-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine. Während
eines Betriebs der Brennkraftmaschine werden Messwerte einer ersten
Betriebsgröße der Brennkraftmaschine
in unterschiedlichen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine erfasst.
Ferner werden anhand einer Zuordnungsvorschrift Modellwerte der
ersten Betriebsgröße bei den
unterschiedlichen Betriebspunkten ermittelt abhängig von zumindest einer zweiten
Betriebsgröße der Brennkraftmaschine.
-
Bei
einer Brennkraftmaschine wird regelmäßig zumindest eine Zuordnungsvorschrift
verwendet, um abhängig
von einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine
eine andere Betriebsgröße der Brennkraftmaschine
zu ermitteln. Eine derartige Zuordnungsvorschrift ist beispielsweise
das Saugrohrmodell. Das Saugrohrmodell ermöglicht abhängig von wenigen Eingangsgrößen, beispielsweise
einem Öffnungsgrad
einer Drosselklappe der Brennkraftmaschine mehrere Ausgangsgrößen zu ermitteln,
beispielsweise einen Luftmassenstrom in einen Zylinder der Brennkraftmaschine
und/oder einen Saugrohrdruck in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine. Das
Saugrohrmodell wird regelmäßig an einem
Motorprüfstand
anhand eines oder mehrerer Referenzmotoren und/oder mit Versuchfahrzeugen
mit entsprechenden Referenzmotoren parametrisiert. Da Brennkraftmaschinen
trotz gleicher Bauart aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder
Verschleiß geringfügig unterschiedlich
sind, wird das Saugrohrmodell während
des Betriebs der Brennkraftmaschine vorzugsweise angepasst, um diese
geringfügigen Unterschiede
auszugleichen. Dazu wird während
des Betriebs der Brenn kraftmaschine regelmäßig ein Parameter der Zuordnungsvorschrift,
insbesondere des Saugrohrmodells, mittels einer Parametervertrimmung
automatisch vertrimmt, und zwar so, dass sich Modellwerte einer
der Ausgangsgrößen, beispielsweise
Modellwerte des Saugrohrdrucks, an Messwerte der entsprechenden
Ausgangsgröße, beispielsweise
an Messwerte des Saugrohrdrucks, annähern. Der Messwert des Saugrohrdrucks
wird dann vorzugsweise mittels eines Saugrohrdrucksensors erfasst.
Die Parametervertrimmung wirkt sich auch auf andere Ausgangsgrößen des
Saugrohrmodells aus, wobei ein Abgleich dieser Ausgangsgrößen mit
Messwerten der entsprechenden Ausgangsgröße nicht zwingend nötig ist.
-
-
In
der
DE 10 2005
019 807 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Lokalisation von fehlerbehafteten Komponenten oder Leckagen im Ansaugtrakt
einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die Detektion einer fehlerbehafteten
Komponente oder Leckage erfolgt durch einen Vergleich zwischen der
mit einem Luftmassensensor oder Saugrohrabsolutdrucksensor ermittelten
Last der Brennkraftmaschine und der anhand der Stellung einer Drosselklappe
ermittelten Last. Die Last der Brennkraftmaschine wird über die
Position der Drosselklappe bestimmt und die Lokalisation anhand
eines Vergleiches des mit einer Lambda-Sonde in einem Abgastrakt
der Brennkraftmaschine gemessenen Wertes und eines Lambda-Soll-Wertes.
Zur Eingrenzung der fehlerbehafteten Komponente oder Leckage wird
ein Vergleich zwischen der mit dem Luftmassensensor gemessenen Luftmasse
und der anhand der Messwerte des Saugrohrabsolutdrucksensors berechneten
Luftmasse durchgeführt.
-
Aus
der
EP 1 715 352 A2 sind
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlerdiagnose eines mechatronischen
Systems bekannt. Dabei werden auf Basis der Analyse vorhandener
Regelungsstrukturen Residuensignale aus den Regelungsstrukturen
gewonnen und es folgen eine Fehleranalyse, eine Fehlerparametrierung
und eine Fehlerselektion. Zur Fehlerdiagnose wird dabei eine in
das Regelungssystem eingebettete Modellfolgeregelung betrachtet,
wobei die Fehlerdiagnose auf Basis wenigstens eines Schätzwertes,
der aus dem in der Modellfolgeregelung enthaltenen Modell der Regelstrecke
abgeleitet wird, erfolgt. Vorzugsweise wird zur Fehlerdiagnose die
Differenz einer Schätzung
der Führungsgröße, die
aus dem in der Modellfolgeregelung enthaltenen Modell der Regelstrecke
abgeleitet wird und des Ist-Wertes der Regelgröße ausgewertet.
-
In
der nachveröffentlichten
DE 10 2007 023 850
B3 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine beschrieben. Bei einer aktiven Saugrohrmodelltrimmung
werden bei unterschiedlichen stationären Drosselklappendruckverhältnissen,
die für
einen Unterschied zwischen einem Saugrohrdruck stromaufwärts der
Drosselklappe und stromabwärts
der Drosselklappe repräsentativ
sind, Istwerte einer Lastgröße mittels
eines Lastsensors erfasst und Schätzwerte der Lastgröße anhand
eines Saugrohrmodells modelliert. Abhängig von den erfassten Istwerten
und den modellierten Schätzwerten
der Lastgröße werden
Trimmwerte zumindest eines Modellparameters des Saugrohrmodells
so ermittelt, dass sich durch Trimmen des entsprechenden Modellparameters
abhängig von
den Trimmwerten die modellierten Schätzwerte der Lastgröße an die
entsprechenden erfassten Istwerte der Lastgröße annähern. Eine Trimmwertausgleichsfunktion
wird in Abhängigkeit
zu den unterschiedlichen Drosselklappendruckverhältnissen ermittelt, die durch
die Trimmwerte approximiert wird. Ferner werden bei unterschied lichen
stationären Drosselklappendruckverhältnissen
erste Reglerwerte von ersten Reglerausschlägen eines Lambdareglers erfasst.
Eine erste Reglerwertausgleichsfunktion wird in Abhängigkeit
zu den Drosselklappendruckverhältnissen
ermittelt, die durch die ersten Reglerwerte approximiert wird. Bei
nicht aktiver Saugrohrmodelltrimmung werden bei unterschiedlichen
stationären Drosselklappendruckverhältnissen
zweite Reglerwerte von zweiten Reglerausschlägen des Lambdareglers erfasst.
Eine zweite Reglerwertausgleichsfunktion wird in Abhängigkeit
zu den Drosselklappendruckverhältnissen
ermittelt, die durch die zweiten Reglerwerte approximiert wird.
Abhängig
von den Ausgleichsfunktionen wird ein Fehler des Ansaugtrakts erkannt.
-
Die
Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen,
die dazu beitragen, einen wahrscheinlich vorliegenden Fehler der
Brennkraftmaschine einfach zu erkennen.
-
Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine
werden Messwerte einer ersten Betriebsgröße der Brennkraftmaschine in
unterschiedlichen Betriebspunkten erfasst. Anhand einer Zuordnungsvorschrift
werden Modellwerte der ersten Betriebsgröße bei den unterschiedlichen
Betriebspunkten ermittelt abhängig
von zumindest einer zweiten Betriebsgröße der Brennkraftmaschine.
-
Zumindest
ein Parameter der Zuordnungsvorschrift wird mittels einer Parametervertrimmung so
angepasst, dass sich die Modellwerte der ersten Betriebsgröße an die
entsprechenden Messwerte der ersten Betriebsgröße zumindest annähern. Werte
der Parametervertrimmung, die repräsentativ sind für das Anpassen
des Parameters der Zuordnungsvorschrift, werden zugeordnet zu den
entsprechenden Betriebspunkten gespeichert. Für einen vorgegebenen möglichen
Fehler werden abhängig
von den gespeicherten Werten der Parametervertrimmung bei den unterschiedlichen
Betriebspunkten Werte zumindest einer für den vorgegebenen möglichen
Fehler charakteristischen Größe ermittelt.
Zu den ermittelten Werten der charakteristischen Größe wird
ein Mittelwert ermittelt. Falls der Betrag einer Abweichung des
Mittelwerts von einem vorgegebenen Referenzwert der entsprechenden
charakteristischen Größe für einen
fehlerfreien Betrieb der Brennkraftmaschine kleiner als ein vorgegebener
Schwellenwert ist, wird der vorgegebene mögliche Fehler als unwahrscheinlich
ausgeschlossen. Falls der Betrag der Abweichung des Mittelwerts
von dem vorgegebenen Referenzwert der entsprechenden charakteristischen Größe für den fehlerfreien
Betrieb der Brennkraftmaschine größer als der vorgegebene Schwellenwert ist,
wird der vorgegebene mögliche
Fehler als wahrscheinlich vorliegender Fehler klassifiziert.
-
Dies
kann dazu beitragen, den vorgegebenen möglichen Fehler der Brennkraftmaschine
einfach zu erkennen oder auszuschließen. Ferner ermöglicht dies
das Erkennen des Fehlers mittels der Parametervertrimmung, die vorzugsweise
unabhängig
von dem Erkennen des Fehlers durchgeführt wird und deren Werte vorzugsweise
auch außerhalb
der Fehlererkennung regelmäßig abgespeichert
werden.
-
Dass
sich die Modellwerte an die Messwerte der ersten Betriebsgröße zumindest
annähern
bedeutet in diesem Zusammen hang, dass sich die Modellwerte an die
Messwerte der ersten Betriebsgröße annähern oder
den Messwerten entsprechen, also gleich den Messwerten sind. Wenn
die Modellwerte der ersten Betriebsgröße den entsprechenden Messwerten
der ersten Betriebsgröße entsprechen,
bezeichnet man die Zuordnungsvorschrift als auf die erste Betriebsgröße abgeglichen.
Der Wert der Parametervertrimmung ist beispielsweise die Differenz zwischen
einem Wert eines Parameters der Zuordnungsvorschrift in auf die
erste Betriebsgröße abgeglichenem
Zustand der Zuordnungsvorschrift und dem Wert des Parameters in
nicht abgeglichenem Zustand der Zuordnungsvorschrift, also ohne
Berücksichtigung
des Messwerts der ersten Betriebsgröße. Alternativ dazu kann der
Wert der Parametervertrimmung der Gesamtwert des Parameters im abgeglichenen
Zustand der Zuordnungsvorschrift sein. Die Zuordnungsvorschrift
kann auch als Modell, insbesondere als Saugrohrmodell, bezeichnet
werden.
-
Die
erste Betriebsgröße umfasst
beispielsweise einen Luftmassenstrom stromaufwärts einer Drosselklappe der
Brennkraftmaschine oder einen Saugrohrdruck in einem Saugrohr der
Brennkraftmaschine. Die zweite Betriebsgröße umfasst beispielsweise einen Öffnungsgrad
der Drosselklappe und/oder eine Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Der Parameter umfasst beispielsweise eine reduzierte Drosselklappenfläche oder
einen Luftdruck stromaufwärts
der Drosselklappe. Dass die Werte der Parametervertrimmung in unterschiedlichen
Betriebspunkten der Brennkraftmaschine abgespeichert werden, bedeutet
in diesem Zusammenhang, dass die Werte der Parametervertrimmung
in Abhängigkeit von
den Betriebspunkten, bei denen sie erfasst werden, gespeichert werden.
-
Zum
Erkennen des wahrscheinlich vorliegenden Fehlers wird die Erkenntnis
ausgenutzt, dass in jedem Betriebspunkt bei Annahme eines vorgegebenen
möglichen
Fehlers abhängig
von den Wer ten der Parametervertrimmung der Wert der charakteristischen
Größe ermittelt
werden kann, der nicht vom Betriebspunkt abhängt und der gerade den vorgegebenen
Fehler quantisiert, der die Parametervertrimmung bewirkt hat. Folglich
müssen
dann die in unterschiedlichen Betriebspunkten ermittelten Werte
der charakteristischen Größe um den
Mittelwert streuen, der signifikant von dem Referenzwert der charakteristischen
Größe im fehlerfreien
Betrieb der Brennkraftmaschine abweicht, falls der vorgegebene mögliche Fehler
tatsächlich
vorliegt.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung werden für jeden möglichen Fehler aus einer Gruppe
von vorgegebenen möglichen
Fehlern abhängig
von den gespeicherten Werten der Parametervertrimmung bei den unterschiedlichen
Betriebspunkten Werte zumindest einer für den jeweiligen vorgegebenen
möglichen
Fehler charakteristischen Größe ermittelt.
Für jeden
möglichen
Fehler aus der Gruppe von vorgegebenen möglichen Fehlern werden je ein
Mittelwert und je ein Varianzmaß abhängig von
den ermittelten Werten der jeweiligen charakteristischen Größe ermittelt.
Falls der Betrag der Abweichung eines der Mittelwerte von dem vorgegebenen
Referenzwert der entsprechenden charakteristischen Größe für den fehlerfreien
Betrieb der Brennkraftmaschine kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert
ist, wird der vorgegebene mögliche
Fehler als unwahrscheinlich ausgeschlossen, dem der entsprechende
Mittelwert und die entsprechende charakteristische Größe zugeordnet
sind. Falls der Betrag der Abweichung eines der Mittelwerte von
dem vorgegebenen Referenzwert der entsprechenden charakteristischen
Größe für den fehlerfreien
Betrieb der Brennkraftmaschine größer als der vorgegebene Schwellenwert
ist, wird der vorgegebene mögliche
Fehler als wahrscheinlich vorliegender Fehler klassifiziert, dessen
Varianzmaß eine vorgegebene
Minimalbedingung erfüllt.
Dies ermöglicht
einfach bei mehreren eventuell vorliegenden Fehlern einen oder mehrere
wahrscheinlich vorliegende Fehler als solche zu klassifizieren.
Das Varianzmaß der
charakteristischen Größe ist beispielsweise
eine Standardabweichung der Werte der charakteristischen Größe von dem
entsprechenden Mittelwert.
-
Dabei
wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass sich die unterschiedlichen
vorgegebenen möglichen Fehler
zwar über
mehrere Betriebspunkte hinweg grundsätzlich unterschiedlich auswirken,
dass jedoch die Ursache der Auswirkung, nämlich der tatsächliche
Fehler quantisiert durch den Wert der charakteristischen Größe, in allen
Betriebspunkten gleich ist. In anderen Worten ermöglicht die
Beobachtung der automatischen Parametervertrimmung über unterschiedliche
Betriebspunkte hinweg einen Rückschluss
auf den möglichen
Fehler, der die Parametervertrimmung tatsächlich hervorgerufen hat. Liegt
beispielsweise tatsächlich
ein Fehler vor, der mit dem Wert der charakteristischen Größe quantisierbar
ist, so kann abhängig
von den Werten der Parametervertrimmung in den unterschiedlichen
Betriebspunkten gerade dieser Wert der charakteristischen Größe relativ
genau ermittelt werden, der unabhängig von den entsprechenden
Betriebspunkten gleich ist. Folglich müssen die in unterschiedlichen
Betriebspunkten ermittelten Werte der charakteristischen Größe in einem
engen Bereich um den Mittelwert streuen, der signifikant von dem
Referenzwert der charakteristischen Größe im fehlerfreien Betrieb
der Brennkraftmaschine abweicht, und das Varianzmaß muss die vorgegebene
Minimalbedingung erfüllen.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Varianzmaße der Werte
der jeweiligen charakteristischen Größen vor dem Überprüfen der Minimalbedingung
abhängig
von der charakteristischen Größe und/oder
abhängig
von dem entsprechenden vorgegebenen möglichen Fehler normiert. Dies
ermöglicht,
die Varianzmaße
der Werte der charakteristische Größen zu vergleichen, wenn die
charakteristischen Größen unterschiedliche
physikalische Einheiten haben und/oder sich die charakteristischen
Größen der
unterschiedlichen möglichen Fehler
unterschiedlich stark auswirken. Beispielsweise umfasst somit das
Normieren ein geeignetes Anpassen unterschiedlicher physikalischer
Einheiten und/oder ein Gewichten der Varianzmaße.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind mehrere Beträge der Abweichungen
der Mittelwerte von den vorgegebenen Referenzwerten der entsprechenden
charakteristischen Größen für den fehlerfreien
Betrieb der Brennkraftmaschine größer als der vorgegebene Schwellenwert
und es werden die möglichen
Fehler aus der Gruppe der vorgegebenen möglichen Fehler als wahrscheinlich
vorliegende Fehler interpretiert, deren Varianzmaße kleiner
als ein vorgegebener Minimalschwellenwert sind. Dies gibt einfach
die Minimalbedingung vor und ermöglicht somit
einfach das Erkennen des oder der wahrscheinlich vorliegenden Fehler.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Beträge der Abweichungen
der Mittelwerte von den vorgegebenen Referenzwerten der entsprechenden
charakteristischen Größen für den fehlerfreien
Betrieb der Brennkraftmaschine größer als der vorgegebene Schwellenwert
und eine vorgegebene Anzahl der möglichen Fehler aus der Gruppe
der vorgegebenen möglichen
Fehler werden als wahrscheinlich vorliegende Fehler interpretiert,
deren Varianzmaße
am kleinsten sind. Dies gibt einfach die Minimalbedingung vor und
ermöglicht
somit einfach das Erkennen des oder der wahrscheinlich vorliegenden
Fehler.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die vorgegebene Anzahl
eins. Dies gibt einfach die Minimalbedingung vor und ermöglicht somit
einfach das Erkennen eines einzelnen am wahrscheinlichsten vorliegenden
Fehlers.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Gruppe der
vorgegebenen möglichen Fehler
einen verschmutzten Luftfilter der Brennkraftmaschine und/oder eine
Leckage stromabwärts
einer Drosselklappe und stromaufwärts eines Zylindereinlasses
der Brennkraftmaschine. Dies trägt
besonders wirkungsvoll dazu bei, den verschmutzten Luftfilter bzw.
die Leckage zu erkennen. Eine für
den verschmutzten Luftfilter charakteristische Größe ist beispielsweise
ein Offset und/oder eine Steigung einer Kennlinie zum betriebspunktabhängigen Ermitteln
eines Druckabfalls über
den Luftfilter. Ein Referenzwert des Offsets bzw. der Steigung im
fehlerfreien Betrieb ist grundsätzlich
ungleich null. Eine für
die Leckage charakteristische Größe ist beispielsweise
ein mittlerer Lochdurchmesser der Leckage. Ein Referenzwert des
mittleren Lochdurchmessers im fehlerfreien Betrieb ist grundsätzlich gleich
null. Der Offset, die Steigung und der mittlere Lochdurchmesser
hängen grundsätzlich nicht
vom Betriebspunkt ab.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Brennkraftmaschine,
-
2 eine
weitere Ansicht der Brennkraftmaschine,
-
3 ein
Ablaufdiagramm eines ersten Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine,
-
4 ein
Ablaufdiagramm eines zweiten Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine.
-
Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
Eine
Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1,
einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen
Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst bevorzugt
einen Luftfilter 14, eine Drosselklappe 5, einen
Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem
Zylinder Z1 über
einen Einlasskanal in einen Brennraum 9 des Motorblocks 2 geführt ist.
Der Motorblock 2 umfasst eine Kurbelwelle 8, welche über eine
Pleuelstange 10 mit einem Kolben 11 des Zylinders
Z1 gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine umfasst neben dem Zylinder
Z1 vorzugsweise weitere Zylinder Z2, Z3, Z4. Die Brennkraftmaschine
kann aber auch jede beliebige Anzahl von Zylindern umfassen. Die
Brennkraftmaschine ist bevorzugt in einem Kraftfahrzeug angeordnet.
-
In
dem Zylinderkopf 3 sind bevorzugt ein Einspritzventil 18 und
eine Zündkerze 19 angeordnet.
Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet
sein. In dem Abgastrakt 4 ist vorzugsweise ein Abgaskatalysator 21 angeordnet, der
bevorzugt als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist.
-
Eine
Phasen-Verstelleinrichtung 68 (2) ist mit
der Kurbelwelle 8 und einer Einlassnockenwelle 50 gekoppelt.
Die Einlassnockenwelle 50 ist mit einem Gaseinlassventil 12 gekoppelt.
Die Einlassnockenwelle 50 wird über die Phasen-Verstelleinrichtung 68 von
der Kurbelwelle 8 angetrieben. Die Phasen-Verstelleinrichtung 68 ermöglicht ein
Verstellen einer Phase der Einlassnockenwelle 50 zu der
Kurbelwelle 8. Das heißt,
durch die Phasen-Verstelleinrichtung 68 kann ein Phasenwinkel
zwischen einer Bezugsmarke auf der Einlassnocken welle 50 und
einer Bezugsmarke auf der Kurbelwelle 8 in einer Bezugsstellung
der Kurbelwelle 8 verstellt werden. Zusätzlich kann eine Auslassnockenwelle 60,
die mit einem Gasauslassventil 13 gekoppelt ist, mit der
Phasen-Verstelleinrichtung 68 gekoppelt sein, durch die dann
eine Phase der Auslassnockenwelle 60 zu der Kurbelwelle 8 verstellbar
ist.
-
Eine
Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet
sind, die verschiedene Messgrößen erfassen
und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine umfassen die Messgrößen und aus den Messgrößen abgeleitete
Größen. Die
Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die
dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder
mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Ein Betriebspunkt
BP (3) der Brennkraftmaschine ist durch einen oder
mehrere Werte der Betriebsgrößen vorgegeben.
Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum
Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
-
Die
Sensoren sind beispielsweise ein Pedalstellungsgeber 26,
der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst,
ein Luftmassensensor 28, der einen Luftmassenstrom stromaufwärts der
Drosselklappe 5 erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 30,
der einen Öffnungsgrad
der Drosselklappe 5 erfasst, ein Temperatursensor 32,
der eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34,
der einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36,
der einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl der Brennkraftmaschine
zugeordnet wird. Ferner ist eine Abgassonde 42 vorgesehen,
die stromaufwärts
des Abgaskatalysators 21 angeordnet ist und beispielsweise
den Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal
repräsentativ
ist für
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
in dem Brennraum 9 des Zy linders Z1. Zum Erfassen der Position
der Einlassnockenwelle 50 und/oder der Auslassnockenwelle 60 können ein
Einlassnockenwellen-Sensor 56 bzw. ein Auslassnockenwellen-Sensor 66 vorgesehen
sein.
-
Je
nach Ausführungsform
der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren
vorhanden sein oder es können
auch zusätzliche
Sensoren vorhanden sein.
-
Die
Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die
Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das
Einspritzventil 18, die Phasen-Verstelleinrichtung 68 und/oder
die Zündkerze 19.
-
Auf
einem Speichermedium der Steuereinrichtung 25 ist eine
Zuordnungsvorschrift, insbesondere ein Saugrohrmodell gespeichert.
Das Saugrohrmodell wird vorzugsweise an einem Motorprüfstand oder
mittels eines Versuchsfahrzeugs parametrisiert. Das Saugrohrmodell
dient dazu, abhängig
von Messwerten zumindest einer Betriebsgröße Modellwerte mindestens einer
weiteren Betriebsgröße zu ermitteln.
Da Brennkraftmaschinen gleicher Bauart aufgrund von Fertigungstoleranzen
und/oder Verschleiß zumindest
geringfügig
von Referenzmotoren am Motorprüfstand
bzw. in den Versuchfahrzeugen abweichen, wird das Saugrohmodell
während
des Betriebs der Brennkraftmaschine regelmäßig mittels einer Parametervertrimmung
derart abgeglichen, dass sich die Modellwerte der Betriebsgröße an die
Messwerte der Betriebsgröße zumindest
annähern.
Bei der Parametervertrimmung wird zumindest ein Parameter des Saugrohrmodells
verändert.
-
Auf
dem Speichermedium der Steuereinrichtung 25 ist vorzugsweise
ein erstes Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine gespeichert (3).
Das erste Programm dient dazu, zu mindest einen Parameter einer Zuordnungsvorschrift
so anzupassen, dass sich ein mittels der Zuordnungsvorschrift ermittelter
Modellwert LOAD_MDL einer ersten Betriebsgröße an einen mittels eines Sensors
erfassten Messwert LOAD_MES der ersten Betriebsgröße zumindest
annähert,
und abhängig
von Werten PAR der Parametervertrimmung, die sich auf den entsprechenden
Parameter auswirken, auf einen oder mehrere wahrscheinlich vorliegende
Fehler ERR_SUP der Brennkraftmaschine zu erkennen.
-
Das
erste Programm wird vorzugsweise in einem Schritt S1 gestartet,
in dem Variablen initialisiert werden, vorzugsweise zeitnah einem
Motorstart der Brennkraftmaschine.
-
In
einem Schritt S2 wird der Messwert LOAD_MES der ersten Betriebsgröße erfasst.
Beispielsweise ist die erste Betriebsgröße eine Lastgröße, beispielsweise
der Saugrohrdruck. Der Messwert LOAD_MES der ersten Betriebsgröße wird
dann vorzugsweise mittels des Saugrohrdrucksensors 34 erfasst.
-
In
einem Schritt S3 wird mittels der Zuordnungsvorschrift der Modellwert
LOAD_MDL der ersten Betriebsgröße ermittelt.
-
In
einem Schritt S4 wird eine Abweichung LOAD_DIF zwischen dem Modellwert
LOAD_MDL und dem Messwert LOAD_MES der ersten Betriebsgröße ermittelt,
vorzugsweise nach der in dem Schritt S4 angegebenen Berechnungsvorschrift.
-
In
einem Schritt S5 wird abhängig
von der Abweichung LOAD_DIF der ersten Betriebsgröße zumindest
einer der Werte PAR der Parametervertrimmung ermittelt. Beispielsweise
wird der entsprechende Parameter um eine vorgegebene Einheit vergrößert oder
verkleinert, so dass sich der Modellwert LOAD_MDL an den Messwert
LOAD_MES der ersten Betriebsgröße annähert. Alterna tiv
dazu kann mittels eines Kennfelds der Wert PAR der Parametervertrimmung
so ermittelt werden, dass der Modellwert LOAD_MDL dem Messwert LOAD_MES
der ersten Betriebsgröße entspricht.
Das Kennfeld und gegebenenfalls weitere Kennfelder können an
dem Motorprüfstand
ermittelt und auf dem Speichermedium gespeichert werden.
-
In
einem Schritt S6 kann mittels einer Speicheranweisung SAVE der Wert
PAR der Parametervertrimmung in Abhängigkeit von dem aktuell vorliegenden
Betriebspunkt BP der Brennkraftmaschine gespeichert werden. Der
Betriebspunkt BP kann beispielsweise durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine,
durch eine Nockenwellenposition, durch eine Kühlmitteltemperatur und/oder
eine Öltemperatur
der Brennkraftmaschine vorgegeben sein.
-
Da
die Schritte S2 bis S6 vorzugsweise regelmäßig in unterschiedlichen Betriebspunkten
BP abgearbeitet werden, werden unterschiedliche Werte PAR der Parametervertrimmung
in Abhängigkeit
von den Betriebspunkten BP gespeichert.
-
Ein
Vorliegen eines Fehlers der Brennkraftmaschine bewirkt regelmäßig ein
Ansteigen oder ein Absenken der Werte PAR der Parametervertrimmung.
Diese Änderung
der Werte PAR der Parametervertrimmung kann sich jedoch für jeden
möglichen Fehler
unterschiedlich auf die einzelnen Betriebspunkte BP auswirken. Beispielsweise
wirkt sich ein Verschmutzen des Luftfilters 14 aufgrund
eines mit steigendem Luftmassenstrom ansteigenden Druckabfalls am
Luftfilter 14 lediglich im mittleren und oberen Lastbereich
der Brennkraftmaschine wesentlich aus, was erhöhte Werte PAR der Parametervertrimmung
im mittleren und oberen Lastbereich im Vergleich zum unteren Lastbereich
bewirkt. Im Gegensatz dazu wirkt sich eine Leckage stromabwärts der Drosselklappe 5 und
stromaufwärts
des Zylindereinlasses des Brennraums 9 aufgrund der großen Druckdifferenz zwischen
Umgebungsdruck und Saugrohrdruck und des daraus resultierenden großen Leckluftmassenstroms
vor allem im unteren Lastbereich aus, was erhöhte Werte PAR der Parametervertrimmung
im unteren Lastbereich bewirkt. Somit sind die unterschiedlichen
Werte PAR der Parametervertrimmung in Abhängigkeit von den unterschiedlichen
Betriebspunkte BP repräsentativ
für den wahrscheinlich
vorliegenden Fehler ERR_SUP, der die Parametervertrimmung bewirkt.
-
Bei
Annahme eines vorgegebenen möglichen
Fehlers ERR_SUP kann abhängig
von einem der Werte PAR der Parametervertrimmung ein Wert CHAR_VAL
einer für
den vorgegebenen möglichen Fehler
ERR_SUP charakteristischen Größe ermittelt werden,
der den möglichen
Fehler ERR_SUP quantisiert. Beispielsweise ist eine für den verschmutzten Luftfilter 14 charakteristische
Größe ein Offset und/oder
eine Steigung einer Kennlinie zum betriebspunktabhängigen Ermitteln
eines Druckabfalls über den
Luftfilter 14. Ein Referenzwert des Offsets bzw. der Steigung
im fehlerfreien Betrieb ist grundsätzlich ungleich null. Ferner
ist beispielsweise eine für
die Leckage charakteristische Größe ein mittlerer
Lochdurchmesser der Leckage. Ein Referenzwert des mittleren Lochdurchmessers
im fehlerfreien Betrieb ist grundsätzlich gleich null. Referenzwerte
REF_VAL der charakteristischen Größe können beispielsweise an dem
Motorprüfstand
ermittelt oder vorgegeben werden.
-
Werte
CHAR_VAL der charakteristischen Größen, insbesondere der Offset,
die Steigung und der mittlere Lochdurchmesser hängen grundsätzlich nicht vom Betriebspunkt
BP ab. Daraus folgt, dass im Idealfall bei Annahme eines möglichen
Fehlers ERR_SUP abhängig
von für
unterschiedliche Betriebspunkte BP unterschiedlichen Werten PAR
der Parametervertrimmung immer der gleiche Wert CHAR_VAL der charakteristischen
Größe ermittelt wird.
Beispielsweise ergeben im Idealfall große Werte PAR der Parametervertrimmung
im unteren Lastbereich und kleine Werte PAR der Parametervertrimmung
im oberen Lastbereich den gleichen mittleren Lochdurchmesser der
Leckage. Unter realen Bedingung streuen bei Annahme des möglichen
Fehlers ERR_SUP die Werte CHAR_VAL der charakteristischen Größe um einen
festen Mittelwert M_VAL, der abhängig
von den Werten PAR der Parametervertrimmung ermittelt wird und der
ausschließlich
dem einen möglichen
Fehler ERR_SUP zugeordnet ist.
-
In
einem Schritt S7 werden für
den vorgegebenen möglichen
Fehler ERR_SUP die Werte CHAR_VAL der charakteristischen Größe abhängig von
den gespeicherten Werten PAR der Parametervertrimmung ermittelt.
Die Werte CHAR_VAL der charakteristischen Größen können beispielsweise berechnet
werden, indem die Zuordnungsvorschrift so nach der charakteristischen
Größe umgestellt wird,
dass ihr Wert aus den Werten der Betriebsgrößen und aller weiteren Parameter
der Zuordnungsvorschrift direkt berechnet werden kann. Bei dieser Vorgehensweise
kann der Wert CHAR_VAL der charakteristischen Größe jeweils sehr schnell in
einem Rechenschritt bestimmt werden. Dazu wird vorzugsweise die
Zuordnungsvorschrift für
jeden möglichen Fehler
ERR_SUP in einer jeweils anderen Form zur Berechnung der jeweiligen
charakteristischen Größe auf dem
Speichermedium abgelegt. Alternativ dazu können mit einem iterativen Suchverfahren
die Werte der charakteristischen Größen ermittelt werden, die die
beobachteten Werte PAR der Parametervertrimmung bewirken, ohne die
Zuordnungsvorschrift umzustellen. Dieses iterative Verfahren benötigt zwar mehr
Rechenschritte als das im Vorangehenden erläuterte Verfahren, jedoch wird
weniger Speicherplatz benötigt,
da die Zuordnungsvorschrift nur in einer Form abgelegt werden muss,
insbesondere in einer Form, in der sie nach der ersten Betriebsgröße umgestellt
ist.
-
In
einem Schritt S7A wird abhängig
von den Werten CHAR_VAL der für
den möglichen
Fehler ERR_SUP charakteristischen Größe der Mittelwert M_VAL der
Werte CHAR_VAL der charakteristischen Größe ermittelt.
-
In
einem Schritt S8 wird eine Abweichung M_DIF des Mittelwerts M_VAL
von dem Referenzwert REF_VAL der charakteristischen Größe ermittelt.
-
In
einem Schritt S9 wird überprüft, ob der
Betrag der Abweichung M_DIF des Mittelwerts M_VAL von dem Referenzwert
REF_VAL der entsprechenden charakteristischen Größe kleiner als ein vorgegebener
Schwellenwert M_THD ist. Ist die Bedingung des Schritts S9 erfüllt, so
kann davon ausgegangen werden, dass die Werte CHAR_VAL der charakteristischen
Größe im Mittel
dem Referenzwert REF_VAL der entsprechenden charakteristischen Größe im fehlerfreien
Betrieb entsprechen und dass somit der vorgegebene mögliche Fehler
ERR_SUP wahrscheinlich nicht vorliegt, und die Bearbeitung wird
in einem Schritt S10 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts
S9 nicht erfüllt,
so kann davon ausgegangen werden, dass die Werte CHAR_VAL der charakteristischen
Größe im Mittel
von dem Referenzwert REF_VAL der entsprechenden charakteristischen
Größe im fehlerfreien
Betrieb abweichen, dass somit der vorgegebene mögliche Fehler ERR_SUP wahrscheinlich
vorliegt und dass er wahrscheinlich durch den Mittelwert M_VAL quantisierbar ist,
und die Bearbeitung wird in einem Schritt S11 fortgesetzt.
-
In
dem Schritt S10 wird ein Signal NO_ERR erzeugt, dass repräsentativ
dafür ist,
dass der vorgegebene mögliche
Fehler ERR_SUP wahrscheinlich nicht vorliegt.
-
In
dem Schritt S11 wird der vorgegebene mögliche Fehler ERR_SUP als wahrscheinlicher
vorliegender Fehler ERR_REA klassifiziert.
-
In
einem Schritt S12 kann das erste Programm beendet werden. Vorzugsweise
wird das erste Programm jedoch regelmäßig während des Betriebs der Brennkraftmaschine
abgearbeitet. Ferner wird vorzugsweise bei Erkennen des wahrscheinlich vorliegenden
Fehlers ERR_REA zumindest eine Sicherheitsmaßnahme getroffen. Diese Sicherheitsmaßnahme kann
beispielsweise ein Beschränken
eines Drehmoments der Brennkraftmaschine umfassen und/oder einen
Eintrag in einen Fehlerspeicher der Steuereinrichtung 25 bewirken.
-
Ferner
kann das erste Programm in einem Schritt S13 fortgesetzt werden,
in dem mittels einer Schleifenanweisung NEXT die Bearbeitung erneut
in dem Schritt S7 fortgesetzt wird, wobei dann ein anderer vorgegebener
möglicher
Fehler ERR_SUP überprüft wird
als beim ersten Durchlauf des ersten Programms durch Ermitteln der
Werte CHAR_VAL der für
diesen anderen vorgegebenen möglichen
Fehler ERR_SUP charakteristischen Größe und durch entsprechende
Mittelwertbildung.
-
Alternativ
oder zusätzlich
ist auf dem Speichermedium der Steuereinrichtung 25 ein
zweites Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine gespeichert
(4). Das zweite Programm dient dazu, zumindest
den einen Parameter der Zuordnungsvorschrift so anzupassen, dass
sich der mittels der Zuordnungsvorschrift ermittelte Modellwert LOAD_MDL
der ersten Betriebsgröße an den
mittels des Sensors erfassten Messwert LOAD_MES der ersten Betriebsgröße zumindest
annähert,
und abhängig
von den Werten PAR der Parametervertrimmung, die sich auf den entsprechenden
Parameter auswirken, auf einen oder mehrere wahrscheinlich vorliegende
Fehler ERR_REA der Brenn kraftmaschine zu erkennen. Ferner ermöglicht das
zweite Programm eine engere Auswahl an möglichen Fehlern ERR_SUP aus
einer Gruppe von vorgegebenen möglichen
Fehlern ERR_SUP zu treffen und somit die Fehlersuche einzuschränken.
-
Das
zweite Programm wird vorzugsweise in einem Schritt S14 gestartet,
in dem Variablen initialisiert werden, vorzugsweise zeitnah einem
Motorstart der Brennkraftmaschine.
-
Die
Schritte S15 bis S23 des zweiten Programms entsprechen den Schritten
S2 bis S10 des ersten Programms.
-
In
einem Schritt S24 wird mittels der Schleifenanweisung NEXT die Bearbeitung
erneut in dem Schritt S20 fortgesetzt, wobei dann ein anderer vorgegebener
möglicher
Fehler ERR_SUP überprüft wird
als beim ersten Durchlauf des zweiten Programms durch Ermitteln
der Werte CHAR_VAL der für
diesen anderen vorgegebenen möglichen
Fehler ERR_SUP charakteristischen Größe und durch entsprechende
Mittelwertbildung.
-
In
dem Schritt S25 wird zu jedem vorgegebenen möglichen Fehler ERR_SUP ein
Varianzmaß SIGM
abhängig
von den Werten CHAR_VAL der charakteristischen Größen und
abhängig
von dem entsprechenden Mittelwerten M_VAL ermittelt. Das Varianzmaß SIGM ist
beispielsweise eine Standardabweichung der Werte CHAR_VAL der charakteristischen
Größe von dem
Mittelwert M_VAL. Alternativ dazu kann das Varianzmaß eine beliebige
andere Größe sein,
die repräsentativ
ist für
eine mittlere Abweichung der Werte CHAR_VAL der charakteristischen
Größe von dem
Mittelwert M_VAL.
-
In
einem Schritt S26 wird zumindest einer der vorgegebenen möglichen
Fehler ERR_SUP als tatsächlich
vorliegender Fehler ERR_REA klassifiziert. Falls mehrere vermutete
Fehler ERR_SUP einen Mittelwert M_VAL aufweisen, der stark von dem entsprechenden
Referenzwert REF_VAL der charakteristischen Größe abweicht, so wird mittels
einer Minimalauswahl MIN der vermutete Fehler ERR_SUP als wahrscheinlich
vorliegender Fehler ERR_REA klassifiziert, dessen Varianzmaß SIGM das
kleinste unter allen ermittelten Varianzmaßen SIGM ist. Alternativ dazu
können
alle möglichen
Fehler ERR_SUP aus der Gruppe der vorgegebenen möglichen Fehler ERR_SUP als
wahrscheinlich vorliegend klassifiziert werden, deren Varianzmaß SIGM kleiner
als ein vorgegebener Abweichungsschwellenwert ist. Alternativ dazu
können
eine vorgegebene Anzahl möglicher Fehler
ERR_SUP aus der Gruppe der vorgegebenen möglichen Fehler ERR_SUP als
wahrscheinlich vorliegend klassifiziert werden, die die kleinsten
Varianzmaße
SIGM aufweisen.
-
In
einem Schritt S27 kann das zweite Programm beendet werden. Vorzugsweise
wird das zweite Programm jedoch regelmäßig während des Betriebs der Brennkraftmaschine
abgearbeitet. Ferner wird vorzugsweise bei Erkennen eines oder mehrerer
wahrscheinlich vorliegender Fehler ERR_REA zumindest eine Sicherheitsmaßnahme getroffen. Diese
Sicherheitsmaßnahme
kann beispielsweise ein Beschränken
eines Drehmoments der Brennkraftmaschine umfassen und/oder einen
Eintrag in einen Fehlerspeicher der Steuereinrichtung 25 bewirken.