Verfahren zum Konkretisieren einer Fehlfunktion einer Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und entsprechendes Diagnosegerät Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konkretisieren einer Fehlfunktion einer Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und ein entsprechendes Diagnosegerät.

Zur Einhaltung gesetzlicher Emissionsgrenzwerte sind moderne Dieselkraftfahrzeuge mit einer Hochdruck-Abgasrückführung, kurz HD-AGR, d.h. Abgas wird vor der Abgasturboladerturbine abgezweigt und auf der Frischluftseite nach dem Abgasturboladerverdichter wieder zugeführt, und einer Niederdruck-Abgasrückführung, kurz ND-AGR, d.h. Abgas wird nach dem Partikelfilter abgezweigt und direkt nach dem Luftmassenmesser auf der Frischluftseite wieder eingespeist, ausgestattet. Die Gesetzgebung in Teilmärkten, zum Beispiel in den USA, fordert eine Überwachung der HD- und N D-AGR sowie im Defektfall eine Identifizierung des tatsächlich defekten AGR-Pfades, HD- oder N D-AGR. Die verwendeten Diagnoseverfahren erkennen einen Fehler in der Abgasrückführung, können diesen aber nicht immer eindeutig dem Hochdruck- oder Niederdruckpfad zuordnen, da hierzu Betriebspunkte benötigt werden, in denen ausschließlich der Hochdruck- oder der Niederdruck-Abgasrückfü hrpfad aktiv ist.

Die DE 1 1 2008 002 195 T5 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwa- chen einer Ansaugluftkompressoreinrichtung mit variabler Geometrie. Bei dem dort beschriebenen Verfahren werden ein Abgasdruck und eine Leitschaufelposition der Turboladereinrichtung mit variabler Geometrie überwacht. Der Abgasdruck und die Leitschaufelposition werden geschätzt. Ein Abgasdruckrestwert und ein Leitschaufelpositionsrest- wert werden auf der Grundlage von Differenzen zwischen den geschätzten und über- wachten Abgasdrücken und Leitschaufelpositionen berechnet. Auf der Grundlage des Abgasdruckrestwerts und des Leitschaufelpositionsrestwerts wird bestimmt, dass der Turbolader korrekt arbeitet.

Die DE 1 1 2007 001 467 T5 beschreibt ein Verfahren zur gleichzeitigen Abgasrückfüh- rung und Steuerung der Verbrennungsphasenlage eines Kraftfahrzeuges, wobei eine Verbrennungsphasenlageninformation von der Zylinderdruckerfassungsvorrichtung bereitgestellt wird und die Kraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß Sollwerten und einer Rückkopplung bei der Verbrennungsphasenlageninformation geregelt eingestellt wird. Ferner wird bei dem dort beschriebenen Verfahren die Abgasrückführungsvorrichtung gemäß Sollwerten und einer Rückkopplung bei einem vorgewählten Abgasrückführungssteue- rungsparameter geregelt. Die Sollwerte bei dem vorgewählten Abgasrückführungssteue- rungsparameter werden auf der Grundlage eines Vergleichs der Einstellungen an der Kraftstoffzufuhrvorrichtung eingestellt. Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Konkretisieren einer Fehlfunktion einer Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit den Verfahrensschritten: Einstellen eines ersten Betriebspunktes der Brennkraftmaschine und eines ersten Betriebszustands des Frischluft-/ Abgassystems als Fahrzeugkonditionierung in einer ersten Messeinstellung; Messen von volumetrischen Effizienzen der Brennkraftmaschine für die erste Messeinstellung und für mindestens eine weitere Messeinstellung und Vergleichen der gemessenen volumetrischen Effizienzen mit einem in einer Speichereinheit gespeicherten Kennlinienfeld für volumetrische Effizienzwerte der Brennkraftmaschi- ne und Ermitteln, ob bei der Abgasrückführung eine Fehlfunktion vorliegt, anhand des Vergleichsresultats; und Konkretisieren der Fehlfunktion der Abgasrückführung unter Berücksichtigung der Messergebnisse für die erste Messeinstellung und für die mindestens eine weitere Messeinstellung und des gespeicherten Kennlinienfeldes für volumetrische Effizienzwerte.

Ferner kann das Verfahren auch im normalen Betrieb eines Fahrzeuges eingesetzt werden. Der Motor wird dazu in einem Betriebszustand betrieben, der im normalen Fahrbetrieb vorkommt. Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Diagnosegerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise, den Motor in Betriebszuständen zu betreiben, die im Fahrbetrieb nicht vorkommen. Im Gegensatz zum Normalbetrieb auf der Straße ist der Betrieb bei einem Funktionstest in der Werkstatt nicht abgasrelevant, so können Emissionsverschlechterungen aufgrund der eingestellten Betriebszustände während des Werkstatttests akzeptiert werden. Im Rahmen des Werkstatttests wird der Motor in Betriebszuständen betrieben, in denen das Fehlermerkmal am deutlichsten zu Tage tritt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die weiteren eingestellten Betriebs- punkte der Brennkraftmaschine und/oder der eingestellten weiteren Betriebszustände des Frischluft-/ Abgassystems der mindestens einen weiteren Messeinstellung außerhalb eines Normbetriebsbereichs des Kraftfahrzeuges ausgewählt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Abgasrückführung ein Soll-Fluss zugeordnet und es erfolgt, falls eine Fehlfunktion ermittelt wird, eine Unterscheidung der Fehlfunktion in eine Fehlfunktion mit einem im Vergleich zu dem Soll-Fluss erhöhten Fluss der Abgasrückführung oder in eine Fehlfunktion mit einem im Vergleich zu dem Soll-Fluss erniedrigten Fluss der Abgasrückführung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die volumetrische Effizienz der Brennkraftmaschine unter anderem auf Basis eines durch einen Luftmassenmesser bestimmten Luftmassenstroms ermittelt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Betriebszustände der Abgasrückführung durch ein Ansteuern eines Hochdruck-Abgasrückführventils und eines Niederdruck-Abgasrückführventils der Abgasrückführung eingestellt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Abgasrückführung in eine Hochdruck-Abgasrückführung und in eine Niederdruck-Abgasrückführung unterteilt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist beim Testen während eines normalen Fahrbetriebs die mindestens eine weitere Messeinstellung Detektionsschwellen für Fehlfunktionen der Abgasrückführung auf, welche im Vergleich zu den in der ersten Messeinstellung gegebenen Detektionsschwellen für Fehlfunktionen der Abgasrückfüh- rung erniedrigt sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird, falls in einem normalen Fahrbetrieb eine Fehlfunktion ermittelt wird, ein Einstellen weiterer Betriebspunkte der Brennkraftmaschine und/oder weiterer Betriebszustände des Frischluft-/ Abgassystems in Abhängigkeit von der ermittelten Fehlfunktion der Abgasrückführung vorgenommen.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Er- findung.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Diagnosegeräts zum Konkretisieren einer Fehlfunktion einer Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Konkretisieren einer Fehlfunktion einer Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In den Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Diagnosegeräts zum Konkretisieren einer Fehlfunktion einer Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Diagnosegerät 2 zum Konkretisieren einer Fehlfunktion eines Frischluft-/ Abgassystems 10 ist an das Frischluft-/Abgassystem 10 einer Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeuges gekoppelt.

Das Diagnosegerät 2 umfasst eine Motorsteuerungseinheit 2b und eine Speichereinheit 2a. Die Motorsteuerungseinheit 2b ist beispielsweise als eine Mikroprozessor-basierte Motorsteuerung ausgebildet und die Speichereinheit 2a ist beispielsweise als ein Halbleiterspeicher mit mikroelektronischen Speicherstrukturen ausgebildet.

Das Diagnosegerät 2 ist beispielsweise als eine On-Board-Diagnose, kurz OBD, oder als ein sonstiges Fahrzeugdiagnosesystem ausgelegt. Während des Fahrbetriebes werden alle abgasbeeinflussenden Systeme des Kraftfahrzeuges überwacht, wie beispielsweise das Frischluft-/Abgassystem 10 der Brennkraftmaschine 1. Zusätzlich werden zugängliche Daten weiterer wichtiger Steuergeräte des Kraftfahrzeuges durch das Diagnosegerät 2 abgefragt.

Dabei kann das Diagnosegerät 2 bei einem Werkstatttest von außen mittels eines Zugangs für die Fahrzeugdiagnose über eine Diagnosebuchse im Fahrzeug ausgelesen werden. Über den gleichen Zugang können Diagnosefunktionen gestartet werden. Die Ergebnisse dieser Funktionen können ebenfalls über die Diagnosebuchse ausgelesen werden.

Die Brennkraftmaschine 1 ist beispielsweise als ein Verbrennungsmotor oder als eine sonstige Wärmekraftmaschine ausgebildet, die chemische Energie eines Kraftstoffs durch Verbrennung in mechanische Arbeit umwandelt. Beispielsweise ist die Brennkraftmaschi- ne 1 als ein Ottomotor oder als ein Dieselmotor ausgeführt. Ferner umfasst das Frischluft-/Abgassystem 10 einen Abgasturbolader 3 mit einem Abgasturboladerverdichter 3a und mit einer Abgasturboladerturbine 3b, ein Hochdruck- Abgasrückführventil 4 und ein Niederdruck-Abgasrückführventil 5. Der Abgasturbolader 3 umfasst den Abgasturboladerverdichter 3a und die Abgasturboladerturbine 3b, die sehr ähnlich aufgebaut sein können und auf einer gemeinsamen Welle montiert sind. Der Abgasstrom versetzt die Abgasturboladerturbine 3b in Rotation, diese treibt über die Welle den Abgasturboladerverdichter 3a an, der Luft ansaugt und verdichtet. Die verdichtete Luft wird in die Brennkraftmaschine 1 geleitet.

Das Frischluft-/Abgassystem 10 ist in ein Luftsystem 6 und ein Abgassystem 7 unterteilt.

Das Diagnosegerät 2 verarbeitet beispielsweise gemessene Messgrößen MG und steuert das Frischluft-/Abgassystem 10 durch an Untereinheiten des Frischluft-/Abgassystems 10 versandte Ansteuergrößen AG. Durch die Ansteuergrößen AG werden beispielsweise die Betriebspunkte der Brennkraftmaschine 1 und die Betriebszustände des Frischluft-/ Abgassystems 10 eingestellt. Die Messgrößen MG sind beispielsweise Gasflüsse im Frisch- Iuft-/Abgassystem 10 oder die volumetrische Effizienz der Brennkraftmaschine 1 . Das Frischluft-/Abgassystem 10 umfasst ferner eine Hochdruck-Abgasrückführung 8 und eine Niederdruck-Abgasrückführung 9. Die Hochdruck-Abgasrückführung 8 und die Niederdruck-Abgasrückführung 9 bilden dabei zwei verschiedene Abgasrückführpfade, über die Abgase von der Abgasseite, d.h. von dem Abgassystem 7, zur Ansaugseite, d.h. zu dem Luftsystem 6, geleitet werden.

Bei der Durchführung des Verfahrens zum Konkretisieren einer Fehlfunktion der Abgasrückführung 8, 9 der Brennkraftmaschine 1 wird beispielsweise die Summe der durchgeleiteten Abgasflüsse durch die Hochdruck-Abgasrückführung 8 und die Niederdruck- Abgasrückführung 9 ermittelt und mit einem in der Speichereinheit 2a gespeicherten Kennlinienfeld durch das Diagnosegerät 2 verglichen.

Dabei umfasst das Kennlinienfeld beispielsweise Soll-Werte der volumetrischen Effizienz der Brennkraftmaschine und/oder Soll-Werte von Abgasflüssen des Frischluft-/ Abgassystems 10. Im Fehlerfall, beim Vorliegen einer Fehlfunktion, wird dem Fahrer signalisiert, dass er zur weiteren Fehlereingrenzung und zur Fehlerbehebung eine Werkstatt aufsuchen soll.

Alternativ wird über das Diagnosegerät 2 ein Anfahren bestimmter Motorbetnebszustände vorgenommen, welche eine genauere Identifizierung des defekten Abgasrückführpfades erlauben.

In beiden Fällen wird beispielsweise eine Differenz zwischen den ermittelten Ist-Werte der Abgasflüsse und den Soll-Werten des in der Speichereinheit 2a gespeicherten Kennlinien- feldes gebildet, wodurch es dem Diagnosegerät 2 ermöglicht wird, eine Fehlfunktion zu erkennen.

Abweichungen der gebildeten Differenz, welche größer sind als vorbestimmte Toleranzen, führen dann zu einer weiteren Unterscheidung der Fehlfunktion, beispielsweise in eine sogenannte Low-Flow-Fehlfunktion, d.h. eine Niedrig-Fluss-Fehlfunktion, oder in eine High-Flow-Fehlfunktion, d.h. eine Hoch-Fluss-Fehlfunktion. Die Abgasrückführrate setzt sich dabei jedoch aus der Summe der Hochdruck-Abgasrückführung 8 und der Niederdruck-Abgasrückführung 9 zusammen. Um eine genauere Identifikation des defekten Abgasrückführungspfades zu erreichen, werden nun Betriebspunkte und/oder Betriebszustände angefahren, in denen lediglich entweder die Hochdruck-Abgasrückführung 8 oder die Niederdruck-Abgasrückführung 9 aktiviert bzw. inaktiviert ist. Diese Aktivierung bzw. Inaktivierung wird durch eine Regelung des Hochdruck-Abgasrückführventils 4 und des Niederdruck-Abgasrückführventils 5 er- reicht, d.h. das jeweils andere der regelbaren Abgasrückführventile der Abgasrückführung 10 wird komplett geschlossen oder in eine andere geeignete Anstellung gebracht.

In der Werkstatt können alle Einheiten des Frischluft-/Abgassystems 10 durch das Diagnosegerät 2 individuell angesteuert werden. Dadurch kann das Frischluft-/Abgassystem 10 in den gewünschten Betriebszustand gebracht werden, bei welchem die Art der Fehlfunktion deutlich auftritt, wie beispielsweise durch einen im Vergleich zum Betrieb auf der Straße erhöhten Luftmassendurchsatz aufgrund von geöffneten Drossel- und/oder Drallklappen des Frischluft-/Abgassystems 10, durch einen erhöhten Ladedruck der Brennkraftmaschine 1 oder durch eine erhöhte Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 . Beispielsweise kann zur Konkretisierung der Fehlfunktion auch eine Füllungserfassung der Brennkraftmaschine 1 modelliert werden, beispielsweise durch Erfassung einer volu- metrischen Effizienz der Brennkraftmaschine 1 unter anderem auf Basis der durch einen Luftmassenmesser 6a gemessenen Frischluftmasse. Der Luftmassenmesser 6a ist bei- spielsweise mit dem Diagnosegerät 2 gekoppelt.

Durch definierte und reproduzierbare Betriebspunkte und Betriebszustände lassen sich zudem Detektionsschwellen für Fehlfunktionen genauer festlegen, als dies im normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs möglich wäre.

Durch Kombination der Information der Messeinstellungen mit den unterschiedlichen Betriebspunkten und Betriebszuständen können beispielsweise noch weitergehende Aussagen über weitere Defekte im System getroffen werden. Die Figur 2 zeigt ein Verfahren zum Konkretisieren einer Fehlfunktion einer Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges.

Das Verfahren wird beispielsweise bei einem Werkstatttest über einen Werkstatttester initiiert.

In einem ersten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Einstellen S1 eines ersten Betriebspunktes der Brennkraftmaschine 1 und eines ersten Betriebszustands des Frischluft-/ Abgassystems 10 als Fahrzeugkonditionierung in einer ersten Messeinstellung. In diesem ersten Schritt des Verfahrens erfolgt eine Konditionierung des Kraftfahrzeuges und insbe- sondere des Frischluft-/ Abgassystems 10 und der Brennkraftmaschine 1 , wobei ein genereller Betriebsbereich durch den ersten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 und durch den ersten Betriebszustand des Frischluft-/ Abgassystems 10 definiert wird.

In einem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Messen S2 einer volumetrischen Effi- zienz der Brennkraftmaschine 1 bei verschiedenen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine 1 und/oder bei verschiedenen Betriebszuständen des Frischluft-/ Abgassystems 10 und ein Vergleichen der gemessenen volumetrischen Effizienz mit einem in einer Speichereinheit 2a gespeicherten Kennlinienfeld für volumetrische Effizienzwerte der Brennkraftmaschine 1 . In einem dritten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Verknüpfen S3 der im zweiten Schritt ermittelten Merkmale durch den Vergleich der gemessenen volumetrischen Effizienz mit einem in einer Speichereinheit 2a gespeicherten Kennlinienfeld für volumetrische Effizienzwerte der Brennkraftmaschine 1 .

In einem vierten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Ausgeben S4 des Diagnoseergebnisses beispielsweise auf einem Werkstatttester oder auf einem sonstigen Werkstattdiagnosegerät.