DE4121071C2 - Abgasrückführungssystem bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Abgasrückführungssystem bei einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Abgasführungssystem nach der Gat
tung des Hauptanspruchs. Bekannt sind aus der DE 38 28 477 A1 "Ver
fahren und Vorrichtung zum Erfassen von Fehlfunktionen in einem Ab
gasrezirkulationssystem einer Brennkraftmaschine mit innerer Ver
brennung". Dort befindet sich stromaufwärts des Abgasrückführungs
ventils ein Temperatursensor. Liegen bestimmte Bedingungen bei der
Brennkraftmaschinensteuerung vor, d. h., hat für eine bestimmte
Zeitdauer eine Abgasrückführung stattgefunden, dann wird ausgehend
von einer momentanen Abfrage des Signals vom Temperatursensor im
Abgasrückführungskanal eine Diagnose des Systems durchgeführt.
Die US 3 850 151 offenbart ein "Failure warning device for ex
haust gas recirculation system". Es sieht vor, bei einem fehlerhaf
ten Abgasrückführungsventil eine Warnung auszugeben, wobei die Feh
lererkennung ebenfalls aus einer Temperaturmessung stromaufwärts des
Abgasrückführungsventils resultiert.
Ergänzend sei noch die US 4 060 065 erwähnt, die eine Lösung an
gibt, wie ausgehend von gemessenen Temperaturwerten unter anderem im
Abgasrückführungsrohr die Menge des zurückgeführten Abgases abge
schätzt werden kann. Dem gleichen Zweck mit entsprechenden Mitteln
dient auch der Gegenstand der DE 32 20 832 A1.
Das US-Patent 4 793 318 zeigt ein Diagnosesystem für eine Abgasrück
führung, bei welchem die Temperatur stromabwärts des Abgasrückführ
ventils ermittelt wird. Die Diagnose wird anhand der Differenz zwi
schen einem Temperaturwert zu einem ersten Zeitpunkt, wenn ein Zäh
ler seinen Minimalwert erreicht hat, und dem Temperaturwert zu einem
zweiten Zeitpunkt, wenn dieser Zähler seinen Maximalwert erreicht
hat, durchgeführt.
Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Systeme nicht in jedem Fall
optimale Ergebnisse zu liefern vermögen. Aufgabe der Erfindung ist
es deshalb, ein Abgasrückführungssystem mit Mitteln zur Diagnose
dieses Systems zu schaffen, das zuverlässig und optimal eine Aussage
zur Funktion liefern kann. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merk
malen des Hauptanspruchs.
Das Abgasrückführungssystem nach dem Hauptanspruch ist in der Lage,
die Abgasrückführung zuverlässig zu diagnostizieren und dabei die
einzelnen Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine derart mit ein
zubeziehen, daß sich eine optimale Funktionsprüfung ergibt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den
Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh
rungsbeispiels.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und wird nachfolgend näher beschrieben und erläutert. Es zei
gen Fig. 1 ein grobes Übersichtsschaubild eines an sich bekannten
Abgasrückführungssystems und Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Wirkungs
weise der erfindungsgemäßen Diagnose.
In Fig. 1 ist mit 10 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, mit 11 ein
Ansaugsystem und mit 12 eine Abgasleitung. Zwischen Abgasleitung 12
und Ansaugsystem 11 befindet sich ein Abgasrückführungskanal 13 mit
einem Abgasrückführungsventil 14 sowie einem stromaufwärts zum Ab
gasrückführungsventil 14 angeordneten Temperatursensor 15. Das Ab
gasrückführungsventil 14 steht pneumatisch über einen Kanal 16 mit
einem elektropneumatischen Taktventil 17 in Verbindung, das ein
gangsseitig über einen Kanal 18 mit dem Ansaugsystem 11 verbunden
ist und ergänzend eine Verbindung 19 zur Umgehungsluft aufweist.
Stromaufwärts der Einmündungsstelle des Kanals 18 in das Ansaugsy
stem 11 befindet sich noch eine Drosselklappe 20 sowie ein Lastsen
sor 21.
Ein elektronisches Steuergerät ist mit 25 bezeichnet. Es erhält
Signale vom Lastsensor 21, vom Temperatursensor 15 in der Abgasrück
führleitung sowie von einem Temperatursensor 26 an der Brennkraft
maschine, der im wesentlichen die Kühlmitteltemperatur der Brenn
kraftmaschine erfaßt. Darüber hinaus erhält das Steuergerät noch
weitere Signale bezüglich Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine,
insbesondere der Drehzahl n. Ausgangsseitig stellt das Steuergerät
25 sowohl das Taktsignal tv für das elektropneumatische Taktventil
17 zur Verfügung, als auch das Ansteuersignal für eine Warnlampe 27
zur Anzeige eines Fehlers im Abgasrückführungssystem.
In der Regel wird das Steuergerät 25 noch weitere Funktionen im Rah
men der Brennkraftmaschinensteuerung übernehmen, so z. B. die Ein
spritzung und Zündung. Diese weitere Funktionen werden aber im Rah
men der vorliegenden Erfindung nicht weiterbehandelt und werden des
halb auch nicht näher erläutert. Im übrigen gehören diese Funktionen
vom Grundsatz her auch zum Stand der Technik.
Das in Fig. 1 dargestellte System gehört ebenfalls zum Stand der
Technik und ist in der eingangs erwähnten DE 38 28 477 A1 offenbart.
Wesentlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nun die Art und
Weise der Diagnose dieses Abgasrückführungssystems, die in Fig. 2
erläutert ist. Dabei betrifft diese Diagnose im Wesentlichen die
Durchflußprüfung des Abgasrückführungsventils 14 im Anschluß an das
Vorliegen bestimmter Bedingungen bei der Abgasrückführung. Ergänzend
kann sich eine Dichtheitsprüfung für das Abgasrückführungsventil 14
zu Zeiten eines geschlossenen Abgasrückführungsventils 14 an
schließen.
Das Diagramm von Fig. 2 zeigt die wesentlichsten Komponenten und
Stationen im Signalverlauf bei der erfindungsgemäßen Diagnose. Dabei
geht es darum, Kriterien für den Zeitpunkt der Diagnose anzugeben
und ferner zu bestimmen, welche Größe überwacht werden soll.
Block 30 von Fig. 2 markiert die Erfassung der Temperatur im Abgas
rückführungskanal 15 (TAGRist) über den dort installierten Tempera
tursensor 15. Mit 31 ist ein Block bezeichnet, der ausgehend von
unter anderem der Brennkraftmaschinentemperatur (TMOT) vom Tempera
tursensor 26 eine Referenztemperatur TRef bildet. In einer nachfol
genden Differenzbildung 32 findet ein Vergleich von Isttemperatur in
der Abgasrückführleitung und Referenztemperatursignal aus dem Block
31 statt. Das Vergleichsignal gelangt anschließend über eine Wich
tung 33 zu einem Eingang B eines Tiefpaßfilters 34. Die in Block 33
vorgenommene Wichtung kann mittels Kennlinie bzw. Kennfeld erfolgen
und berücksichtigt Besonderheiten der vorliegenden Brennkraftmaschi
ne und ihres Abgasrückführungssystems.
Zum weiteren Eingang des Tiefpaßfilters 34 gelangt ein Signal aus
einem Block 35, das abhängig ist von Signalen bezüglich Last vom
Lastsensor 21 sowie vom Tastverhältnis des Ansteuersignals des
elektropneumatischen Wandlers. Darüber hinaus erweist sich als
günstig, wenn ergänzend ein Höhensignal verarbeitet wird, das bei
spielsweise aus dem Atmosphärendruck gewonnen werden kann.
Im Tiefpaßfilter selbst findet eine fortlaufende Berechnung ent
sprechend folgender Formel statt.
Xneu = A/B + ((B - 1)/B) . Xalt
Dabei bedeuten A das erste Eingangssignal des Tiefpaßes 34 ausgehend
von Block 35 und B das zweite Eingangssignal ausgehend von der Wich
tung 33.
Das jeweils neu berechnete Signal Xneu wird in einer nachfolgenden
Abfrage auf das Überschreiten einer Schwelle abgefragt. Ist diese
Schwelle erreicht, dann sind die Bedingungen für eine Diagnose gege
ben und es folgt zur eigentlichen Diagnose in einer weiteren Abfrage
38 eine Klärung dahingehend, ob der in der Differenzbildung 32 ge
wonnene Differenzwert ebenfalls bereits eine Schwelle erreicht hat.
War dies der Fall, dann erweist sich der Durchfluß durch das Abgas
rückführungsventil 14 als in Ordnung (Block 39). Hat der Differenz
wert jedoch die in 38 abzufragende Schwelle noch nicht erreicht,
dann wird ein Fehler im Abgasrückführungssystem angenommen (Block
40) und als Folge davon die Warnlampe 27 entsprechend angesteuert.
Ergänzend können über einen weiteren Ausgang 41 noch weitere Maßnah
men getroffen werden, um einen gewissen Notlaufbetrieb mit verrin
gertem Schadstoffausstoß zu ermöglichen.
Wesentlich ist nun beim Gegenstand von Fig. 2 das Verarbeiten eines
Temperaturdifferenzwertes (Ausgangssignal der Differenzbildung 32)
für die Bestimmung des Zeitpunktes der Diagnose sowie für die Diagno
se selbst. Die nachfolgende Tiefpaßfilterung verarbeitet diesen
Temperaturdifferenzwert in Verbindung mit lastabhängigen Werten,
ergänzt um weitere brennkraftmaschinenspezifische Größen wie
TMot. Die Abfrageeinheit 37 stellt einen Zeitpunkt bzw. einen (Be
triebs-)Zustand fest, bei dem die Diagnose durchgeführt werden soll.
Solange diese Schwelle noch nicht erreicht worden ist, solange fin
det jeweils eine Tiefpaßfilterung statt. Erreicht jedoch Xneu diese
Schwelle, dann ist dies das Zeichen für den möglichen Beginn einer
Diagnose, für die wiederum der Differenzwert zwischen Isttempertur
im Abgasrohr und der Referenztemperatur TRef wesentlich ist. Abhän
gig von diesem Vergleichsergebnis wird dann ein positives oder ne
gatives Ergebnis signalisiert.
Es hat sich nun als besonders zweckmäßig herausgestellt, daß in
Block 35 neben einem Lastwert und neben dem Ansteuerwert für den
elektropneumatischen Wandler 17 ein Höhensignal verarbeitet wird.
Dies aufgrund der Tatsache, weil höhenabhängig der lastabhängige
Rückfluß von Abgas unterschiedlich ist und demzufolge sich die Be
dingungen für die Vornahme der Diagnose verschieben können.
Ergänzend ist vorgesehen, eine Dichtheitsprüfung des Abgasrückfüh
rungsventils durchzuführen, der sich ebenfalls der Differenztempera
tur ausgehend von der Differenzbildung 32 bedient. Dies wird mittels
des Blocks 45 markiert, in dem als weitere Größe zumindest ein
Signal verarbeitet werden muß, das ein geschlossenes Abgasrückfüh
rungsventil anzeigt (Pfeil 46 markiert). Abhängig von der Dicht
heitsprüfung kann Block 45 dann ausgangsseitig ein Signal abgegrif
fen werden, das eine Aussage über die Dichtheit des Abgasrückfüh
rungsventil erlaubt. Siehe hierzu auch den eingangs erwähnten Stand
der Technik der US 3 850 181 zur Dichtheitsprüfung von Abgasrück
führungsventilen.
Claims (6)
1. Abgasrückführungssystem (AGR-System) bei einer Brennkraftmaschine
mit einem im Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal) angeordneten Abgas
rückführungsventil (AGR-Ventil), Sensoren für Betriebskenngrößen der
Brennkraftmaschine wie Last und Temperatur, ein Sensor für die Tem
peratur im AGR-Kanal stromaufwärts des AGR-Ventils, einer Steuerein
richtung zur mittelbaren oder unmittelbaren Steuerung des AGR-Ven
tils abhängig von den gemessenen Betriebskenngrößen, sowie Mitteln
zur Diagnose des AGR-Systems auf der Basis der erfaßten Temperatur
werte im AGR-Kanal bei Vorliegen bestimmter Bedingungen,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Referenzwert für die Temperatur im AGR-Kanal gebildet wird,
die Differenz zwischen gemessenem Temperaturwert im AGR-Kanal und dem Referenzwert ermittelt wird, und
ein Mittel zur Tiefpaßfilterung mit zwei änderbaren Größen vor gesehen ist, wobei
die erste Größe (A) wenigstens von einer der Größen Last der Brennkraftmaschine und Ansteuersignal des AGR-Ventils beeinflußt ist und
die zweite Größe (B) vom Differenzwert abhängt,
das Ausgangssignal des Mittels zur Tiefpaßfilterung auf einen Schwellwert abgefragt wird, und
abhängig von diesem Abfrageergebnis die Diagnose durchgeführt wird,
in dem ein vom Differenzwert abgeleitetes Signal mit einer vor bestimmten Schwelle verglichen wird.
ein Referenzwert für die Temperatur im AGR-Kanal gebildet wird,
die Differenz zwischen gemessenem Temperaturwert im AGR-Kanal und dem Referenzwert ermittelt wird, und
ein Mittel zur Tiefpaßfilterung mit zwei änderbaren Größen vor gesehen ist, wobei
die erste Größe (A) wenigstens von einer der Größen Last der Brennkraftmaschine und Ansteuersignal des AGR-Ventils beeinflußt ist und
die zweite Größe (B) vom Differenzwert abhängt,
das Ausgangssignal des Mittels zur Tiefpaßfilterung auf einen Schwellwert abgefragt wird, und
abhängig von diesem Abfrageergebnis die Diagnose durchgeführt wird,
in dem ein vom Differenzwert abgeleitetes Signal mit einer vor bestimmten Schwelle verglichen wird.
2. Abgasrückführungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Größe ergänzend höhenabhängig gewählt ist.
3. Abgasrückführungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Referenzwert für die Temperatur im AGR-Kanal wenigstens ab
hängig ist von der Temperatur der Brennkraftmaschine.
4. Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Mittel zur Tiefpaßfilterung mit den zwei än
derbaren Größen A und B die Filterung nach der Formel durchführt:
Xneu = A/B + ((B - 1)/B) . Xalt
Xneu = A/B + ((B - 1)/B) . Xalt
5. Abgasrückführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Differenzwert als Ausgangssignal der Differenzbil
dung (32) gewichtet wird.
6. Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass ausgehend vom Differenzwert zwischen gemessenem
Temperaturwert im AGR-Kanal und Referenzwert sowie einem Signal, das
ein geschlossenes Abgasrückführungsventil anzeigt, ein Signal er
zeugt wird, das eine Aussage über die Dichtheit des Abgasrückfüh
rungsventils erlaubt.
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Legal Events
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---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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