DE4135190C2

DE4135190C2 - Abgasrückführungssteuereinrichtung

Info

Publication number: DE4135190C2
Application number: DE4135190A
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Ohuchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1991-10-24
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2011-10-25
Also published as: US5152273A; DE4135190A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführungssteuereinrichtung zur Steuerung der Rückführung eines Teils des Abgases eines Verbrennungsmotors in den Motor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie Fehlerdiagnoseeinrichtungen gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 5 und 6.

Aus DE 37 03 091 C2 ist eine solche Abgasrückführungssteuereinrichtung bekannt, die eine Rückführungsleitung zur Rückführung des Abgases des Verbrennungsmotors in die Luftansaugleitung, ein Rückführungsventil zur Steuerung der Durchflußmenge des durch die Rückführungsleitung strömenden Abgases, eine Steuereinrichtung für den Durchtrittsquerschnitt des Rückführungsventils und eine Einrichtung zur Erfassung des Laufzustandes des Verbrennungsmotors. Die Abgasrückführung (im folgenden auch AGR abgekürzt), dient der Reduzierung der Schadstoffe im Abgas, beispielsweise der Verringerung des NO_X-Gehalts.

Bei der bekannten AGR-Steuereinrichtung wird die rückgeführte Abgasmenge nicht direkt erfaßt. Die Folge ist, daß, wenn die rückgeführte Abgasmenge aufgrund von Verschleiß beim Rückführungsventil zunimmt, eine Verschlechterung der Einstellbarkeit des Ventils auftritt. Wenn aber die AGR- Durchflußmenge abnimmt, steigt die Temperatur des Motors an, so daß auch der NO_X-Anteil im Abgas zunimmt. Wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, entspricht das aktuelle AGR-Verhältnis (erstes Abgasrückführungsverhältnis) nicht dem angestrebten AGR-Verhältnis (zweites Abgasrückführungsverhältnis), so daß während der Dauer zeitweiliger Veränderungen eine Verschlechterung der Qualität des Abgases eintritt. Wenn aufgrund einer Verschlechterung von Teilen der AGR-Steuereinrichtungen diese annormal arbeitet, können die Abweichungen nur schwer erfaßt werden, da die AGR- Durchflußmenge nicht direkt erfaßt werden kann.

Zwar ist aus JP-A-85 256 546 eine Einrichtung zur Fehlerdiagnose für AGR-Steuereinrichtungen bekannt, bei der auf Basis der Druckdifferenz zwischen den Auslässen des Rückführungsventils und der Ansaugluftleitung ein Verstopfen des Rückführungsventils ermöglicht wird. Jedoch kann eine Zunahme der AGR-Durchflußmenge aufgrund einer Verschlechterung (Verschleiß) des Rückführungsventils nicht exakt durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasrückführungssteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, die eine präzise Regelung ermöglicht und mittels einer Fehlerdiagnoseeinrichtung eine Betriebsstörung anzeigen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Einrichtung bei der Abgasrückführung der Steuereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie bei den Fehlerdiagnoseeinrichtungen mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 5 bzw. 6.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Abgasrückführungssteuereinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.

Gemäß der Erfindung kann die Druckdifferenz auf der Basis einer Beziehung zwischen dem Meßwert der Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors oder der Drehzahl des Verbrennungsmotors und dem Drosselöffnungsgrad korrigiert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Abgasrückführungs-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit, welche die Einrichtung steuert,

Fig. 3 und 4 Erläuterungsdiagramme zur Beschreibung der Eigenschaften der Einrichtung,

Fig. 5 und Fig. 6 Flußdiagramme zur Beschreibung der Betriebsweise der Einrichtung,

Fig. 7 und Fig. 8 Diagramme zur Veranschaulichung der Eigenschaften der Einrichtung,

Fig. 9 ein Erläuterungsdiagramm zur Beschreibung einer Steueraufgabe der Einrichtung,

Fig. 10 und Fig. 11 Flußdiagramme zur Beschreibung der Betriebsweise einer zweiten Ausführungsform der Einrichtung,

Fig. 12 bis Fig. 14 Flußdiagramme zur Beschreibung der Betriebsweise einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 15 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform einer Fehlerdiagnoseeinrichtung der Abgasrückführungs-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 16 das Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit, welche die Steuerung der Fehlerdiagnoseeinrichtung durchführt,

Fig. 17 ein Erläuterungsdiagramm zur Beschreibung der Beziehung zwischen den Drücken des Rückführungsventils und der Ansaugluftleitung in der Abgasrückführungs-Steuereinheit,

Fig. 18 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einer Druckdifferenz, die zwischen den Drücken in der Ansaugluftleitung und am Auslaß des Rückführungsventils besteht, sowie dem AGR-Verhältnis in der Abgasrückführungs-Steuereinrichtung und

Fig. 19 ein Flußdiagramm zur Beschreibung der Betriebsweise der Fehlerdiagnoseeinrichtung.

In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele wird eine Abgasrückführungs-Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 stellt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Abgasrückführungs-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen: 1 - einen Motor; 3 - eine Luftansaugleitung; 4 - ein Einlaßsammelrohr; 5 - eine Einspritzvorrichtung; 6 - einen Drucksensor; 7 - ein Drosselventil; 8 - einen Drosselöffnungsgradsensor; 11 - ein Rückführungsventil; 12 - ein Betätigungsglied für die Durchtrittsquerschnittssteuerung (im folgenden als AGR-Magnetspule bezeichnet); 13 - eine Zündspule; 14 - eine Zündvorrichtung; 15 - eine Abgasleitung; 17 - einen Wassertemperatursensor; 18 - einen Druckdifferenzsensor; 20 - eine Batterie; 21 - einen Zündschlüsselschalter; 22 - eine elektronische Steuereinheit; 23 - eine Warnlampe.

Gemäß Fig. 1 ist der Drucksensor 6 ein Halbleiterdrucksensor, der den Ansaugluftdruck zur Messung der Menge der von der Ansaugluftleitung 3 durch das Einlaßsammelrohr 4 in den Motor 1 angesaugten Luftmenge erfaßt. Die Einspritzvorrichtung 5 ist stromaufwärts des Drosselventils 7 angeordnet und besorgt die Kraftstoffeinspritzung. Der Drosselöffnungssensor 8 ist mit dem Drosselventil 7 zur Erfassung des Öffnungsgrades des Drosselventils verbunden. Der Wassertemperatursensor 17 ist ein Thermistor, der die Kühlwassertemperatur des Motors 1 erfaßt. Die Zündspule 13 bewirkt die Zündung durch ein von der Zündvorrichtung 14 geliefertes Signal und übermittelt das erzeugte Zündsignal an die elektronische Steuereinheit 22.

Das Rückführungsventil 11 ist ein Vakuumservoventil, das in einem Abgasrückführungsdurchtrittskanal angeordnet ist, welcher die Ansaugluftleitung 3 mit der Abgasleitung 15 verbindet. Die AGR-Magnetspule 12 ist zwischen die Membrankammer des Rückführungsventils 11 und die Ansaugluftleitung 3 geschaltet und steuert durch ein von der elektronischen Steuereinheit 22 geliefertes Signal den Unterdruck des in der Membrankammer des Rückführungsventils 11 vorhandenen Gases. Der Durchtrittsquerschnitt des Rückführungsventils 11 ist durch den Unterdruck in der Membrankammer veränderbar. Zwischen der Ansaugluftleitung 3 und einer Stelle am Auslaß des Rückführungsventils 11 ist eine Bypaßleitung des Rückführungsdurchtrittskanals für das Abgas vorgesehen. Der Druckdifferenzsensor 18 ist in der Bypaßleitung angeordnet und erfaßt die Druckdifferenz, die zwischen den Drücken in der Ansaugluftleitung und einer Stelle am Auslaß des Rückführungsventils 11 besteht, das heißt, eine Druckdifferenz zwischen zwei Punkten.

Die elektronische Steuereinheit 22 empfängt die jeweiligen Signale des Drucksensors 6, des Drosselöffnungsgradsensors 8, der Zündspule 13 und des Wassertemperatursensors 17, und steuert den Durchtrittsquerschnitt des AGM-Rückführungsventils 11. Dementsprechend erhält die elektronische Steuereinheit 22 eine Steuergröße von seiten der AGR-Magnetspule 12 zwecks Steuerung der AGR-Menge und steuert die AGR-Magnetspule 12 an.

Fig. 2 stellt ein detailliertes Blockschaltbild der elektronischen Steuereinheit 22 dar. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 100 einen Mikrocomputer, der aus folgenden Komponenten besteht: der Zentraleinheit 200 (CPU), die eine Steuergröße der AGR-Magnetspule 12, oder dergleichen, entsprechend vorbestimmten Programmen berechnet; dem Freilaufzähler 201 zum Messen der Umdrehungsperiode des Motors 1; dem Taktgeber 202, der durch Takten das Taktverhältnis des an die AGR-Magnetspule angelegten Treibersignals mißt; dem A/D-Umsetzer 203 zur Umsetzung eines analogen Eingangssignals in ein Digitalsignal; dem RAM 205, der als Arbeitsspeicher dient; dem ROM 206, der die Programme speichert; dem Ausgangsport 207 zum Ausgeben des Treibersignals und dem Sammelbus 208, oder dergleichen. Das Bezugszeichen 101 bezeichnet eine erste Eingabeschnittstellenschaltung, die ein primärseitiges Zündsignal der Zündspule 13 in Form bringt und es dann als Unterbrechungssignal an den Mikrocomputer 100 liefert. Wenn das Unterbrechungssignal erzeugt ist, liest die Zentraleinheit 200 (CPU) den Wert des Zählers 201 ab, berechnet die Periode der Motorumdrehungszahl aus der Differenz zwische dem aktuell abgelesenen Wert und dem zuvor abgelesenen Wert, der im RAM 205 gespeichert ist. Weiter bezeichnen die Bezugszeichen 102 - eine zweite Eingabeschnittstellenschaltung, welche die entsprechenden Signale des Drucksensors 6, des Drosselventilöffnungsgradsensors 8, des Wassertemperatursensors 17 und des Druckdifferenzsensors 18, oder dergleichen, empfängt und an den A/D-Umsetzer 203 liefert; 104 - eine Ausgabeschnittstellenschaltung, welche das Treiberausgangssignal des Ausgangsports 207 verstärkt und an die AGR-Magnetspule 12 liefert.

Fig. 3 stellt ein Erläuterungsdiagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Druckdifferenz, die zwischen zwei Punkten besteht und vom Druckdifferenzsensor 18 geliefert wird, und dem Druck in der Ansaugluftleitung 3. Entsprechend dem Erläuterungsdiagramm ist der Ausgangswert der Druckdifferenz zwischen zwei Punkten, das heißt der Ausgangswert des Druckdifferenzsensors 18, umso größer, je größer die AGR-Durchflußmenge ist.

Fig. 4 stellt ein Erläuterungsdiagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Ausgabe des Druckdifferenzsensors 18 und dem AGR-Verhältnis bei verschiedenen Fahrzuständen dar, das heißt, bei verschiedenen Lade- bzw. Belastungszuständen des Verbrennungsmotors. Entsprechend dem Erläuterungsdiagramm fällt die Druckdifferenz zwischen zwei Punkten des Druckdifferenzsensors 18 und des AGR-Verhältnisses zwischen den Fällen A und B des Ladezustandes des Verbrennungsmotors unterschiedlich aus. Bei der Erfindung wird das aktuelle AGR-Verhältnis auf der Basis des Ladezustandes des Verbrennungsmotors berechnet. Demgemäß arbeitet die Steuerung auf eine AGR-Durchflußmenge hin, die den Laufbedingungen des Motors entspricht.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 5 und 6 eine Erläuterung der Betriebsweise der Zentraleinheit 200 (CPU) der Abgasrückführungs-Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.

Fig. 5 zeigt den Signalverarbeitungsablauf der Hauptroutine. In Schritt 300 führt das Programm bestimmte anderweitige Steuerungen durch. Wenn diese Steuervorgänge beendet sind, führt das Programm in Schritt 301 die AGR-Steuerung durch, welche die Rückführungssteuerung des Abgases ausführt, woraufhin das Programm nach Schritt 300 zurückkehrt.

Als nächstes wird die AGR-Steuerung unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.

In Schritt 350 wird die Motorumdrehungszahl Ne erfaßt. In Schritt 351 wird der Ansaugluftleitungsdruck Pb erfaßt. In Schritt 352 wird der AGR-Betriebsbereich bestimmt. In Schritt 353 wird entschieden, ob der Motor im AGR-Betriebsbereich arbeitet. Arbeitet der Motor außerhalb des AGR-Betriebsbereichs, wird in Schritt 354 das Ziel-AGR-Verhältnis T_AGR berechnet (zweites Abgasrückführungsverhältnis), und zwar aufgrund der Motorumdrehungszahl Ne und des Ansaugluftleitungsdruckes Pb. In Schritt 355 wird die Basis-AGR-Steuermenge K_BASIS entsprechend dem Ziel-AGR-Verhältnis T_AGR berechnet.

Weiter erfaßt in Schritt 356 der Programmablauf die Druckdifferenz P1 zwischen den Drücken der Ansaugluftleitung 3 und dem Rückführungsventil 11 aufgrund des vom Druckdifferenzsensor 18 gelieferten Signals. Da die Beziehung zwischen der Druckdifferenz P1 und dem tatsächlichen AGR-Verhältnis P_AGR gemäß Fig. 4 in Abhängigkeit von der Laufbedingung des Verbrennungsmotors unterschiedlich ausfällt, korrigiert das Programm in Schritt 357 die Druckdifferenz P1 auf der Basis des Belastungszustandes des Verbrennungsmotors und berechnet das aktuelle AGR-Verhältnis P_AGR (erstes Abgasrückführungsverhältnis). Das heißt, daß der Druckwert Pb der Ansaugluftleitung 3 erfaßt und auf der Basis des erfaßten Wertes das aktuelle AGR-Verhältnis P_AGR durch Korrigieren der Druckdifferenz P1 berechnet wird. In Schritt 358 wird der Steuergewinn ΔK_AGR aufgrund eines Wertes berechnet, der durch Subtrahieren des aktuellen AGR-Verhältnisses P_AGR vom aktuellen AGR-Verhältnis T_AGR auf der Basis des in Fig. 7 dargestellten Diagramms erhalten wird.

Fig. 7 stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Kennlinie des Verstärkungsgewinns ΔK_AGR dar. Der Wert, der durch Subtrahieren des aktuellen AGR-Verhältnisses P_AGR vom Ziel-AGR-Verhältnis T_AGR erhalten wird, ist auf der Abszisse abgetragen, während der Wert des Steuergewinns ΔK_AGR, der dem subtrahierten Wert entspricht, auf der Ordinate abgetragen ist.

In Schritt 359 berechnet das Programm den T_AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR durch Addieren des Steuergewinns ΔK_AGR zu dem vor der Berechnung bestehenden Steuerkorrekturwert K_AGR. In Schritt 360 wird der AGR-Steuerwert K durch Addieren der Basissteuergröße K_BASIS zum AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR berechnet, der in Schritt 359 erhalten wurde. In Schritt 361 wird die Steuerbetriebsdauer D_AGR aufgrund des erhaltenen AGR-Steuerwertes K auf der Basis des Diagramms der Fig. 8 berechnet, das die Beziehung zwischen dem AGR-Steuerwert K und der Steuerbetriebsrate D wiedergibt. In Schritt 362 steuert das Programm die AGR-Magnetspule 12 auf der Basis der Steuerbetriebsdauer T_AGR. Durch diese Steuerung verschwindet die Differenz zwischen dem Ziel-AGR-Verhältnis T_AGR und dem tatsächlichen AGR-Verhältnis P_AGR, während das Ziel-AGR-Verhältnis T_AGR und das tatsächliche AGR-Verhältnis P_AGR übereinstimmen.

Fig. 9 ist ein Erläuterungsdiagramm zur Veranschaulichung der Definition der Steuerbetriebsrate D. Wird die Einschaltzeit mit T_EIN und die Dauer einer Einzelperiode mit T angenommen, ergibt sich die Steuerbetriebsrate D anhand der folgenden Gleichung:

Wenn nun der Motor beispielsweise im Leerlaufbetrieb, und nicht im AGR-Betriebsbereich arbeitet, liefert das Programm in Schritt 353 die Aussage NEIN und setzt in Schritt 363 die AGR-Steuergröße K auf 0, das heißt, daß eine AGR-Durchflußgröße vorliegt. In Schritt 361 berechnet das Programm die Steuerbetriebsdauer D_AGR aus der AGR-Steuergröße, deren Wert 0 ist. In Schritt 362 wird die AGR-Magnetspule 12 auf der Basis der Steuerbetriebsdauer T_AGR angesteuert.

Die Fig. 10 und 11 stellen Flußdiagramme zur Veranschaulichung einer zweiten Ausbildungsform der AGR-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Zunächst soll das Flußdiagramm in Fig. 10 erläutert werden.

In Schritt 400 ermittelt das Programm, ob erstmalig nach dem Einschalten der Batterie 20 Spannung vorhanden ist. Dies geschieht durch Erfassung der Tatsache, daß die Ausgangsspannung der an die Batterie 20 angeschlossenen zweiten Leistungsversorgungsschaltung 106 von einem niedrigen Spannungswert auf einen hohen Spannungswert ansteigt. Ergibt sich die Aussage JA, wird in Schritt 401 der AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR auf 0 eingestellt. Danach führt das Programm nacheinander die übrigen Steuerprozeduren (Schritt 402) und die AGR-Steuerprozedur (Schritt 403) aus.

Falls weiter in Schritt 400 bei der Entscheidung der Frage, ob die Spannung nach Einschalten der Batterie 20 erstmalig eingeschaltet ist, die Antwort NEIN lautet, das heißt, daß die Batterie 20 bereits eingeschaltet war, und dann der Zündschlüsselschalter 21 eingeschaltet wird, stellt das Programm den AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR nicht auf 0, sondern verwendet denjenigen AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR, der zuvor im REM 205 gespeichert und in den Verarbeitungsschritten 402 und 403 verwendet wurde.

Als nächstes wird eine Erläuterung des Flußdiagramms der Fig. 11 gegeben.

Die Programmabläufe in den Schritten 450 bis 459 dieses Flußdiagramms entsprechen denen der Schritte 350 bis 359 des Flußdiagrammes der Fig. 6. Daher kann eine detaillierte Beschreibung entfallen. In den Schritten 450 bis 459 berechnet das Programm den AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR im Betriebsbereich der AGR. In Schritt 460 wird der berechnete AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR abgespeichert. In Schritt 461 wird der AGR-Steuerkorrekturwert K durch Addieren der Basissteuergröße K_BASIS zum AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR berechnet, der in Schritt 459 erhalten wurde. In Schritt 462 berechnet das Programm die Steuerbetriebsdauer T_AGR aus dem ermittelten AGR-Steuerwert K. In Schritt 463 steuert das Programm die AGR-Magnetspule 12 auf der Basis der Steuerbetriebsdauer T_AGR an.

Wie oben erwähnt, wird der AGR-Steuerkorrekturwert K_Gr nach der Berechnung abgespeichert. Wenn bei der vorliegenden Einrichtung die Leistungsversorgung eingeschaltet ist, verwendet im Falle, daß die Versorgung nach dem Einschalten der Batterie 20 nicht zum erstenmal verfügbar ist, das Programm den abgespeicherten AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR vor der Berechnung als Korrekturwert der AGR-Steuerung. Daher wird die AGR-Steuerung sofort nach dem Einschalten des Zündschlüsselschalters 21 exakt ausgeführt.

Die Fig. 12 bis 14 stellen Flußdiagramme zur Veranschaulichung der Betriebsweise einer dritten Ausführungsform der AGR-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Zunächst soll das Flußdiagramm der Fig. 12 beschrieben werden.

In den Schritten 500 und 501 führt das Programm, wie im Falle der Schritte 300 und 301 des Flußdiagrammes der Fig. 5, nacheinander die sonstigen Steuerbehandlungsvorgänge sowie die AGR-Steuerbehandlung durch. Nach Beendigung der AGR-Steueroperationen in Schritt 501 führt das Programm in Schritt 502 die Fehlerbestimmungsprozedur durch und kehrt nach Schritt 500 zurück.

Nunmehr werden die Einzelheiten der Fehlerbestimmungsprozedur der Einrichtung anhand des Flußdiagrammes der Fig. 13 erläutert.

In Schritt 550 trifft das Programm eine Entscheidung darüber, ob der AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR kleiner als der vorbestimmte Wert E ist, der unterhalb eines Standardwertes liegt und das Ergebnis beispielsweise eines Abgastestes ist. Wenn der AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR größer als der vorbestimmte Wert E ist, entscheidet das Programm in Schritt 551, ob der AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR größer als der vorbestimmte Wert F ist, der oberhalb des Standardwertes liegt und seinerseits das Ergebnis beispielsweise eines Abgastestes ist. Ist der AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR kleiner als der vorbestimmte Wert F, stellt das Programm in Schritt 552 das Funktionieren der AGR-Steuereinrichtung als normal fest, setzt eine Normalitätsmarke und schaltet in Schritt 553 die Warnlampe 23 ab. Wenn weiter der AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR kleiner als der vorbestimmte Wert E ist und die Aussage des Programmes in Schritt 550 JA lautet, oder wenn der AGR-Steuerkorrekturwert K_AGR größer als der vorbestimmte Wert F ist und die Aussage des Programms in Schritt 551 JA lautet, stellt das Programm in Schritt 554 das Funktionieren der AGR-Steuereinrichtung als anormal fest, setzt eine Anormalitätsmarke und schaltet das Warnlicht 23 ein. Bei der vorliegenden Erfindung wird also die AGR-Steuereinrichtung durch Erfassen der mangelnden Übereinstimmung zwischen dem Ziel-EGR-Verhältnis T_AGR und dem aktuellen AGR-Verhältnis T_AGR als Defekt ermittelt.

Als nächstes wird auf der Basis des Flußdiagramms der Fig. 14 eine weitere Ausführungsform der Bestimmung des fehlerhaften Arbeitens der AGR-Steuereinrichtung erläutert.

In Schritt 600 ermittelt das Programm den Absolutwert eines Wertes, der durch Subtrahieren des aktuellen AGR-Verhältnisses T_AGR vom Ziel-AGR-Verhältnis T_AGR als Wert G erhalten wird. In Schritt 602 wird eine Entscheidung darüber getroffen, ob der Absolutwert G größer als der vorbestimmte Wert H ist, bei dem es sich um einen zulässigen Standardwert als Ergebnis beispielsweise eines Abgastestes handelt. Wenn der Absolutwert G kleiner als der vorbestimmte Wert H ist, wird in Schritt 602 das Funktionieren der AGR-Steuereinrichtung als normal festgestellt, eine Normalitätsmarke gesetzt, und in Schritt 603 die Warnlampe 23 ausgeschaltet. Wenn der Absolutwert E größer als der vorbestimmte Wert H ist und die Aussage des Programmes in Schritt 601 JA lautet, wird in Schritt 604 die Funktionsweise der AGR-Steuereinrichtung als anormal festgestellt, eine Anormalitätsmarke gesetzt, und in Schritt 605 die Warnlampe 23 eingeschaltet.

Weiter vergleicht das Programm dieser Ausführungsform den Absolutwert G, der die Differenz zwischen dem Ziel-AGR-Verhältnis T_AGR und dem aktuellen AGR-Verhältnis P_AGR zum Ausdruck bringt mit dem vorbestimmten Wert H, und stellt sofort als Ergebnis das fehlerhafte Arbeiten der Einrichtung fest. Die Programmoperation kann aber auch das Versagen der Einrichtung aufgrund der Feststellung treffen, daß die Beziehung zwischen dem Absolutwert G und dem vorbestimmten Wert H für eine gewisse Zeitdauer bestehen bleibt, und zwar durch Einbeziehen der Taktmittel des Taktgebers 202. Die Operation kann bei der Fehlerbestimmung den Zahlenwert der Anormalität beispielsweise in den Schritten 550 und 551 der Fig. 13 unter Verwendung des Zählers 201 zählen. Das fehlerhafte Arbeiten der Einrichtung wird konstatiert, wenn die Anormalitätszählung kontinuierlich auf einen vorbestimmten Wert ansteigt.

Weiter wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Druckdifferenz zwischen den Drücken der Ansaugluftleitung 3 und dem Rückführungsventil 11 durch Einsatz des Druckdifferenzsensors 18 als Druckunterschied zwischen zwei Punkten bestimmt. Die Druckdifferenz kann aber auch aus dem Unterschied zwischen dem Absolutwert des Druckes, der am Auslaß des Rückführungsventils 11 erfaßt wird, und dem Druckwert der Ansaugluftleitung 3 bestehen.

Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, führt die Abgasrückführungs-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Steuerung der Vergrößerung oder Verkleinerung des Durchtrittsquerschnittes des Rückführungsventils so durch, daß das erste Abgasrückführungsverhältnis und das zweite Abgasrückführungsverhältnis übereinstimmen. Daher kann eine exakte Abgasrückführungssteuerung durchgeführt werden, die den verschiedenen Laufzuständen des Motors entspricht. Weiter wird die Differenz zwischen dem ersten Abgasrückführungsverhältnis und dem zweiten Abgasrückführungsverhältnis, oder ein Wert, der diesem Unterschied entspricht, gespeichert. Daher kann die Abgasrückführungssteuerung rasch und genau erfolgen, wenn der Zündschalter eingeschaltet ist. Da weiter das Vorliegen eines Defektes durch Erfassen der mangelnden Übereinstimmung zwischen dem ersten Abgasrückführungsverhältnis und dem zweiten Abgasrückführungsverhältnis ermittelt wird, wird das Versagen der Einrichtung unmittelbar und exakt erfaßt.

Als nächstes wird die Fehlerdiagnoseeinrichtung der Abgasrückführungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 15 stellt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Fehlerdiagnoseeinrichtung der Abgasrückführungs-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In Fig. 15 bezeichnen die Bezugszeichen: 1 - einen Motor; 3 - eine Ansaugluftleitung; 4 - ein Einlaßsammelrohr; 5 - eine Einspritzvorrichtung; 6 - einen Drucksensor, der den Druck der Ansaugluftleitung 3 erfaßt; 7 - ein Drosselventil; 8 - ein Drosselöffnungsgradsensor; 11 - ein Rückführungsventil; 112 - einen Drucksensor, der am Auslaß des Rückführungsventils 11 angeordnet ist; 13 - eine Zündspule; 14 - eine Zündeinrichtung; 15 - eine Abgasleitung; 20 - eine Batterie; 21 - einen Zündschlüsselschalter; 22 - eine elektronische Steuereinheit; 23 - eine Warnlampe; 25 - ein ADW-Ventil.

Gemäß Fig. 15 ist der Drucksensor 6 ein Halbleiterdrucksensor, der den Ansaugluftdruck zum Messen der Menge, die von der Ansaugluftleitung 3 durch das Einlaßsammelrohr 4 in den Motor 1 eingesaugt wird, erfaßt. Die Einspritzvorrichtung 5 ist stromaufwärts des Drosselventils 7 angeordnet und führt die Kraftstoffeinspritzung durch. Der Drosselöffnungsgradsensor 8 zur Erfassung des Öffnungsgrades des Drosselventils ist mit dem Drosselventil 7 verbunden. Die Zündspule 13 bewirkt die Zündung aufgrund eines von der Zündeinrichtung 14 gelieferten Signals und übermittelt das erzeugte Zündsignal an die elektronische Steuereinheit 22.

Das Rückführungsventil 11 ist ein Vakuumservoventil, das im Abgasrückführungskanal angeordnet ist, der die Ansaugluftleitung 3 mit der Abgasleitung 15 verbindet. Der Drucksensor 112 ist am Ausgang des Rückführungsventils 11 angeordnet, erfaßt den Druck des vom Rückführungsventil 11 zurückgeführten Abgases und liefert das erfaßte Signal an die elektronische Steuereinheit 22. Die elektronische Steuereinheit 22 empfängt die jeweiligen Signale des Drucksensors 6, des Drosselöffnungsgradsensors 8 und der Zündspule 13 und steuert den Durchtrittsquerschnitt des AGR-Rückführungsventils 11. Die elektronische Steuereinheit 22 empfängt also die jeweiligen Signale, sowie eine Steuergröße einer AGR-Magnetspule (nicht dargestellt) zur Steuerung der AGR-Durchflußmenge.

Fig. 16 stellt ein detailliertes Blockschaltbild der elektronischen Steuereinheit 22 dar. In Fig. 16 bezeichnet das Bezugszeigen 100 einen Mikrocomputer, der aus folgenden Komponenten besteht: der Zentraleinheit 200 (CPU), welche die Steuergröße der AGR-Magnetspule, oder dergleichen, entsprechend den vorbestimmten Programmen berechnet; dem Freilaufzähler 201 zur Messung einer Umlaufperiode des Motors 1; dem Taktgeber 202, der durch Takten das Betriebsdauerverhältnis des Steuersignals mißt, das an die AGR-Magnetspule angelegt wird; dem A/D-Umsetzer 203, der das Analogsignal in ein Digitalsignal umwandelt; dem RAM 205, der als Arbeitsspeicher dient; dem ROM 206, in welchem die Programme gespeichert sind; dem Ausgangsport 207 zum Ausgeben des Steuersignals; dem Sammelbus 208, oder dergleichen. Das Bezugszeichen 101 bezeichnet eine erste Eingabeschnittstellenschaltung, die das primärseitige Zündsignal der Zündspule 13 in Form bringt und als Unterbrechungssignal an den Mikrocomputer 100 liefert. Wenn das Unterbrechungssignal erzeugt ist, liest die Zentraleinheit 200 (CPU) einen Wert des Zählers 201 aus und berechnet die Periode einer Motorumdrehungszahl aus der Differenz zwischen dem aktuell gelesenen Wert und dem zuvor gelesenen Wert, der im RAM 205 gespeichert ist. Weiter bezeichnen die Bezugszeichen: 102 - eine zweite Eingabeschnittstellenschaltung, welche die entsprechenden Signale der Drucksensoren 6 und 112 sowie des Drosselöffnungsgradsensors 8 empfängt und an den A/D-Umsetzer 203 liefert; 104 - eine Ausgangsschnittstellenschaltung, welche das Steuerausgangssignal des Ausgangsports 207 verstärkt und an die, nicht dargestellte, AGR-Magnetspule liefert, so daß die Warnlampe 23 eingeschaltet wird, wenn die AGR-Steuereinrichtung defekt ist.

Weiter stellt Fig. 17 ein Erläuterungsdiagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Druckwert am Auslaß des Rückführungsventils 11, wie er durch den Drucksensor 112 erfaßt wird, und dem Druckwert an der Ansaugluftleitung 3 dar, der durch den Drucksensor 6 erfaßt wird. Allgemein ist gemäß Fig. 3 der Druckunterschied zwischen dem Druckwert der Ansaugluftleitung 3 und dem Druckwert am Auslaß des Rückführungsventils 11 umso größer, je größer die AGR-Menge ist.

Fig. 18 stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem AGR-Verhältnis und der Druckdifferenz zwischen dem Druckwert der Ansaugluftleitung 3 und dem Druckwert am Auslaß des Rückführungsventils 11 dar. Die im Diagramm wiedergegebenen Fälle A und B zeigen Belastungszustände des Verbrennungsmotors. Wenn das AGR-Verhältnis im vorbestimmten Bereich von 5 bis 15% liegt und der Motor im Lade- bzw. Belastungszustand B arbeitet, ist der Differenzanteil (P2-P1) der Druckdifferenz entsprechend dem Bereich des AGR-Verhältnisses von 15% und 5% groß im Vergleich zum Druckanteil (P2′-P1′) der Druckdifferenz, wenn der Motor im Belastungszustand A arbeitet. Daraus geht hervor, daß die Beziehung zwischen dem AGR-Verhältnis und der zwischen dem Druckwert der Ansaugluftleitung 3 und dem Druckwert am Auslaß des Rückführungsventils 11 bestehenden Druckdifferenz in Abhängigkeit vom Belastungszustand des Verbrennungsmotors veränderlich ist. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Druckdifferenz zwischen dem Druckwert der Ansaugluftleitung 3 und dem Druckwert am Auslaß des Rückführungsventils 11 erfaßt, und der erfaßte Wert wird entsprechend dem Belastungszustand korrigiert, wobei die Einrichtung als defekt konstatiert wird, wenn der korrigierte Wert als außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegend festgestellt wird.

Nachfolgend wird auf der Basis des Flußdiagramms der Fig. 19 die detaillierte Betriebsweise der Fehlerdiagnoseeinrichtung beschrieben.

Zunächst fällt in Schritt 300 das Programm eine Entscheidung darüber, ob der Motor im EGR-Bereich arbeitet. Falls eine EGR-Durchflußmenge auftritt und die Bestimmungsaussage JA lautet, wird in Schritt 301 der Druck P_OUT durch den Drucksensor 62 gemessen, das heißt, der Druck am Auslaß des Rückführungsventils 11. In Schritt 302 mißt der Drucksensor 6 den Druck Pb der Ansaugluftleitung 3. In Schritt 303 berechnet das Programm die Druckdifferenz (P_OUT-Pb) zwischen dem Druckwert am Auslaß des Rückführungsventils 11 und dem Druckwert der Ansaugluftleitung 3.

Wenn die Druckdifferenz (P_OUT-Pb) berechnet ist, wird der Ladezustand des Motors aus dem erfaßten Druckwert Pb der Ansaugluftleitung 3 bestimmt, um eine Korrektur an der berechneten Druckdifferenz (P_OUT-Pb) entsprechend dem Belastungszustand des Verbrennungsmotors vorzunehmen. In Schritt 304 korrigiert das Programm die Druckdifferenz (P_OUT-Pb) entsprechend dem Druckwert Pb der Ansaugluftleitung 3.

In Schritt 305 wird eine Entscheidung darüber gefällt, ob die korrigierte Druckdifferenz, das heißt der Druckdifferenzkorrekturwert, in einem vorbestimmten Bereich liegt. Liegt der Druckdifferenzkorrekturwert im vorbestimmten Bereich, wird in Schritt 306 festgestellt, daß die AGR-Steuereinrichtung normal arbeitet, woraufhin eine Normalitätsmarke gesetzt wird. In Schritt 311 wird dann die Warnlampe 23 abgeschaltet. Wenn jedoch der Druckdifferenzkorrekturwert außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt und die Aussage in Schritt 305 NEIN lautet, erfolgt in Schritt 308 die Feststellung, daß die AGR-Steuereinrichtung anormal arbeitet, und es wird eine Anormalitätsmarke gesetzt. In Schritt 309 wird dann die Warnlampe 23 eingeschaltet.

Weiter wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Laufzustand des Verbrennungsmotors festgestellt, das heißt, der Ladezustand des Verbrennungsmotors, und zwar aufgrund des Druckwertes Pb der Ansaugluftleitung 3, der bereits erfaßt wurde. Es wird die Druckdifferenz (P_OUT-Pb) korrigiert, die zwischen dem Druckwert am Auslaß des Rückführungsventils 11 und dem Druckwert der Ansaugluftleitung 3 besteht, und zwar auf der Basis des genannten Ladezustandes. Die Korrektur kann aber auch auf der Basis eines Funktionswertes erfolgen, der die Beziehung zwischen der Motorumdrehungszahl und dem Drosselöffnungsgrad oder einem gemessenen Wert der Ansaugluftmenge wiedergibt.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird im Rahmen des ersten Aspektes des Fehlererfassungsgerätes der Abgasrückführungs-Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung der Differenzdruck zwischen dem Ansaugluftleitungsdruck, der durch die Laufbedingungserfassungsmittel erfaßt wird, und dem Druck am Auslaß des Rückführungsventils, der durch die Druckerfassungsmittel erfaßt wird, berechnet. Die entsprechende Differenz wird auf der Basis des Ansaugluftleitungsdruckes korrigiert, wobei ein Alarm ausgelöst wird, wenn der Korrekturwert außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt. Weiter wird im Rahmen des zweiten Aspektes der Erfindung der Differenzdruck auf der Basis des gemessenen Wertes der dem Verbrennungsmotor zugeführten Ansaugluftmenge, oder auf der Basis des Funktionswertes der Motorumdrehungszahl und des Drosselöffnungsgrades korrigiert. Daher besteht die Wirkung der Erfindung darin, daß ein Funktionsfehler der Einrichtung präzise entsprechend dem Lade- bzw. Belastungszustand des Verbrennungsmotors diagnostiziert werden kann, ob dieser Fehler nun durch das Anwachsen der AGR-Durchflußmenge aufgrund der Verschlechterung des Abgasdruckwandlers ADW in der Abgasrückführungs-Steuereinrichtung, oder durch die Abnahme der AGR-Durchflußmenge aufgrund der Verstopfung des Ventils hervorgerufen wurde.

Claims

1. Abgasrückführungssteuereinrichtung zur Steuerung der Rückführung eines Teils des Abgases eines Verbrennungsmotors in den Motor, mit
einer Rückführungsleitung zur Rückführung des Abgases des Verbrennungsmotors (1) in die Luftansaugleitung (3),
einem Rückführungsventil (11) zur Steuerung der Durchflußmenge des durch die Rückführungsleitung strömenden Abgases,
Mitteln (12) zur Steuerung des Durchtrittsquerschnittes des Rückführungsventils und
Laufzustandserfassungsmittel (6, 8) zur Erfassung des Laufzustandes des Verbrennungsmotors,
gekennzeichnet durch
Druckdifferenzerfassungsmittel (18) zur Erfassung der Druckdifferenz, die an zwei willkürlich gewählten Punkten in der Rückführungsleitung zwischen dem Auslaß des Rückführungsventils (11) und der Lufteinlaßleitung oder zwischen dem Einlaß des Rückführungsventils und der Abgasleitung (15) besteht,
Mittel (22) zur Berechnung eines ersten Abgasrückführungsverhältnisses auf der Basis der Druckdifferenz und eines erfaßten Wertes der Laufzustandserfassungsmittel und
Mittel (22) zur Berechnung eines zweiten Abgasrückführungsverhältnisses, das dem erfaßten Wert der Laufzustandserfassungsmittel entspricht,
wobei die Rückführungssteuerung in der Weise erfolgt, daß der Durchschnittsquerschnitt des Rückführungsventils so vergrößert oder verkleinert wird, daß die zwischen dem ersten Abgasrückführungsverhältnis und dem zweiten Abgasrückführungsverhältnis bestehende Differenz auf Null gebracht wird.

2. Abgasrückführungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz eine zwischen den Werten der Luftansaugleitung und dem Auslaß des Rückführungsventils bestehende Differenz ist.

3. Abgasrückführungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Speichermittel zum Speichern der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Abgasrückführungsverhältnis oder eines Wertes entsprechend der Differenz aufweist.

4. Abgasrückführungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Fehlerdiagnosemittel zum Analysieren des Versagens der Abgasrückführungs-Steuereinrichtung durch Erfassen der Nicht-Übereinstimmung zwischen dem ersten und dem zweiten Abgasrückführungsverhältnis aufweist.

5. Fehlerdiagnoseeinrichtung für eine Abgasrückführungseinrichtung zur Steuerung der Rückführung eines Teils des Abgases eines Verbrennungsmotors in dem Motor, mit
einer Rückführungsleitung zur Rückführung des Abgases des Verbrennungsmotors (1) in die Luftansaugleitung (3),
einem Rückführungsventil (11) zur Steuerung der Durchflußmenge des durch die Rückführungsleitung strömenden Abgases,
Mitteln (25) zur Steuerung des Durchtrittsquerschnittes des Rückführungsventils und
Laufzustandserfassungsmitteln (68) zur Erfassung des Laufzustandes des Verbrennungsmotors,
gekennzeichnet durch
Druckdifferenzerfassungs- und Korrekturmittel (112) zur Erfassung der Druckdifferenz zwischen dem Ansaugluftleitungsdruck, der von den Laufzustandserfassungsmitteln erfaßt wird, und dem Druck am Auslaß des Rückführungsventils, und zur Korrektur der Druckdifferenz auf der Basis des Ansaugluftleitungsdruckes,
Bestimmungsmittel (22) zur Entscheidung darüber, ob der Korrekturwert der Druckdifferenz in einem vorbestimmten Bereich liegt und
Alarmmittel (22, 23), die auslösen, wenn die Bestimmungsmittel entscheiden, daß der Korrekturwert der Druckdifferenz außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt.

6. Fehlerdiagnoseeinrichtung für eine Abgasrückführungseinrichtung zur Steuerung der Rückführung eines Teils des Abgases eines Verbrennungsmotors in dem Motor, mit
einer Rückführungsleitung zur Rückführung des Abgases des Verbrennungsmotors (1) in die Luftansaugleitung (3),
einem Rückführungsventil (11) zur Steuerung der Durchflußmenge des durch die Rückführungsleitung strömenden Abgases,
Mitteln (25) zur Steuerung des Durchtrittsquerschnittes des Rückführungsventils und
Laufzustandserfassungsmittel (6, 8) zur Erfassung des Laufzustandes des Verbrennungsmotors,
gekennzeichnet durch
Druckerfassungsmittel zur Erfassung des Druckes am Auslaß des Rückführungsventils (11);
Druckdifferenzerfassungs- und Korrekturmittel (25) zur Erfassung der Druckdifferenz zwischen dem Ansaugluftleitungsdruck, der von den Laufzustandserfassungsmitteln erfaßt wird, und dem Druck am Auslaß des Rückführungsventils, und zur Korrektur der Druckdifferenz durch einen Funktionswert des Meßwertes der Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors oder der Umdrehungszahl des Verbrennungsmotors und dem Drosselöffnungsgrad,
Bestimmungsmittel (22) zur Entscheidung darüber, ob der Korrekturwert der Druckdifferenz in einem vorbestimmten Bereich liegt und
Alarmmittel (22, 21), die auslösen, wenn die Bestimmungsmittel entscheiden, daß der Korrekturwert der Druckdifferenz außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt.