DE19627644A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Diagnose einer Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zur Diagnose von Fehlern in einer Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brenn­ kraftmaschine mit innerer Verbrennung, bei welcher ein Teil des Auspuffgases in ein Einlaßsystem zurückgeführt wird.

Bislang ist als Vorrichtung zur Verringerung von NOx im Aus­ puffgas einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung für ein Kraftfahrzeug eine Auspuffgas-Rückführeinheit bekannt, welche einen Anteil des Auspuffgases in einen Einlaßkrümmer zurückführt, um hierdurch die Verbrennungstemperatur abzusen­ ken und daher die NOx-Erzeugung zu verringern.

Wenn allerdings infolge eines Fehlers in der Auspuffgas-Rück­ führeinheit die erwartete Auspuffgas-Rückführung nicht ausge­ führt werden kann, dann nimmt die Menge an NOx im Auspuffgas zu. Daher ist es erforderlich, Fehler in der Auspuffgas-Rück­ führeinheit zu diagnostizieren.

Als Vorgehensweise für eine derartige Fehlerdiagnose gibt es ein Verfahren, bei welchem das Vorhandensein oder die Abwe­ senheit von Fehlern auf der Grundlage von Änderungen des Ver­ brennungsdrucks diagnostiziert wird, wenn ein Auspuffgas-Rück­ führsteuerventil zwangsweise geöffnet bzw. geschlossen wird (vergleiche die japanische Veröffentlichung eines ungeprüften Patents Nr. 6-288303).

Mit diesem Diagnoseverfahren können allerdings, da der Ver­ brennungsdruck unabhängig von der Auspuffgas-Rückführung schwankt, Verbrennungsdruckdifferenzen infolge des Vorhan­ denseins oder der Abwesenheit der Auspuffgas-Rückführung nicht mit hoher Genauigkeit beurteilt werden, was es schwie­ rig macht, eine hohe Diagnosegenauigkeit aufrechtzuerhalten.

Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die voranstehend geschilderten Schwierigkeiten, und ihr Vorteil besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Diagnose, welche Fehler in einer Auspuffgas-Rückführeinheit auf der Grundlage eines Zylinderdruckmeßwerts diagnostizie­ ren können, ohne durch Verbrennungsschwankungen beeinflußt zu werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Bereitstel­ lung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Diagnose, welche Fehler mit hoher Genauigkeit diagnostizieren können, während ein Einfluß von Verbrennungsschwankungen verhindert wird, und ohne beispielsweise durch Verschiebungen des Meß­ signals von dem Zylinderdrucksensor beeinflußt zu werden.

Zur Erzielung der voranstehend geschilderten Vorteile wei­ sen die Vorrichtung und das Verfahren zur Diagnose gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung auf: eine Abtastung des Zylinderdrucks, der von einem Zylinderdruck­ sensor zu einem vorbestimmten Abtastzeitpunkt während eines Verdichtungshubs gemessen wird; und Ausführung einer Fehler­ diagnose der Auspuffgas-Rückführeinheit auf der Grundlage des abgetasteten Zylinderdrucks, und auf der Grundlage eines Öffnungs/Schließ- Zustands eines Auspuffgas-Rückführsteuer­ ventils zum Zeitpunkt der Abtastung des Zylinderdrucks.

Da sich der Zylinderdruck in dem Verdichtungshub vor der Verbrennung in Abhängigkeit von der Gasladungsmenge in dem Zylinder ändert (einschließlich des rückgeführten Auspuff­ gases), wobei er bei einem Anstieg der Gasladungsmenge an­ steigt, wenn die Auspuffgas-Rückführung durchgeführt wird, dann kann der aktuelle Auspuffgas-Rückführzustand daraus bestimmt werden, ob der Zylinderdruck, der während des Ver­ dichtungshubes abgetastet wird, ein Wert entsprechend dem Öffnungs/Schließ-Zustand des Auspuffgas-Rückführsteuerventils ist oder nicht. Durch Ausführung der Diagnose auf der Grund­ lage des Zylinderdrucks während des Verdichtungshubs vor der Verbrennung kann darüber hinaus eine Fehlerdiagnose der Aus­ puffgas-Rückführeinheit durchgeführt werden, ohne durch Ver­ brennungsschwankungen beeinflußt zu werden.

Vorzugsweise wird die Diagnose auf der Grundlage einer Dif­ ferenz zwischen einem Zylinderdruck, der bei geöffnetem Aus­ puffgas-Rückführsteuerventil abgetastet wird, und einem Zylinderdruck durchgeführt, der bei geschlossenem Auspuff­ gas-Rückführsteuerventil abgetastet wird.

Wenn sich die Auspuffgas-Rückführmenge tatsächlich entspre­ chend dem Öffnen und Schließen des Auspuffgas-Rückführsteuer­ ventils ändert, dann sollte eine Zylinderdruckänderung ent­ sprechend dieser Änderung erzeugt werden. Wenn sich daher keine Änderung des Zylinderdrucks trotz einer Änderung des Öffnungs/Schließ-Zustands des Auspuffgas-Rückführsteuerven­ tils ergibt (oder die Differenz kleiner ist als ein Wert, der unter normalen Bedingungen erhalten wird), kann man einen Fehler in der Auspuffgas-Rückführeinheit annehmen. Wenn die Diagnose auf Grundlage der Differenz durchgeführt wird, kann darüber hinaus die Genauigkeit der Diagnose selbst dann auf­ rechterhalten werden, wenn eine Verschiebung des Meßsignals von dem Zylinderdrucksensor auftritt, beispielsweise infolge einer Beeinträchtigung des Zylinderdrucksensors.

Vorzugsweise wird ein Mittelwert für die Differenz berechnet, und wird die Fehlerdiagnose der Auspuffgas-Rückführeinheit auf der Grundlage des Mittelwerts durchgeführt.

Durch Berechnung des Mittelwerts von Differenzen über mehre­ re Zyklen kann eine fehlerhafte Diagnose auf der Grundlage einer abnormen Übergangsdifferenz vermieden werden.

Darüber hinaus kann ein Totband für die Fehlerbeurteilung entsprechend der Anzahl an Differenzdaten geändert werden, die während der Berechnung des Mittelwerts der Differenzen verwendet werden.

Da die Verläßlichkeit des Mittelwerts erhöht wird, wenn die Anzahl an Differenzdaten größer ist, dann ermöglicht nämlich die Änderung des Totbands für die Fehlerbeurteilung auf der Grundlage der Anzahl an Daten eine Beurteilung des Vorhanden­ seins oder der Abwesenheit eines Fehlers mit hoher Genauig­ keit, wenn die Anzahl an Daten groß ist, wobei eine fehler­ hafte Diagnose auf der Grundlage eines für eine kleine An­ zahl an Daten berechneten Mittelwerts vermieden wird.

Darüber hinaus kann die Konstruktion aufweisen: Einstellung eines Schätzwerts für die Differenz auf der Grundlage eines Auspuffgas-Rückführanteils und des abgetasteten Zylinder­ drucks, und Beurteilung eines Fehlers in der Auspuffgas-Rück­ führeinheit, wenn die Differenz kleiner oder gleich dem Schätzwert ist.

Die Änderung des Zylinderdrucks während des Verdichtungshubs infolge des Vorhandenseins oder der Abwesenheit der Auspuff­ gas-Rückführung ändert sich in Abhängigkeit von den Betriebs­ bedingungen, und von dem Auspuffgas-Rückführanteil. Eine Er­ mittlung dieser Zylinderdruckänderung, und eine Beurteilung, ob eine Änderung entsprechend dieser Ermittlung tatsächlich erzeugt wurde, ermöglicht eine stabile Aufrechterhaltung der Diagnosegenauigkeit.

Hierbei kann der Zylinderdruck innerhalb eines Bereichs von 30° BTDC ∼ 20° BTDC abgetastet werden (BTDC: before top dead center; vor dem oberen Totpunkt).

Durch Abtastung des Zylinderdrucks innerhalb dieses Kurbel­ winkelbereichs können Differenzen des Zylinderdrucks infolge der Auspuffgas-Rückführmenge vor der Verbrennung exakt erfaßt werden.

Vorzugsweise wird ein Mittelwert oder ein integrierter Wert des Zylinderdrucks berechnet, der in einem voreingestellten Kurbelwinkelbereich während des Verdichtungshubs abgetastet wird, und wird die Diagnose auf der Grundlage des Mittelwerts oder des Integralwerts des Zylinderdrucks ausgeführt.

Durch eine derartige Konstruktion kann jeder Abfall der Dia­ gnosegenauigkeit infolge von Rauschen, welches dem Meßsignal von dem Zylinderdrucksensor überlagert ist, verhindert wer­ den.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell­ ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des grundsätzlichen Aufbaus ei­ ner Diagnosevorrichtung gemäß der vorliegenden Er­ findung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Brennkraft­ maschine mit innerer Verbrennung gemäß einer Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Hauptfehlerdiagnoseprogramms bei dieser Ausführungsform;

Fig. 4 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung von Aspekten eines Zylinderdruckabtastprogramms bei dieser Aus­ führungsform; und

Fig. 5 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung von Aspekten eines Fehlerdiagnoseprogramms unter Verwendung des Zylinderdrucks bei dieser Ausführungsform.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches den grundsätzlichen Aufbau einer Fehlerdiagnosevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 1 ist eine Auspuffgas-Rückführein­ heit A so aufgebaut, daß ein Teil des Auspuffgases in ein Ein­ laßsystem über einen Auspuffgas-Rückführkanal zurückgeführt wird, in welchem ein Auspuffgas-Umlaufsteuerventil angeordnet ist, um hierdurch NOx in dem Auspuffgas zu verringern.

Ein Zylinderdrucksensor B ist dazu vorgesehen, einen Zylin­ derdruck eines Motors zu erfassen. Meßergebnisse des Zylin­ derdrucksensors B werden von einer Zylinderdruckabtastvor­ richtung C an einem voreingestellten Abtastzeitpunkt (bei­ spielsweise 30° BTDC ∼ 20° BTDC, wobei BTDC bedeutet "vor dem oberen Totpunkt") während eines Verdichtungshubs abgetastet.

Eine Diagnosevorrichtung D diagnostiziert das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Fehlers in der Auspuffgas-Rück­ führeinheit A durch Beurteilung, ob ein abgetasteter Zylin­ derdruck einen Wert entsprechend Auspuffgas-Rückführsteuer­ bedingungen zeigt oder nicht, auf der Grundlage des Zylinder­ drucks, der von der Zylinderdruckabtastvorrichtung C abge­ tastet wird, und des geöffneten bzw. geschlossenen Zustands des Auspuffgas-Rückführsteuerventils, wenn der Zylinderdruck abgetastet wurde, und gibt dann ein Diagnosesignal entspre­ chend dem Ergebnis der Diagnose aus.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung einer Ausführungsform einer Diagnosevorrichtung, welche den voranstehend geschil­ derten Aufbau aufweist, sowie eines zugehörigen Diagnosever­ fahrens.

In Fig. 2, welche den Aufbau des Systems bei dieser Ausfüh­ rungsform zeigt, ist ein Auspuffgas-Rückführkanal 4 so vor­ gesehen, daß er eine Verbindung zwischen einem Auspuffkrüm­ mer 3 und einem Ansaugkrümmer 2 eines Motors 1 zur Verfügung stellt, und wird durch ein EGR-Steuer- oder -Regelventil 5 (Auspuffgas-Rückführsteuer- oder -Regelventil) geöffnet bzw. geschlossen.

Das EGR-Steuerventil 5 ist ein Membranventil, welches durch die Einwirkung eines Ansaugunterdrucks des Motors gegen die Vorspannkraft einer Schraubenfeder geöffnet wird, die in Ventilschließrichtung wirkt. Ein Unterdruckkanal 7 ist so vorgesehen, daß er eine Druckkammer des EGR-Steuerventils 5 und des Ansaugkrümmers 2 stromabwärts eines Drosselventils 6 verbindet. Ein Ansaugunterdruck des Motors 1 wird der Druck­ kammer über den Unterdruckkanal 7 zugeführt, um hierdurch das Ventil 5 zu öffnen.

Eine EGR-Steuermagnetspule 9, welche von einer Steuerein­ heit 3 ein- bzw. ausgesteuert wird, ist in dem Unterdruck­ kanal 7 angeordnet. Das Öffnen/Schließen des EGR-Steuerven­ tils 5, also das Ein- bzw. Ausschalten der Auspuffgas-Rück­ führung, wird durch die Öffnungs/Schließ-Steuerung der EGR-Steuermagnetspule 9 gesteuert.

Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ein BPT-Ventil (BPT: back pressure transducer; Rückseitendruckwandler), bei welchem eine Membran durch den Auspuffgasdruck und den Ansaugunterdruck betätigt wird, um hierdurch einen Unterdruck zum Steuern des EGR-Steuerventils 5 einzustellen.

Meßsignale, wie beispielsweise für die Kühlwassertemperatur, die Motordrehzahl, und die Einlaßluftmenge von zugehörigen Sensoren werden, zusammen mit einem Ein/Aus-Schaltsignal ei­ nes Zündschalters, der Steuereinheit 8 zugeführt, die dann die EGR-Steuermagnetspule 9 ein- bzw. ausschaltet, auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingungen, die auf der Grundlage dieser Signale beurteilt werden.

Weiterhin werden der Steuereinheit 8 Zylinderdruckmeßsignale von einem Zylinderdrucksensor 11 zugeführt. Der Zylinder­ drucksensor 11 ist ein Ringformsensor, der ein piezoelektri­ sches Bauteil aufweist, wie beispielsweise in der japanischen Veröffentlichung Nr. 63-17432 eines ungeprüften Gebrauchs­ musters beschrieben, welches als Beilagscheibe an einer Zündkerze 12 angebracht ist und ein Signal entsprechend dem Zylinderdruck infolge des Zylinderdrucks ausgibt, der auf die Zündkerze 12 einwirkt und diese anzuheben versucht, so daß sich eine eingestellte Belastung ändert.

Statt dieser Art eines Sensors, der in Form einer Beilag­ scheibe für die Zündkerze 12 angebracht wird, kann auch ein derartiger Typ eines Sensors verwendet werden, bei welchem der Sensorabschnitt direkt der Brennkammer zugewandt ist, um den Zylinderdruck als Absolutdruck zu erfassen.

Die Steuereinheit 8 weist die Funktion auf, eine Diagnose der Auspuffgas-Rückführeinheit mit dem voranstehend geschilder­ ten Aufbau durchzuführen, wie in den Flußdiagrammen der Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, auf der Grundlage des von dem Zylinder­ drucksensor 11 erfaßten Zylinderdrucks.

Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Funktionen der Diagnosevorrichtung und der Zylinderdruckabtastvorrich­ tung durch Software realisiert, die in den Flußdiagrammen der Fig. 3 bis 5 dargestellt ist, und die in der Steuerein­ heit 8 gespeichert ist.

In dem Flußdiagramm von Fig. 3, welche das Hauptdiagnose­ steuerprogramm bei dieser Ausführungsform zeigt, wird am An­ fang im Schritt 1 (wobei "Schritt" in den Figuren durch "S" bezeichnet ist) Information eingelesen, beispielsweise die Motordrehzahl Ne, die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge Tp, die Kühlwassertemperatur TW, die Drosselventilöffnung TVO, und die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP.

Die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge Tp ist eine Kraft­ stoffmenge, die von der Steuereinheit 8 als Wert proportio­ nal zur Zylindereinlaßluftmenge berechnet wird, welche einen Wert darstellt, der die Motorbelastung repräsentiert.

Dann wird im Schritt 2 beurteilt, ob vorbestimmte Diagnose­ zulässigkeitsbedingungen erfüllt sind.

Vorzugsweise wird, wie nachstehend noch genauer erläutert wird, ein Zeitpunkt von dem Diagnosesteuerprogramm beurteilt, an welchem die Kühlwassertemperatur beim Anlassen kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist, sowie ein Zeitraum OK oder NG. Wenn die Verhältnisse nicht diesem Sperrzustand entspre­ chen, und einem Diagnosebereich entsprechen, der vorher als Betriebsbedingungen festgelegt wurde, in welchem die Motor­ drehzahl Ne, die Motorbelastung Tp und die Kühlwassertempe­ ratur TW innerhalb jeweiliger vorbestimmter Bereiche liegen, dann wird beurteilt, daß sich die Zulässigkeitsvoraussetzun­ gen für die Diagnose eingestellt haben. Der Diagnosebereich wird innerhalb eines Bereichs zur Ausführung der Auspuffgas- Rückführung unter normalen Steuer- oder Regelbedingungen ein­ gestellt.

Wenn beurteilt wird, daß sich die für die Diagnose geeigne­ ten Bedingungen eingestellt haben, geht die Steuerung zum Schritt 3 über, in welchem beurteilt wird, ob sich der Motor in einem stabilen Betriebszustand befindet. Die Beurteilung des stabilen Zustands wird auf der Grundlage der Tatsache ausgeführt, ob die zeitliche Änderungsrate zumindest eines der nachstehend angegebenen Parameter innerhalb eines vorbe­ stimmten Bereichs liegt: Motordrehzahl Ne, Motorbelastung Tp oder die Drosselventilöffnung TVO.

Bei der Feststellung eines stabilen Zustands geht die Steue­ rung zum Schritt 4 über, in welchem eine Datenabtastung aus­ geführt wird.

Bei der Datenabtastung des Schritts 4 wird eine Zylinderdruck­ abtastung während des Verdichtungshubes vor der Verbrennung durchgeführt, und zwar unter solchen Bedingungen, in welchen das EGR-Steuerventil 5 durch Steuerung durch die EGR-Steuer­ magnetspule 9 geöffnet ist, um hierdurch eine Auspuffgas-Rück­ führung zu bewirken. Dies wird nachstehend noch anhand des Flußdiagramms von Fig. 4 näher erläutert.

Im Schritt 5 werden Zylinderdruckdaten EIMEP, die im Schritt 4 erhalten wurden, auf EIMEP1 als Daten für den Auspuffgas- Rückführungs-Einschaltsteuerzustand eingestellt. Dann wird im Schritt 6 das EGR-Steuerventil 5 zwangsweise unter Steue­ rung durch die EGR-Steuermagnetspule 9 geschlossen, so daß die Auspuffgas-Rückführung abgeschaltet ist.

Im Schritt 7 wird beurteilt, ob seit der Abschaltung der Aus­ puffgas-Rückführung ein vorbestimmter Zeitraum abgelaufen ist. Sobald sich der Auspuffgas-Rückführungs-Abschaltzustand stabilisiert hat, geht die Steuerung mit dem Schritt 8 weiter.

Im Schritt 8 wird eine Zylinderdruckabtastung in dem Auspuff­ gas-Rückführungs-Ausschaltzustand durchgeführt.

Dann werden im Schritt 9 Zylinderdruckdaten EIMEP, die im Schritt 8 erhalten wurden, auf EIMEP2 als Daten für den Aus­ puffgas-Rückführungs-Ausschaltsteuerzustand eingestellt.

Im Schritt 10 wird dann eine solche Steuerung durchgeführt, daß die Auspuffgas-Rückführung, die zum Zweck der Diagnose ausgeschaltet wurde, wiederum auf die normale Rückführungs­ menge eingestellt wird.

Im Schritt 11 wird das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Fehlers in der Auspuffgas-Rückführungseinheit auf der Grundlage der Zylinderdruckdaten EIMEP1 und EIMEP2 diagnosti­ ziert.

Dies wird im einzelnen auf Grundlage des Flußdiagramms von Fig. 5 erläutert, und umfaßt grundsätzlich die Ausführung der Diagnose auf der Grundlage einer Änderung des Zylinderdrucks während des Verdichtungshubes vor der Verbrennung, infolge des Vorhandenseins oder der Abwesenheit der Auspuffgas-Rück­ führung. Wenn die Auspuffgas-Rückführung tatsächlich entspre­ chend der Steuerung ein- bzw. ausgeschaltet wird, dann kann erwartet werden, daß die Zylinderdrücke EIMEP1 und EIMEP2 eine Differenz größer oder gleich einem vorbestimmten Wert aufweisen, der auf der Grundlage des Vorhandenseins oder der Abwesenheit der Auspuffgas-Rückführung beruht. Wenn daher ei­ ne Differenz größer oder gleich dem vorbestimmten Wert nicht ermittelt wird, so läßt sich hieraus indirekt schließen, daß die aktuelle Auspuffgas-Rückführungsmenge nicht entsprechend der Steuerung gesteuert wird, und zwar infolge des Auftretens irgendeines Fehlers.

Hierbei wird, wie voranstehend erläutert, der Zylinderdruck während des Verdichtungshubes vor der Verbrennung abgetastet, und daher kann jeglicher Einfluß von Verbrennungsschwankungen ausgeschlossen werden, wodurch eine Verringerung der Genauig­ keit der Diagnose infolge von Verbrennungsschwankungen ausge­ schlossen werden kann.

Im Schritt 12 wird beurteilt, ob eine Beurteilung OK oder NG als Ergebnis der Beurteilung abgegeben wurde, und bis nicht zumindest eine dieser Beurteilungen erfolgt, wird das Haupt­ programm wiederholt.

Das Flußdiagramm von Fig. 4 erläutert die Datenabtastbedin­ gungen der Schritte 4 und 8 in dem Flußdiagramm von Fig. 3, also die Funktion der Zylinderdruckabtastvorrichtung.

In dem Flußdiagramm von Fig. 4 wird am Anfang im Schritt 21 das Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors und das Ausgangs­ signal des Zylinderdrucksensors 11 ausgelesen.

Im Schritt 22 wird ein Zähler auf Null zurückgesetzt.

Im Schritt 23 wird beurteilt, ob der Kurbelwinkel kleiner als 30° vor dem oberen Totpunkt der Verdichtung ist. Ist er kleiner als 30° BTDC, so geht die Steuerung zum Schritt 24 über.

Im Schritt 24 wird der von dem Zylinderdrucksensor 11 erfaß­ te Zylinderdruck Pi abgetastet. Dann wird im Schritt 25 der im Schritt 24 abgetastete Zylinderdruck Pi jeweils zu dem vorherigen Wert addiert, um einen Integralwert PIE zu erhal­ ten.

Im Schritt 26 wird der Zähler herausgezählt, um eine Abtast­ nummer für die Zylinderdrücke Pi zu berechnen.

Im Schritt 27 wird beurteilt, ob der Kurbelwinkel kleiner als 20° vor dem oberen Totpunkt des Verdichtungshubes ist. Ist er kleiner als 20° BTDC, so ist die Abtastung des Zylinderdrucks Pi beendet, und die Steuerung geht zum Schritt 28 über.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird daher der Zylinder­ druck Pi innerhalb des Bereichs von 30° BTDC ∼ 20° BTDC abge­ tastet, und darauf addiert.

Im Schritt 28 wird der Integral- oder Summenwert PIE durch den Zählerwert dividiert, um einen Mittelwert für den Zylin­ derdruck Pi zu erhalten, der in dem Bereich zwischen 30° BTDC und 20° BTDC abgetastet wird, und dieser Wert wird als Zylin­ derdruckdaten EIMEP eingestellt.

Die Konstruktion kann so sein, daß der Integralwert PIE da­ durch erhalten wird, daß der Zylinderdruck Pi für jeden ein­ gestellten Kurbelwinkel innerhalb eines vorbestimmten Kurbel­ winkelbereichs abgetastet wird, und im Schritt 28 der Inte­ gralwert PIE unverändert als Zylinderdruckdaten EIMEP einge­ stellt wird.

Wenn bei dem voranstehend geschilderten Aufbau der Zylinder­ druckmittelwert oder Integralwert innerhalb eines vorbestimm­ ten Kurbelwinkelbereichs während des Verdichtungshubes vor der Verbrennung als Zylinderdruckdaten EIMEP gewählt wird, dann kann selbst dann, wenn dem Ausgangssignal des Zylinder­ drucksensors 11 Rauschen überlagert ist, verhindert werden, daß dieses Rauschen einen signifikanten Einfluß auf die Zylinderdruckdaten EIMEP hat. Daher kann eine Verschlechte­ rung der Genauigkeit der Diagnose infolge von Rauschen aus­ geschaltet werden.

Der vorbestimmte Kurbelwinkelbereich zur Ausführung der Zylinderdruckabtastung ist nicht auf 30° BTDC bis 20° BTDC beschränkt, sondern kann auf geeignete Weise innerhalb ei­ nes Kurbelwinkelbereichs eingestellt werden, in welchem die Zylinderdruckänderung infolge des Vorhandenseins oder der Abwesenheit der Auspuffgas-Rückführung groß ist.

Das Flußdiagramm von Fig. 5 erläutert Einzelheiten der Dia­ gnosebeurteilung des Schritts 11 in dem Flußdiagramm von Fig. 3, also die Funktion, welche als Diagnoseeinrichtung dient.

In dem Flußdiagramm von Fig. 5 wird zuerst im Schritt 31 ei­ ne Differenz ΔEIMEP (ΔEIMEP = EIMEP1 - EIMEP2) zwischen den Zylinderdruckdaten EIMEP1 (dem Mittelwert oder Integralwert innerhalb eines vorbestimmten Kurbelwinkelbereichs), welche in dem Einschaltzustand der Auspuffgas-Rückführung erhalten werden, und den Zylinderdruckdaten EIMEP2, die in dem Aus­ schaltzustand der Auspuffgas-Rückführung erhalten werden, er­ halten.

Dann wird im Schritt 32 eine Soll-Differenz ΔEIMEP berechnet. Die Soll-Differenz DEIMEP ist ein Schätzwert für die Diffe­ renz ΔEIMEP, der erhalten wird, wenn die Auspuffgas-Rückführ­ einheit normal arbeitet. Dies wird auf der Grundlage der Zylinderdruckdaten EIMEP2 erhalten, die man erhält, wenn die Auspuffgas-Rückführung ausgeschaltet ist, und auf der Grund­ lage des Auspuffgas-Rückführanteils.

Je größer hierbei der Auspuffgas-Rückführanteil ist, desto größer ist die Zylinderdruckänderung infolge des zwangsweisen Öffnens/Schließens des EGR-Steuerventils 5. Wenn selbst bei dem gleichen Auspuffgas-Rückführanteil zu diesem Zeitpunkt der Zylinderdruck (die Motorbelastung) groß ist, dann ist die Zylinderdruckänderung infolge des Vorhandenseins oder der Ab­ wesenheit der Auspuffgas-Rückführung klein. Daher wird, ent­ sprechend den jeweils zutreffenden Eigenschaften, die Soll-Differenz ΔEIMEP auf der Grundlage des Auspuffgas-Rückführ­ anteils und der Zylinderdruckdaten EIMEP2 eingestellt.

Im Schritt 33 wird der Durchschnitt eines Wertes für die Dif­ ferenz ΔEIMEP, geteilt durch die Soll-Differenz, als ein EGR-Flußmengenverringerungsanteil DLTPN berechnet.

Jedesmal, wenn daher die Differenz ΔEIMEP erhalten wird, wird sie durch die Soll-Differenz ΔEIMEP für diesen Zeitpunkt dividiert, damit man einen Standardwert erhält, so daß Ein­ flüsse infolge von Unterschieden der Motorbelastung und des Auspuffgas-Rückführanteils, wenn die Differenz ΔEIMEP ermit­ telt wird, ausgeschaltet sind, und dann wird ein Mittelwert für den Standardwert erhalten.

Im Schritt 34 wird ein Beurteilungswert (NG-Beurteilungswert oder OK-Beurteilungswert) für den EGR-Flußmengenverringe­ rungsanteil DLTPN eingestellt, entsprechend der Abtastnum­ mer n der Differenz ΔEIMEP zu dem Zeitpunkt, an welchem der EGR-Flußmengenverringerungsanteil DLTPN erhalten wird. Die Eigenschaften dieser Beurteilungswerteinstellung werden spä­ ter erläutert.

Im Schritt 35 wird beurteilt, ob der EGR-Flußmengenverrin­ gerungsanteil DLTPN kleiner oder gleich dem NG-Beurteilungs­ wert ist. Ist DLTPN kleiner oder gleich dem NG-Beurteilungs­ wert, so geht die Steuerung zum Schritt 36 über, in welchem beurteilt wird, daß ein Fehler in der Auspuffgas-Rückführein­ heit aufgetreten ist, und ein Beurteilungssignal ausgegeben wird, welches das Auftreten eines Fehlers anzeigt.

Wenn daher die Zylinderdruckänderung während des Verdich­ tungshubs vor der Verbrennung infolge der Ein- und Ausschalt­ steuerung der Auspuffgas-Rückführung klein ist, verglichen mit normalen Zeiten, dann wird beurteilt, daß sich die Aus­ puffgas-Rückführmenge nicht entsprechend der Steuerung ändert, und daher wird das Auftreten eines Fehlers festgestellt.

Ein Fehler in der Auspuffgas-Rückführeinheit kann mit Hilfe einer Lampenanzeige oder dergleichen mitgeteilt werden, auf der Grundlage des das Auftreten des Fehlers anzeigenden Diagnosesignals, worauf dann die Auspuffgas-Rückführungs­ steuerung oder -regelung gestoppt werden kann.

Wenn im Schritt 35 festgestellt wird, daß DLTPN den NG-Beur­ teilungswert überschritten hat, so geht die Steuerung zum Schritt 37 über, in welchem beurteilt wird, ob DLTPN größer oder gleich dem OK-Beurteilungswert ist.

Wenn hierbei DLTPN größer oder gleich dem OK-Beurteilungs­ wert ist, so geht die Steuerung zum Schritt 38 über, in wel­ chem beurteilt wird, daß die Auspuffgas-Rückführeinheit nor­ mal arbeitet, und ein normale Bedingungen anzeigendes Dia­ gnosesignal ausgegeben wird.

Ist DLTPN kleiner als der OK-Beurteilungswert, also in einem Fall, in welchem DLTPN nicht klein genug ist, um als anormal bezeichnet zu werden, jedoch nicht groß genug, um als normal angesehen zu werden, so geht die Steuerung zum Schritt 39 über, um die Diagnose aufzuschieben.

Ein Bereich, der den NG-Beurteilungswert überschreitet, je­ doch kleiner als der OK-Beurteilungswert ist, wird daher zu einem Totband der Diagnose. Im Schritt 34 wird der OK-Beur­ teilungswert erhöht, und der NG-Beurteilungswert verringert, so daß das Totband desto breiter wird, je kleiner die Abtast­ anzahl oder -nummer n für die Differenzen ΔEIMEP ist, wenn DLTPN erhalten wird.

Wenn daher die Abtastanzahl n der Differenzen ΔEIMEP klein ist, und daher die Verläßlichkeit des Wertes für DLTPN gering, wird infolge der Tatsache, daß jede endgültige Beurteilung voreilig wäre, eine Diagnose aufgeschoben, abgesehen von je­ nen Fällen, in welchen ein anormaler oder normaler Zustand deutlich festgestellt wird. Wenn jedoch die Abtastanzahl n erhöht wird, so daß die Verläßlichkeit des Wertes für DLTPN verbessert wird, dann wird das Totband zwischen dem OK-Beur­ teilungswert und dem NG-Beurteilungswert verringert, so daß eines der beiden Beurteilungsergebnisse erhalten werden kann.

Bei der vorliegenden Ausführungsform weist das Auspuffgas- Rückführsteuerventil auf: das EGR-Steuerventil 5 des Membran­ typs, welches in dem Auspuffgas-Rückführkanal 4 angeordnet ist, und die EGR-Steuermagnetspule 9 zum Steuern des Einlas­ sens eines Motoransaugunterdrucks in das Ventil 5. Selbstver­ ständlich ist jedoch eine derartige Konstruktion möglich, daß ein Magnetventil direkt in dem Auspuffgas-Rückführkanal 4 angeordnet wird.

Wenn die Auspuffgas-Rückführung für die Diagnose zwangsweise ein- bzw. ausgeschaltet wird, kann darüber hinaus die Aus­ puffgas-Rückführmenge allmählich geändert werden, um das Auf­ treten plötzlicher Drehmomentschwankungen zu vermeiden, die bei dem Ein- und Ausschalten auftreten.

Claims (16)

1. Diagnosevorrichtung für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, bei welcher ein Anteil des Auspuffgases zu einem Ansaugsystem über einen Auspuffgas-Rückführkanal zurückgeführt wird, in welchem ein Auspuffgas-Rückführsteuerventil vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung aufweist:
einen Zylinderdrucksensor zur Erfassung eines Zylinder­ drucks der Brennkraftmaschine; und
eine Diagnosevorrichtung zur Ausgabe eines Diagnosesig­ nals, welches das Vorhandensein oder die Abwesenheit ei­ nes Fehlers in der Auspuffgas-Rückführeinheit anzeigt, auf der Grundlage des von dem Zylinderdrucksensor erfaß­ ten Zylinderdrucks und eines Öffnungs/Schließ-Zustandes des Auspuffgas-Rückführsteuerventils zum Zeitpunkt der Erfassung des Zylinderdrucks, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Zylinderdruckabtastvorrichtung vorgesehen ist, um den von dem Zylinderdrucksensor erfaßten Zylinderdruck innerhalb eines voreingestellten Abtastzeitpunkts während eines Verdichtungshubs abzutasten; und
die Diagnosevorrichtung ein Diagnosesignal ausgibt, wel­ ches das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Fehlers in der Auspuffgas-Rückführeinheit anzeigt, auf der Grund­ lage des Zylinderdrucks, der von der Zylinderdruck-Abtast­ vorrichtung abgetastet wird.

2. Diagnosevorrichtung für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosevor­ richtung ein Diagnosesignal ausgibt, welches das Vorhan­ densein oder die Abwesenheit eines Fehlers in der Auspuff­ gas-Rückführeinheit anzeigt, auf der Grundlage einer Dif­ ferenz zwischen einem Zylinderdruck, der bei geöffnetem Auspuffgas-Rückführsteuerventil abgetastet wird, und ei­ nem Zylinderdruck, der bei geschlossenem Auspuffgas-Rück­ führsteuerventil abgetastet wird.

3. Diagnosevorrichtung für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosevor­ richtung einen Mittelwert der Differenz berechnet, und ein Diagnosesignal, welches das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Fehlers in der Auspuffgas-Rückführein­ heit anzeigt, auf der Grundlage des Mittelwertes ausgibt.

4. Diagnosevorrichtung für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosevor­ richtung ein Totband für die Fehlerbeurteilung auf der Grundlage einer Anzahl von Differenzdaten ändert, die wäh­ rend der Berechnung des Mittelwertes verwendet werden.

5. Diagnosevorrichtung für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosevor­ richtung einen Schätzwert für die Differenz einstellt, auf der Grundlage eines Auspuffgas-Rückführanteils und des von der Zylinderdruckabtastvorrichtung abgetasteten Zylinderdrucks, und einen Fehler in der Auspuffgas-Rück­ führeinheit feststellt, wenn die Differenz kleiner oder gleich dem Schätzwert ist, und ein Diagnosesignal aus­ gibt, welches das Auftreten eines Fehlers anzeigt.

6. Diagnosevorrichtung für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder­ druckabtastvorrichtung den Zylinderdruck innerhalb eines Bereichs innerhalb von 30° BTDC∼20° BTDC abtastet.

7. Diagnosevorrichtung für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder­ druckabtastvorrichtung einen Mittelwert des Zylinder­ drucks berechnet, der in einem vorbestimmten Kurbelwin­ kelbereich während des Verdichtungshubs abgetastet wird, und die Diagnosevorrichtung die Diagnose auf der Grund­ lage des Mittelwerts des Zylinderdrucks durchführt.

8. Diagnosevorrichtung für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder­ druckabtastvorrichtung einen Integralwert des Zylinder­ drucks berechnet, der in einem vorbestimmten Kurbelwin­ kelbereich während des Verdichtungshubs abgetastet wird, und die Diagnosevorrichtung die Diagnose auf der Grund­ lage des Integralwerts des Zylinderdrucks durchführt.

9. Diagnoseverfahren für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, bei welcher ein Anteil des Auspuffgases zu einem Ansaugsystem über einen Auspuffgas-Rückführkanal zurückgeführt wird, in welchem ein Auspuffgas-Rückführsteuerventil angeordnet ist, mit folgenden Schritten:
Ausgabe eines Diagnosesignals, welches das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Fehlers in der Auspuffgas- Rückführeinheit anzeigt, auf der Grundlage des Zylinder­ drucks, der von einem Zylinderdrucksensor erfaßt wird, und eines geöffneten/geschlossenen Zustands des Auspuff­ gas-Rückführsteuerventils zum Zeitpunkt der Erfassung des Zylinderdrucks, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zylinderdruck, der von dem Zylinderdrucksensor erfaßt wird, an einem vorbestimmten Abtastzeitpunkt während ei­ nes Verdichtungshubs abgetastet wird, und ein Diagnose­ signal, welches das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Fehlers in der Auspuffgas-Rückführeinheit anzeigt, auf der Grundlage des abgetasteten Zylinderdrucks ausge­ geben wird.

10. Diagnoseverfahren für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diagnose­ signal, welches das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Fehlers in der Auspuffgas-Rückführeinheit anzeigt, ausgegeben wird auf der Grundlage einer Differenz zwi­ schen einem Zylinderdruck, der bei geöffnetem Auspuff­ gas-Rückführsteuerventil abgetastet wird, und einem Zylinderdruck, der bei geschlossenem Auspuffgas-Rück­ führsteuerventil abgetastet wird.

11. Diagnoseverfahren für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelwert der Differenz berechnet wird, und ein Diagnosesignal, welches das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Fehlers in der Auspuffgas-Rückführeinheit angibt, auf der Grundlage des Mittelwerts ausgegeben wird.

12. Diagnoseverfahren für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Totband für die Fehlerbeurteilung geändert wird, auf der Grund­ lage einer Anzahl an Differenzdaten, die während der Berechnung des Mittelwerts verwendet werden.

13. Diagnoseverfahren für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schätzwert für die Differenz auf der Grundlage eines Auspuffgas- Rückführanteils und des abgetasteten Zylinderdrucks ein­ gestellt wird, ein Fehler in der Auspuffgas-Rückführ­ einheit festgestellt wird, wenn die Differenz kleiner oder gleich dem Schätzwert ist, und ein Diagnosesignal ausgegeben wird, welches das Auftreten eines Fehlers an­ zeigt.

14. Diagnoseverfahren für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder­ druck innerhalb eines Bereichs von 30° BTDC ∼ 20° BTDC abgetastet wird.

15. Diagnoseverfahren für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelwert des Zylinderdrucks, der in einem vorbestimmten Kurbel­ winkelbereich während des Verdichtungshubs abgetastet wird, berechnet wird, und die Diagnose auf der Grund­ lage des Mittelwerts des Zylinderdrucks durchgeführt wird.

16. Diagnoseverfahren für eine Auspuffgas-Rückführeinheit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Integralwert des Zylinderdrucks berechnet wird, der in einem vorbe­ stimmten Kurbelwinkelbereich während des Verdichtungs­ hubs abgetastet wird, und die Diagnose auf der Grundlage des Integralwerts des Zylinderdrucks durchgeführt wird.