DE4318639B4

DE4318639B4 - Method for monitoring the leakage of exhaust pipes

Info

Publication number: DE4318639B4
Application number: DE4318639A
Authority: DE
Inventors: Harald Krohm; Ludger HÖLSCHER; Andreas Nithammer
Original assignee: AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
Current assignee: Schaeffler Engineering GmbH
Priority date: 1992-06-13
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2013-06-05
Also published as: DE4318639A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung der Leckage von Abgasleitungen an Verbrennungsmotoren mit einer Lambdasonde in der Abgasstrekke, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ausgangssignal der Lambdasonde die Amplitude von Pulsationsfrequenzen gemessen wird und daß bei Überschreiten einer Schwellenwertamplitude während Unterdruckphasen des Motorkennfeldes ein Fehlersignal erzeugt wird.method for monitoring the leakage of exhaust pipes to internal combustion engines with a Lambda probe in the exhaust gas turbine, characterized in that in the Output signal of the lambda probe the amplitude of pulsation frequencies is measured and that when exceeded a threshold amplitude during Vacuum phases of the engine map an error signal is generated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Leckage von Abgasleitungen an Verbrennungsmotoren mit einer Lambdasonde in der Abgasstrecke. The The invention relates to a method for monitoring the leakage of Exhaust pipes on internal combustion engines with a lambda probe in the exhaust gas line.

Die Lambdasonde dient zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Abgas und damit zur Erfassung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Das Ausgangssignal der Lambdasonde weist bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 1 einen Sprung auf, so daß um diesen Wert geregelt wird. Es ergeben sich Regelschwingungen von etwa 10 Hz, der sogenannten Lambdaregelfrequenz. Dadurch läßt sich die Gemischbildung im Sinne einer optimalen Verbrennung und Reinigung des Abgases in einem Dreiwegekatalysator regeln.The Lambda probe is used to measure the oxygen concentration in the exhaust gas and thus for the detection of the air-fuel ratio. The output signal the lambda probe points at an air-fuel ratio of 1 a jump, so that um this value is regulated. This results in control oscillations of about 10 Hz, the so-called lambda frequency. This can be done the mixture formation in the sense of optimal combustion and purification of the exhaust gas in a three-way catalyst.

Voraussetzung für die Wirksamkeit dieses Systems ist, daß die Abgasstrecke dicht ist, da sonst nicht das unveränderte Abgas den Dreiwegekatalysator erreicht. Undichtigkeiten machen sich insbesondere in Unterdruckphasen, die in bestimmten Betriebszuständen durch die intermittierende, zu Pulsationen führende Arbeitsweise des Verbrennungsmotors bedingt sind, bemerkbar. Infolge dieser Pulsationen kann während der Unterdruckphasen vergleichsweise hoch sauerstoffhaltige Außenluft in die Abgasstrecke eindringen. requirement for the Effectiveness of this system is that the exhaust gas line is tight, otherwise not the same Exhaust gas reaches the three-way catalyst. Leaks are made especially in vacuum phases, in certain operating conditions by the intermittent, leading to pulsation operation of the internal combustion engine are conditional, noticeable. As a result of these pulsations can during the Vacuum phases comparatively high oxygen-containing outside air penetrate into the exhaust gas line.

Aus dem Stand der Technik ist eine Schrift DE 40 02 208 A1 bekannt, wo zur Ermittlung von Verbrennungsaussetzern das Signal einer Lambdasonde ausgewertet wird. Hierbei wird die Amplitude desjenigen Frequenzanteiles ermittelt, der die Frequenz der Nockenwelle aufweist. Überschreitet hier bei gleitender Mittelwertbildung das Signal einen Schwellenwert, so ist dies ein Indiz für einen Aussetzer.From the prior art is a font DE 40 02 208 A1 It is known where the signal of a lambda probe is evaluated to determine combustion misfires. In this case, the amplitude of that frequency component is determined which has the frequency of the camshaft. If the signal exceeds a threshold value in the case of moving averaging, this is an indication of a dropout.

In einer Schrift US 39 98 395 wird ein Verfahren zur Schadstoffimmission beschrieben. Ein Gaskonditionierer trennt die festen und flüssigen Bestandteile vom übrigen Gas. Eine Vielzahl von Sensoren (CO,HC und NO_x) liefern eine Analyse über die Zusammensetzung des Abgases. Mittels eines Mechanismus wird zudem getestet, ob die Auspuffanlage dicht ist. In a font US 39 98 395 a method for pollution immission is described. A gas conditioner separates the solid and liquid components from the rest of the gas. A variety of sensors (CO, HC and NO _x ) provide an analysis of the composition of the exhaust gas. By means of a mechanism is also tested whether the exhaust system is tight.

Aufgabe der Erfindung ist der Nachweis solcher Leckagen oder Undichtigkeiten in der Abgasstrecke.task The invention is the detection of such leaks or leaks in the exhaust gas line.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Ausgangssignal der Lambdasonde die Amplitude von Pulsationsfrequenzen gemessen wird und daß bei Überschreiten einer Schwellenwertamplitude während Unterdruckphasen des Motorkennfeldes ein Fehlersignal erzeugt wird.These The object is achieved according to the invention in that in the output signal of Lambda probe the amplitude of pulsation frequencies is measured and that when exceeded a threshold amplitude during Vacuum phases of the engine map an error signal is generated.

"Unterdruckphasen des Motorkennfeldes" bezeichnet solche Betriebszustände des Motors, bei denen zumindest zeitweise und zumindest örtlich begrenzt der Druck im Abgassystem den Atmosphärendruck unterschreitet."Under pressure phases of the engine map " such operating conditions of the engine, where at least temporarily and at least locally limited the pressure in the exhaust system falls below the atmospheric pressure.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als die durch den intermittierenden Betrieb des Verbrennungsmotors bedingten periodischen oder quasiperiodischen Pulsationen des Lambdasondensignals gemessen werden. Aufgrund einer Leckage dringt unverbrannte Atmosphärenluft in die Abgasstrecke ein und vergrößert dadurch die Amplitude der Pulsationen. Bei Überschreiten eines Schwellenwertes wird ein Fehlersignal als Diagnosesignal oder Alarmsignal erzeugt.The The invention differs from the prior art in that the conditional by the intermittent operation of the internal combustion engine periodic or quasi-periodic pulsations of the lambda probe signal become. Due to a leak, unburned atmospheric air penetrates into the exhaust line and thereby increases the amplitude the pulsations. When crossing a threshold value is an error signal as a diagnostic signal or Alarm signal generated.

Eine sichere Erfassung der Signale ist dadurch gewähr leistet, daß die Pulsationsfrequenzen aus dem Ausgangssignal der Lambdasonde ausgefiltert werden. Die Pulsationsfrequenzen werden also von der Lambdaregelfrequenz abgetrennt.A reliable detection of the signals is ensured by the fact that the pulsation frequencies be filtered out of the output of the lambda probe. The pulsation frequencies are therefore separated from the lambda frequency.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:One embodiment The invention is explained below with reference to the drawings, in which represent:

1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, 1 a schematic representation of an internal combustion engine,

2 ein ungestörtes Lambdasondensignal und 2 an undisturbed lambda probe signal and

3 ein durch Undichtigkeiten gestörtes Lambdasondensignal. 3 a lambda probe signal which is disturbed by leaks.

Von einem Verbrennungsmotor 1 ist ein Zylinder 2 mit einem Verbrennungsraum 3, einem Einlaßventil 4 im Anschluß an einen Gemischbildner 5 sowie einem Auslaßventil 6 dargestellt, an das eine Abgasstrecke 7 sowie ein Katalysator 8 zur Abgasreinigung anschließen. Diese Darstellung gilt im Prinzip auch für einen Mehrzylindermotor. Innerhalb der Abgasstrecke 7 ist eine Lambdasonde 9 angeordnet, die über die Sauerstoffkonzentration das Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfaßt und zur Regelung des Motorbetriebs im Sinne einer stöchiometrischen Verbrennung dient.From an internal combustion engine 1 is a cylinder 2 with a combustion chamber 3 , an inlet valve 4 following a Gemischbildner 5 and an exhaust valve 6 represented, to which an exhaust gas line 7 and a catalyst 8th to clean the exhaust gas. This illustration also applies in principle to a multi-cylinder engine. Within the exhaust route 7 is a lambda sensor 9 arranged, which detects the air-fuel ratio via the oxygen concentration and is used to control the engine operation in the sense of a stoichiometric combustion.

Das Ausgangssignal der Lambdasonde 9 wird einem Steuergerät 10 mit einer Fehlersignalanzeige zugeführt, das auch weitere Motorkenndaten erfaßt und auswertet. Das Steuergerät 10 regelt oder steuert den Motorbetrieb, was nicht Gegenstand der Erfindung ist.The output signal of the lambda probe 9 becomes a control device 10 supplied with an error signal display, which also detects and evaluates other engine characteristics. The control unit 10 controls or controls the engine operation, which is not the subject of Invention is.

In dem Steuergerät 10 wird der Signalverlauf der Lambdasonde 9 ausgewertet. 2 zeigt ein ungestörtes Ausgangssignal der Lambdasonde 9 mit der Eigenfrequenz der Regelung von etwa 10 Hz. Man erkennt im Ausgangssignal überlagerte Pulsationsfrequenzen geringer Amplitude.In the control unit 10 becomes the waveform of the lambda probe 9 evaluated. 2 shows an undisturbed output of the lambda probe 9 with the natural frequency of the control of about 10 Hz. It can be seen in the output signal superimposed pulsation frequencies of low amplitude.

3 zeigt das Ausgangssignal für einen gestörten Signalverlauf, der bei Leckagen während der Undichtigkeitsphasen des Motorkennfeldes auftritt. Die Pulsationsamplituden sind wesentlich vergrößert. Dieses beruht auf dem Eintritt von unverbrannter Atmosphärenluft bei Undichtigkeiten. Diese Vergrößerung der Amplituden der Pulsationsfrequenzen bei Leckagen läßt sich meßtechnisch auswerten. 3 shows the output signal for a disturbed waveform that occurs in leaks during the leakage phases of the engine map. The pulsation amplitudes are significantly increased. This is due to the entry of unburned atmospheric air in leaks. This increase in the amplitudes of the pulsation frequencies in the case of leaks can be evaluated by measurement technology.

Die Pulsationsfrequenzen werden in dem Steuergerät 10 ausgefiltert, und die Amplitude wird ausgewertet. Wenn eine vorgegebene Amplitude überschritten ist, wird ein Fehlersignal erzeugt, das angezeigt und/oder gespeichert wird. Das Fehlersignal kann von dem Fahrer nicht gelöscht werden. Dieses Fehlersignal dient Diagnosezwecken bei der nächstfolgenden Werkstattinspektion.The pulsation frequencies are in the controller 10 filtered out and the amplitude is evaluated. When a predetermined amplitude is exceeded, an error signal is generated which is displayed and / or stored. The error signal can not be deleted by the driver. This error signal is used for diagnostic purposes at the next workshop inspection.

Mit dieser Überwachung können Undichtigkeiten erfaßt werden, die zwischen Zylinderauslaß und Lambdasonde 9 vorhanden sind. Dieser Abschnitt der Abgasstrecke 7 ist jedoch besonders wichtig, da dort zunehmend komplizierte und ausfallverdächtige Geräte zum Einsatz kommen. Damit läßt sich auch die Funktion dieser Geräte wie Sekundärluftpumpe, Entkopplungselemente, Puls-Air überwachen.With this monitoring leaks can be detected between the cylinder outlet and lambda probe 9 available. This section of the exhaust route 7 However, it is particularly important because increasingly complicated and suspected devices are used there. Thus, the function of these devices such as secondary air pump, decoupling elements, pulse air can be monitored.

Claims

A method for monitoring the leakage of exhaust pipes to internal combustion engines with a lambda probe in the exhaust gas turbine, characterized in that the amplitude of Pulsationsfrequenzen is measured in the output of the lambda probe and that when a threshold amplitude is exceeded during vacuum phases of the engine map an error signal is generated.

Method according to claim 1, characterized in that that the Pulsation frequencies filtered out of the output of the lambda probe become.