand, in einem zweiten Betriebszustand und in einem dritten Betriebs^¬ zustand. Während des sequentiellen Betriebs werden folgende Schritte ausgeführt: (a) Messen des zeitlichen Verlaufs des Drucks in dem Sekundärluftsystem mit dem Luftdrucksensor, (b) Berechnen des zeitlichen Verlaufs eines Formfaktors basierend auf dem zeitlichen Verlauf eines gemessenen Drucksignals, welches von dem Luftdrucksensor ausgegeben wird, (c) Ermitteln des zeitlichen Verlaufs einer Signalleistung basierend auf dem zeitlichen Verlauf des Drucksignals, (d) Modellieren des zeitlichen Verlaufs einer Modell-Signalleistung basierend auf zumindest einer Größe, welche den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisiert, (e) Berechnen des zeitli^¬ chen Verlaufs eines Leistungsfaktors basierend auf der ermit^¬ telten Signalleistung und auf der modellierten Modell- Signalleistung, und (f) Diagnostizieren der Funktionsfähigkeit des Sekundärluftsystems basierend auf dem zeitlichen Verlauf des Formfaktors und dem zeitlichen Verlauf des Leis^¬ tungsfaktors . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen des Sekundärluftsystems in einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylinderbänken anzugeben, das es auf einfache Weise erlaubt, zylinderbankselektive Fehler festzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängi- gen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen, Weiter^¬ bildungen und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der

Zeichnung . Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Überwachen des Sekundärluftsystems einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, mit dem Sekundärluft in das Abgas der Brennkraftmaschine eingebracht wird, beschreiben. Die einzel^¬ nen Zylinder der Brennkraftmaschine sind in mindestens zwei Zylinderbänke aufgeteilt und jeder Zylinderbank ist ein sepa^¬ rater Abgaskanal zugeordnet. Die Sekundärluft wird mit Hilfe eines Verdichtungsmitteis über eine, beiden Zylinderbänken gemeinsame Sekundärluftleitung gefördert, welche sich stromabwärts des Verdichtungsmitteis an einer Verzweigungsstelle in eine der Anzahl der Abgaskanäle entsprechende Anzahl von individuellen Teil-Sekundärluftleitungen aufteilt. Der Fluss des Sekundärluftmassenstromes wird mit Hilfe von in den indi^¬ viduellen Teil-Sekundärluftleitungen angeordneten Durchflusssteuermitteln gleichzeitig freigegeben oder unterbunden. Wer- te für den Druck werden mittels eines, stromabwärts des Ver- dichtungsmittels und stromaufwärts der Verzweigungsstelle an^¬ geordneten Drucksensors erfasst. Druckpulsationen des Druckes bei aktiviertem Verdichtungsmittel und in den Offenzustand versetzten Durchflusssteuermittel werden zylinderbankspezi- fisch erfasst und aufsummiert. Die zylinderbankspezifisch aufsummierten Werte werden jeweils mit Schwellenwerten verglichen und bei Unterschreiten des jeweiligen Schwellenwertes wird auf ein nicht oder nicht vollständig geöffnetes Durch^¬ flusssteuermittel oder auf eine Blockade oder Undichtigkeit in der entsprechenden Teil-Sekundärluftleitung erkannt. Durch die Auswertung von Druckpulsationen des Signals eines einzigen Drucksensors in der, beiden Zylinderbänken der

Brennkraftmaschine zugeordneten gemeinsamen Sekundärluftlei^¬ tung und gleichzeitiges Öffnen und Schließen der beiden

Durchflusssteuermittel in den Teil-Sekundärluftleitungen ergibt sich eine sehr einfache und kostengünstige Lösung zur Überwachung des Sekundärluftsystems. Da die Durchflusssteuer^¬ mittel synchron geöffnet und geschlossen werden, ist bei der Verwendung von elektrisch ansteuerbaren Durchflusssteuermit- tel am der elektronischen Steuerungseinrichtung nur ein einziger Ausgang (pin) nötig, was zur Bauteilreduzierung und damit zur Platzeinsparung beiträgt. Durch die gleichzeitige An- steuerung der Durchflusssteuermittel entfällt die nach dem Stand der Technik nötige zusätzliche Ventilphase, bei der nach Beendigung der Sekundärlufteinblasung ein Ventil geöffnet und das andere Ventil geschlossen ist, was einen negati^¬ ven Einfluss auf die Abgasemissionen hat.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden als Durch- flusssteuermittel einfache, mechanische Rückschlagventile eingesetzt, deren Öffnungsdruck identisch ist und automatisch beim Erreichen dieses Öffnungsdruckes öffnen und bei Sinken des Druckes in den Teil-Sekundärluftleitungen wieder schließen. Dadurch ergibt sich eine sehr kostengünstige Ausgestal- tung des Überwachungsverfahrens für das Sekundärluftsystem der Brennkraftmaschine.

Durch eine einfache Zuordnung der auftretenden Druckpulse im Drucksignal zu den einzelnen Abgasbänken mittels einer Pha- sensynchronisation, welche auf der Grundlage des Signals ei^¬ nes Kurbelwellensensors erfolgt und zylinderbankspezifisches Aufsummieren der Druckpulse mit anschließendem Schwellenwertvergleich kann auf einfache Weise eine Unterscheidung des Fehlerortes hinsichtlich der jeweiligen Zylinderbank getrof- fen werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt vor dem Aufsummieren der zylinderbankspezifischen Druckpulse eine Filterung mittels eines Bandpassfilters. Das hat den Vorteil, dass störende Pulsationen, welche aufgrund des Betriebes des Ver- dichtungsmittels , in der Regel als Sekundärluftpumpe ausge^¬ bildet, und Reflexionen in den Teil-Sekundärluftleitungen ausgefiltert werden.

Eine besonders effektive Filterung ergibt sich, wenn als Bandpassfilter ein adaptives Bandpassfilter eingesetzt wird, dessen Grenzfrequenzen abhängig von der Drehzahl und der Batteriespannung des Bordnetzes der Brennkraftmaschine abhängig sind . Werden an die Güte der Filterung keine so hohen Anforderungen gestellt, so genügt die Verwendung eines einfachen Bandpass^¬ filters mit festen Grenzfrequenzen, wobei diese Grenzfrequenzen experimentell ermittelt werden und in einem Wertespeicher einer die Brennkraftmaschine steuernden und/oder regelnden Steuerungseinrichtung abgelegt sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zylinderbank- spezifischen Schwellenwerte abhängig von einer, der während der Sekundärlufteinblasung aufsummierten Zylinderfüllung und einer Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine in einem Kennfeld eines Wertespeichers einer die Brennkraftmaschine steuernden und/oder regelnden Steuerungseinrichtung abgelegt. Dies leistet einen Beitrag zu einer Überwachung des Sekundärluftsystems mit einer hohen Zuverlässigkeit und Genauigkeit.

Bei gleichen geometrischen Längen der Teil-Sekundärluftleitungen ist es ausreichend, wenn keine zylinderbankspezifi- schen Schwellenwerte eingesetzt werden, sondern ein einziger, für beide Zylinderbänke gültiger Schwellenwert. Das führt zu einem besonders einfachen Überprüfungsverfahren. Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Überwachen des Sekundärluftsystems einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, mit dem Sekundärluft in das Abgas der Brennkraftmaschine eingebracht wird, beschreiben. Die einzel- nen Zylinder der Brennkraftmaschine sind in mindestens zwei Zylinderbänke aufgeteilt und jeder Zylinderbank ist ein sepa^¬ rater Abgaskanal zugeordnet. Die Sekundärluft wird mit Hilfe eines Verdichtungsmitteis über eine, beiden Zylinderbänken gemeinsame Sekundärluftleitung gefördert, welche sich strom- abwärts des Verdichtungsmitteis an einer Verzweigungsstelle in eine der Anzahl der Abgaskanäle entsprechende Anzahl von individuellen Teil-Sekundärluftleitungen aufteilt. Der Fluss des Sekundärluftmassenstromes wird mit Hilfe von in den indi^¬ viduellen Teil-Sekundärluftleitungen angeordneten Durchfluss- Steuermitteln gleichzeitig freigegeben oder unterbunden. Werte für den Druck werden mittels eines, stromabwärts des Ver- dichtungsmittels und stromaufwärts der Verzweigungsstelle an^¬ geordneten Drucksensors erfasst. Druckpulsationen des Druckes bei abgeschaltetem Verdichtungsmittel und in den Geschlossen- zustand versetzten Durchflusssteuermittel werden zylinder^¬ bankspezifisch erfasst. Es werden Werte für den Umgebungsdruck erfasst und zylinderbankspezifisch die Druckdifferenzen zwischen den einzelnen Pulsen des Druckes und den Werten für den Umgebungsdruck gebildet. Die zylinderbankspezifischen Druckdifferenzen werden aufsummiert und für die jeweiligen

Summen geprüft, ob diese ungleich Null sind. Falls diese Sum^¬ men von Null verschieden sind, wird auf ein offen klemmendes Sekundärluftventil erkannt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es auf einfache Wei^¬ se möglich, ein offen klemmenden, auch als offen hängenden Sekundärluftventils bezeichnet, zu erkennen und einen ent^¬ sprechenden, zylinderbankspezifischen Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher zu generieren. Bei einem, nach Beendigung der Sekundärlufteinblasung offen hängenden Sekundärluftventil können während es Betriebes der Brennkraftmaschine Schmutz^¬ partikel, die sich im Abgas befinden, insbesondere Rußparti- kel zu dem Verdichtungsmittel gelangen und diese Schäden, insbesondere an den bewegliche Teilen des Verdichtungsmittel verursachen .

Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beiliegende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftma schine mit einer Abgasreinigungsanlage und einem Se^¬ kundärluftSystem,

Figur 2 ein Diagramm für den Abgasgegendruck abhängig vom

Kurbelwellenwinkel bei einem ordnungsgemäß funktio- nierendem Sekundärluftsystem,

Figur 3 ein Diagramm für den Abgasgegendruck abhängig vom

Kurbelwellenwinkel bei einer Leckage oder Blockade in einem der beiden Sekundärluftpfade des Sekundärluft- Systems,

Figur 4 ein Blockschaltbild zum bankselektiven Erkennen einer

Undichtigkeit oder einer Blockade in einer Teil- Sekundärluftleitung

Figur 5 ein Diagramm für den zeitlichen Verlauf des Abgasgegendruckes, ermittelt von dem Drucksensor,

Figuren 6 und 9 Diagramme für die beiden aufintegrierten

bankspezifischen Druckwerte,

Figur 7 ein Blockschaltbild zum bankselektiven Erkennen

Dichtheit der Sekundärluftventile, Figur 8 ein Diagramm für den zeitlichen Verlauf des Abgasgegendruckes, ermittelt von dem Drucksensor, bei einem offen hängenden Sekundärluftventil und Figur 9 ein Diagramm für den zeitlichen Verlauf von aufsummierten Differenzwerten für die beiden Zylinderbänke

Die Erfindung wird anhand einer Brennkraftmaschine mit 6 Zy^¬ lindern erläutert. Sie ist aber auch für jede andere Brenn- kraftmaschine anwendbar, die mehrere Zylinder und mindestens 2 Zylinderbänke aufweist, wobei das Motorkonzept (V-Motor, W- Motor, Boxermotor) keine Rolle spielt, sofern für jede Zylinderbank eine eigene Sekundärluftleitung mit zugeordneten Se- kundärluftventilen vorgesehen ist.

Figur 1 zeigt gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine 10. Diese weist 6 Zylinder Z1-Z6 auf, wobei die Zylinder Zl- Z3 einer ersten Zylinderbank ZB1 zugeordnet sind, deren Abgas in einen gemeinsamen Abgaskanal 12 mündet. Die Zylinder Z4-Z6 sind einer zweiten Zylinderbank ZB2 zugeordnet, deren Abgas in einen gemeinsamen Abgaskanal 13 mündet. Im Verlauf des Ab- gaskanales 12 befindet sich in bekannter Weise ein Abgaskata^¬ lysator 14 und stromaufwärts davon ein Abgassensor 15. Im Verlauf des Abgaskanales 13 befindet sich in bekannter Weise ein Abgaskatalysator 16 und stromaufwärts davon ein Abgassensor 17. Die Abgaskatalysatoren 14,16 können als Dreiwege- Abgaskatalysatoren oder als Stickoxidabgaskatalysatoren ausgebildet sein. Es können auch jeweils mehrere Abgaskatalysa- toren in den einzelnen Abgaskanälen 13, 14 vorhanden sein. Die Abgassensoren 15, 17 sind in vorteilhafter Weise als Lambdasonden ausgebildet. Dabei können sowohl so genannte bi^¬ näre Lambdasonden eingesetzt werden, die bei einem Luftverhältnis von Lambda = 1 bezüglich ihres Ausgangssignals eine Sprungcharakteristik aufweisen, oder so genannte lineare

Lambdasonden, die in einem relativ weiten Bereich um Lambda = 1 einen im Wesentlichen linearen Verlauf in ihrem Ausgangssignal zeigen.

Die Brennkraftmaschine 10 weist ferner ein Primärluftsystem 11 auf, über welches die zur Kraftstoff erbrennung in den Zylindern ZI - Z6 erforderliche Luft zugeführt wird. Das Pri- märluftsystem 11 weist u.a. einen in einem nicht näher bezeichneten Ansaugtrakt angeordneten Luftmassenmesser 45 auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Figur 1 das KraftstoffZuführungssystem für die Brennkraftmaschine 10 nicht dargestellt.

Zur schnellen Aufheizung der Abgaskatalysatoren 14, 16 bei einem Kaltstart und anschließender Warmlaufphase der Brenn- kraftmaschine 10 ist ein bankselektives Sekundärluftsystem 20 vorgesehen. Eine elektrisch angetriebene Sekundärluftpumpe 21 saugt über ein nicht dargestelltes Filter Frischluft an. Von der Druckseite der Sekundärluftpumpe 21 führt zunächst eine gemeinsame Sekundärluftleitung 22 in Richtung zu den einzel- nen Zylinderbänken ZB1, ZB2, um sich dann in der räumlichen Nähe der Zylinderbänke ZB1, ZB2 an einer Verzweigungsstelle 26 in zwei zylinderbankselektive Teil-Sekundärluftleitungen 24, 25 aufzuspalten. In die Teil-Sekundärluftleitung 24 für die Zylinderbank ZB1 ist ein elektrisch ansteuerbares Sekun- därluftventil SLV1, in die Teil-Sekundärluftleitung 25 ist ein elektrisch ansteuerbares Sekundärluftventil SLV2 einge^¬ schaltet. Vorzugsweise sind die Teil-Sekundärluftleitungen 24, 25 am Motorblock direkt nach den Auslassventilen an den Abgaskanälen angeschlossen. Die Sekundärluftventile SLV1, SLV2 sind vorzugsweise ebenfalls direkt am Motorblock ange^¬ ordnet, lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit sind sie in der Figur 1 in den Teil-Sekundärluftleitungen 24, 25 etwas entfernt von dem Motorblock eingezeichnet. In der gemeinsamen Sekundärluftleitung 22 ist stromabwärts der Sekundärluftpumpe 21 und stromaufwärts des Verzeigungs- Punktes 26 der beiden bankselektiven Teil-Sekundärluftlei^¬ tungen 24, 25 ein Drucksensor 23 angeordnet, der den Druck sowohl während der Sekundärlufteinblasung, als auch nach Beendigung der Sekundärlufteinblasung erfasst.

Bei aktivierter Sekundärluftpumpe 21 und geöffneten Sekundärluftventilen SLV1, SLV2 kann den Abgaskanälen 12, 13 in der Nähe von nicht dargestellten Gasauslassventilen Frischluft zugeführt werden, welche dafür sorgt, dass insbesondere in einer Startphase der Brennkraftmaschine 10 nicht verbrannter Kraftstoff, welcher in die Abgaskanäle 12, 13 gelangt ist, oxidiert, so dass sich die Abgaskatalysatoren 14, 16 schnel^¬ ler auf ihre Betriebstemperatur aufheizen. Zur Förderung der Sekundärluft können anstelle der Sekundärluftpumpe 21 auch andere Verdichtungsmittel , die Frischluft in den Abgasstrang fördern, vorgesehen sein, beispielsweise ein Sekundärluftlader herkömmlicher Bauart. Als Durchflusssteuermittel zum Einstellen des Sekundärluft- massenstromes zu den einzelnen Abgaskanälen sind in diesem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 elektrisch ansteuerbare Se^¬ kundärluftventile vorgesehen. An Stelle dieser elektrisch ansteuerbaren Sekundärluftventile können auch pneumatisch ansteuerbare Sekundärluftventile oder rein mechanisch öffnen^¬ de Ventile in Form von Rückschlagventilen vorgesehen sein, die bei einem vorgegebenen Überdruck selbsttätig öffnen. Es muss lediglich sichergestellt sein, dass beide Ventile syn^¬ chron, d h. gleichzeitig öffnen und schließen.

Der Brennkraftmaschine 10 ist eine elektronische Steuerungs^¬ einrichtung 30 zugeordnet, welche mit sämtlichen Aktuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 10 über Signal- und Da^¬ tenleitungen verbunden ist. Insbesondere ist die Steuerungs- einrichtung 30 mit dem Luftmassenmesser 45, der Sekundärluftpumpe 21, den beiden Sekundärluftventilen SLV1, SLV2, den beiden Abgassensoren 15, 17, dem Drucksensor 23, einem Umgebungsluftdrucksensor 41, einem Drehzahlsenor 42, einem Kur- belwellenwinkelsensor 43, und einem Kühlmitteltemperatursensor 44 verbunden. Außerdem wird der Steuerungseinrichtung 30 ein Signal VB zugeführt, welches indikativ ist für die Höhe der Spannung einer Bordnetzbatterie 46 des von der Brennkraftmaschine 10 angetriebenen Kraftfahrzeuges.

Die Steuerungseinrichtung 30, welche auch häufig als Motorsteuergerät oder schlicht als Motorsteuerung bezeichnet wird, umfasst bevorzugt eine Recheneinheit (Prozessor) 31, die mit einem Programmspeicher 32, einem Wertespeicher (Datenspeicher) 33 und einem Fehlerspeicher 34 gekoppelt ist. In dem Programmspeicher 32 und dem Wertespeicher 33 sind Programme bzw. Werte gespeichert, die für den Betrieb der Brennkraftma^¬ schine 10 nötig sind. Neben der Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge, des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes bzw.-endes und/oder die Zündungsregelung der Brennkraftmaschine 10 ist in dem Programmspeicher 32 softwaremäßig eine an sich bekannte, in der Regel kennfeidbasierte Funktion FKT_SL implementiert, mit deren Hilfe abhängig von Betriebsparametern, insbesondere abhängig von einer Kühlmitteltemperatur TCO der Brennkraftmaschine 10 das Sekundärluftsystem 20 bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 10 aktiviert und bei Errei^¬ chen der Betriebstemperaturen der Abgaskatalysatoren 14, 16 wieder deaktiviert wird.

Darüber hinaus sind in dem Programmspeicher 32 Funktionen FKT_SL_DIAG1 , FKT_SL_DIAG2 zum Überwachen des Sekundärluft- Systems 20 implementiert, welche in der Lage sind, eine Funk^¬ tionsstörung einer stromabwärts des Drucksensors 23 angeord^¬ neten Komponente des Sekundärluftsystems 20 aufgrund des Sig^¬ nales des Drucksensors 23 und der auftretenden Druckpulsatio^¬ nen bankselektiv zu bestimmen, wie es anhand der nachfolgen- den Beschreibung der Figuren 2- 9 näher erläutert wird. Wird mit Hilfe dieser Funktionen FKT_SL_DIAG1 , FKT_SL_DIAG2 ein Fehler festgestellt, so wird dieser in den Fehlerspeicher 34 der Steuerungsvorrichtung 30 nichtflüchtig eingetragen, so dass er beim nächsten Werkstattaufenthalt des Kraftfahrzeugs ausgelesen werden kann. Zusätzlich kann dem Führer des von der Brennkraftmaschine 10 angetriebenen Kraftfahrzeuges das Vorhandensein eines Fehlers optisch und /oder akustisch mittels einer Fehleranzeigevorrichtung 40 zur Kenntnis gebracht werden .

In dem Wertespeicher 33 sind u.a. verschiedene Schwellenwerte SW_ZB1, SW_ZB2 und Parameter gespeichert, deren Bedeutungen für die Diagnose des Sekundärluftsystems ebenfalls anhand der der nachfolgenden Beschreibung der Figuren 2- 9 näher erläutert werden.

Voraussetzung für eine solche Diagnose ist, dass die Sekun^¬ därluftpumpe 21 tatsächlich Frischluft fördert, was mittels eines beliebigen, bekannten Verfahrens, beispielsweise nach dem in der DE 41 20 891 AI beschriebenen Verfahren überprüft werden kann.

Das in der Figur 2 dargestellte Diagramm zeigt den prinzipiellen Verlauf des Abgasgegendruckes in der Einheit hPa abhän^¬ gig vom Kurbelwellenwinkel °KW für eine 6-zylindrige Brenn- kraftmaschine mit zwei Zylinderbänken ZB1, ZB2. Aufgrund des Zündabstandes zwischen 2 aufeinanderfolgenden Zündungen des Kraftstoff-Luftgemisches in den Brennräumen der Zylinder Zl- Z6, ergeben sich Schwankungen des Druckverlaufes, d.h. Druckpulsationen, welche zur Überprüfung des Sekundärluftsystems 20 ausgewertet werden. Da ein Arbeitsspiel einer Viertakt- brennkraftmaschine zwei Kurbelwellenumdrehungen, also 720° KW dauert, ergibt sich bei einer Brennkraftmaschine mit 6 Zylin^¬ dern ein Zündabstand von 120° KW. Dieser Zündabstand ist in der Figur 2 mit dem Bezugszeichen ZA gekennzeichnet. Tritt in einer der beiden Teil-Sekundärluftleitungen 24, 25 nun eine Leckage oder eine Blockade (Verstopfung) auf, werden die Druckpulsationen in der entsprechenden Teil- Sekundärluftleitung 24, 25 kleiner. Der gedämpfte Verlauf des Druckes zeigt sich am Signal des Drucksensors 23. Der Grad der Dämpfung ist dabei u.a. eine Funktion der Entfernung zwischen dem Einbauort des Drucksensors 23 und der Einleitungs^¬ stelle der entsprechenden Teil-Sekundärluftleitung 24, 25 in den Abgastrakt.

Das in der Figur 3 dargestellte Diagramm zeigt den Verlauf des Abgasgegendruckes in der Einheit hPa abhängig vom Kurbel^¬ wellenwinkel °KW für den Fall, dass in der, der zweiten Zylinderbank ZB2 zugeordneten Teil-Sekundärluftleitung 25 eine Leckage oder Blockade auftritt. Die Druckpulsationen in der Teil-Sekundärluftleitung 25 sind deutlich geringer als die Druckpulsationen in der, der ersten Zylinderbank ZB1 zugeordneten Teil-Sekundärluftleitung 24. Auch in dieser Darstellung ist der Zündabstand wieder mit dem Bezugszeichen ZA gekenn- zeichnet.

Die Figur 4 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine Funk^¬ tion FKT_SL_DIAG1 zum Bestimmen einer Undichtigkeit oder ei^¬ ner Blockade in einer Teil-Sekundärluftleitung 24, 25 des Se- kundärluftsystems 20.

Zur Durchführung der Diagnose wird das Signal des Drucksensors 23 benutzt, der stromabwärts der Sekundärluftpumpe 21 und stromaufwärts der Sekundärluftventile SLV1, SLV2 angeord- net ist. Das Diagnoseverfahren wird während des aktiven Be^¬ triebes des Sekundärluftsystems 20 durchgeführt. Dies bedeu^¬ tet, dass die Sekundärluftpumpe 21 eingeschaltet und die Se- kundärluftventile SLV1 und SLV2 geöffnet sind. Im Falle der Verwendung von elektrisch ansteuerbaren Sekundärluftventilen SLV1 und SLV2 werden diese synchron über entsprechende Signa- le der Steuerungseinrichtung 30 in den Offenzustand versetzt, im Falle der Verwendung von mechanischen Rückschlagventilen öffnen diese gleichzeitig automatisch, wenn der von der Sekundärluftpumpe 21 erzeugte Druck den Öffnungsdruck dieser Rückschlagventile erreicht.

Das Signal p des Drucksensors 23 wird während des aktiven Be^¬ triebes des Sekundärluftsystems 20 äquidistant abgetastet. Der Ausdruck "äquidistant" kann sich dabei entweder auf die Zeit oder auf den Kurbelwellenwinkel °KW beziehen.

Während des Betriebes des Sekundärluftsystems 20 wird ständig überprüft, ob eine vorgegebene Zeitspanne seit Aktivieren der Sekundärluftfunktion abgelaufen ist. Diese Aktivierungszeit ist unter anderem abhängig von den konstruktiven Gegebenheiten, wie Einbauort und Größe der Katalysatoren 14, 16 und wird empirisch ermittelt und ist in dem Datenspeicher 33 der Steuerungseinrichtung 30 abgelegt. Typische Werte für die Ak^¬ tivierungszeit betragen beispielsweise 10-30 Sekunden. Solan- ge diese Zeitspanne noch nicht abgelaufen ist, bleibt die Se^¬ kundärluftpumpe 21 eingeschaltet, die beiden Sekundärluftven^¬ tile SLV1 und SLV2 geöffnet, wodurch die Abgaskatalysatoren 14, 16 aufgrund der auftretenden Exothermie aufgeheizt wer^¬ den .

Die Druckpulsationen, welche von dem Drucksensor 23 erfasst werden, beinhalten neben den Abgaspulsationen aufgrund der Verbrennungsvorgänge in den Brennräumen der Zylinder Z1-Z6 der Brennkraftmaschine 10 auch Pulsationen die durch den Be- trieb der Sekundärluftpumpe 21 selbst und in geringerem Maße durch Reflexionen in den Teil-Sekundärluftleitungen 24, 25 herrühren. Je näher der Drucksensor 23 am Abgastrakt sitzt und damit weiter von der Sekundärluftpumpe 21 entfernt ist, desto höher ist der Einfluss der Abgaspulsationen auf das Drucksignal p. Um diese Einflüsse bei der Diagnose zu berücksichtigen, wird das vom Drucksensor 23 gelieferte Signal p einem Block Bl zugeführt, der ein adaptives Bandpassfilter Bll umfasst. Dieses Bandpassfilter Bll trennt niedrige und hohe Frequenzanteile. Die Frequenz des von der Sekundärluftpumpe 21 herrührenden Drucksignals ist relativ konstant und im Wesentlichen nur ab^¬ hängig von der Batteriespannung VB des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges. Die Frequenz des Abgasgegendrucksignals ist vari- abel und abhängig von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine. Deshalb werden die Werte für die Batteriespannung VB und der Drehzahl N dem Block Bl zugeführt und die Schnittfrequenzen (Grenzfrequenzen) des Bandpassfilters Bll in jedem Schritt so angepasst, dass am Ausgang des Bandpassfilters Bll nur das Abgasgegendrucksignal zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht. Die störenden Frequenzen, welche das Ergebnis der Aus^¬ wertung des Drucksignals p verfälschen könnten, sind damit ausgeblendet . In einer einfacheren Ausgestaltung kann ein Bandpassfilter

Bll verwendet werden, das feste Grenzfrequenzen aufweist und deren Werte experimentell an einem Prüfstand ermittelt wer^¬ den . Die Figur 5 zeigt den zeitlichen Verlauf des Druckes p, wie er von dem Drucksensor 23 geliefert wird, also vor der Filte^¬ rung mittels des Blockes Bl . Zum Zeitpunkt tO wird die Sekun^¬ därluftpumpe 21 eingeschaltet und nach einem gewissen Zeit^¬ verzug At, den die Sekundärluftpumpe 21 braucht, um den er- forderlichen Druck aufzubauen, werden zu einem Zeitpunkt tl die beiden Sekundärluftventile SLV1, SLV2 geöffnet, bzw. öff^¬ nen automatisch bei Einsatz von mechanischen Überdruckventilen, wenn der Öffnungsdruck erreicht ist. Zu einem Zeitpunkt t2 wird die die Sekundärluftpumpe 21 ausgeschaltet und zu ei- nem Zeitpunkt t3 werden die beiden Sekundärluftventile SLV1, SLV2 wieder geschlossen, bzw. schließen automatisch bei Einsatz von mechanischen Überdruckventilen.

Das gefilterte Drucksignal, das nun den reinen Abgasgegen- druck repräsentiert, aber eben noch nicht zylinderbankselek- tiv, wird einem Block B2 zugeführt, der dazu ausgebildet ist, eine Phasensynchronisation durchzuführen. Als Phasensynchronisation ist in diesem Zusammenhang die Identifizierung und Zuordnung der einzelnen Pulse des gefilterten Drucksignals zu den einzelnen Zylindern Z1-Z6 zu verstehen. Da bekannt ist, welcher Zylinder Z1-Z6 zu welcher Zylinderbank ZB1, ZB2 gehört, erfolgt somit eine Zuordnung der jeweiligen Druckpulse zu den einzelnen Zylinderbänken ZB1, ZB2. Der Block B2 kann deshalb auch als Zuordnungseinheit bezeichnet werden.

Die Zuordnung erfolgt in Korrelation der Drehzahl N der

Brennkraftmaschine 10 und des Signals des Kurbelwellenwinkel- sensors 43, welches repräsentativ ist für den Verlauf des Kurbelwellenwinkels KW der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10. Bevorzugt ist ein Geberrad mit Zähnen und einer Lücke, z.B. ein sogenanntes 60-2 Geberrad, auf der Kurbelwelle oder auf ein mit dieser verbundenen Welle angeordnet und dem Kur- belwellenwinkelsensor 43 zugeordnet. Das Signal des Kurbel- wellenwinkelsensors 43 wird über einen jeweiligen Arbeitszyk- lus erfasst, der bei einer Viertaktbrennkraftmaschine 720° Kurbelwellenwinkel umfasst und jeweiligen Segmentbereichen SEG_NR zugeordnet, die wiederum jeweils einem Zylinder Z1-Z6 zugordnet sind. Der Kurbelwellenwinkelsensors 43 liefert so^¬ mit die Information, welcher Druckpuls von welchem Zylinder Z1-Z6 stammt und damit die Zylinderbankzugehörigkeit.

In Abhängigkeit von dem Segmentbereich SEG_NR, innerhalb dessen der Druckpuls auftritt, wird dieser mit Hilfe eines von dem Block B2 mittels eines Signals TRIG gesteuerten, in einem Block B3 enthaltenen Umschalters entweder der Zylinderbank ZB1 oder der Zylinderbank ZB2 zugeordnet. Ausgangsseitig ist der Block B3 mit einem Block B4 verbunden, der zwei bankspezifische Integratoren B41, B42 enthält. Je nach der Schaltstellung des Umschalters in Block B3 werden die einzelnen Druckpulse entweder dem Integrator B41 der ersten Zylinderbank ZB1 oder dem Integrator B42 der zweiten Zylinderbank ZB2 zugeführt, welche jeweils die Druckpulse aufsummieren . Nach Ende der Sekundärlufteinblasung werden die von den Integratoren B41, B42 aufsummierten Werte SUM_ZB1 und SUM_ZB2 in einem Block 5 getrennt mit vorgegebenen Schwellenwerten SW_ZB1,

SW_BZ2 verglichen. Diese Schwellenwerte SW_ZB1, SW_BZ2 sind beispielsweise abhängig von der während der

Sekundärlufteinblasung aufsummierten Zylinderfüllung MAF und der Kühlmitteltemperatur TCO in einem Kennfeld des Wertespei- chers 33 der Steuerungseinrichtung 30 abgelegt.

Weisen die beiden bankspezifischen Teil-Sekundärluftleitungen 24, 25 identische Längen und Querschnitte auf, so reicht es aus, die individuell aufsummierten Werte SUM_BZ1, SUM_BZ2 mit einem, für beide Werte SUM_BZ1, SUM_BZ2 gültigen Schwellenwert SW_ZB1 = SW_ZB2 zu vergleichen, wie es in dem Diagramm nach Figur 6 dargestellt ist.

Aus der Figur 6 ist ersichtlich, dass der aufsummierte Wert SUM_BZ2 der Zylinderbank ZB2 deutlich unterhalb des Schwellenwertes SW_ZB1 = SW_ZB2 bleibt und somit ein Fehler des Se^¬ kundärluftventils SLV2 (nicht oder nicht vollständig geöff^¬ net) und/oder eine Undichtigkeit oder Blockade in der Teil- Sekundärluftleitung 25 vorliegt, während das Sekundärluftven- til SLV1 und die Teil-Sekundärluftleitung 24 der ersten Zylinderbank ZB1 als fehlerfrei eingestuft werden.

Durch Auswertung des Drucksignals p des Drucksensors 23 kön^¬ nen neben einer Leckage oder Blockade in den Teil- Sekundärluftleitungen 24, 25 oder nicht bzw. nur teilweise geöffnete Sekundärluftventile SLV1, SLV2 auch im Offenzustand "hängende" (klemmende) Sekundärluftventile SLV1, SLV2 erkannt werden, wie anhand der Figuren 7-9 nun näher erläutert wird. Die Figur 7 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine Funk- tion FKT_SL_DIAG2 zum Bestimmen im "Offenzustand hängende" Sekundärluftventile SLV1, SLV2 des Sekundärluftsystems 20. Unter dem Begriff "Offenzustand hängend" bzw. "Offenzustand klemmend" ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass trotz einer Ansteuerung der elektrischen Sekundärluftventile, bzw. bei Verwendung von mechanischen Rückschlagventile trotz

Druckabfall unter den Öffnungsdruck diese nicht ihre Schließ^¬ stellung einnehmen, sondern zumindest einen Teil des Querschnittes der Sekundärluftleitungen 24, 25 freibleibt. Die Funktion FKT_SL_DIAG2 zum Bestimmen im "Offenzustand hängende" Sekundärluftventile SLV1, SLV2 wird ausgeführt, nach^¬ dem die Funktion FKT_SL zum Betreiben des Sekundärluftsystems 20 beendet ist, also nach der Sekundärlufteinblasung zum Zwecke der Aufheizung der Abgaskatalysatoren 14, 16. Die Sekun- därluftpumpe 21 wird ausgeschaltet und die beiden Sekundär^¬ luftventile SLV1, SLV2 geschlossen. Bei einem ordnungsgemäß schließenden Sekundärluftventil SLV1, SLV2 dürften keine Druckpulsationen auftreten. Das Signal p des Drucksensors 23 wird, wie bereits anhand der Beschreibung der Figur 4 erwähnt, äquidistant abgetastet und einem Block B6 zugeführt, der eine Subtrahierstelle umfasst. Da die Sekundärluftpumpe 21 ausgeschaltet ist, können von dieser auch keine Pulsationen das Drucksignal p stören, so dass auf eine Filterung des Drucksignals p hier verzichtet werden kann. Dem Block B6 wird ferner der von dem Umgebungsluftdrucksensor 41 erfasste Umgebungsdruck (Atmosphärendruck) p_AMB zugeführt und aus diesen beiden Werten wird jeweils die Differenz gebildet. Der Wert für die Druckdifferenz wird ei- nem Block B2 ' zugeführt , dessen Funktion der Funktion des Bio- ckes B2 in Figur 4 entspricht. Es erfolgt also eine Phasen^¬ synchronisation, wie sie bereits anhand der Fig. 4 beschrie^¬ ben wurde .

In Abhängigkeit von dem Segmentbereich SEG_NR, innerhalb des- sen der Druckpuls auftritt, werden die Werte für die Druck^¬ differenz mit Hilfe eines von dem Block B2 ' mittels eines Signals TRIG gesteuerten, in einem Block B3 ' enthaltenen Umschalters entweder der Zylinderbank ZB1 oder der Zylinderbank ZB2 zugeordnet. Ausgangsseitig ist der Block B3 ' mit einem Block B4 ' verbunden, der zwei bankspezifische Integratoren B41', B42 ' enthält. Je nach der Schaltstellung des Umschalters in Block B3 ' werden die einzelnen Werte für die Druckdifferenz entweder dem Integrator B41' der ersten Zylinderbank ZB1 oder dem Integrator B42 ' der zweiten Zylinderbank ZB2 zugeführt, welche jeweils die Werte für die Druckdiffe^¬ renz aufsummieren . Nach Ende der Diagnosezeit werden die von den Integratoren B41', B42 ' aufsummierten Werte SUM'_ZB1 und SUM'_ZB2 in einem Block B7 getrennt untersucht, ob die jewei^¬ ligen Summen SUM'_ZB1, SUM'_ZB2 ungleich Null sind. Ist dies der Fall, wird in einem nachfolgenden Fehler-Erkennungs-Block B5 ' das jeweilige Sekundärluftventil, SLV1, SLV2 als "offen hängend" erkannt.

In Figur 8 ist der zeitliche Verlauf des Druckes p für den Fall gezeigt, dass das der ersten Zylinderbank ZB1 zugeordne^¬ te Sekundärluftventil SLV1 nach dem Deaktivieren der Sekun- därluftsystems 20 nicht ordnungsgemäß geschlossen hat. Es treten Druckschwingungen in positiver und negativer Richtung um den Wert des Umgebungsdruckes p_AMB auf. Die aufgrund der Verbrennungsvorgänge in den Brennräumen der Zylinder Z1-Z6 herrührenden Druckschwankungen gelangen durch das offene Se- kundärluftventil SLV1 an den Drucksensor 23.

Die Figur 9 zeigt den zeitlichen Verlauf der beiden aufsum- mierten Differenzwerte SUM' ZB1, SUM' ZB2. Wie oben bereits erwähnt, ist der aufsummierte Differenzwert SUM'_ZB1 ungleich Null und damit liegt ein Defekt des in der Teil-Sekundär^¬ luftleitung 24 liegenden Sekundärluftventiles SLVl der Zylinderbank ZB1 vor, während der aufsummierten Differenzwert SUM'_ZB2 gleich Null ist, woraus auf ein ordnungsgemäß schließendes Sekundärluftventil SLV2 in der Teil- Sekundärluftleitung 25 der zweiten Zylinderbank ZB2 erkannt wird .

Begriffs- /Bezugs zeichenliste

10 Brennkraftmaschine

11 Primärluftsystem

12 Abgaskanal der ersten Zylinderbank

13 Abgaskanal der zweiten Zylinderbank

14, 16 Abgaskatalysator

15, 17 Abgassensor; Lambdasonde 20 Sekundärluftsystem

21 Verdichtungsmittel , Sekundärluftpumpe

22 gemeinsame Sekundärluftleitung

23 Drucksensor

24, 25 bankselektive Teil-Sekundärluftleitungen 26 Verzweigungsstelle

30 elektronische Steuerungseinrichtung, ECU

31 Recheneinheit (Prozessor)

32 Programmspeicher

33 Wertespeicher (Datenspeicher)

34 Fehlerspeicher

40 Fehleranzeigevorrichtung

41 Umgebungsluftdrucksensor

42 Drehzahlsensor

43 Kurbelwellenwinkelsensor

44 Kühlmitteltemperatursensor

45 Luftmassenmesser

46 Batterie Bl Filter-Block

Bll Bandpassfilter

B2, B2 ' Phasensynchronisations-Block

B3, B3' Umschalt-Block

B4, B4 ' Integrator-Block B41, B42 bankspezifische Integratoren

Β41', B42 ' bankspezifische Integratoren

B5, B5 ' Fehlererkennungs-Block

B6 Subtrahier-Block

B7 Vergleichs-Block

FKT_SL Funktion zum Betreiben des Sekundärluftsystems

FKT_SL_DIAG1 erste Funktion zur Diagnose des Sekundärluft^¬ systems

FKT_SL_DIAG2 zweite Funktion zur Diagnose des Sekundärluft- Systems

KW Kurbelwellenwinkel

MAF Zylinderfüllung

N Drehzahl

p Abgasgegendruck

p_AMB Umgebungsluftdruck

SLV1 Sekundärluftventil der ersten Zylinderbank ZB1

SLV2 Sekundärluftventil der zweiten Zylinderbank ZB2

TCO Kühlmitteltemperatur

TRIG Auslöser, Trigger t Zeit

At Zeitverzug

t0-t3 Zeitpunkte

VB Batteriespannung

ZA Zündabstand

Z1-Z6 Zylinder

ZB1 erste Zylinderbank

ZB2 zweite Zylinderbank

SUM_ZB1, SUM_ZB2 aufsummierte Druckpulse

SUM'_ZB1, SUM'_ZB2 aufsummierte Druckdifferenzwerte

SEG_NR Segmentbereich

SW ZB1, SW ZB2 Schwellenwert

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Überwachen des Sekundärluftsystems (20) einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine (10), mit dem Sekundärluft in das Abgas der Brennkraftmaschine (10) eingebracht wird, wobei

- die einzelnen Zylinder (Z1-Z6) der Brennkraftmaschine (10) in mindestens zwei Zylinderbänke (ZB1, ZB2) aufge^¬ teilt sind und jeder Zylinderbank (ZB1, ZB2) ein sepa- rater Abgaskanal (12, 13) zugeordnet ist,

- Sekundärluft mit Hilfe eines Verdichtungsmittels (21) über eine, beiden Zylinderbänken (ZB1, ZB2) gemeinsame Sekundärluftleitung (22) gefördert wird, welche sich stromabwärts des Verdichtungsmittels (21) an einer Ver- zweigungsstelle (26) in eine der Anzahl der Abgaskanäle

(12, 13) entsprechende Anzahl von individuellen Teil- Sekundärluftleitungen (24, 25) aufteilt,

- der Fluss des Sekundärluftmassenstromes mit Hilfe von in den individuellen Teil-Sekundärluftleitungen (24, 25) angeordneten Durchflusssteuermittel (SLV1, SLV2) gleichzeitig freigegeben oder unterbunden wird,

- Werte für den Druck (p) mittels eines, stromabwärts des Verdichtungsmittels (21) und stromaufwärts der Verzwei^¬ gungsstelle (26) angeordneten Drucksensors (23) erfasst werden,

- Druckpulsationen des Druckes (p) bei aktiviertem Ver- dichtungsmittel (21) und in den Offenzustand versetzten Durchflusssteuermittel (SLV1, SLV2) zylinderbankspezi- fisch erfasst und aufsummiert werden,

- die zylinderbankspezifisch aufsummierten Werte

(SUM_ZB1, SUM_ZB2) jeweils mit Schwellenwerten (SW_ZB1, SW_ZB2) verglichen werden und

- bei Unterschreiten des jeweiligen Schwellenwertes

(SW_ZB1, SW_ZB2) auf ein nicht oder nicht vollständig geöffnetes Durchflusssteuermittel (SLV1, SLV2) oder auf eine Blockade oder Undichtigkeit in der entsprechenden Teil-Sekundärluftleitung (24, 25) erkannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zylinderbankspezifischen Aufsummieren der Druckpulsationen das Drucksignal (p) mittels eines Bandpass^¬ filters (Bll) gefiltert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bandpassfilter (Bll) ein adaptives Bandpassfilter eingesetzt wird, dessen Grenzfrequenzen abhängig von der Drehzahl (N) und der Batteriespannung (VB) des Bordnetzes der Brennkraftmaschine (10) abhängig sind.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bandpassfilter (Bll) ein Bandpassfilter mit festen Grenzfrequenzen eingesetzt wird, wobei diese Grenzfre^¬ quenzen experimentell ermittelt werden und in einem Wer^¬ tespeicher (33) einer die Brennkraftmaschine (10) steu^¬ ernden und/oder regelnden Steuerungseinrichtung (30) abgelegt sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenwerte (SW_ZB1, SW_BZ2) abhängig von einer, der während der Sekundär- lufteinblasung aufsummierten Zylinderfüllung (MAF) und einer Kühlmitteltemperatur (TCO) der Brennkraftmaschine (10) in einem Kennfeld eines Wertespeichers (33) einer die Brennkraftmaschine (10) steuernden und/oder regelnden Steuerungseinrichtung (30) abgelegt sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenwerte (SW_ZB1, SW_BZ2) bei gleichen geomet^¬ rischen Längen der Teil-Sekundärluftleitungen (24, 25) identische Werte aufweisen.

7. Verfahren zum Überwachen des Sekundärluftsystems (20) einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine (10), mit dem Sekundärluft in das Abgas der Brennkraftmaschine (10) eingebracht wird, wobei die einzelnen Zylinder (Z1-Z6) der Brennkraftmaschine (10) in mindestens zwei Zylinderbänke (ZB1, ZB2) aufge^¬ teilt sind und jeder Zylinderbank (ZB1, ZB2) ein separater Abgaskanal (12, 13) zugeordnet ist,

Sekundärluft mit Hilfe eines Verdichtungsmittels (21) über eine, beiden Zylinderbänken (ZB1, ZB2) gemeinsame Sekundärluftleitung (22) gefördert wird, welche sich stromabwärts des Verdichtungsmittels (21) an einer Ver^¬ zweigungsstelle (26) in eine der Anzahl der Abgaskanäle (12, 13) entsprechende Anzahl von individuellen Teil- Sekundärluftleitungen (24, 25) aufteilt,

der Fluss des Sekundärluftmassenstromes mit Hilfe von in den individuellen Teil-Sekundärluftleitungen (24, 25) angeordneten Durchflusssteuermittel (SLV1, SLV2) gleichzeitig freigegeben oder unterbunden wird,

Werte für den Druck (p) mittels eines, stromabwärts des Verdichtungsmittels (21) und stromaufwärts der Verzwei^¬ gungsstelle (26) angeordneten Drucksensors (23) erfasst werden,

Druckpulsationen des Druckes (p) bei abgeschaltetem Verdichtungsmittel (21) und in den Geschlossenzustand versetzten Durchflusssteuermittel (SLV1, SLV2) zylinderbankspezifisch erfasst werden,

Werte für den Umgebungsdruck (p_AMB) erfasst werden, zylinderbankspezifisch die Druckdifferenzen zwischen den einzelnen Pulsen des Druckes (p) und den Werten für den Umgebungsdruck (p_AMB) gebildet werden,

die zylinderbankspezifischen Druckdifferenzen aufsummiert werden und für die jeweiligen Summen (SUM'_ZB1, SUM'_ZB2) geprüft wird, ob diese ungleich Null sind und falls diese Summen (SUM'_ZB1, SUM'_ZB2) von Null verschieden sind, auf ein offen klemmendes Sekundärluft^¬ ventil (SLV1. SLV2) erkannt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflusssteuermittel (SLV1, SLV2) als elektrisch ansteuerbare Ventile ausge- bildet sind, welche im stromlosen Zustand geschlossen sind .

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflusssteuermittel (SLV1, SLV2) als mechanische Rückschlagventile ausgebildet sind .

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkannter Fehlfunktion einer Komponente des Sekundärluftsystems 820) ein zylinder- bankspezifischer Eintrag in einen Fehlerspeicher (34) einer die Brennkraftmaschine (10) steuernden und/oder re^¬ gelnden Steuerungseinrichtung (30) erfolgt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdichtungsmittel (SLP) eine elektrisch angetriebene Sekundärluftpumpe dient.

12. Vorrichtung zum Überwachen des Sekundärluftsystems (20) einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine (10), mit dem Sekundärluft in das Abgas der Brennkraftmaschine (10) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor^¬ richtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11 ausführbar ist .