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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlererkennung
bei emissionsrelevanten Steuereinrichtungen in einem Fahrzeug, wie
beispielsweise der Einspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder.
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Auf
emissionsrelevanten Steuereinrichtungen im Automobil werden aus
gesetzlichen Gründen diverse
Verfahren zur Erkennung von Fehlern durchgeführt. Einerseits sind manche
Verfahren vom Gesetzgeber direkt gefordert, bei den meisten muss
ein Fehler erkannt und per Fehlfunktionsanzeige („malfunction
indication_lamp) dem Fahrer angezeigt werden, wenn eine bestimmte
Emissionsgrenze überschritten
wird. An einer Datenkommunikationsschnittstelle für die Werkstatt
werden Codes, wie beispielsweise DTC Codes (Diagnostic Trouble Code), für jeden
erkannten Fehler zur Verfügung
gestellt, um die Fehlersuche zu erleichtern.
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Bei
bisherigen Systemen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind,
ist die Fehlererkennung jedes einzelnen Verfahrens unabhängig von der
Fehlererkennung der übrigen
Nachweisverfahren. Beispielsweise wird ein Problem der zylinderindividuellen
Einspritzmenge erst dann als emissionsrelevanter Fehler erkannt,
wenn das Problem allein bereits zum Erreichen der Emissionsgrenze
führt.
Mit anderen Worten, erst wenn einer der Zylinder den vorgegebenen
Emissionsgrenzwert überschreitet wird
ein Fehler erkannt. Ist das Problem allerdings weniger schwerwiegend
bezüglich
der Emissionsverschlechterung, dann wird kein emissionsrelevanter Fehler
erkannt bzw. dem Fahrer kommuniziert. Liegen in letzterem Zustand
weitere nicht schwerwiegende Fehler beispielsweise an einem oder
mehreren anderen Zylindern vor, überschreitet
das Gesamtsystem möglicherweise
Emissionsgrenzen, aber keines der individuellen Verfahren erkennt
einen emissionsrelevanten Fehler. Mit anderen Worten, in dem Fall
in welchem keiner der einzelnen Zylinder den Emissionsgrenzwert überschreitet
jedoch aber alle Zylinder zusammengenommen, so wird dies nicht als
Fehler erkannt.
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Aus
der
DE 102 57 686
A1 ist des Weiteren ein Verfahren zum Anpassen einer Einspritzcharakteristik
bekannt. Dabei wird eine ein Referenzeinspritzverhalten wiedergebende
Einspritzventilcharakteristik eines angesteuerten Kraftstoff-Einspritzventils
an alterungsbedingte Änderungen
eines Ist-Einspritzverhaltens
angepasst. Hierbei wird, während
eines keine Kraftstoffeinspritzung erfordernden Betriebszustands,
das Einspritzventil intermittierend angesteuert. Dabei geht mindestens
ein Arbeitsspiel mit Ansteuerung einem Arbeitsspiel ohne Ansteuerung
des Einspritzventils voran. Dabei wird jeweils ein Drehzahlwert
der Brennkraftmaschine detektiert für das Arbeitsspiel mit Ansteuerung
und mindestens einer für
die Arbeitsspiele ohne Ansteuerung. Anhand der Differenz der detektieren
Werte wird dann eine Korrektur der Einspritzcharakteristik vorgenommen.
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Die
DE 103 11 519 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei welchem
ein während
eines Arbeitstaktes in einem Brennraum herrschender Gasdruck mittels
eines Drucksensors erfasst wird. Das vom Drucksensor gelieferte
Signal kann aufgrund unterschiedlicher Ursachen fehlerbehaftet sein,
wobei sich die einzelnen Fehlerbeiträge überlagern. Zur Erkennung eines
fehlerhafteten, durch den Drucksensor gelieferten Signals wird aus
unabhängigen
Messgrößen ein
Referenzwert berechnet und mit dem gemessenen Signal verglichen.
In einer Weiterbildung des Verfahrens werden die zeitlichen Verläufe der
gemessenen und der berechneten Größen miteinander verglichen.
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Die
DE 40 40 927 C2 beschreibt
ein Verfahren zur Fehlerspeicherung in einer Steuereinrichtung eines
Kraftfahrzeugs. Dazu sind ein Fehlerfolgespeicher und ein Fehlerregistrierspeicher
vorgesehen. Für
jede auftretende Fehlerart wird eine Flagge im Fehlerregistrierspeicher
gesetzt. Tritt die Fehlerart zum ersten Mal auf, so wird außerdem ein
Eintrag im Fehlerfolgespeicher abgelegt.
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Die
US 6,802,302 B1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Diagnose einer Strömungsrate in einer Abgasrückführung einer
Brennkraftmaschine. Dabei wird ein Verhältnis von rückgeführtem Abgas und zugeführter Frischluft
periodisch ermittelt und mit vorgegebenen Sollwerten verglichen.
Die sich ergebenden Abweichungen werden summiert.
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Die
US 2004/0128054 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Abschätzung
einer Leistungskennlinie eines Kraftstoffinjektors. Eine gewünschte Leistungskennlinie
des Injektors wird vorgegeben. An mindestens einem Punkt der Kennlinie
wird ein tatsächlicher Wert
des Injektors ermittelt und aus der Abweichung des tatsächlichen
Werts vom Sollwert ein Fehler berechnet. Dieses Verfahren wird wiederholt
angewandt. Die sich ergebenden Fehlerwerte werden aufsummiert.
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Die
DE 38 35 766 A1 beschreibt
ein Steuergerät
für einen
Verbrennungsmotor, der eine Steuergröße entsprechend eines Sollsteuerwertes
korrigiert. Die Steuergröße wird
aus einem Rückkopplungskorrekturwert
berechnet. Die Gesamtabweichung des Rückkopplungskorrekturwertes
von einem vorbestimmten Bezugswert wird in Abweichungen für jeweilige
Fehlerursachen entsprechend vorbestimmter Analyseregeln unterteilt.
Für jede
Fehlerursache wird ein eigener Anpassungskorrekturwert berechnet.
Die Steuergröße wird
aufgrund der Anpassungskorrekturwerte korrigiert.
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Die
US 4,705,000 A beschreibt
eine Vorrichtung zur Bestimmung der in unterschiedliche Zylinder einer
Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge. Für jeden
Zylinder wird eine Abweichung der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge
von einem vorgegebenen Sollwert ermittelt und daraus ein Korrekturwert
bestimmt. Falls die Summe der so berechneten Korrek turwerte ungleich
0 ist, werden die Korrekturwerte derart korrigiert, dass sich eine
Summe von 0 ergibt.
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Die
DE 10 2004 059 364
A1 beschreibt ein Verfahren zur Abschätzung einer Einspritzverzögerung einer
Brennstoffeinspritzvorrichtung. Dabei wird eine Einspritzverzögerung einer
ausgewählten Brennstoffeinspritzvorrichtung
bei einem Rail-Testdruck
gemessen und aus dem gemessenen Wert und einer vorgegebenen Grundlinieneinspritzverzögerungskurve
die Einspritzverzögerung
der Brennstoffeinspritzvorrichtung abgeschätzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
vorzustellen, die eine Fehlererkennung auch dann erlauben, wenn keines
der Teilsysteme für
sich einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst, indem
zunächst
bestimmt wird, ob wenigstens ein Parameter der einen direkten und/oder
indirekten Rückschluss
auf das Emissionsverhalten der jeweiligen Steuereinrichtung zulässt in einem
Sollbereich liegt. Liegt der Parameter außerhalb des Sollbereichs, so
wird der Paramenter in wenigstens einem Anpassungszyklus angepasst
und anschließend
bestimmt, ob der Parameter nach der Anpassung erneut außerhalb
des Sollbereichs liegt. In diesem Fall wird ein Fehlerwert abgespeichert,
der mit einem Emisionszuwachs in Korrelation gesetzt ist. Liegt
der Parameter im Sollbereich, so wird dagegen als Fehlerwert Null
abgespeichert. Im Anschluss werden aus allen einzelnen Fehlwerten
ein Gesamtfehlerwert bestimmt. Überschreitet
dieser Gesamtfehlerwert dabei einen vorgegebenen Schwellenwert,
wie beispiels weise einen Emissionsgrenzwert, so wird eine Fehlermeldung
ausgegeben.
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Dies
hat den Vorteil, dass ein Überschreiten eines
Schwellenwerts bereits dann festgestellt wird, wenn die einzelnen
Steuereinrichtungen (Teilsysteme) für sich noch nicht so schwerwiegend
fehlerbehaftet sind, dass sie allein bereits zu einem Überschreiten
des Schwellenwerts führen.
Dadurch kann das Überschreiten
beispielsweise einer Emissionsgrenze sehr viel früher festgestellt,
dem Fahrer angezeigt und behoben werden.
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In
dem vorstehend bereits erwähnten
Anpassungszyklus wird zunächst
versucht, ob der Parameter mit herkömmlichen Maßnahmen soweit korrigiert werden
kann, dass er wieder den Sollbereich erreicht. Liegt der Parameter
dabei nach dem Anpassungszyklus wieder im Sollbereich, so wird ein
Fehlerwert von Null abgespeichert. In dem Fall, dass der Parameter
im Anschluss an den Anpassungszyklus aber erneut außerhalb
des Sollbereichs liegt, wird ein Fehlerwert ungleich Null abgespeichert.
Dies hat den Vorteil, dass nicht sofort eine Fehlermeldung ergeht, wenn
ein Parameter von dem vorgegebenen Sollbereich abweicht, sondern
erst dann, wenn dieser Parameter sich mit herkömmlichen geeigneten Maßnahmen
nicht mehr korrigieren lässt.
Grundsätzlich
ist dabei denkbar, dass mehr als ein beispielsweise auch zwei oder
mehr Anpassungszyklen durchgeführt
werden. Liegt der Parameter dabei im letzten Anpassungszyklus wieder
außerhalb
des Sollbereichs, so wird ein entsprechender Fehlerwert abgespeichert.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird ein Fehlercode DTC (Diagnostic Trouble Code) abgespeichert,
wenn festgestellt wird, dass der Parameter außerhalb des Sollbereichs liegt bzw.
nach dem Anpassungszyklus erneut außerhalb des Sollbereichs liegt.
In diesem Fall gibt der Fehlercode an, dass die jeweilige Steuereinrichtung
fehlerbehaftet ist. Zusätzlich
kann auch ein Fehlercode abgespeichert werden, wenn festgestellt
wird, dass der Parameter im Sollbereich liegt bzw. nach dem Anpassungszyklus
wieder im Sollbereich liegt, wobei der Fehlercode die jeweilige
Steuereinrichtung dann als fehlerfrei kennzeichnet. Ein solcher
Fehlercode DTC hat den Vorteil, dass er beispielsweise in einer
Werkstatt leicht ausgelesen werden kann und einem Mechaniker eine
exakte Information liefert, welche der Steuereinrichtungen fehlerbehaftet
sind und welche fehlerfrei arbeiten.
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Gemäß einer
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
bleiben die Fehlercodes gespeichert, wenn der Gesamtfehlerwert aller
Teilsysteme den Schwellenwert erreicht oder diesen überschreitet.
Das Löschen
von Einzelfehlern wird beispielsweise solange unterdrückt, bis
alle Teilsysteme getestet sind. Erst wenn der Gesamtfehlerwert aller
Teilsysteme unter dem Schwellenwert liegt, können Einzelfehler wahlweise
gelöscht
werden. Dies hat den Vorteil, dass die abgespeicherte Datenmenge
begrenzt werden kann, nämlich
auf die Fälle,
wenn der Gesamtfehlerwert beispielsweise tatsächlich gleich dem Schwellenwert
ist oder diesen übersteigt.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
sind die emissionsrelevanten Steuereinrichtungen die Zylinder eines
Fahrzeugmotors. Dabei wirkt sich die in die Zylinder eingespritzte
und verbrannte Kraftstoffmenge auf deren Emissionsverhalten aus.
Darum wird als Parameter, die in den jeweiligen Zylinder eingespritzte
Kraftstoffmenge bestimmt bzw. abgeschätzt. Dies hat den Vorteil,
dass die Kraftstoffmenge ein verhältnismäßig leicht abzuschätzender
und zu beeinflussender Parameter ist. Die Kraftstoffmenge kann beispielsweise
mittels in einem Fahrzeug bereits vorhandener Drehzahlsensoren abgeschätzt werden.
Grundsätzlich
sind aber auch andere geeignete Sensoren oder Kombinationen von
Sensoren denkbar, um die Kraftstoffmenge zu bestimmen.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird die die Kraftstoffmenge zunächst mit
einer Einspritzzeit einspritzt, die beispielsweise aus dem vorangegangenen
Zyklus entnommen wurde. Dann wird bestimmt, ob die Kraftstoffmenge im Sollbereich
liegt. Dies hat den Vorteil, dass eine Einspritzzeit verwendet wird,
die bereits bekannt ist und beispielsweise in dem vorangegangenen
Zyklus optimiert worden sein kann. Dadurch ist außerdem die Wahrscheinlichkeit
höher,
dass die Kraftstoffmenge im ersten Anlauf im Sollbereich liegt.
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Gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird der Anpassungszyklus auf Basis einer Einspritzzeit und der
Kraftstoffmenge durchgeführt.
In diesem Fall wird als geeignete Maßnahme die Einspritzzeit entsprechend
verändert,
innerhalb eines Sollbereichs für
die Einspritzzeit, so dass die Kraftstoffmenge als Parameter derart
beeinflusst werden kann, dass sie in Richtung Sollbereich angenähert wird.
Liegt die Kraftstoffmenge danach wieder im Sollbereich, so kann
ein Fehlerwert von Null abgespeichert werden. Liegt die Kraftstoffmenge
jedoch erneut außerhalb
des Sollbereichs, so liegt zunächst ein
Fehler vor, der allein über
die Einspritzzeit nicht korrigiert werden kann, so dass ein Fehlerwert
entsprechend dem Emissionszuwachs festgelegt wird. Der Anpassungszyklus
hat den Vorteil, dass nicht sofort beim Abweichen der Kraftstoffmenge
von einem Sollwert ein Fehlerwert größer Null und ein entsprechender
Fehlercode DTC abgespeichert wird, dass der Zylinder fehlerbehaftet
ist. Stattdessen wird zunächst
die Einspritzzeit entsprechend verändert. Erst wenn dieses erfolglos
ist, wird der Zylinder als fehlerbehaftet bewertet.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist der Fehlerwert, der mit dem Emissionszuwachs korreliert, hierbei
eine skalare Größe. Dies
hat den Vorteil, dass sehr viel differenzierter ein Gesamtfehlerwert
bestimmt werden kann und damit ein exakter Emissionszuwachs, als
wenn die Information allein darauf beschränkt ist, ob eine Steuereinrichtung
fehlerbehaftet oder fehlerfrei ist. Der Fehlerwert ist dabei Null,
wenn die Kraftstoffmenge im Sollbereich liegt oder größer Null
je stärker
der Wert von dem Sollbereich oder Sollwert abweicht. Der Gesamtfehlerwert
wird dabei beispielsweise durch die Summe aller Fehlerwerte der
einzelnen Steuereinrichtungen gebildet.
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Die
Erfindung wird nun anhand von verschiedenen Ausführungsformen in den beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Darin
zeigt:
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1 ein
Diagramm in welchem eine Fehlerfunktion Y(X) in Bezug auf eine Abweichung
einer eingespritzten Kraftstoffmenge MF (Mass Fuel) von einem Sollwert
aufgezeigt ist gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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2 ein
Diagramm für
einen ersten Fall in welchem die Einspritzzeit einer Kraftstoffmenge
in einen Zylinder angepasst wird,
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3 ein
Diagramm für
einen zweiten Fall in welchem die Einspritzzeit einer Kraftstoffmenge
in einen Zylinder angepasst wird,
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4 ein
Diagramm für
einen dritten Fall in welchem die Einspritzzeit einer Kraftstoffmenge
in einen Zylinder angepasst wird, und
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5 ein
Diagramm zur Speicherung und Auswertung von Fehlerwerten und Fehlercodes
der getesteten Zylinder.
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In 1 ist
zunächst
ein Diagramm dargestellt bei der eine Fehlerfunktion Y(X) aufgezeigt
ist in Abhängigkeit
von einer Abweichung einer eingespritzten Kraftstoffmenge MF (Mass
Fuel) von einem Sollwert.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
als Parameter für
das Auftreten eines Emissionszuwachses, beispielsweise bei einem
Zylinder, die eingespritzte Kraftstoffmenge MF betrachtet. Bei einem
Zylinder können
hierbei beispielsweise individuelle Fehler auftreten, die zu einem
fehlerhaften Betriebsverhalten führen
können
und damit auch zu einem Emissionszuwachs. So altert beispielsweise
die Einspritzdüse
des Zylinders mit der Zeit. Dabei kann sich die Nadelreibung, sowie
die Größe der Einspritzdüse mit der
Zeit verändern.
Des Weiteren kann es zu einer Art Verkokung der Einspritzdüse und damit zu
einer Verengung derselben kommen. Weiter können Defekte bei Betätigungselementen
der Einspritzdüse,
beispielsweise von Piezoelementen, auftreten.
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Betrachtet
man das Auftreten von Fehlern in Bezug auf eine Einheit von mehreren
Zylindern, so können
dabei im Betrieb beispielsweise Variationen in dem Output der Zylinder
auftreten. Des Weiteren können
Abweichungen bei den Kraftstoffdrucksensoren bzw. FUP Sensoren auftreten
usw.. Die vorgenannten Faktoren sind dabei nur einige Beispiele
für Faktoren,
die das Betriebsverhalten von Zylindern beeinflussen und sich direkt
oder indirekt auch auf das Emissionsverhalten auswirken.
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Grundsätzlich sind
daher neben der Kraftstoffmenge MF eine Vielzahl weiterer Parameter
oder Kombinationen von Parametern denkbar, die einen direkten und/oder
indirekten Rückschluss
auf einen Emissionszuwachs zulassen. Zu solchen Parametern gehören darunter
auch Parameter die beispielsweise die Abgasrückführung, die Turboaufladung,
die Abgasnachbehandlung usw. betreffen, um nur einige weitere Beispiele
zu nennen. Des Weiteren können als
Parameter auch das Fehlen von Vor- und/oder Nacheinspritzungen berücksichtigt
werden.
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Gemäß der Erfindung
wird nun bezogen auf das Beispiels der Kraftstoffmenge zunächst eine Kraftstoffmenge
MF mit einer Einspritzzeit TI in einen Zylinder eingespritzt, wobei
als Einspritzzeit TI beispielsweise eine Einspritzzeit TI eingesetzt
wird, die in dem vorhergehenden Zyklus verwendet wurde. Dann wird
festgestellt bzw. in einer ersten Schätzung abgeschätzt, ob
die Kraftstoffmenge MF im Sollbereich (MFmin,
MFmax) liegt oder außerhalb des Sollbereichs. Weicht
die Kraftstoffmenge MF von dem Sollbereich oder auch einem Sollwert
ab, so wird ein Anpassungszyklus gestartet.
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In
diesem Anpassungszyklus wird nun die Einspritzzeit TI entsprechend
der Kraftstoffmenge MF der ersten Schätzung angepasst, um eine verbesserte
bzw. optimale Kraftstoffverbren nung zu erzielen. Dabei wird die
Einspritzzeit TI derart angepasst, dass die Kraftstoffmenge MF nach
Möglichkeit einen
vorgegebenen Sollwert erzielt bzw. diesem Sollwert angenähert wird.
Die Kraftstoffmenge MF wird dann nach dem Einspritzvorgang mit der
neuen Einspritzzeit TI erneut abgeschätzt. Liegt hierbei die Kraftstoffmenge
MF wieder außerhalb
des Sollbereichs und kann die Einspritzzeit TI nicht soweit angepasst
werden, dass eine optimale Kraftstoffverbrennung erzielt werden
kann, da die hierfür
notwendige Einspritzzeit TI für
die abgeschätzte
Kraftstoffmenge eine maximale Einspritzzeit TImax überschreitet
oder eine minimale Einspritzzeit TImin unterschreitet,
so wird ein Fehlerwert bestimmt. Dieser Fehlerwert ist in Korrelation
zu einem entsprechenden Emissionszuwachs gesetzt. Grundsätzlich ist
aber auch denkbar, dass mehrere Anpassungszyklen durchlaufen werden
bevor im letzten Zyklus ein Fehlerwert abgespeichert wird, weil
die Kraftstoffmenge wieder außerhalb
des Sollbereichs liegt.
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Im
vorliegenden Fall ist in 1 ein Diagramm gezeigt, in welchem
ein Beispiel einer Fehlerfunktion Y(X) dargestellt ist, um einen
solchen Fehlerwert zu bestimmen. Dabei wird der Fehlerwert in Abhängigkeit
von der Abweichung der Kraftstoffmenge MF von einem Sollwert bestimmt.
Die Abweichung der Kraftstoffmenge MF von dem Sollwert ist dabei ein
Beispiel für
einen Indikator für
den Emissionszuwachs. Aus dem Diagramm kann entnommen werden, dass
wenn die Abweichung der Kraftstoffmenge von dem Sollwert noch in
einem Sollbereich bzw. Toleranzbereich liegt, so wird der Fehlerwert
Null gesetzt, da in diesem Fall im Wesentlichen noch kein Emissionszuwachs
verursacht wird. Des Weiteren wird ein sog. Fehlercode DTC abgespeichert,
der angibt, dass der Zylinder fehlerfrei ist und der später beispielsweise
in einer Reparaturwerkstatt abgerufen werden kann.
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Liegt
die Abweichung der Kraftstoffmenge von dem Sollwert jedoch außerhalb
des Sollbereichs, so wird ein Fehlerwert ungleich Null bzw. größer Null gesetzt,
da in diesem Fall ein Emissionszuwachs an dem untersuchten Zylinder
auftritt. Die Größe des Fehlerwerts
kann hierbei beispielsweise abhängig von
der Größe der Abweichung
von dem Sollwert oder dem Sollbereich festgelegt werden. Darüber hinaus
wird ein sog. Fehlercode DTC (Diagnostic Trouble Code) abgespeichert,
der angibt, dass der Zylinder fehlerbehaftet ist.
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Der
festgestellte Emissionszuwachs bei diesem Zylinder muss hierbei
nicht zwangsläufig
bereits so groß sein,
dass ein Emissionswert einen kritischen Wert, beispielsweise die
Emissionsgrenze, erreicht oder übersteigt.
Entscheidend ist, dass gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
festgestellt wird, dass der Zylinder in seinem Einspritzverhalten
zu einem Emissionszuwachs beiträgt,
wobei eine Korrektur allein beispielsweise über einen Anpassungszyklus
mit Hilfe der Einspritzzeit TI nicht möglich ist.
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Gemäß der Erfindung
werden auf diese Weise Teilsysteme, wie hier die Zylinder, betrachtet.
Die Teilsysteme werden wiederum zu einem Gesamtsystem zusammengefasst,
dass im vorliegenden Fall beispielsweise aus wenigstens einem, mehreren oder
allen Zylindern eines Motors besteht. Dabei werden die Fehlerwerte
der einzeln betrachteten Zylinder bzw. der Teilsysteme zusammengefasst
und daraus bestimmt, ob ein Fehler bezüglich des Emissionszuwachses
im Gesamtsystem vorhanden ist.
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Im
Nachfolgenden werden anhand der 2 bis 4 drei
Fälle im
Rahmen der Fehleranalyse gemäß der Erfindung
unterschieden.
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In 2 ist
ein Diagramm für
einen ersten Fall einer eingespritzten Kraftstoffmenge MF in einen Zylinder
dargestellt. Darin ist der Sollbereich und ein angestrebter Sollwert
für die
Kraftstoffmenge MF gezeigt. Der Sollbereich wird dabei durch eine
minimale Kraftstoffmenge MFmin und eine
maximale Kraftstoffmenge MFmax begrenzt.
Dabei wird zunächst
Kraftstoff mit einer beispielsweise im letzten Zyklus verwendeten
Einspritzzeit TI eingespritzt und die eingespritzte Kraftstoffmenge
MF in einer ersten Schätzung
abgeschätzt.
Da die abgeschätzte
Kraftstoffmenge MF im Sollbereich liegt und an den Sollwert angenähert ist,
wie aus 2 zu entnehmen ist, ist keine
weitere Anpassung der Einspritzzeit TI notwendig, da bereits eine
im Wesentlichen optimale Verbrennung erzielt wurde. Die vorhandene
Einspritzzeit TI kann wiederum im nächsten Zyklus verwendet werden,
wobei erneut die Kraftstoffmenge MF abgeschätzt wird. Liegt die Kraftstoffmenge
MF hierbei wiederum innerhalb des Sollbereichs, so ist ebenfalls keine
weitere Anpassung der Einspritzzeit TI notwendig. Allenfalls kann
eine weitere Anpassung erfolgen, um die Kraftstoffmenge MF beispielsweise
noch stärker
an den Sollwert anzunähern.
Dies hat jedoch keinen Einfluss auf den Fehlerwert in diesem Fall.
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Der
Fehlerwert, der beispielsweise mit dem Emissionszuwachs korreliert,
wird daher Null gesetzt, da die Einspritzzeit TI und die dazu gehörende Kraftstoffmenge
MF innerhalb des Sollbereichs liegen, um eine optimale Verbrennung
zu realisieren. Der Beitrag des betrachteten Zylinders (Teilsystem) zur
Fehlersumme alle betrachteten Zylinder (Gesamtsystem) ist daher
Null. Des Weiteren wird als Fehlercode DTC für diesen Zylinder abgespeichert, dass
dieser fehlerfrei ist.
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Der
zweite Fall, wie er in 3 dargestellt ist, beginnt wie
im ersten Fall. Zunächst
wird der Kraftstoff mit einer beispielsweise im letzten Zyklus verwendeten
Einspritzzeit TI eingespritzt und die eingespritzte Kraftstoffmenge
MF in einer ersten Schätzung
abgeschätzt.
Weicht die abgeschätzte
Kraftstoffmenge MF von dem vorgegeben Sollbereich ab, so wird die
Einspritzzeit TI an die abgeschätzte
Kraftstoffmenge MF entsprechend angepasst, um eine im Wesentlichen
optimale Verbrennung zu erzielen. Im vorliegenden Fall liegt die
Kraftstoffmenge MF in der ersten Abschätzung unterhalb des Minimalwerts
MFmin für
die Kraftstoffmenge. Daher erfolgt eine entsprechende Anpassung
bzw. Korrektur der Einspritzzeit TI, um eine optimale Verbrennung
zu erzielen. Die angepasste Einspritzzeit TI wird beispielsweise wiederum
im nächsten
Zyklus verwendet und erneut die Kraftstoffmenge MF abgeschätzt. Die
abgeschätzte
Kraftstoffmenge MF liegt in diesem Fall wieder im Sollbereich. Das
bedeutet, dass im vorliegenden Fall eine Anpassung der Einspritzzeit
TI als Maßnahme
ausreichend war, um die eingespritzte Kraftstoffmenge MF so zu korrigieren,
dass sie wieder in den vorgegebenen Sollbereich fällt und
ein geeignete Verbrennung gewährleistet
werden kann.
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Der
Fehlerwert, der mit dem Emissionszuwachs korreliert, wird daher
ebenfalls Null gesetzt, da eine Anpassung der Einspritzzeit TI möglich ist,
um eine im Wesentlichen optimale Verbrennung zu realisieren. Der
Beitrag des betrachteten Zylinders (Teilsystem) zur Fehlersumme
alle betrachteten Zylinder (Gesamtsystem) ist daher ebenfalls Null.
Weiter wird als Fehlercode DTC abgespeichert, dass der Zylinder
fehlerfrei ist.
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In 4 ist
nun ein dritter Fall aufgezeigt. Darin wird wie in dem ersten und
zweiten Fall zunächst
eine Einspritzzeit TI beispielsweise eines vorangegangenen Zyklus
verwendet. Danach wird die Kraftstoffmenge MF abgeschätzt, die
in den zugeordneten Zylinder in der Einspritzzeit TI eingespritzt
wurde. Hierbei stellt sich nun gemäß 4 heraus,
dass die Kraftstoffeinspritzmenge MF außerhalb des Sollbereichs liegt,
genauer gesagt unterhalb der minimal zulässigen Kraftstoffmenge MFmin. In diesem Fall erfolgt nun eine entsprechende
Anpassung der Einspritzzeit TI. Dabei gibt es für die Einspritzzeit TI ebenfalls
einen zulässigen
Sollbereich, d. h. die Einspritzzeit TI bewegt sich zwischen einer
minimalen Einspritzzeit TImin und einer
maximalen Einspritzzeit TImax. Im vorliegenden
Fall wird also eine Einspritzzeit TI zur Anpassung an die abgeschätzte Kraftstoffmenge
MF verwendet, die in dem vorgegebenen Sollbereich für die Einspritzzeit
liegt, da die Einspritzzeit TI nicht beliebig variiert und angepasst
werden kann. Es stellt sich aber gemäß 4 heraus,
dass diese Einspritzzeit TI allein nicht ausreicht, um eine optimale Verbrennung
zu erhalten. Die angepasste Einspritzzeit TI resultiert darin, dass
die im Anschluss daran erneut abgeschätzte Kraftstoffmenge MF wieder
außerhalb
des Sollbereichs für
die Kraftstoffmenge liegt.
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Daraus
ergibt sich nun, dass der Fehlerwert, der mit dem Emissionszuwachs
in Korrelation gesetzt wurde, beispielsweise auf einen Wert größer Null
gesetzt wird. Wie zuvor bereits beschrieben, kann die Höhe des Fehlerwerts
beispielsweise in Abhängigkeit
davon gewählt
werden, wie stark der Wert für
die Kraftstoffmenge MF außerhalb
des Sollbereichs liegt oder von dem angestrebten Sollwert abweicht.
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Der
Grund warum der Fehlerwert im vorliegenden dritten Fall im Gegensatz
zu dem ersten und zweiten Fall größer Null ist, ist der, dass
eine Anpassung allein der Einspritzzeit TI hier nicht möglich ist, um
eine optimale Verbrennung zu realisieren. Da auch in diesem Fall
die Kraftstoffmenge MF immer noch außerhalb des Sollbereichs für die Kraftstoffmenge
liegt. Der Beitrag des betrachteten Zylinders (Teilsystem) zur Fehlersumme
alle betrachteten Zylinder (Gesamtsystem) ist daher größer Null.
Des Weiteren wird als Fehlercode DTC für diesen Zylinder abgespeichert,
dass dieser fehlerbehaftet ist.
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Alternativ
ist auch denkbar, dass wenn nach der ersten Schätzung oder bei mehreren Anpassungszyklen
bei der letzten Schätzungen
der Kraftstoffmenge MF festgestellt wird, dass eine hierfür zugeordnete
korrigierende Einspritzzeit TI außerhalb des Sollbereichs für die Einspritzzeit
TI liegt, direkt ein entsprechender Fehlerwert festgelegt wird.
Dabei wird dann ein darauf folgender Anpassungszyklus nicht nochmals
durchlaufen, um festzustellen, ob mit einer angepassten Einspritzzeit
TI die Kraftstoffmenge MF außerhalb
des Sollbereichs liegt oder nicht. Stattdessen wird, wie bereits
genannt, direkt ein Fehlerwert größer Null abgespeichert. Dieser
Fehlerwert kann dabei beispielsweise in Relation gesetzt werden
zu der fiktiven Einspritzzeit TI, die notwendig ist, um die Kraftstoffmenge
MF wieder in den Sollbereich zu bringen. Diese fiktive Einspritzzeit
TI liegt hierbei außerhalb
des Sollbereichs für
die Einspritzzeit. Die Größe des Fehlerwerts
kann daher auch in Abhängigkeit
von der Abweichung der Einspritzzeit TI zu ihrem Sollbereich oder
einem Sollwert festgelegt werden.
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Alle
Fehlerwerte oder nur die die größer als Null
sind werden in einer Speichereinrichtung beispielsweise der Motorsteuerung
abgelegt und dort weiter verarbeitet, um einen Gesamtfehler festzustellen.
Hierzu können
die Fehlerwerte beispielsweise zu einem Gesamtfehler in der Motorsteuerung
addiert werden. Darüber
hinaus werden die Fehlercodes DTC beispielsweise in einer Speichercodeeinrichtung
der Motorsteuerung abgespeichert. Eine Einrichtung zum Bestimmen
ob Parameter, die einen Rückschluss
auf das Emissionsverhalten der Steuereinrichtungen zulassen, von
einem Sollbereich abweichen oder nicht kann wenigstens einen oder
mehrere entsprechende Sensoren aufweisen und wahlweise eine Auswerteeinrichtung.
Im vorliegenden Fall können
beispielsweise wenigstens ein oder mehrere Drehzahlsensoren vorgesehen
sein, anhand deren Ergebnisse eine Kraftstoffmenge MF eines Zylinders
bestimmt bzw. abgeschätzt
werden kann. Die Auswerteeinrichtung zum Auswerten der Ergebnisse der
Sensoren kann eine separate Einrichtung sein oder auch ein Teil
der Motorsteuerung. Die zusätzliche
Anpassungseinrichtung zum Durchführen
von Maßnahmen
zum Anpassen eines oder mehrerer Parameter, wie beispielsweise der
Einspritzzeit, kann ebenfalls Teil der Motorsteuerung sein oder über diese
zumindest angesteuert werden.
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In 5 ist
ein Diagramm aufgezeigt, in welchem die Abspeicherung der Fehlerwerte
und der Fehlercodes DTC aufgezeigt ist.
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Wird
bezogen auf das Gesamtsystem festgestellt, dass alle betrachteten
Zylinder (Teilsysteme) einen Fehlerwert von Null aufweisen, da die
Kraftstoffmenge MF entweder von vornherein im Sollbereich liegt
(Fall 1) oder durch eine entsprechende Anpassung der Einspritzzeit
TI im Sollbereich liegt (Fall 2), so wird ein Gesamtfehler von Null
berechnet. Entsprechend kann der Fehlercode DTC für die jeweiligen
Zylinder, die als fehlerfrei gesetzt sind, nach der Prüfung aller
Zylinder gelöscht
werden.
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Wird
nun festgestellt, dass bereits einige Zylinder einen Fehlerwert
von größer Null
aufweisen, da bei diesen Zylindern die Kraftstoffmenge außerhalb des
Sollbereichs liegt und über
die Einspritzzeit TI allein nicht korrigiert werden kann (Fall 3),
so wird geprüft,
ob die Summe der Fehlerwerte kleiner 1 ist bzw. bleibt. In diesem
Falle werden die zugehörigen Fehlercodes
DTC der bisher geprüften
Zylinder zunächst
nicht gelöscht.
Erst wenn nach Abschluss der Prüfung
aller Zylinder bzw. Teilsysteme festgestellt wird, dass der Fehlerwert
bzw. in diesem Fall der Gesamtfehlerwert kleiner als 1 ist, so können wahlweise alle
DTC Fehlercodes gelöscht
werden. In diesem Fall ist der Gesamtemissionszuwachs der Zylinder (Gesamtsystem)
noch unterhalb eines Emissionsgrenzwerts.
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Wird
dagegen festgestellt, dass die Zylinder am Ende einen Gesamtfehlerwert
beispielsweise von 1 oder größer als
1 aufweisen, so werden die Fehlercodes DTC der einzelnen Zylinder
nicht gelöscht.
Anzumerken ist hierbei, dass im Gegensatz zum Stand der Technik
der Emissionszuwachs bei einem Zylinder nicht derart hoch sein muss,
dass der Zylinder für sich
allein schon zu einem Überschreiten
eines Emissionsgrenzwertes führt.
Das erfindungsgemäße System
spricht sehr viel früher
an, nämlich
wenn zwar jeder Zylinder noch keinen Emissionsgrenzwert überschreitet
jedoch aber alle Zylinder zusammen.
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In
diesem Fall kann beispielsweise an den Fahrer eine Meldung gegeben
werden, dass eine Emissionsgrenze überschritten wurde. Hierzu
kann beispielsweise eine entsprechende Warnlampe im Fahrzeug aufleuchten.
Der Fahrer kann dann eine Werkstatt aufsuchen und ein Mechaniker
kann anhand der abgespeicherten Fehlercodes DTC feststellen, welcher
Zylinder in Ordnung ist und welcher Zylinder fehlerbehaftet ist.
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Dabei
kann beim Auftreten eines solchen Gesamtfehlers beispielsweise auch
automatisch über
die Motorsteuerung die Vor einspritzung aller oder ein Teil der Zylinder
unterdrückt
werden, um eine Erhöhung
des Drehmoments durch große
Voreinspritzungen zu verhindern. Des Weiteren kann eine Verringerung
des Drehmoments durch das Fehlen einer ausreichenden Kraftstoffmenge
verhindert werden. Weiter können
Nacheinspritzungen/Regenerationen unterdrückt werden, um eine zu hohe bzw.
zu niedrige Abgastemperatur zu verhindern. Dies sind jedoch lediglich
Beispiele für
Maßnahmen, die
bei dem Überschreiten
des Gesamtfehlerwerts ergriffen werden können.
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Durch
die erfindungsgemäße Gesamt-
oder Teilsystembetrachtung aller Fehlererkennungsverfahren ist es
möglich,
bereits einen Fehler zu erkennen, auch wenn jeder Einzelfehler noch
nicht zur Emissionsüberschreitung
führt.
Hierzu wird von den einzelnen Verfahren zur Fehlererkennung keine
logische Information, wie beispielsweise Fehler „Ja" oder „Nein", geliefert, sondern eine skalare Größe, die
mit dem Emissionszuwachs in einem Teilsystem korreliert ist. In
der Summe über
alle derartigen Größen des
betrachteten Gesamt- oder Teilsystems lässt sich zuverlässig eine
Emissionsüberschreitung
erkennen, ohne dass ein extremer Einzelfall vorliegen muss.
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Da
ein solcher Gesamtsystem-Fehler als Information für die Werkstatt
ungeeignet ist, wird der Fehlercode DTC für jedes an der Erkennung der Emissionserhöhung beteiligte
Verfahren an eine entsprechende Kommunikationsschnittstelle geliefert. Dadurch
stehen in der Werkstatt dieselben Informationen wie bisher zur Verfügung.
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Außerdem ist
es notwendig, einen gesicherten fehlerfreien Zustand eines Systems
erkennen zu können.
Dazu ist es nicht ausreichend, wenn von einem Teilsystem bekannt
ist, dass dessen Fehler alleine zu keiner Emissionsüberschreitung
führt.
Daher wird gemäß der Erfindung
ein Teilsystem nur dann als fehlerfrei gemeldet, wenn entweder a)
der durch dieses Teilsystem verursachte Emissionsanstieg null beträgt, oder
b) alle relevanten Teilsysteme getestet sind und der Gesamtanstieg
unterhalb des gültigen Schwellenwerts
liegt.
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Die
Erfindung erlaubt die Erkennung eines Fehlers bezogen auf das Gesamt-
oder Teilsystem im Gegensatz zu bisherigen Verfahren, in denen nur
der Emissionseinfluss von Einzelfehlern, d. h. Fehlern kleinerer
Granularität,
berücksichtigt
wird.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird,
wie zuvor bereits beschrieben, zur Überprüfung der Einspritzmenge die
Abweichung der Kraftstoffmenge jedes Zylinders berücksichtigt.
Aus jeder dieser möglichen
Abweichungen wird ein Einfluss auf die Gesamtemission des Systems
berechnet. Die Summe über
alle diese Werte wird als Kriterium zur Erkennung eines Fehlers
benutzt.