DE4208133A1 - Fehlerdiagnoseeinrichtung fuer eine abgasrueckfuehrungssteuereinheit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fehlerdiagnoseeinrichtung für eine Abgasrückführungssteuereinheit (in folgenden als ARE bezeichnet), die die Rückführung des Rückgases in die Ansaugleitung steuert.

Als herkömmliche Fehlerdiagnoseeinrichtung für ARE-Steuereinheiten ist eine Fehlerdiagnoseeinheit bekannt, die im offengelegten japanischen Patent Nr. Sho 62-51 746 offenbart ist. Diese herkömmliche Fehlerdiagnoseeinrichtung erfaßt die Betriebszustände des Motors, wenn ein Rückführungsventil zum Öffnen und Schließen einer Abgasrückführungsleitung geöffnet und geschlossen wird, die Abgas in die Ansaugleitung zurückleitet. Die Einrichtung speichert die erfaßten Werte der Betriebszustände getrennt, vergleicht den Unterschied zwischen zwei erfaßten Werten mit einem vorbestimmten Wertebereich; und wenn der Unterschied innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, setzt die Einrichtung ein Warnsignal ab, wonach die ARE-Steuereinheit nicht funktioniert.

Aufgrund der Tatsache, daß die genannte herkömmliche Fehlerdiagnoseeinrichtung der ARE-Steuereinheit in der beschriebenen Weise strukturiert ist, wird, wenn ein Problem bei der ARE-Steuereinheit erfaßt wird, die Durchflußmenge der ARE plötzlich geändert, und zwar wenn das Rückführungsventil der Rückführungsleitung vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand, oder vom geschlossenen Zustand in den offenen Zustand umgestellt wird, mit dem Ergebnis, daß sich das vom Motor erzeugte Drehmoment plötzlich ändert. Dies verursacht beim Fahrer ein unangenehmes Gefühl.

Die Erfindung zielt auf die Beseitigung des bei der herkömmlichen Fehlerdiagnoseeinrichtung auftretenden Problems ab. Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine Fehlerdiagnoseeinrichtung für eine ARE-Steuereinheit, die Störungen in der ARE-Steuereinheit erfassen kann, ohne beim Fahrer ein unangenehmes Schüttelgefühl auszulösen.

Um das genannte Ziel zu erreichen, ist erfindungsgemäß eine Fehlererfassungseinrichtung für eine ARE-Steuereinheit vorgesehen, bei der die Größe der Durchflußrate der ARE allmählich geändert wird, wenn die Einrichtungen zum Öffnen und Schließen der Rückführungsleitung, in der das Abgas vom Motor zur Ansaugleitung zurückströmt, geöffnet oder geschlossen werden.

Bei der Fehlerdiagnoseeinrichtung für die ARE-Steuereinheit der vorliegenden Erfindung wird, wenn bei der Fehlerdiagnose die Einrichtungen zum Öffnen und Schließen geöffnet oder geschlossen werden, die ARE-Durchflußmenge nur allmählich geändert, so daß die plötzliche Änderung des vom Motor gelieferten Drehmomentes vermieden wird.

Nachfolgend wird der wesentliche Gegenstand der Zeichnungen kurz beschrieben.

Fig. 1 stellt das Aufbauschema einer Ausführungsform der Fehlerdiagnoseeinrichtung für eine ARE-Steuereinheit eines Motors gemäß der Erfindung dar;

Fig. 2 stellt das Blockdiagramm der inneren Struktur der in Fig. 1 dargestellten elektronischen Steuereinheit dar;

Fig. 3 stellt das Flußdiagramm der Hauptoperationen bei der von der oben genannten Ausführungsform der Erfindung durchgeführten Fehlerdiagnose dar;

Fig. 4 stellt ein Erläuterungsdiagramm in bezug auf die Steuerleistung dar;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Kennlinie der ARE-Durchflußmenge bezogen auf die Steuerleistung; und

Fig. 6 stellt ein Erläuterungsdiagramm zum Vergleich der ersten Ausführungsform der Erfindung mit einem konventionellen Gerät dar, das die Veränderungen der ARE-Durchflußmenge relativ zur Steuerleistung veranschaulicht, wenn die eingeschaltete ARE abgeschaltet wird.

Nachfolgend wird ein detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform einer Fehlerdiagnoseeinrichtung für eine ARE-Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben, wobei Komponenten mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften in allen Figuren durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Fig. 1 zeigt global den Aufbau eines Motorsystems, bei dem ein Motor 1, beispielsweise ein Zündsystem mit vier Zylindern in einem Fahrzeug, die Luft hauptsächlich durch ein Luftfilter 2, eine Ansaugleitung 3, ein Drosselventil 7 und eine Einlaßrohrverzweigung 4 ansaugt. Kraftstoff wird von einem (nicht dargestellten) Kraftstoffsystem durch eine Einspritzvorrichtung zugeführt, die stromaufwärts des Drosselventils 7 der Ansaugleitung 3 angeordnet ist. Ein Drosselöffnungssensor 8, der in Verbindung mit dem Drosselventil 7 steht, erfaßt den Öffnungsgrad des Drosselventils 7 und liefert ein Signal entsprechend dem erfaßten Öffnungsgrad.

In einem Einlaßabschnitt der Ansaugrohrverzweigung 4, der die stromabwärts gelegene Seite der Ansaugleitung 3 bildet, wird durch einen Drucksensor 6 der Druck in der Ansaugleitung 3 erfaßt, und ein Signal entsprechend dem Druck ausgegeben. Der Drucksensor 6 besteht aus einem Halbleiterdrucksensor.

Eine Zündspule 13 dient dem Zweck, nicht nur auf ein Signal der Zündeinrichtung 14 anzusprechen, die ein Hochspannungszündsignal an eine Zündkerze des Motors 1 liefert, um dadurch einen Zündfunken hervorzurufen, sondern auch ein Zündsignal, das auf der Primärseite erzeugt wird, an eine elektronische Steuereinheit 22 zu liefern.

Mindestens ein Teil des Abgases des Motors wird durch ein Abgasrohr 15 und einen Katalysator 16 ins Freie ausgestoßen.

Weiter strömt ein Teil des in eine Rückführungsleitung 5, die an die Abgasleitung 15 angeschlossen ist, abgezweigten Gases durch ein Rückführungsventil 11 in die Ansaugleitung 3, und wird von dort erneut in den Motor 1 eingespeist.

Bei dem Rückführungsventil 11 handelt es sich um ein Vakuumservoventil, das in der Rückführungsleitung 5 angeordnet ist und die Abgasleitung 15 an die Ansaugleitung 3 anschließt. Weiter ist ein Rückführungsventil-Steuerelektromagnet 12, der zur Steuerung der Durchtrittsfläche des Rückführungsventils 11 dient, zwischen eine Membrankammer des Rückführungsventils 11 und einen Unterdruckführungseingang der Ansaugleitung 3 angeschlossen, so daß er den Unterdruck zur Membrankammer des Rückführungsventils 11 entsprechend einem von der elektronischen Steuereinheit 22 gelieferten Treibersignal regeln kann. Weiter führt der Rückführungsventil-Steuerelektromagnet 12 im ausgeschalteten Zustand die Luft in die Membrankammer des Rückführungventils 11 und schließt dieses auf diese Weise.

Die elektronische Steuereinheit 22 ist an den Drucksensor 6 und den Drosselöffnungssensor 8 angeschlossen und wird von einer Batterie 20 über einen Zündschlüsselschalter 21 mit elektrischer Energie versorgt, um Störungen in der ARE-Steuereinheit zu diagnostizieren. Falls irgendeine Störung festgestellt wird, schaltet die Steuereinheit 12 eine Warnleuchte 23 ein.

In Fig. 2 ist die innere Struktur der elektronischen Steuereinheit 22 der Fig. 1 dargestellt. Gemäß Fig. 2 weist ein Mikrocomputer 100 hauptsächlich folgende Komponenten auf: eine Zentraleinheit (CPU) 200, die zur Durchführung verschiedener Operationen und Entscheidungen dient; einen Zähler 201 zur Messung der Umdrehungszyklen; einen Taktgeber 202 zum Messen der Treiberzeiten; einen A/D-Umsetzer 203 zum Umwandeln von analogen Eingangssignalen in digitale Signale; einen Eingangsanschluß 204 zum Eingeben der Digitalsignale und zur Übertragung derselben an die Zentraleinheit 200; einen RAM 205, der als Arbeitsspeicher dient; einen ROM 206 zum Speichern des Hauptflußdiagramms für die ARE-Fehlerdiagnose gemäß Fig. 3, etc.; einen Ausgangsanschluß 207 zum Ausgeben der Anweisungssignale an die Zentraleinheit 200; und einen gemeinsamen BUS 208.

Eine Eingangsschnittstellenschaltung 101 steht mit der Zündeinrichtung 13 und dem Eingangsanschluß 204 in Verbindung, und sie verbindet den A/D-Umsetzer 203 mit dem Drucksensor 6 und dem Drosselöffnungssensor 8.

Eine Ausgangsschnittstellenschaltung 104 steht durch den Rückführungsventil-Steuerelektromagneten 12 mit der Warnleuchte 23 in Verbindung, wobei eine Leistungsversorgungsschaltung 105 zur Lieferung einer konstanten Spannung an den Mikrocomputer 100 dient. Im vorliegenden Falle arbeiten das Rückführungsventil 11, der Rückführungsventil-Steuerelektromagnet 12 und ein Teil der elektronischen Steuereinheit 22 zusammen, indem sie die Öffnungs- und Schließeinrichtungen zum Öffnen und Schließen der Rückführungsleitung 5 bilden.

Als nächstes wird die Betriebsweise einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Wenn der Zündschalter 21 eingeschaltet wird, springt der Motor 1 an und die elektronische Steuereinheit 22 erhält durch die Batterie elektrische Leistung und nimmt ihren Betrieb auf. Unter Benutzung des vom Drucksensor 6 gelieferten Druckwertes in der Luftansaugleitung sowie der Anzahl der Umdrehungen des Motors, die vom Zündsignalzyklus der Zündspule 13 geliefert werden, formatiert die elektronische Steuereinheit 22 die zuvor im ROM 206 gespeicherten logischen Betriebszustandslisten der ARE, das heißt, eine Liste, welche den Druckwert in der Luftansaugleitung und die Anzahl der Motorumdrehungen als Parameter umfaßt, um so zu entscheiden, ob der Betriebszustand des Motors 1 im Operationsbereich der ARE liegt oder nicht. Falls sie entscheidet, daß der aktuelle Betriebszustand des Motors 1 innerhalb des ARE-Betriebsbereiches liegt, legt die elektronische Steuereinheit 22 den Rückführungsventil-Steuerelektromagneten 12 an Spannung, um den Unterdruck in der Nähe des Drosselventils allmählich in das Ventil 11 zu bringen und dadurch allmählich das Rückführungsventil 11 zu öffnen, so daß das Abgas in die Luftansaugleitung 3 zurückströmen kann.

Die Selbsterfassung der ARE, welche die vorgenannten Operationen ausführt, wickelt ein in Fig. 3 dargestelltes Flußdiagramm ab. Gemäß Fig. 3 wird in Schritt 200a geprüft, ob der Betriebszustand des Motors 1 im ARE-Betriebsbereich liegt oder nicht. Falls nicht, endet das Programm; falls ja, geht das Programm nach Schritt 205a weiter.

In Schritt 205a wird eine Abweichung ΔN_E der Anzahl der Motorumdrehungen N_E je vorbestimmter Zeiteinheit erfaßt. Im nächsten Schritt 210 wird eine Abweichung ΔT_H der Drosselöffnung T_H je vorbestimmter Zeiteinheit in Übereinstimmung mit einem vom Drosselöffnungssensor 8 gelieferten Detektorsignal erfaßt.

Als nächstes wird in Schritt 215 geprüft, ob die Abweichung ΔN_E der Motorumdrehungen und der Abweichung ΔT_H der Drosselöffnung gegebenen Werten (ΔN_E < A, ΔT_H = < B), entspricht, oder kleiner als diese Werte sind; das heißt, es wird geprüft, ob der Betriebszustand des Motors 1 ein stetiger bzw. Beharrungsbetriebszustand ist, oder nicht. Wird er dabei als unsteter Betriebszustand erkannt, endet das Programm. Wird er jedoch als stetiger Betriebszustand erkannt, geht das Programm nach Schritt 220 weiter.

Falls eine Diagnosebehandlung im unsteten Betriebszustand, d. h. beim Starten, Beschleunigen oder dergleichen, durchgeführt, besteht die Möglichkeit, daß die in diesen Betriebszuständen erfaßten Werte als die Erfassungswerte betrachtet werden und Anlaß zu Fehlerfassungen geben. Aus diesem Grunde wird die Fehlerdiagnose nicht durchgeführt, wie oben gesagt wurde.

In Schritt 220 wird ein vom Drucksensor 6 während der ARE erfaßter, (wobei das Rückführungsventil offen ist), d. h. während der laufenden ARE erfaßter Druckwert P_EIN des Luftansaugleitungsdruckes im RAM 205 gespeichert.

Im nächsten Schritt 225 wird die Beurteilung des Beharrungsbetriebes wiederholt, um ein Fehlurteil zu vermeiden, wenn der Betriebszustand des Motors 1 während der Erfassung des Druckwertes P_EIN der Luftansaugleitung geändert wird. Stellt sich heraus, daß der Motorbetriebszustand dem Beharrungsbetriebszustand entspricht, wird die Entscheidung gefällt, die ARE nicht durchzuführen, das heißt, die ARE abzuschalten. Wird hingegen ermittelt, daß der unstete Betriebszustand vorliegt, wird das Programm beendet.

In Schritt 230 wird geprüft, ob eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist oder nicht. Ist die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen, geht das Programm zum nächsten Schritt 235 über. Ist die Zeitdauer nicht abgelaufen, springt das Programm nach Schritt 240. Die betreffende Entscheidung wird mit Hilfe des Zeitgebers und des Zählers des Mikrocomputers 100 getroffen. In Schritt 235 wird ein vorbestimmter numerischer Wert von der aktuellen Steuerleistung eines Impulstreibersignals subtrahiert, das an den Rückführungsventil-Steuerelektromagneten 12 geliefert werden muß, um die Steuerleistung zu aktualisieren (vorausgesetzt, daß die Steuerleistung eine 0%-Grenze besitzt). Im nächsten Schritt 240 wird die jeweilige Steuerleistung mit einer Steuerleistung =0% verglichen. Falls die Steuerleistung nicht 0% beträgt, kehrt das Programm nach Schritt 230 zurück und wiederholt die genannte Operation. Falls die Steuerleistung 0% beträgt, geht das Programm zum nächsten Schritt 245 weiter.

Fig. 4 stellt ein Diagramm zur Erläuterung der vorgenannten Steuerleistung dar. Wenn gemäß Fig. 4 die Periode mit T, und die Periode der während der Periode T zu erzeugenden Impulse mit T_EIN bezeichnet wird, wird die Steuerleistung durch Multiplizieren des Verhältnisses von T_EIN zu T mit 100% erhalten.

Fig. 5 zeigt den Verlauf der Durchflußmenge des von der Rückführungsleitung 5 durch das Rückführungsventil 11 rückgeführten Abgases, wenn die Steuerleistung des an den Rückführungsventil-Steuerelektromagneten 12 anzulegenden Treibersignals geändert wird. Im Bereich der Steuerleistung von etwa 0% bis etwa 100% verläuft die Steuerleistung proportional zur ARE-Durchflußmenge. Dies rührt daher, daß sich der vom Rückführungsventil-Steuerelektromagneten 12 zum Rückführungsventil 11 zu leitende Unterdruck entsprechend den Änderungen der Steuerleistung ändert, so daß als Folge davon die Durchtrittsfläche des Rückführungsventils 11 proportional zur Steuerleistung geregelt wird.

Entsprechend der beschriebenen Operation kann die Steuerleistung durch Ausführen einer Reihe von wiederholten Operationen, wie sie in den oben genannten und in Fig. 6 durch gestrichelte Linien zum Ausdruck gebrachten Schritten 230 bis 240 veranschaulicht sind, allmählich geändert werden, um dadurch auch die ARE-Durchflußmenge allmählich zu ändern. Andererseits zeigen in Fig. 6 die ausgezogenen Linien jeweils den Verlauf einer Steuerleistung, die bei einer herkömmlichen Fehlerdiagnoseeinrichtung erzielt wird, wobei die Steuerleistung von 100% auf 0% abnimmt, mit der Folge, daß die ARE-Durchflußmenge ebenfalls plötzlich geändert wird.

In Schritt 245 wird ein vom Drucksensor 6 während des ausgeschalteten Zustandes der ARE (das heißt bei geschlossenem Rückführungsventil 11) erfaßter Druckwert P_AUS des Luftansaugleitungsdruckes im RAM 205 gespeichert.

Als nächstes wird in Schritt 250 die Differenz zwischen den Detektorwerten P_EIN und P_AUS berechnet, die jeweils in den Schritten 220 und 245 erfaßt wurden. Dann wird in Schritt 255 geprüft, ob die Druckdifferenz ΔP einem vorbestimmten Wert r entspricht oder nicht. Ist die Differenz kleiner als der vorbestimmte Wert r, wird sie als Störung der ARE-Steuereinrichtung interpretiert, woraufhin in Schritt 275 die Warnleuchte 23 eingeschaltet und gleichzeitig eine Störungsinformation im Speicherbereich für Störungsselbsterfassung des RAM 205 gespeichert, womit das Programm endet. Wird festgestellt, daß die Druckdifferenz ΔP dem Wert r entspricht oder größer als dieser ist, bedeutet dies, daß sich die ARE-Steuereinrichtung selbst als normal beurteilt, so daß das Programm nach Schritt 260 weitergeht, um die ARE erneut in Betrieb zu nehmen.

In Schritt 260 wird geprüft, ob eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist oder nicht. Falls die vorbestimmte Zeitdauer nicht abgelaufen ist, springt das Programm nach Schritt 270. Falls die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, wird im nächsten Schritt 265 ein vorbestimmter Wert zur aktuellen Steuerleistung des vom Rückführungsventil-Steuerelektromagneten 12 gelieferten Treibersignals addiert, um dadurch die Steuerleistung zu aktualisieren (vorausgesetzt, daß eine Grenze bei 100% liegt). In Schritt 270 wird die aktualisierte Steuerleistung mit der Steuerleistung = 100% verglichen. Falls die aktualisierte Steuerleistung nicht 100% beträgt, kehrt das Programm nach Schritt 260 zurück und führt die obige Operation wiederholt durch. Falls die aktualisierte Steuerleistung 100% beträgt, endet das Programm. Die in den Schritten 260 bis 270 ausgeführten wiederholten Operationen stellen das Gegenteil der Operationen der Schritte 230 bis 240 dar. Das heißt, daß die Steuerleistung allmählich gesteigert wird, so daß auch die ARE-Durchflußmenge allmählich gesteigert wird, wodurch die ausgeschaltete ARE eingeschaltet wird. Wie oben beschrieben, wird bei der erläuterten Ausführungsform der Erfindung die ARE-Durchflußmenge durch allmähliches Verändern der Steuerleistung des Signals zur Betätigung des Rückführungsventil-Steuerelektromagneten 12 allmählich verändert, um dadurch die plötzliche Änderung des Drehmomentes des Motors 1 zu verhindern, so daß der auf den Fahrer ausgeübte Stoß abgeschwächt wird.

Weiter wird bei der obigen Ausführungsform ein Arbeitselektromagnet verwendet. Alternativ kann anstelle des Rückführungsventils 11 ein Stoßdämpferventil verwendet werden, oder es kann zwischen die Membrankammer des Rückführungsventils 11 und den Rückführungsventil-Steuerelektromagneten 12 eine Blende eingefügt werden, um dadurch die Änderungen der Durchflußmenge zu reduzieren, so daß durch diese alternativen Maßnahmen die gleichen Wirkungen erzielt werden wie bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung.

Wie bereits ausgeführt wurde, kann gemäß der Erfindung eine plötzliche Änderung des Drehmomentes des Motors verhindert werden, wenn die Ein-/Aus-Zustände der ARE bei der Fehlerdiagnose aufeinander umgeschaltet werden, nämlich aufgrund der Tatsache, daß die ARE-Durchflußmenge nur allmählich geändert wird, wenn die ARE vom eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand überführt wird, und umgekehrt, wodurch die Wirkung erzielt wird, daß auf den Fahrer kein unangenehmer Stoß ausgeübt wird.

Claims (6)

1. Fehlerdiagnoseeinrichtung für eine Abgasrückführungssteuereinheit eines Motors, umfassend:
eine Rückführungsleitung zum Rückführen des Abgases in die Ansaugleitung;
Öffnungs- und Schließeinrichtungen zum Öffnen und Schließen der Rückführungsleitung;
Erfassungseinrichtungen zum Erfassen und Speichern der Motorbetriebszustände, wenn die Rückführungsleitung geöffnet und geschlossen wird;
Einrichtungen zum Steuern der Öffnungs- und Schließeinrichtungen, so daß die Durchflußmenge des rückgeführten Gases allmählich geändert wird, wenn das Rückführungsventil vom Öffnungszustand in den geschlossenen Zustand umgeschaltet wird, oder umgekehrt;
Einrichtungen zum Berechnen des Differenzwertes mindestens eines der Motorbetriebszustände zwischen den gespeicherten Werten, wenn das Rückführungsventil geöffnet und geschlossen ist; und
Einrichtungen zum Vergleichen der Differenz mit einem vorbestimmten Differenzbereich, um Störungen zu erfassen.

2. Fehlerdiagnoseeinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Motorbetriebszustand der Ansaugdruck in der Ansaugleitung ist.

3. Fehlerdiagnoseeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung ein Arbeitselektromagnet ist, der die Öffnungs- und Schließeinrichtung durch allmähliches Ändern einer Steuerleistung regelt.

4. Fehlerdiagnoseeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung ein Stoßdämpferventil ist.

5. Verfahren zum Diagnostizieren einer Störung der Abgasrückführungssteuerung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Erfassen der Motorbetriebszustände, wenn eine Rückführungsleitung geöffnet wird, sowie Speichern der Zustände;
allmähliches Ändern der Durchflußmenge des Rückführungsgases in der Rückführungsleitung, wenn die offene Rückführungsleitung geschlossen wird;
Erfassen der Motorbetriebszustände, wenn die Rückführungsleitung geschlossen wird, und Speichern der Zustände;
Berechnen der Differenz mindestens eines der Motorbetriebszustände, die zwischen den gespeicherten Werten besteht, wenn die Rückführungsleitung geöffnet und geschlossen wird;
Vergleichen der Differenz mit einem vorbestimmten Differenzbereich, um Störungen zu erfassen; und allmähliches Ändern der Durchflußmenge des Rückführungsgases in der Rückführungsleitung, wenn die geschlossene Rückführungsleitung geöffnet wird.

6. Verfahren zum Diagnostizieren einer Störung in einer Abgasrückführungssteuerung gemäß Anspruch 5, wobei einer der Motorbetriebszustände der Ansaugdruck ist.