DE4418010B4

DE4418010B4 - Verfahren zur Vermeidung von Falschmeldungen bei der Diagnose von Stellgliedern, insbesondere Strömungsventilen bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE4418010B4
Application number: DE4418010A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Denz; Andreas Dipl.-Ing. Blumenstock (BA)
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-05-21
Filing date: 1994-05-21
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2014-05-22
Also published as: US5604305A; JPH07317590A; FR2720107A1; FR2720107B1; DE4418010A1

Abstract

Verfahren zur Diagnose der Funktion eines Stellgliedes für eine Brennkraftmaschine mit den Schritten
– Ansteuern des Stellgliedes,
– Erfassen der Auswirkung der Stellgliedansteuerung auf eine vorbestimmte, mit dem Stellglied wirkungsmäßig gekoppelte Größe,
– Beurteilen des Stellgliedes als funktionsfähig, wenn die Auswirkung in einem ersten Bereich möglicher Werte liegt und
– Beurteilen des Stellgliedes als nicht funktionsfähig, wenn die Auswirkung in einem zweiten Bereich möglicher Werte liegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
– ein dritter Bereich definiert ist, der den ersten und den zweiten Bereich möglicher Werte voneinander trennt und
– die Diagnose dann abgebrochen und/oder wiederholt wird, wenn die Auswirkung im dritten Bereich liegt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Stellgliedern, insbesondere von Strömungsventilen bei Kraftfahrzeugen. Ein Tankentlüftungsventil, wie es als Bestandteil einer Tankentlüftungsanlage bei einem von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeug verwendet wird, stellt ein Beispiel für ein Strömungsventil dar. Tankentlüftungsanlagen dienen dazu, die beim Betanken und/oder Betrieb des Kraftfahrzeugs durch Verdunstung in einem Vorratstank entstehenden Kraftstoffdämpfe aufzufangen, zu speichern und der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zuzuführen. Ein defektes Tankentlüftungsventil kann die Qualität der Brennkraftmaschinenabgase beeinflussen. Es existieren gesetzgeberische Forderungen nach einer Überwachung seiner Funktion während des Betriebes der Brennkraftmaschine (On Board Diagnose).

Aus der DE 36 24 441 A1 ist ein Diagnoseverfahren bekannt, bei dem zur quantitativen Überprüfung von Stellgliedern, insbesondere eines Leerlaufstellers und eines Tankentlüftungsventils, diese Stellglieder vorzugsweise gleichzeitig oder auch gegenläufig verstellt werden. Zur Diagnose der Funktionsfähigkeit wird überprüft, ob sich beispielsweise eine Drehzahl in einer erwarteten Weise verstellt.

Aus der DE 39 09 887 A1 ist ferner ein Verfahren zur Überprüfung der Steuerbarkeit eines Tankentlüftungsventils bekannt, bei dem über Sensoren, Größen im Bereich des Tankentlüftungsventils gemessen werden, die sich ändern, wenn durch das Tankentlüftungsventil eine Durchflussmenge fließt. Dabei werden bevorzugt Differenzen dieser Größen vor und nach Ansteuerung des Tankentlüftungsventils ausgewertet. Durch Auswerten dieser Differenzen lassen sich Fehlzustände am Tankentlüftungsventil identifizieren.

Ein bekanntes System ( DE 39 14 536 ) zur Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Tankentlüftungsventils geht von einer Brennkraftmaschine mit geregelter Leerlaufdrehzahl und geregeltem Kraftstoff/Luft-Mischungsverhältnis Lambda aus. Dieser Stand der Technik sieht vor, das Tankentlüftungsventil im Leer lauf der Brennkraftmaschine zu öffnen und die Reaktionen der Lambdaregelung oder der Leerlaufregelung zur Diagnose auszuwerten. Diese Reaktionen fallen je nach Zusammensetzung des über das geöffnete Tankentlüftungsventil strömenden Gases verschieden aus. Besteht das Gas in dem einen Extremfall aus reiner Luft oder in dem anderen Extremfall aus reinem Kraftstoffdampf, erfolgt eine entsprechend kompensierende Anfettung oder Abmagerung über die Lambdaregelung. Überschreitet die Anfettung oder Abmagerung einen vorbestimmten Schwellwert, so gilt das Tankentlüftungsventil als in Ordnung.

Entspricht die Zusammensetzung des Gases dem für den Betrieb der Brennkraftmaschine gewünschten Sollwert, bspw. Lambda=1, führt der Lambdaregler keine Korrektur durch. Der Einfluß der bei großen Öffnungsquerschnitten des Tankentlüftungsventils anfallenden Zusatzgemischmenge würde dann ohne einen gegenläufigen Stelleingriff des Leerlaufreglers zu einer erhöhten Leerlaufdrehzahl führen. Tritt eine einen vorbestimmten Schwellwert überschreitende Reaktion des Leerlaufreglers auf, ist das Tankentlüftungsventil in Ordnung. Wird dagegen dieser Schwellwert nicht überschritten, gilt das Tankentlüftungsventil als defekt.

Es hat sich gezeigt, daß die Zuverlässigkeit der Diagnoseaussagen des beschriebenen Systems unter bestimmten Bedingungen, z.B. beim Betrieb des Kraftfahrzeugs in großen Höhen oder in Verbindung mit dem Antrieb von Nebenaggregaten im Leerlauf der Brennkraftmaschine, beeinträchtigt ist.

Zur Vermeidung von Falschaussagen ist es in diesem Zusammenhang bekannt, bspw. die Last der Brennkraftmaschine während der Diagnose zu beobachten und die Diagnose bei Laständerungen abzubrechen. Im Leerlauf der Brennkraftmaschine werden solche Laständerungen bspw. durch das Betätigen der Servolenkung, das Zuschalten von elektrischen Verbrauchern oder das Einlegen einer Fahrstufe bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe hervor gerufen. Es hat sich ferner herausgestellt, daß die Sicherheit der Diagnoseaussagen auch mit zunehmender Last im Leerlauf abnimmt, so daß auch bei bei konstant erhöhter Last, bspw. durch eine eingeschaltete Klimaanlage, die Gefahr von Falschmeldungen bei der Diagnose besteht. Eine Ausblendung der Diagnose in solchen Betriebszuständen kann daher bspw. im Sommer dazu führen, daß ein vorhandener Fehler länger als nötig unbemerkt bleibt.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Diagnoseverfahrens für Stellglieder, dessen Aussagesicherheitmöglichst wenig vom momentanen Lastzustand der Brennkraftmaschine beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des unabhängigen Anspruchs gelöst, wobei im einzelnen folgende Schritte durchgeführt werden.

– Ansteuern des Stellgliedes,
– Erfassen der Auswirkung der Stellgliedansteuerung auf eine vorbestimmte, mit dem Stellglied wirkungsmäßig gekoppelte Größe,
– Beurteilen des Stellgliedes als funktionsfähig, wenn die Auswirkung in einem ersten Bereich möglicher Werte liegt und
– Beurteilen des Stellgliedes als nicht funktionsfähig, wenn die Auswirkung in einem zweiten Bereich möglicher Werte liegt,
– Definieren eines dritten Bereichs, der den ersten und den zweiten Bereich möglicher Werte voneinander trennt und
– Abbruch und/oder Wiederholen des Verfahrens, wenn die Auswirkung im dritten Bereich liegt.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt das technische Umfeld, in dem die Erfindung zur Anwendung kommt, insbesondere eine Brennkraftmaschine, die mit einer Tankentlüftung, verschiedenen, beim Betrieb der Brennkraftmaschine verwendeten Stellgliedern und Sensoren sowie mit einem Steuergerät ausgerüstet ist.
2 verdeutlicht die Funktionsweise des Steuergeräts aus der 1.
3 zeigt ein Flußdiagramm als Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe des Steuergeräts aus 2.
4 stellt Signalverläufe, wie sie in Verbindung mit der Ansteuerung von Stellgliedern auftreten, dar.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Die 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1, die aus einen Ansaugrohr 2 mit Kraftstoff/Luftgemisch versorgt wird. Die Menge Q der angesaugten Luft wird durch die Positionen einer Drosselklappe 3 und eines Leerlaufstellgliedes 4 in einem Bypass 5 an den Bedarf der Brennkraftmaschine angepaßt und durch ein Mittel 6 zur Luftmengenmessung erfaßt. Ein Steuergerät 7 bildet aus dem Signal Q, dem Signal n eines Drehzahlmessers 8 und dem Signal λ einer Abgassonde 9 ein Kraftstoffzumeßsignal ti zur Ansteuerung eines Kraftstoffzumeßmittels 10. Die in einem Vorratstank 11 verdunstenden Kraftstoffdämpfe werden von einem Zwischenspeicher 12 aufgenommen und über ein Tankentlüftungsventil 13 an das Ansaugrohr weitergeleitet. Die Nummer 15 bezeichnet ein Abgasrückführventil.
Das Tankentlüftungsventil wird vom Steuergerät mit einem Signal T in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angesteuert. Das dargestellte Steuergerät empfängt darüber hinaus ein Signal LL von einem Leerlaufschalter 14. Ein Mittel 16 zur Anzeige oder Speicherung von Diagnoseergebnissen wird vom Steuergerät gegebenenfalls mit einem Signal F angesteuert.
Der Aufbau eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Steuergeräts ist in der 2 dargestellt. Zwischen einer Eingabeeinheit 17, der die bereits erwähnten Signale LL, Q, n, und λ zugeführt werden, und einer Ausgabeeinheit 18 zur Ausgabe von Signalen ti, qs, T und F vermittelt eine Recheneinheit 19 nach Maßgabe von in einem Speicher 20 abgelegten Programmen und Daten.
3 zeigt ein Flußdiagramm als Ausführungsbeispiel eines zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Programms.
Der dort dargestellte Zyklus zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils umfaßt die Schritte S1 bis S12.
Nach dem Start der Diagnose zum Zeitpunkt t = 0 in dem Schritt S1 wird im Schritt S2 wenigstens ein zu Beginn der Diagnose aktueller Wert R0 einer Betriebskenngröße R als Anfangswert R0 erfaßt.
Typische Werte für R sind: momentaner Lambdawert, momentaner Drehzahlwert, momentaner Lastwert, momentanes Ansteuertastverhältnis des Leerlaufstellers 4.
Der Schritt S3 dient zur Bildung eines kleineren Schwellwertes SW1 und eines größeren Schwellwertes SW2 aus R0.
An die Öffnung des Tankentlüftungsventils TEV in dem Schritt S4 schließen sich Schwellwertabfrageschritte S5, S6 an. Werden beide Schwellwerte SW1, SW2 betragsmäßig überschritten, gilt das Tankentlüftungsventil und die zugehörige Steuerkette als in Ordnung (Schritt S7). Wird dagegen der untere Schwellwert SW1 innerhalb einer vorgegebenen Zeit ts nicht erreicht, läuft das Verfahren über die Schritte S5 und S9 zu einer Fehlermeldung in dem Schritt S11. Wird der untere Schwellwert SW1 überschritten, der obere Schwellwert SW2 innerhalb der vorgegebenen Zeit ts aber nicht überschritten, wird über die Schritte S6 und S10 der Schritt S12 erreicht, der gewissermaßen der Feststellung entspricht, daß dieser Diagnosezyklus keine definitive Aussage über die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils erlaubt. An die Alternativen der Schritte S7, S11 oder S12 schließt sich der Schritt S8 an, mit dem das Tankentlüftungsventil geschlossen wird.
4 zeigt zugehörige Signalverläufe |R(t)| für die drei Fälle:

– Fehler (punktierte Linie),
– keine definitive Aussage (strichpunktierte Linie) und
– Funktionsfähigkeit (durchgezogene Linie)

Diese Darstellung betont gewissermaßen den Störabstand b-a, der die definitiven Aussagen "in Ordnung (i.o.)" und "Fehler" voneinander trennt. Das Spektrum möglicher Werte von |R| wird damit in drei Bereiche möglicher Werte eingeteilt, wobei das Stellglied nur dann als funktionsfähig gilt, wenn die Reaktion |R| (Auswirkung) in einem ersten Bereich oberhalb von SW2 liegt und nur dann als nicht funktionsfähig gilt, wenn die Auswirkung in einem zweiten Bereich möglicher Werte unterhalb von SW1 liegt.
Es versteht sich, daß der untere Schwellwert SW1 so festzulegen ist, daß er bei einer Ansteuerung eines funktionierenden Tankentlüftungsventils auf jeden Fall, also auch beim Auftreten von Störungen, überschritten wird.
Störungen können durch zusätzliche Belastungen der Brennkraftmaschine im Leerlauf auftreten, wie sie bspw. durch eine Servolenkung, eine Klimaanlage oder andere Verbraucher verursacht werden. Um nämlich die Brennkraftmaschine trotz Zusatzlast bei gleichbleibender Drehzahl zu betreiben, muß eine vergrößerte Luftmenge angesaugt werden, die in der Größenordnung der über das Tankentlüftungsventil strömenden Gasmenge liegt. Die aufgrund der Zusatzlast benötigte Zusatzluft bzw. Zusatzgemischmenge kann bei geöffnetem Tankentlüftungsventil aus dem Tankentlüftungssystem gesaugt werden, wodurch eine Reaktion der Leerlaufregelung auf das Öffnen des Tankentlüftungsventils vermindert wird. Dieser Fall entspricht der strichpunktierten Linie in der 4.
Da der Schwellwert SW2 in diesem Fall nicht erreicht wird, wäre nach dem Stand der Technik fälschlicherweise eine Fehlermeldung erfolgt. Dagegen wird nach der Erfindung eine definitive Aussage in diesem Fall vermieden.
Dies gilt auch für die Fälle, in denen während der Diagnose eine verringerte Druckdifferenz am TEV auftritt. Kleine Druckdifferenzen ergeben sich beim Betrieb der Brennkraftmaschine in großen Höhen durch den dort verringerten Atmosphärendruck oder bei weit geöffnetem Leerlaufsteller durch den in diesem Fall gestiegenen Saugrohrdruck. Beides hat eine Veringerung der durch das Tankentlüftungsventil strömenden Gasmenge zur Folge, so daß die Reaktion der Leerlaufregelung auf ein Öffnen des TEV herabgesetzt wird.
Durch den erfindungsgemäßen Störabstand zwischen den Schwellwerten SW1 und SW2 werden fälschlicherweise erfolgende Fehlermeldungen in diesen Fällen weitestgehend vermieden.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils beschränkt, sondern kann vielmehr prinzipiell bei jeder Stellglieddiagnose angewendet werden. Von besonderem Vorteil ist sie in den Fällen, in denen ähnliche Verhältnisse wie beim TEV herrschen, also bspw. bei der Diagnose von Strömungsventilen wie einem Leerlaufsteller oder Abgasrückführventil.

Claims

Verfahren zur Diagnose der Funktion eines Stellgliedes für eine Brennkraftmaschine mit den Schritten – Ansteuern des Stellgliedes, – Erfassen der Auswirkung der Stellgliedansteuerung auf eine vorbestimmte, mit dem Stellglied wirkungsmäßig gekoppelte Größe, – Beurteilen des Stellgliedes als funktionsfähig, wenn die Auswirkung in einem ersten Bereich möglicher Werte liegt und – Beurteilen des Stellgliedes als nicht funktionsfähig, wenn die Auswirkung in einem zweiten Bereich möglicher Werte liegt, dadurch gekennzeichnet, dass – ein dritter Bereich definiert ist, der den ersten und den zweiten Bereich möglicher Werte voneinander trennt und – die Diagnose dann abgebrochen und/oder wiederholt wird, wenn die Auswirkung im dritten Bereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf ein Tankentlüftungsventil.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf ein Stellglied für die Leerlaufdrehzahlregelung.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf ein Abgasrückführventil.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verwendung des Lambdawerts der Gemischzusammensetzung der Brennkraftmaschine als mit der Stellgliedansteuerung wirkungsmäßig gekoppelter Größe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Verwendung der Leerlaufdrehzahl als mit der Stellgliedansteuerung wirkungsmäßig gekoppelter Größe
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Verwendung des Ansteuertastverhältnisses des Leerlaufreglers als mit der Stellgliedansteuerung wirkungsmäßig gekoppelter Größe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch eine Verwendung des Saugrohrdrucks als mit der Stellgliedansteuerung wirkungsmäßig gekoppelter Größe.