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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsdiagnose eines ansteuerbaren Tankentlüftungsventils eines Brennstofftanksystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei in vorgebbaren Zeitintervallen Regeneriergas der in einem Brennraum angesaugten Luft hinzugefügt wird, wobei dem Brennraum Kraftstoff zugeführt wird, wobei der Kraftstoff und die Luft bzw. der Kraftstoff, die Luft und das Regeneriergas in dem Brennraum verbrannt werden und wobei durch Vergleich wenigstens einer die Verbrennung von Kraftstoff und angesaugter Luft charakterisierenden Betriebsgröße mit der entsprechenden, die Verbrennung von Kraftstoff, angesaugter Luft und Regeneriergas charakterisierenden Betriebsgrößen auf die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils geschlossen wird.
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Ein Verfahren und eine Steuereinheit zur Funktionsdiagnose eines ansteuerbaren Tankentlüftungsventils zur Entlüftung eines Brennstofftanksystems einer Brennkraftmaschine mit α-n-basierter Füllungserfassung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise aus der
DE 102 20 223 B4 bekannt geworden.
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Bei diesem Verfahren wird zur Diagnose der Funktionstüchtigkeit eines Tankentlüftungsventils einer α-n-basierten Brennkraftmaschine die Reaktion einer in der Brennkraftmaschine üblicherweise vorgesehenen Leerlaufregelung ausgewertet. Das Verfahren macht sich den technischen Effekt zunutze, dass es beim Öffnen des Tankentlüftungsventils durch zusätzliche Zufuhr von Kraftstoff-Sauerstoff-Gemisch zu einer erhöhten Energiezufuhr und damit zu einer Drehzahlerhöhung kommt, die zur Beurteilung der Funktion des Tankentlüftungsventils herangezogen werden kann. Ein gattungsgemäßes Verfahren, bei welchem mithilfe der Gemischsteuerung auf die Funktionsfähigkeit eines Tankentlüftungsventils geschlossen wird, geht ferner aus der
DE 43 19 772 A1 hervor.
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Bei derartigen Verfahren basiert die Diagnose des Tankentlüftungsventils auf der Reaktion der Gemischsteuerung, insbesondere der λ-Regelung, auf das Öffnen des Tankentlüftungsventils. Das Tankentlüftungsventil wird hierbei aktiv aufgesteuert, ohne ein Signal an die Gemischsteuerung zu senden. Aus der Reaktion der Gemischsteuerung wird auf den Zustand des Tankentlüftungsventils geschlossen. Dem liegt die Idee zugrunde, dass die HC-Konzentration im eingeleiteten Regeneriergas in der Regel nicht der HC-Konzentration des von der λ-Regelung einzustellenden Kraftstoff-Luftgemisches entspricht. Die aus dieser Reaktion der λ-Regelung gewonnenen Werte können daher zur Beurteilung der Öffnungsfähigkeit des Tankentlüftungsventils verwendet werden. Es kann nun jedoch der Fall eintreten, dass die HC-Konzentration des über das Tankentlüftungsventil eingeleiteten Gasgemischs der Konzentration des von der λ-Regelung eingestellten Kraftstoff-Luftgemisches weitestgehend entspricht. In diesem Fall kann keine Aussage über die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils getroffen werden. Es müssen in diesem Falle für eine zuverlässige Aussage, wie oben in Verbindung mit der
DE 102 20 223 B4 beschrieben, weitere Größen herangezogen werden, beispielsweise eine Drehzahlerhöhung, die zur Beurteilung der Funktion des Tankentlüftungsventils herangezogen werden kann.
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Aus der
DE 44 01 887 A1 ist ein Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils bekannt. Dabei ist vorgesehen aus der Reaktion eines Motors nach öffnender Ansteuerung des Tankentlüftungsventils auf dessen Funktionsfähigkeit zu schließen.
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Aus der
DE 40 25 544 A1 ist ein Verfahren gemäß des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs bekannt. Zur Diagnose des Tankentlüftungsventils wird dieses in einem ersten Schritt verschlossen, um Kohlenwasserstoffe im Absorptionsfilter einzulagern. Anschließend wird nach Öffnung des Tankentlüftungsventils die Reaktion der Lambdaregelung beobachtet.
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Aus der
WO 91/16216 ist eine Einrichtung zur Überwachung eines Tankentlüftungssystems bekannt. Hier ist vorgesehen durch Schließen eines Ventils die Außenluftzufuhr zu einem Absorptionsfilter zu unterbrechen und anhand der dadurch erhöhten Kohlenwasserstoffkonzentration die Dichtigkeit des Tankentlüftungssystems zu überprüfen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Funktionsdiagnose eines ansteuerbaren Tankentlüftungsventils eines Brennstofftanksystems einer Brennkraftmaschine dahingehend weiterzubilden, dass eine Diagnose des Tankentlüftungsventils zuverlässig möglich ist und die Diagnoseprozedur gleichzeitig möglichst selten unterbrochen wird.
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Vorteile und Darstellung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Funktionsdiagnose eines ansteuerbaren Tankentlüftungsventils eines Brennstofftanksystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass die HC-Konzentration des Regeneriergases durch Verändern des Regeneriergasstromes gezielt beeinflusst wird.
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Grundidee der Erfindung ist es, die HC-Konzentration so einzustellen, dass eine zufällige Übereinstimmung mit der HC-Konzentration des angesaugten Kraftstoff-Luft-Gemisches mit sehr großer Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann.
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Erfindungsgemäß basiert die Beeinflussung auf einem Vergrößern von Regeneriergasströmen, insbesondere wird deren Dauer und Größe verändert.
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Zur technischen Information sei angegeben, dass bei einer alternativen Ausgestaltung zur Realisierung einer Verkleinerung der HC-Konzentration ein großer und lang anhaltender Regeneriergasstrom eingestellt wird, um die im Aktivkohlefilter eingelagerten HC-Moleküle auf diese Weise gewissermaßen herauszuspülen. Zur Erzeugung eines solchen großen und lang anhaltenden Regeneriergasstroms wird das Tankentlüftungsventil geöffnet. Auf diese Weise findet ein optimales „Herausspülen” der HC-Moleküle aus dem Aktivkohlebehälter statt.
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Zur technischen Information sei angegeben, dass statt einer Verkleinerung der HC-Konzentration auch eine Vergrößerung der HC-Konzentration vorgesehen sein kann. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung wird zur Vergrößerung der HC-Konzentration der Regeneriergasstrom vorzugsweise ganz auf Null reduziert.
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Durch Verkleinern des Regeneriergasstromes auf Null findet im Laufe der Zeit im Tank eine Ausgasung statt, die zu einer Anreicherung von HC-Molekülen im Aktivkohlefilter führt. Für die Diagnose steht in diesem Falle eine hohe HC-Konzentration zur Verfügung.
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Die Erzeugung eines reduzierten Regeneriergasstroms wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass das Tankentlüftungsventil wenigstens teilweise geschlossen wird. Zur technischen Information sei angegeben, dass im Falle einer Reduktion auf Null das Tankentlüftungsventil bevorzugt vollständig geschlossen sein.
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Zur technischen Information sei angegeben, dass bei einer wiederum anderen Ausgestaltung des Verfahrens zur Realisierung einer Vergrößerung der HC-Konzentration vorgesehen sein kann, einen Unterdruck in dem Brennstofftanksystem zu erzeugen. Durch einen solchen Unterdruck erfolgt eine Anregung der Verdampfung und damit eine Vergrößerung der HC-Konzentration. Rein prinzipiell kann der Unterdruck in dem Brennstofftanksystem auf beliebige Art und Weise erzeugt werden. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Erzeugung des Unterdrucks in dem Brennstofftanksystem durch Öffnen des Tankentlüftungsventils bei gleichzeitigem Schließen eines Aktivkohlefilter-Belüftungsventils realisiert wird.
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Die die Verbrennung charakterisierende Betriebsgröße kann im Prinzip jede das Verhalten der Verbrennung von Kraftstoff und angesaugter Luft bzw. von Kraftstoff, angesaugter Luft und Regeneriergas charakterisierende Betriebsgröße sein. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Luftzahl λ als Betriebsgröße verwendet. In diesem Falle kann die λ-Regelung der Brennkraftmaschine verwendet werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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Zeichnung
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In der Zeichnung zeigen:
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1 schematisch eine aus dem Stand der Technik bekannte Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeugs, bei welcher ein von der Erfindung Gebrauch machendes Verfahren zur Anwendung kommt;
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2 erfindungsgemäße Arbeitsschritte zur Funktionsdiagnose eines in der 1 dargestellten Tankentlüftungsventils anhand eines Ablaufdiagramms;
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3 schematisch ein typisches, der erfindungsgemäßen Funktionsdiagnose zugrunde liegendes Kennlinienfeld.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Eine in 1 dargestellte, heutzutage im Kraftfahrzeugbau übliche Kraftstofftankanlage umfasst einen Tank 10 mit einem Be-/Entlüftungsanschluss, von dem eine Tankanschlussleitung 12 zu einem regenerierbaren Kraftstoffdampfspeicher 14 führt, der üblicherweise als Adsorptionsspeicher mit Aktivkohle als Adsorber ausgebildet ist und kurz als Aktivkohlefilter (AKF) bezeichnet wird. Über eine Verbindungsleitung 18 ist der Aktivkohlefilter 14 mit einem eine Drosselklappe 15 aufweisenden Saugrohr 16 eines Ansaugsystems oder mit einem Kraftstoffzufuhrsystem einer Brennkraftmaschine 17 verbunden.
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Die Verbindungsleitung 18 weist insbesondere ein üblicherweise getaktet ansteuerbares Tankentlüftungsventil (TEV) 20 auf, welches die Leitung 18 bei Bedarf öffnet bzw. verschließt.
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Im Betrieb der Brennkraftmaschine 17 oder beim Betanken des Tanks 10 bilden sich im Tank 10 flüchtige Kohlenwasserstoffdämpfe (HC-Dämpfe), die über die Tankanschlussleitung 12 in den Aktivkohlefilter 14 gelangen und in diesem in an sich bekannter Weise reversibel gebunden werden.
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Bei von einer Steuereinheit 21 über eine erste elektrische Steuerleitung 40 zeitweilig öffnend angesteuertem Tankentlüftungsventil 20 und einem über eine zweite Steuerleitung 42 ebenfalls öffnend angesteuertem Umschaltventil 32 wird über die vorgenannte Verbindungsleitung 18 der Aktivkohlefilter 14 zeitweilig mittels aus der Umgebung in den Aktivkohlefilter 14 beförderter Frischluft 22 zur Regenerierung bzw. Desorption des Aktivkohlefilters 14 gespült.
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Die zeitweilige Regenerierung des Aktivkohlefilters 14 ist deshalb erforderlich, da das Speichervermögen des Aktivkohlefilters 14 mit steigender Menge an gespeichertem Kohlewasserstoff stetig abnimmt. Zu diesem Zweck wird daher der Aktivkohlefilter 14 über das Tankentlüftungsventil 20 mit dem Ansaugsystem 16 der Brennkraftmaschine 17 verbunden. Durch Öffnen des Tankentlüftungsventils 20 entsteht ein Druckgefälle zwischen dem Aktivkohlefilter 14 und dem Ansaugsystem 16, mittels dessen der in dem Aktivkohlefilter 14 gespeicherte Kohlenwasserstoff in das Ansaugsystem 16 eingesaugt wird, um letztlich in der Brennkraftmaschine 17 verbrannt und damit entsorgt und gleichzeitig der Verwertung zugeführt zu werden.
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Der beschriebene Tankentlüftungsvorgang, einschließlich der genannten Regenerierung des Aktivkohlefilters 14, hängt nun ganz wesentlich von der Funktionstüchtigkeit des Tankentlüftungsventils 20 ab.
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In 2 sind nun Verfahrensschritte eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Funktionsdiagnose des in der 1 gezeigten Tankentlüftungsventils 20 in Blockdiagrammform dargestellt.
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Die im rechten Teil gestrichelt umrahmten und mit Bezugszeichen 200 gekennzeichneten Schritte werden im Vorfeld der eigentlichen Funktionsdiagnose durchgeführt und dienen zur Erstellung eines Kennlinienfeldes (3) für den Erwartungswert des Massenstromes über das Tankentlüftungsventil 20 in Abhängigkeit vom Ansteuersignal (hier beispielsweise die Taktfrequenz des Tankentlüftungsventils 20). Der Massenstrom über das Tankentlüftungsventil 20 wird nachfolgend kurz auch als Regeneriergasstrom bezeichnet.
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In dem Vorverfahren 200 wird zunächst in Schritt 201 auf nachfolgend noch näher zu beschreibende Weise eine veränderte HC-Konzentration, beispielsweise eine erhöhte HC-Konzentration oder eine verringerte HC-Konzentration eingestellt. Sodann wird das Tankentlüftungsventil 20 zunächst durch ein an sich bekanntes Verfahren, beispielsweise durch eines der in der Beschreibungseinleitung genannten Verfahren, auf seine Funktionstüchtigkeit geprüft (Schritt 202). Liegt Funktionstüchtigkeit vor, wird das Tankentlüftungsventil 20 in einem empirisch zu ermittelnden Zeitintervall t < t1 beispielsweise öffnend angesteuert, Schritt 204, und das Verhalten der Verbrennung von Kraftstoff und Luft beispielsweise durch Erfassen des λ-Werts, Schritt 208, ermittelt, wobei eine Kennlinie des Regeneriergasstroms als Funktion der Tankentlüftungsventil-Taktfrequenz auf an sich bekannte Weise erstellt wird.
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Zusätzlich wird für die Kennlinie ein Toleranzband vorgegeben, Schritt 210. Die 3 zeigt eine typische Kennlinie zur Verwendung der Tankentlüftungsfunktion. In der Kennlinie ist der erwartete Regeneriergasstrom über dem (vorliegend getaktet angesteuerten) Tankentlüftungssteuersignal aufgetragen. Mit 300 sind die eigentliche Kennlinie und mit 302 und 304 die genannten Toleranzbereiche bezeichnet.
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Es ist zu bemerken, dass das beschriebene einmalige Vorverfahren auch entfallen kann, wenn die Ermittlung dieser Kennlinie bei der Kalibrierung der Brennkraftmaschine messtechnisch erfolgt.
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Die im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine 17 nach dem Start 212 durchgeführte eigentliche Diagnoseroutine beeinflusst nunmehr in Schritt 214 gezielt die HC-Konzentration, wobei es sich versteht, dass die Beeinflussung der HC-Konzentration derjenigen in Schritt 201 im Vorverfahren 200 vorgenommenen entsprechen muss. Die Beeinflussung kann auf die unterschiedlichste Art und Weise geschehen, sie basiert auf einer Verringerung von Tankentlüftungsströmen, d. h. deren Dauer bzw. Höhe oder Größe werden verändert.
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Zur technischen Information sei angegeben, dass beispielsweise für die Verringerung der HC-Konzentration ein hoher und lang anhaltender Massenstrom über das Tankentlüftungsventil eingestellt werden kann, um die in dem Aktivkohlefilter 14 eingelagerten HC-Moleküle herauszuspülen.
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Für eine Vergrößerung der HC-Konzentration wird dagegen der Massenstrom über das Tankentlüftungsventil 20 weitestgehend reduziert. In diesem Falle sorgt die Ausgasung im Tank 10 für eine Anreicherung von HC-Molekülen im Aktivkohlefilter 14. Somit steht für die darauf durchzuführende Diagnose eine hohe HC-Konzentration zur Verfügung.
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Zur technischen Information sei angegeben, dass eine andere Möglichkeit, eine Vergrößerung der HC-Konzentration zu erzielen, dadurch realisiert wird, dass das Tankentlüftungsventil 20 geöffnet wird, wobei gleichzeitig das Aktivkohlefilter-Belüftungsventil 32 geschlossen wird. In diesem Falle wird in dem Kraftstofftank 10 ein Unterdruck erzeugt, der zu einer Vergrößerung der HC-Konzentration durch Ausgasen der HC-Moleküle führt.
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Zunächst wird der λ-Wert oder eine andere die Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches charakterisierende Betriebsgröße, die allerdings derjenigen entsprechen muss, die im Vorverfahren verwendet wurde, zwischengespeichert.
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Anschließend wird in Schritt 218 das Tankentlüftungsventil öffnend angesteuert. Während der „öffnend”-Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 20 werden die das Verhalten der Verbrennung im Brennraum charakterisierende Betriebsgröße, in diesem Fall der λ-Wert, erfasst, Schritt 222. Durch Vergleich der aktuell erfassten Betriebsgröße mit dem zwischengespeicherten Wert der Betriebsgröße werden zunächst die durch die Veränderung der HC-Konzentration bedingten Änderungen der Betriebsgröße ermittelt, Schritt 223, und im Anschluss daran aus diesen Änderungen der Betriebsgröße der Regeneriergasstrom berechnet, Schritt 224. Aufgrund der Abfrage 220 und der zugehörigen Schleife werden die genannten Schritte 218, 222, 223, 224 nur bis zum Ablauf des Zeitintervalls t < t1 wiederholt durchgeführt. Die vorgenannten Schritte 218, 222, 223, 224 werden demgemäß wiederholt so lange durchgeführt, bis ein vorgebbares Zeitintervall t1 überschritten ist. Die Größe t1 ist vorab empirisch zu ermitteln und wird dadurch bestimmt, dass die erforderliche Systemreaktion durch die HC-Konzentrationsänderung erfolgen kann.
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Der so berechnete Wert des Regeneriergasmassenstroms wird danach mit der bereits vorliegenden Kennlinie 208, 210 verglichen, Schritt 225. Liegt der berechnete Luftmassenstrom innerhalb des im Kennlinienfeld vorgegebenen Toleranzbandes, Schritt 226 (3), wird ein positives Diagnoseergebnis, d. h. ein funktionstüchtiges Tankentlüftungsventil 20 angenommen und ein entsprechendes Signal ausgegeben, Schritt 228. Andernfalls wird ein negatives Diagnoseergebnis, d. h. ein funktionsuntüchtiges Tankentlüftungsventil 20 angenommen und ein entsprechendes Signal angegeben, Schritt 229.
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Die Grundidee der Erfindung ist es, die HC-Konzentration im Regeneriergasstrom gezielt zu beeinflussen, um so durch die gezielte HC-Konzentrationsbeeinflussung und damit die gezielte Beeinflussung nach fett oder mager zu verhindern, dass die HC-Konzentration, die der Brennkraftmaschine durch den Regeneriergasstrom zugeführt wird, derjenigen entspricht, die ihn ohne Regeneriergasstrom zugeführt wird. Es sollen mit anderen Worten zufällige Übereinstimmungen der HC-Konzentration des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches mit und ohne Regeneriergasstrom verhindert werden. Hierdurch werden zusätzliche Diagnosen, beispielsweise auf Basis der Änderung des Energiestroms (Luftmassenstrom/Zündwinkel), wie sie beispielsweise aus der vorbeschriebenen
DE 102 20 223 B4 hervorgehen, überflüssig. Darüber hinaus können größere Änderungen beim Wechsel der HC-Konzentration im Gesamtgemisch erzeugt werden. D. h. Betriebszustände, in denen bisher der Wechsel der HC-Konzentration im Gesamtgemisch zu gering ausfiel, können auf diese Weise auch genutzt werden.
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Von besonderem Vorteil ist es, dass diese Diagnoseprüfung auch im Teillastbereich und nicht nur, wie aus dem Stand der Technik bekannt, im Leerlaufbetrieb genutzt werden kann. Auf diese Weise wird das bisher nur schmale Betriebsfenster des Abgastests deutlich vergrößert. Dies stellt einen wesentlichen Schritt zur Realisierung zukünftiger Forderungen der Abgas-/Diagnosegesetzgebung (On-Board-Diagnose II, OBD II) dar.
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Ganz besonders vorteilhaft ist es, dass das vorbeschriebene Verfahren ohne zusätzliche Diagnosesteuergeräte und Speicher und dergleichen auskommt. Es können an sich bekannte Motorsteuerungen für die Realisierung des Verfahrens eingesetzt werden.