DE4203235A1 - Ausfalldiagnosevorrichtung einer abgas-rueckfuehrungs-(agr)-steuereinrichtung - Google Patents

Ausfalldiagnosevorrichtung einer abgas-rueckfuehrungs-(agr)-steuereinrichtung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausfalldiagnosevorrichtung einer Abgas-Rückführungs-Steuereinrichtung (im folgenden AGR genannt), wobei die Zeit zum Schließen eines AGR-Rohrs so klein wie möglich gemacht wird, wenn eine Ausfalldiagnose in der AGR-Steuereinrichtung durchgeführt wird, die ein Teil des Abgases einer Brennkraftmaschine in ein Ansaugrohr der Brennkraftmaschine zurückführt, wodurch die Schockwirkung auf den Fahrer herabgesetzt wird und eine Verschlechterung des Abgases verhindert wird.
In herkömmlichen Ausfalldiagnosevorrichtungen einer derartigen AGR-Steuereinrichtung wird eine Ausfalldiagnosevorrichtung für die AGR-Steuereinrichtung vorgeschlagen, die das AGR-Rohr zur Öffnung und Schließung steuert, Betriebsbedingungen der Maschine speichert, wenn die Vorrichtung Öffnungs- bzw. Schließvorgänge durchführt, und den Ausfall des AGR-Rohrs aufgrund der Differenz zwischen zwei gespeicherten Werten bestimmt, wie zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldung Nr. 51 746/1987 beschrieben.
Nachdem die herkömmliche Ausfalldiagnosevorrichtung einer AGR-Steuereinrichtung wie oben beschrieben zusammengesetzt ist, wird das Öffnen und Schließen des AGR-Rohrs für die Ausfalldiagnose ausgeführt wenn sich die Maschine in einem gleichmäßigen Betriebszustand befindet. Außerdem vergleicht die herkömmliche Vorrichtung vorgegebene Betriebsbedingungen (zum Beispiel Ansaugrohrdrucke) wenn das Öffnen des AGR-Rohrs bewirkt wird, mit denen, wenn das Schließen des AGR-Rohrs durchgeführt wird. Deswegen ist es notwendig den Schließvorgang des AGR-Rohrs fortzuführen bis eine vorbestimmte Betriebsbedingung in dem Schließvorgang stabilisiert wird. Daher ist es notwendig den gleichmäßigen Betriebszustand der Maschine aufrechtzuerhalten bis die Betriebsbedingung stabilisiert wird.
Außerdem bewirkt der obige Schließvorgang einen Schock beim Fahrer und verschlechtert den Abgasausstoß mehr als ohne den Vorgang wenn die AGR-Steuereinrichtungen normal betrieben werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausfalldiagnosevorrichtung einer AGR-Steuereinrichturg zu schaffen, die die Schockeinwirkung auf einen Fahrer herabsetzt wenn das AGR-Rohr für die Ausfalldiagnose geöffnet oder geschlossen wird und eine Verschlechterung des Abgases verhindert.
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung ist eine Ausfalldiagnosevorrichtung einer AGR-Steuereinrichtung vorgesehen, die folgende Merkmale umfaßt:
  • - eine AGR-Steuereinrichtung, die ein AGR-Rohr, das Abgas in einem Abgasrohr einer Maschine an deren Ansaugrohr zurückführt, öffnet und schließt;
  • - eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer vorgegebenen Betriebsbedingung der Maschine; und
  • - eine Steuereinrichtung, die Werte von vorgegebenen Parametern eingibt, die die vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine immer zu jedem ersten vorgegebenen Zeitpunkt anzeigen, die Differenzen zwischen den vorangegangenen Eingabewerten und den gegenwärtigen Eingabewerten berechnet, die Differenzen akkumuliert, steuert, um die Abgas-Rückführungs-Steuereinrichtung zu öffnen, nachdem entschieden wurde, daß die Abgas-Rückführungs-Steuereinrichtung normal arbeitet, wenn der akkumulierte Wert größer oder gleich einem vorgegebenen Wert wird, wenn eine zweite vorgegebene Zeit abläuft von dem Zeitpunkt zu dem die Abgas-Rückführungs-Steuereinrichtung von einem offenen Zustand in einen geschlossenen Zustand gesteuert wird, und entscheidet, daß die Abgas-Rückführungs-Steuereinrichtung nicht normal arbeitet und einen Alarm erzeugt wenn der akkumulierte Wert kleiner ist als der vorgegebene Wert, wenn die zweite vorgegebene Zeit abläuft.
Eine vollständigere Würdigung der Erfindung und viele der damit zusammenhängenden Vorteile werden aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen leicht ersichtlich.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 ein Schaltbild, das einen Gesamtaufbau eines Ausführungsbeispiels einer Ausfalldiagnosevorrichtung einer AGR- Steuereinrichtung entsprechend der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das einen ausführlichen Aufbau eines inneren Teils der Ausfalldiagnosevorrichtung einer AGR- Steuereinrichtung der Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 Flußdiagramme einer Zeitgeber- Unterbrechungsroutine und einer Behandlungsroutine zur Zeitrücksetzung, zur Erläuterung der Ausfalldiagnosevorrichtung einer AGR-Steuereinrichtung der Fig. 1;
Fig. 4 ein Flußdiagramm einer Ausfalldiagnoseroutine für die AGR zur Erklärung der Ausfalldiagnosevorrichtung einer AGR- Steuereinrichtung der Fig. 1; und
Fig. 5A, 5B und 5C Abbildungen, die den Zusammenhang zwischen AGR-ElN/AUS-Signalen, einem Ansaugleitungs-Druckwert und einer Schockeinwirkung im Vergleich mit einem herkömmlichen Fall zeigen, zur Erklärung der Ausfalldiagnosevorrichtung einer AGR- Steuereinrichtung.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele einer Ausfalldiagnosevorrichtung einer AGR-Steuereinrichtung entsprechend der Erfindung aufgrund der Zeichnungen erklärt. Fig. 1 zeigt die Konstruktion eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, wobei eine wohlbekannte, in einem Fahrzeug eingebaute Viertaktbrennkraftmaschine 1 Luft zur Verbrennung hauptsächlich durch einen Luftfilter 2, durch ein Ansaugrohr 3, und durch ein Drosselventil 4 ansaugt.
Außerdem wird durch einen Einspritzer 5, der stromauf von dem Drosselventil 4 des Ansaugrohrs 3 angeordnet ist, Kraftstoff von einem nicht gezeigten Kraftstoffsystem zugeführt. Ein Drosselsensor 6 erfaßt einen Drosselöffnungsgrad des Drosselventils 4 und gibt ein Signal entsprechend dem Drosselöffnungsgrad ab.
An einem Eingangsabschnitt eines Ansaugleitungsabschnitts 9 stromab des Ansaugrohrs 3 wird ein absoluter Druck PB in dem Ansaugrohr 3 durch einen Drucksensor 10 erfaßt, der als Betriebsbedingungs- Erfassungseinrichtung arbeitet. Dieser Drucksensor 10 gibt ein Signal entsprechend dem Ansaugrohrdruck PB ab.
Die Primärseite einer Zündspule 11 ist an eine Energiequelle und an einen Transistor in der letzten Stufe eines Zünders 12 angeschlossen, und die Sekundärseite der Zündspule legt eine Hochspannung an (nicht dargestellte) Zündkerzen an, die an jeweiligen Zylindern der Maschine 1 angebracht sind.
Wenigstens ein Teil des Abgases der Maschine 1 wird außerhalb der Maschine durch ein Abgasrohr 13 und durch einen Katalysator 14, der gefährdende Komponenten entfernt, ausgestoßen.
Außerdem verbindet ein Abgasrückführungsrohr (AGR-Rohr) das Abgasrohr 13 mit einem Negativdruckeingang der AGR. Ein Teil des Abgases, das an einen mit dem Abgasrohr 13 verbundenen Abgaszweig 13a angeschlossen ist, wird an die Maschine 1 durch einen Durchfluß auf der Seite stromab eines Luftnebenschlußweges 7 des Ansaugrohrs 3 durch ein AGR-Steuerventil 15 zurückgeführt, das zusammen mit einem Abgasdruckübertrager 17 die AGR-Steuereinrichtung darstellt. Ein AGR-Negativdruckeingang 16 ist an dem Ansaugrohr 13 stromauf des Endabschnittes des vollständig geschlossenen Drosselventils 4 angebracht.
Natürlich ist dieser AGR-Negativdruckeingang 16 zwischen beiden Abschnitten des mit dem Ansaugrohr 3 verbundenen Luftnebenschlußweges angeordnet. Der Abgasdruckübertrager 17 leitet negativen Druck PEGR aus dem AGR-Negativdruckeingang 16 und Abgasdruck aus dem Abgaszweigrohr 13a ein. Dieser Abgasdruckübertrager 17 leitet den negativen Druck PEGR oder den atmosphärischen Druck an das AGR-Steuerventil 15 in Abhängigkeit von der Eigenschaft der eingeleiteten Drucke ein.
Dieses AGR-Steuerventil 15 besteht aus einem Element 15a das ein Diaphragm, eine negative Druckkammer 15b und eine Feder 15c enthält. Der Abgasdruckübertrager 17 besteht aus einer Abgasdruckkammer 17a, aus einem Diaphragm 17b, aus einem Eingang 17c, der dem Diaphragm 17b gegenüberliegt und zu dem AGR-Negativdruckeingang 16 und zu der Negativdruckkammer 15b verbindet, aus einer Kammer 17d neben der Abgasdruckkammer 17a zur Einleitung eines atmosphärischen Drucks, aus einer Feder 17e und aus einem Filter 17f um den atmosphärischen Druck einzuleiten. Diese Teile bilden eine sogenannte Abgasdruck-Steuersystem-AGR-Einrichtung. Eine Bezugszahl 18 bezeichnet einen Klimaanlagen-Schalter und eine Bezugszahl 21 einen Schlüsselschalter.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau einer Steuereinrichtung 19 aus der Fig. 1. In Fig. 2 besteht ein Mikrocomputer 100 aus einer CPU 200, die verschiedene Berechnungen und Entscheidungen durchführt, aus einem Zähler 201 zur Messung einer Umdrehungsperiode, aus einem Zeitgeber 202 zur Messung einer Ansteuer-Zeit, aus einem A/D-Wandler 203, der analoge Eingangssignale in digitale Signale wandelt, aus einem Eingangstor 204, das Digitalsignale aus einer Eingangs-Interface-Schaltung 103 eingibt, die ein Impulssignal eines (nicht gezeigten) Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensors eingibt und sie an die CPU 200 überträgt, aus einem RAM 205 als ein Arbeitsspeicher, aus einem RAM 206, das ein in Fig. 3 gezeigtes Hauptprogrammfluß oder dergleichen speichert, aus einem Ausgangstor 207 zur Abgabe von Befehlssignalen von der CPU 200, und aus einem gemeinsamen Bus 208.
Außerdem erfährt ein Zündsignal von der Primärseite der Zündspule 11 eine Wellenform-Formung durch eine erste Eingangsinterfaceschaltung 101 und wird dem Mikrocomputer 100 als ein Unterbrechungssignal eingegeben. Bei jeder Unterbrechung liest die CPU 200 aus dem Mikrocomputer 100 einen Wert des Zählers 201 und berechnet die Umdrehungsperiode aus der Differenz zwischen dem Wert und dem vorhergehenden Wert.
Danach berechnet der Mikrocomputer 100 einen Umdrehungsanzahl-Datenwert Ne, der eine Maschinen-Umdrehungsanzahl NE anzeigt. Die analogen Ausgangssignale des Drosselsensors 6 und des Drucksensors 10 werden von ihren Rauschkomponenten befreit, in der zweiten Eingangsinterfaceschaltung 102 verstärkt und an den A/D-Wandler 203 übertragen, wo sie in jeweilige Digitaldaten des Drosselöffnungsgrad-Wertes ⊖(, ⊖), der den Drosselöffnungsgrad darstellt, und in den Ansaugrohrdruck-Wert Pb (PB, Pb), der den Ausaugrohrdruck PB darstellt, umgewandelt werden.
Die CPU 200 berechnet die Einspritz-Ansteuerzeit aufgrund der Eingabedaten und mißt die Zeit, die den Berechnungsergebnissen entspricht, durch den Zeitgeber 202 synchronisiert mit dem Unterbrechungssignal.
Zum Startzeitpunkt und zum Endzeitpunkt der gemessenen Zeit stellt die CPU 200 Befehlssignale von Ansteuer-Start und Ansteuer-Ende durch ein Ausgangstor 207 an einer Ausgangs-Interfaceschaltung 104 bereit. Die Ausgangs-Interfaceschaltung 104 steuert um die Ventile zu öffnen durch Zuführen des Steuersignals an den Einspritzer 5 während der Periode zwischen dem Start-Befehl und dem End-Befehl des Befehlssignals.
Eine erste Energiequellen-Schaltung 105 legt eine Spannung einer Batterie 20, nachdem diese stabilisiert worden ist an dem Mikrocomputer 100 an, wenn der in Fig. 1 gezeigte Schlüsselschalter 21 im EIN-Zustand ist, wodurch der Mikrocomputer 100 anfängt zu arbeiten. Eine zweite Energiequellenschaltung 106 macht aus der Spannung der Batterie 20 eine vorgegebene Spannung und legt sie an den Mikrocomputer 100 an. Die Steuereinrichtung 19 besteht aus den Elementen der obigen Bezugszeichen 100 bis 105.
Als nächstes wird der Betrieb der CPU 200 aufgrund der Flußdiagramme in den Fig. 3 und 4 beschrieben. Zunächst wird die in Fig. 3 gezeigte Zeitgeber-Unterbrechung zu jedem vorgegebenen Zeitabschnitt (zum Beispiel 1 ms) erzeugt. Der Vorgang im Schritt S10 in Fig. 3 liest den Ansaugleitungsdruckwert Pb.
Der Vorgang im Schritt S11 speichert den Ansaugleitungsdruckwert Pbnow, der zu einem vorangegangenen Unterbrechungszeitpunkt eingelesen wird, als Pbbfr. Der Vorgang im Schritt S12 speichert den Ansaugleitungsdruck Pb, der durch die gegenwärtige Unterbrechung eingelesen wird, als Pbnow.
Der Vorgang im Schritt S13 berechnet die aus den Ansaugleitungsdruckwerten Pbbfr und Pbnow erhaltenen Differenz ΔPb als ΔPb = Pbbfr-Pbnow, und schreitet dann zum Schritt S14 fort. Der Vorgang im Schritt S14 berechnet den Akkumulations-Wert σ als σ = σ + ΔPb (σ bezeichnet den Akkumulations-Wert der Differenz ΔPb bis zur gegenwärtigen Unterbrechung).
Der Vorgang im Schritt S15 bestimmt, ob der Wert TMR des Ablauf-Zeitzählers für die Bestimmung eines AGR-Ausfalls 201 gleich Null ist. Wenn der Vorgang entscheidet, daß der Wert von TMR gleich Null ist, läuft die Abarbeitung durch die Unterbrechungsroutine. Außerdem zählt der Vorgang im Schritt S16 den Zähler (TMR = TMR -1) herab, wenn der Wert TMR des Zählers 201 in Schritt S15 nicht gleich Null ist. Jedoch schneidet den Vorgang den Wert TMR des Zählers 201 durch Null ab.
Überdies setzt den Vorgang den Ansaugleitungsdruckwert Pbnow, der zum vorangegangenen Zeitpunkt gelesen wird, auf Null zurück, wenn eine Rücksetzungsbehandlung ausgeführt wird.
Als nächstes wird die Ausfalldiagnoseroutine der in Fig. 4 gezeigten AGR beschrieben. In Fig. 4 bestimmt der Vorgang im Schritt S20 aus der Betriebseigenschaft der Maschine, ob sich die AGR in einem Betriebsbereich befindet oder nicht. Wenn sich die AGR nicht in dem Betriebsbereich befindet, führt der Vorgang die Ausfalldiagnose nicht durch und geht statt dessen vor der NEIN-Seite des Schritts S20 durch die Diagnoseroutine.
Falls sich die AGR im Schritt S20 in dem Betriebsbereich befindet, erhält der Vorgang im Schritt S21 außerdem eine Abweichung ΔNe von Ne pro einer vorgegebenen Zeit als dem Maschinenumdrehungsdatenwert Ne, der aufgrund einer schon erhaltenen Umdrehungsperiode berechnet wird. Im nächsten Schritt S22 erhält der Vorgang eine Abweichung ΔTH des Drosselöffnungsgrad-Datenwertes TH pro einer vorgegebenen Zeit aus dem Drosselöffnungsgrad-Datenwert TH.
Der Vorgang im Schritt S23 bestimmt, ob die obige Abweichung ΔNe und die Abweichung ΔTH vorgegebene Werte sind oder darunter liegen, und aus dem Ergebnis dieser Bestimmung bestimmt der Vorgang, ob sich die Maschine in einem gleichmäßigen Betriebszustand befindet oder nicht. Wenn als Ergebnis der Bestimmung festgestellt wird, daß sich die Maschine nicht in einem gleichmäßigen Betriebszustand befindet, führt der Vorgang die Diagnose zur Verhinderung von fehlerhaften Diagnosen nicht durch und kehrt zur Hauptroutine zurück indem sie durch die Ausfalldiagnoseroutine auf der NEIN-Seite des Schrittes S23 geht.
Außerdem schreitet die Bearbeitung zum Schritt S24, wenn der Vorgang als Ergebnis der Entscheidung in Schritt S23 entscheidet, daß sich die Maschine in einem gleichmäßigen Betriebszustand befindet, und die Bearbeitung setzt den Anfangswert Ti auf den Wert TMR des Ablauf-Zeitzählers zur AGR-Ausfallerfassung.
Im Schritt S25 initialisiert die Bearbeitung den Akkumulationswert σ der Differenz ΔPb zwischen einem Ansaugleitungsdruckwert Pbbfr, der in der vorangegangenen Unterbrechungszeit eingelesen wird, und einem Ansaugleitungswert Pbnow, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt gelesen wird und schreitet dann zu Schritt S26 fort. Im Schritt S26 wird das AGR-Rohr gewaltsam aus dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand gesteuert, so wie in Fig. 5A gezeigt, und die Fig. 5A, 5B und 5C zeigen den Zusammenhang zwischen dem AGR-EIN/AUS-Signal, dem Ansaugleitungsdruckwert Pb und der Schockeinwirkung. In den Fig. 5A, 5B und 5C stellen die fettgedruckten Linien den Fall der Erfindung dar und die gepunkteten Linien den herkömmlichen Fall. Wie in Fig. 5B gezeigt, verringert sich durch Schließen des AGR-Rohrs der Ansaugleitungsdruckwert Pb allmählich mit einer vorgegebenen Verzögerungszeit, wenn das AGR-Rohr wie in Fig. 5A gezeigt geschlossen ist. Außerdem wird im Vergleich zum herkömmlichen Fall der gepunkteten Linie, so wie in Fig. 5C gezeigt, die Schockeinwirkung auf den Fahrer im Falle der durch die fettgedruckte Linie dargestellten Erfindung mehr herabgesetzt.
Im Schritt S27 vergleicht der Vorgang den Akkumulationswert σ mit einem vorgegebenen Wert Ki, der dem Betriebszustand der Maschine entspricht. Falls σ Ki, springt die Behandlungsroutine von der NEIN-Seite des Schritts S27 zum Schritt S28. Der Vorgang im Schritt S28 bestimmt, daß die AGR-Einrichtung normal arbeitet, und im Schritt S29 steuert er das AGR-Rohr vom AUF-Zustand in den ZU-Zustand.
Wenn der Vorgang im Schritt S27 entscheidet, daß σ Ki ist, schreitet die Bearbeitung im Schritt S27 außerdem von der JA-Seite des Schrittes S27 zum Schritt S30 weiter, wobei der Vorgang den Zählerwert TMR mit Null vergleicht. Falls TMR ≠ Null erfüllt ist, kehrt die Bearbeitung von der NEIN-Seite des Schrittes S30 wieder zum Schritt S27 zurück.
Außerdem entscheidet der Vorgang im Schritt S30, daß ein Ausfall der AGR-Einrichtung vorliegt und erzeugt einen Alarm im Schritt S31, wenn der Zählerwert TMR = 0 ist.
Wie oben beschrieben, wird entsprechend der Erfindung der vorgegebene Betriebszustand der Maschine immer zu vorgegebenen Abschnitten erfaßt und die Differenz zwischen den erfaßten Werte zum vorangegangenen Erfassungszeitpunkt und dem gegenwärtigen Erfassungszeitpunkt akkumuliert, und wenn die akkumulierten Werte gleich sind oder größer als ein vorgegebener Wert, entscheidet die Bearbeitung, daß die AGR-Steuereinrichtungen normal arbeiten, und steuert das AGR-Rohr in einen offenen Zustand. Wenn der akkumulierte Wert kleiner ist als ein vorgegebener Wert nachdem eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, entscheidet die Bearbeitung, daß ein Ausfall in der AGR-Steuereinrichtung vorliegt. Deswegen kann die Bearbeitungszeit zum Schließen des AGR-Rohrs zur Ausfallbestimmung so kurz wie möglich gemacht werden, die Schockeinwirkung auf den Fahrer herabgesetzt werden und die Verschlechterung des Abgases vermieden werden.
Außerdem kann eine Ausfalldiagnose sogar dann durchgeführt werden wenn die Zeit zur Fortsetzung des gleichmäßigen Zustands des Betriebs der Maschine kleiner ist als derjenige im herkömmlichen Fall, und die Aussichten die Fehlerdiagnose durchzuführen werden erhöht, wodurch deren Zuverlässigkeit gefördert wird.
Ganz offensichtlich sind vielerlei Modifikationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung angesichts der obigen Lehren möglich. Deswegen ist es selbstverständlich, daß im Rahmen der Ansprüche die Erfindung anders ausgeführt werden kann als wie speziell hier beschrieben worden ist.

Claims (1)

  1. Ausfalldiagnosevorrichtung einer Abgasrückführungs-(AGR)-Steuereinrichtung, gekennzeichnet durch:
    • - eine AGR-Steuereinrichtung, die ein AGR-Rohr (13a), das Abgas in einem Abgasrohr (13) einer Maschine (1) an deren Ansaugrohr (3) zurückführt, öffnet und schließt;
    • - eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer vorgegebenen Betriebsbedingung der Maschine (1); und
    • - eine Steuereinrichtung (19, 100-105), die Werte von vorgegebenen Parametern (Ki) eingibt, die die vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine (1) immer zu jedem ersten vorgegebenen Zeitpunkt anzeigen, Differenzen (ΔPb = Pbbfr-Pbnow) zwischen vorangegangenen Eingabewerten (Pbbfr) und gegenwärtigen Eingabewerten (Pbnow) berechnet, die Differenzen akkumuliert (σ = σ + ΔPb), steuert, um die AGR-Steuereinrichtung zu öffnen, nachdem entschieden wurde, daß die AGR-Steuereinrichtung normal arbeitet, wenn der akkumulierte Wert (σ) größer oder gleich einem vorgegebenen Wert (Ki) wird, wenn eine zweite vorbestimmte Zeit abläuft von dem Zeitpunkt zu dem die AGR-Steuereinrichtung von einem offenen Zustand in einen geschlossenen Zustand gesteuert wird, und entscheidet, daß die AGR-Steuereinrichtung nicht normal arbeitet und einen Alarm erzeugt, wenn der akkumulierte Wert (σ) kleiner wird als der vorgegebene Wert (Ki), wenn die zweite vorgegebene Zeit abläuft.
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