DE102011076509A1

DE102011076509A1 - Verfahren zur Diagnose und/oder zur Anpassung von mindestens einem System oder einer Systemkomponente einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011076509A1
Application number: DE102011076509A
Authority: DE
Inventors: Michael Pfeil; Adam Pawlowski; Magnus Labbe; Matthias Blei; Martin Sternke; Ralf Zimmerschied; Richard Holberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-11-29

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Diagnose und/oder zur Anpassung von mindestens einem System (12, 14) einer Vorrichtung (10) beschrieben, welches die folgende Schritte umfasst: (a) Die Werte einer Kombination an Stellgrößen(44) der Vorrichtung sind geeignet zur Diagnose von mindestens einem System (12, 14) oder mindestens einer Systemkomponente (47); (b) mindestens eine Stellgröße (44) mindestens eines Systems(12, 14) der Vorrichtung (10) wird in Bezug auf einen aktuell vorliegenden Wert der Stellgröße (44) verändert; (c) mindestens zwei Zustandsgrößen (46) mindestens eines Systems (12, 14) werden ermittelt; (d) in Abhängigkeit von den mindestens zwei Zustandsgrößen (46) wird eine Entscheidung (61) über die weitere Durchführung des Verfahrens getroffen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, ein Computerprogramm und ein Speichermedium nach den nebengeordneten Patentansprüchen.
Im Zuge der technischen Entwicklung von Kraftfahrzeugen haben die Anzahl und der Umfang so genannter OBD (On-Board-Diagnosen) zugenommen. Insbesondere ist der Anteil solcher Diagnosen gestiegen, welche einen aktiven Eingriff in ein jeweils zu prüfendes System erfordern. Außerdem sollen Diagnosen von Systemen nicht durch Wechselwirkungen mit anderen Systemen beeinflusst werden. Daraus ergibt sich unter anderem, dass verschiedene Diagnosen nur in beschränktem Umfang parallel durchgeführt werden können. Insbesondere kann es bei Diagnosen in einem emissionsrelevanten Abgaszyklus von Bedeutung sein, das Abgassystem eindeutig als vorschriftsmäßig beziehungsweise als nicht vorschriftsmäßig zu identifizieren. Dabei ergibt sich die Schwierigkeit, dass die emissionsrelevanten Abgaszyklen nicht an die gestiegene Zahl von Einzeldiagnosen angepasst wurden. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass nicht alle Diagnosen im relevanten Abgaszyklus durchlaufen werden können. Außerdem kann der Fall eintreten, dass eine vom Gesetzgeber vorgegebene Häufigkeit an Diagnosen, die so genannte IUMP-Ratio, während des Betriebs des Kraftfahrzeugs nicht erreicht wird. Die Diagnosen werden nur unter Betriebsbedingungen aktiviert, bei denen ein zuverlässiges Ergebnis sicher gestellt ist. Diese Einschränkungen werden Einschaltbedingungen genannt. In der Praxis werden dazu häufig Kompromisse eingegangen, woraus sich die Güte einer Diagnose oder einer Einstellung von Betriebsgrößen verschlechtern kann.
Ein Verfahren zur Diagnose von einem System eines Kraftfahrzeugs ist aus der nachveröffentlichten DE 102010030868.4 bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, ein Computerprogramm und ein Speichermedium nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass Systeme einer technischen Vorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, sehr umfangreich sind, und sich in ihren Wirkungen gegenseitig beeinflussen können. Daher wird zur Vermeidung dieser unerwünschten Wechselwirkungen ein besonders strukturiertes und flexibel arbeitendes Verfahren vorgeschlagen, welches insbesondere die folgenden Schritte umfasst:

(a) Die Werte einer Kombination an Stellgrößen der Vorrichtung sind geeignet zur Diagnose von mindestens einem System oder mindestens einer Systemkomponente. Dabei wird unter einer Stellgröße eine Eingangsgröße und/oder eine beliebige interne oder sonstige Größe des jeweiligen Systems verstanden, sofern diese Größe gezielt veränderbar ist. Außerdem können Eigenschaften von austauschbaren Komponenten – beispielsweise ein Einspritzventil – Stellgrößen im Sinne des Verfahrens sein. Im Beispiel des Kraftfahrzeugs charakterisieren die Werte einer Kombination an Stellgrößen einen bestimmten Betriebspunkt. Ist der momentane Betriebspunkt der Brennkraftmaschine für alle oder einen Teil der Diagnosen geeignet, wird der nachfolgende Schritt (b) eingeleitet.
(b) Mindestens eine Stellgröße mindestens eines Systems der Vorrichtung wird in Bezug auf einen aktuell vorliegenden Wert der Stellgröße verändert. Im genannten Beispiel des Kraftfahrzeugs kann dies beispielsweise eine Änderung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Betriebspunkt oder die Änderung des Gradienten der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches beim Wechsel zwischen zwei Betriebspunkten, beinhalten.
(c) Es werden mindestens zwei Zustandsgrößen mindestens eines Systems ermittelt. Unter Zustandsgröße wird eine Eingangsgröße, eine Ausgangsgröße und/oder eine beliebige interne oder sonstige Größe des jeweiligen Systems verstanden, sofern diese Größe ermittelbar ist. Zustandsgrößen können also eine Auskunft über den Zustand und/oder das Verhalten eines Systems beziehungsweise die Gesamtheit aller Systeme geben. Somit können auch die oben beschriebenen Stellgrößen zugleich die Bedeutung von Zustandsgrößen haben.
(d) In Abhängigkeit von den mindestens zwei Zustandsgrößen wird eine Entscheidung über die weitere Durchführung des Verfahrens getroffen.

Damit ist es möglich, ein einzelnes System oder mehrere Systeme der Vorrichtung gezielt anzuregen, also zu stimulieren. Dazu kann es genügen, eine oder auch beliebig viele Stellgrößen in einem oder mehreren Systemen in Bezug auf einen aktuell vorliegenden Wert der Stellgröße(n) zu verändern. Dabei können auch bekannte Wechselwirkungen zwischen den Systemen der Vorrichtung berücksichtigt werden. Die Reaktion des einen oder der mehreren Systeme hinsichtlich der Veränderung einer oder mehrerer Stellgrößen bedeutet eine Systemantwort des einzelnen Systems beziehungsweise der Gesamtheit aller Systeme. Diese Systemantwort kann entsprechend komplex sein. Die Systemantwort ergibt sich durch eine Ermittlung von mindestens zwei Zustandsgrößen mindestens eines Systems. In einem Minimalfall kann es ausreichend sein, eine Eingangsgröße und eine Ausgangsgröße in demselben oder einem anderen System zu ermitteln.
Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch insofern flexibel verwendet werden kann, als es beispielsweise im Rahmen einer so genannten OBD (On-Board-Diagnose) mittels einer in dem Fahrzeug vorhandenen Steuer- und/oder Regeleinrichtung durchgeführt werden kann, jedoch ebenso mittels eines nur vorübergehend an das Fahrzeug angekoppelten Prüfstands oder einer Testeinrichtung durchgeführt werden kann.
Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass mehrere Systeme einer technischen Vorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem optimierten Diagnoseverfahren geprüft, eingestellt, adaptiert und/oder entwickelt werden können, wobei auch gesetzliche Anforderungen leichter oder einfacher erfüllt werden können. Insbesondere kann der Zeitaufwand für eine Diagnose verkürzt werden, und/oder ein genaueres Ergebnis erzielt werden. Außerdem kann die Anzahl und/oder Dauer der Testzyklen reduziert werden. Dies ist unter anderem auch deshalb besonders vorteilhaft, weil speziell während der Testzyklen, die eine Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfordern, die Emissionen und der Kraftstoffverbraucherhöht sein können.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die Werte einer Kombination der Stellgrößen der Vorrichtung so gewählt sind, dass eine Anzahl der damit durchführbaren Diagnosen maximiert wird. Um eine größtmögliche Anzahl an Diagnosen gemeinsam im gleichen Betriebspunkt durchführen zu können, müssen die Einschaltbedingungen für manche Diagnose gegebenenfalls weniger streng vorgegeben werden. Das heißt, dass einige Diagnosen nicht im optimalen, sondern nur in einem in der Nähe liegenden Betriebspunkt durchgeführt werden. Gleichzeitig wird aber dadurch die Anzahl und Dauer der Testzyklen, während denen die Diagnosen durchgeführt werden, reduziert. Wodurch wiederum die mit Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses meist einhergehende Verschlechterung der Abgaswerte und ein ansteigender Verbrauch an Kraftstoff ebenfalls reduziert wird. Auf diese Weise können viele Systeme in kürzester Zeit einer Art „Vorprüfung“ unterzogen werden.
Wegen der aufgeweiteten Einschaltbedingungen kann es zu einer breiteren Streuung der Ergebnisse in der Vorprüfung als unter optimalen Einschaltbedingungen kommen, so dass die Vorprüfung nur sehr gute oder sehr schlechte Systeme oder Systemkomponenten eindeutig diagnostiziert. Systeme die aufgrund der Ergebnisse in der Vorprüfung als fehlerhaft vermutet werden, werden einer weiteren Diagnose unter eingeschränkten Einschaltbedingungen bzw. im optimalen Betriebspunkt unterzogen, um somit eine sichere Fehlererkennung zu gewährleisten.
Weil die Kombination mehrerer Diagnosen unter den vorangehend beschriebenen aufgeweiteten Einschaltbedingungen kein eindeutiges Ergebnis/nicht immer zu einem eindeutigen Ergebnis bezüglich einer Fehlfunktion des Systems oder der Systemkomponenten liefert, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass im Schritt (d) die weitere Durchführung des Verfahrens mindestens eine der folgenden Maßnahmen umfasst:

– Verfeinerte und/oder wiederholte Diagnose eines Systems oder einer darin enthaltenen Systemkomponente, welche(s) als fehlerhaft vermutet wird;
– Veränderung eines Diagnosealgorithmus abhängig von den mindestens zwei ermittelten Zustandsgrößen;
– Wiederholung der gemeinsamen Prüfung;
– Auswahl alternativer Diagnosealgorithmen aus einem gespeicherten Vorrat abhängig von den mindestens zwei ermittelten Zustandsgrößen;
– Änderung der Reihenfolge einzelner Diagnoseschritte eines Diagnosealgorithmus;
– Änderung der Reihenfolge, in welcher die Systeme und/oder Systemkomponenten überprüft werden; und/oder
– unveränderte Fortsetzung des Diagnoseverfahrens.

Damit kann der weitere Ablauf des Diagnoseverfahrens vorteilhaft auf jeweils ermittelte Werte der Zustandsgrößen angepasst werden, und die Diagnose flexibel fortgesetzt werden. Insbesondere kann ein System oder eine darin enthaltene Systemkomponente, welche als fehlerhaft vermutet wird, besonders genau untersucht werden. Beispielsweise kann die Diagnose des betreffenden Systems unter Ergreifung von Maßnahmen zur Erhöhung der Genauigkeit wiederholt werden. Beispiele für solche Maßnahmen sind:
Temperaturveränderungen, Anforderung von Schub, Wahl des für die Diagnose optimalen Betriebspunktes.
Außerdem kann der Diagnosealgorithmus verändert werden. Dazu ist es auch denkbar, die Diagnose langsamer ablaufen zu lassen, damit sich Größen beziehungsweise Werte genauer auf einen Endwert einstellen können. Weiterhin ist es denkbar, über mehrere wiederholte Teildiagnosen Mittelwerte über die erhaltenen Zustandsgrößen zu bilden. Ebenso kann der einer Diagnose beziehungsweise Teildiagnose zugrunde liegende Algorithmus abhängig von den ermittelt Zustandsgrößen flexibel verändert werden.
Weiterhin kann eine Diagnose beziehungsweise Teildiagnose so verändert werden, dass sie mit einem alternativen Algorithmus ausgeführt wird. Der alternative Algorithmus kann dabei in Abhängigkeit von den ermittelten Zustandsgrößen aus einem Vorrat vorhandener alternativer Diagnosealgorithmen ausgewählt werden, welche beispielsweise in einem Speicher einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung abgelegt sind.
Ebenso ist es möglich, die Reihenfolge einzelner Diagnoseschritte eines jeweiligen Diagnosealgorithmus zu verändern. Die beschriebenen Maßnahmen zielen darauf ab, abhängig von den mindestens zwei ausgewerteten Zustandsgrößen das Diagnoseverfahren optimal anzupassen.
Um ein als fehlerhaft vermutetes System beziehungsweise eine Systemkomponente eindeutiger zu klassifizieren, ist es darüber hinaus auch möglich, eine Reihenfolge zu verändern, in welcher die Systeme und/oder Systemkomponenten geprüft werden.
Sofern während einer aktuellen Diagnose alle Systeme mit genügender Sicherheit als in Ordnung befunden werden, kann das Diagnoseverfahren auch unverändert fortgesetzt werden. Das bedeutet, dass eine Anpassung des Diagnosealgorithmus nur dann erforderlich ist, wenn sich mindestens ein System beziehungsweise mindestens eine Systemkomponente nicht eindeutig als fehlerfrei, oder nicht eindeutig als fehlerhaft erweisen konnte.
Vorteilhafter Weise wird, unabhängig von den mindestens zwei ermittelten Zustandsgröße, eine verfeinerten und/oder wiederholte Diagnose aller bereits geprüfter Systemkomponenten oder Systeme simuliert. Dazu wird im Anschluss an die aktuelle Diagnose das Verhalten so nachgebildet, als ob kein eindeutiges Ergebnis vorläge. Daraufhin wäre erfindungsgemäß eine erneute Diagnose mit angepasstem Diagnosealgorithmus erforderlich, die dann virtuell durchgeführt wird und deshalb keine Verschlechterung der Emissionen bzw. Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs bewirkt. Diese simulierten Nachprüfungen können parallel zueinander erfolgen und erhöhen die Häufigkeit der Meldung einer Fehlererkennung, ohne dass die Diagnosen tatsächlich durchgeführt werden. Damit wird eine geforderte IUMP-Ratio eingehalten.
Das Verfahren ist besonders sinnvoll einsetzbar, wenn die Vorrichtung ein Kraftfahrzeug ist. Kraftfahrzeuge sind besonders komplexe technische Vorrichtungen, mit einer Vielzahl unterschiedlicher Systeme beziehungsweise Systemkomponenten. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher besonders gut für eine Diagnose oder Adaption eines Kraftfahrzeuges verwendet werden.
Insbesondere ist das Verfahren vorteilhaft anwendbar, wenn die zu prüfenden oder anzupassenden Systeme mindestens ein Luftsystem, ein Einspritzsystem, ein Momentensystem und/oder ein Abgassystem des Kraftfahrzeugs umfassen.
Diese Systeme sind für die Leistungsfähigkeit der in dem Kraftfahrzeug vorhandenen Brennkraftmaschine und für das Abgassystem von besonderer Bedeutung. Insbesondere weisen diese Systeme untereinander besonders viele und komplexe Wechselwirkungen auf. Darauf kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft angewendet werden.
Insbesondere bei Anwendung des Verfahrens für ein Kraftfahrzeug ist vorgesehen, dass die Zustandsgrößen mindestens eine der folgenden Größen umfassen:

– eine Sensorgröße oder eine hieraus abgeleitete Größe;
– eine Aktuatorgröße oder eine hieraus abgeleitete Größe;
– einen Offsetwert;
– einen Verstärkungsfaktor;
– eine Katalysatortemperatur; und/oder
– einen Sauerstoff-Füllstand eines Katalysators.

Die vorliegenden Größen sind Eingangsgrößen, Ausgangsgrößen, interne oder sonstige Größen von Systemen des Kraftfahrzeugs. Diese können besonders vorteilhaft als Zustandsgrößen für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, da sie meist leicht zu ermitteln sind und häufig in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung bereits vorliegen. Beispielsweise können dies Sensorgrößen oder Aktuatorgrößen sein. Insbesondere aus den Sensorgrößen und Aktuatorgrößen können erfindungsgemäß weitere Größen abgeleitet werden, wie beispielsweise ein Gradient. Ebenso können Offsetwerte, also beispielsweise im Zuge einer Adaption veränderte Werte von Größen, ein Verstärkungsfaktor, beispielsweise in einem Regelungssystem des Kraftfahrzeugs, eine Katalysatortemperatur oder ein Sauerstoff-Füllstand als Zustandsgrößen definiert werden. Der Sauerstoff-Füllstand bezieht sich auf die Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC, "Oxygen Storage Capacity") eines Katalysators des Abgassystems.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Stellgrößen zur Diagnose des Abgassystems mindestens eine der folgenden Größen eines Abgassystems umfassen:

– ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases;
– ein Sauerstoff-Massenstrom;
– ein Abgasmassenstrom;
– eine Größe einer Abgasrückführung;
– ein Zündwinkel;
– ein Anteil oder der Absolutwert von Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und/oder Kohlenwasserstoffen im Abgas;
– eine Dosierrate von Zusatzstoffen des Abgases; und/oder
– eine Abgastemperatur.

Diese Stellgrößen beeinflussen insbesondere das System der Brennkraftmaschine und/oder der Abgasanlage des Kraftfahrzeugs. Es versteht sich, dass diese und weitere nachfolgend genannte Stellgrößen gleichzeitig als Zustandsgrößen für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden können.
Die Abgasrückführung wird beispielsweise durch die Stellung eines Abgasrückführventils charakterisiert, woraus sich im Zusammenhang mit anderen Größen auch eine Abgasrückführrate ermitteln lässt.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Stellgrößen mindestens eine der folgenden Größen eines Luftsystems umfassen:

– eine Frischluftmasse;
– eine Größe einer Abgasrückführung;
– eine Stellung einer Drosselklappe;
– einen Druck;
– eine Druckdifferenz;
– einen Ladedruck; ein Verhältnis einer Kraftstoffmenge zu einer Inertgasmenge und/oder
– einer Luftmenge eines Kraftstoffgemisches.

Mittels einer oder mehrerer dieser Stellgrößen kann das Luftsystem des Kraftfahrzeuges gezielt verändert werden und für die Diagnose des Luftsystems sowie weiterer Systeme, die von dem Luftsystem abhängig sind, verwendet werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Stellgrößen mindestens eine der folgenden Größen eines Einspritzsystems umfassen:

– eine Öffnungszeit eines Injektors und/oder
– einen Kraftstoffdruck. In der Regel wird die Einspritzung nicht direkt geändert, sondern es wird das Gemisch (siehe oben) verändert, was dann indirekt zu einer Änderung der Einspritzung führt.

Damit werden wesentliche Größen des Einspritzsystems beschrieben, die einen Einfluss auf verschiedene Systeme des Kraftfahrzeugs haben, insbesondere auf die Brennkraftmaschine und das Abgassystem. Darüber hinaus kann auch ein Injektortyp des Einspritzsystems eine Stellgröße für das Verfahren sein. Der Injektortyp ist während der Diagnose zwar nicht veränderbar, jedoch gehen seine spezifischen Eigenschaften in das Verhalten des Einspritzsystems ein und werden dadurch für die Diagnose bedeutsam.
Weiterhin sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass ein Absolutwert, ein Relativwert und/oder ein Gradient der Stellgrößen verändert wird. Dadurch können die Stellgrößen spezifisch angegeben werden, und ebenso kann ein Zeitverlauf der Stellgröße angegeben werden.
Ebenso ist es erfindungsgemäß möglich, dass ein Absolutwert, ein Relativwert und/oder ein Gradient der Zustandsgrößen ausgewertet wird. Dadurch können die Zustandsgrößen spezifisch nach ihrem Zustand und/oder ihrem zeitlichen Verhalten ausgewertet werden, und zu einer erfolgreichen Diagnose des Kraftfahrzeugs beitragen.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass die Stellgrößen und/oder die Zustandsgrößen physikalische Größen, numerische Größen und/oder durch Sensoren ermittelte Größen sind. Physikalische Größen sind insbesondere mechanische und/oder elektrische Größen, die in Systemen von Kraftfahrzeugen besonders häufig vorkommen und deren Eigenschaften entsprechend charakterisieren. Ebenso können auch numerische Größen, die beispielsweise in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorliegen, als Stellgrößen und/oder Zustandsgrößen verwendet werden, und zwar auch dann, wenn kein unmittelbarerer Zusammenhang zu einer physikalischen Größe vorliegt. Durch Sensoren ermittelte Größen sind besonders einfach zu ermitteln, da Sensoren bereits konstruktiv für eine entsprechende Aufgabe vorgesehen und ausgelegt sind.
Die Diagnosen im Abgasbereich, die eine Änderung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfordern, werden häufig entweder bei Schubbetrieb oder dem anschließenden „Katausräumen“ durchgeführt. Oder die Diagnosen lösen selbständig eine Änderung bzw. einen speziellen Ablauf der Änderung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches aus. Erfindungsgemäß wird daher, wenn die Einschaltbedingungen, das heißt, eine Kombination der Stellgrößen, für alle oder einen Teil der Diagnosen geeignet sind, eine der vorgenannten Stellgrößen, in diesem Ausführungsbeispiel die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, so verändert, dass die, durch die gleichen Einschaltbedingungen, kombinierten Diagnosen zu einem Ergebnis kommen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sehen deshalb vor, dass eine Kombination der Stellgrößen einen Schubbetrieb einer Brennkraftmaschine bzw. ein Wiedereinsetzen beziehungsweise Neustart der Brennkraftmaschine nach einem Schubbetrieb umfasst.
Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in den nachfolgenden Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine allgemeine und vereinfachte Darstellung von Systemen einer Vorrichtung;
2 ein einzelnes System mit darin enthaltenen Systemkomponenten; und
3 ein Flussdiagramm zur Durchführung des Verfahrens.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die 1 zeigt in einer allgemeinen und vereinfachten Darstellung eine Vorrichtung 10, beispielsweise ein Kraftfahrzeug, mit vorliegend acht Systemen 12 und 14, von denen vier Systeme 12 untereinander Wechselwirkungen 16 und 18 aufweisen, und vier weitere Systeme 14 nur mit jeweils einem zugeordneten System 12 Wechselwirkungen 20 und 22 aufweisen.
Im unteren Bereich der Zeichnung von 1 ist eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24 dargestellt, welche vorliegend eine Anzahl von Eingangsleitungen 26 und eine Anzahl von Ausgangsleitungen 28 aufweist. Die Eingangs- und Ausgangsleitungen 26 und 28 sind symbolisch dargestellt und finden ihre Entsprechung an den im oberen Bereich der Zeichnung dargestellten Systemen 12 und 14. Dies ist in der 1 jedoch nicht im Einzelnen dargestellt.
Weiterhin umfasst die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24 ein Speichermedium 30 und ein auf dem Speichermedium 30 gespeichertes Computerprogramm 32. Das Computerprogramm 32 ist unter anderem dazu geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Die 1 veranschaulicht, wie Systeme – beispielsweise ein Luftsystem, ein Einspritzsystem, ein Momentensystem und/oder ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs – vielfältig in mittelbaren und/oder unmittelbaren Wechselbeziehungen stehen können. Dies betrifft den Austausch elektrischer Signale ebenso wie die Verkopplung durch sonstige physikalische Größen. Beispielsweise können Betriebsgrößen des Luftsystems oder des Einspritzsystems einen Einfluss auf die Leistung der Brennkraftmaschine sowie auf die aktuelle Zusammensetzung des Abgases haben. Umgekehrt kann auch die Zusammensetzung des Abgases mittels Regelvorgängen auf die Luftzufuhr und/oder das Einspritzsystem zurück wirken. Daraus folgt, dass eine Diagnose oder eine Anpassung der Vorrichtung 10, beispielsweise zum Zweck eines Abgleichs, Adaption oder Justage, und der in ihr vorhandenen Systeme häufig nur durch eine – vorzugsweise gleichzeitige oder zeitnahe – Auswertung mehrerer oder sogar einer Vielzahl von Größen möglich ist.
Die 2 zeigt exemplarisch ein beliebiges der in der 1 dargestellten Systeme 12 oder 14. Das System der 2 weist im linken Bereich der Zeichnung eine Anzahl von Eingangsgrößen 40 auf und im rechten Bereich eine Anzahl von Ausgangsgrößen 42 auf. Die Eingangsgrößen 40 können Ausgangsgrößen 42 eines anderen Systems 12 oder 14 sein, oder auch über die Ausgangsleitungen 28 übermittelte Steuersignale der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24. Sofern die Eingangsgrößen 40 über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24 auf eine direkte oder indirekte Weise veränderbar sind, können diese als Stellgrößen 44 für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Die Eingangsgrößen 40 und insbesondere die Ausgangsgrößen 42 können auch als Zustandsgrößen 46 des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens verwendet werden.
Weiterhin sind im Inneren des Systems 12 bzw. 14 vier Teilblöcke oder Systemkomponenten 47 dargestellt. Die Systemkomponenten 47 werden unter anderem durch interne Größen 48 charakterisiert. Dies ist beispielhaft für eine Verbindung zwischen zwei elektrischen Schaltgliedern im oberen Bereich der Zeichnung dargestellt und ebenso für die Verbindung zweier sonstiger Elemente des Systems 12 bzw. 14 im unteren Bereich. Sofern die internen Größen 48 mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24 veränderbar sind, können sie auch als Stellgrößen 44 des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Sofern die internen Größen 48 durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24 ermittelbar sind, können sie auch als Zustandsgrößen 46 zur erfindungsgemäßen Diagnose verwendet werden.
Die 3 zeigt beispielhaft ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Abarbeitung durch das Computerprogramm 32 der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24. Vorliegend erfolgt die Abarbeitung im Wesentlichen von oben nach unten. In einem Block 49 werden Zustandsgrößen 46 und Stellgrößen 44 dahingehend geprüft ob damit eine maximale Anzahl an Diagnosen durchzuführen ist. In einem Startblock 50 beginnt die Diagnose des Kraftfahrzeugs. In einem folgenden Block 52 wird ein Stimulus erzeugt. Das bedeutet, dass mindestens eine Stellgröße 44 in Bezug auf einen vorliegenden aktuellen Wert der Stellgröße 44 verändert wird. Die im Block 52 erzeugte mindestens eine veränderte Stellgröße 44 wird im Block 54 in eines oder mehrere Systeme 12 und/oder 14 des Kraftfahrzeugs eingegeben.
In einem folgenden Block 56 wird eine durch ein einzelnes System 12 bzw. 14 oder eine Mehrzahl von Systemen 12 bzw. 14 oder die Gesamtheit aller Systeme 12 bzw. 14 charakterisierte Systemantwort ermittelt. In einem folgenden Block 58 wird daraus eine Merkmalsbildung ausgeführt, bei der z.B. ein die Systemantwort repräsentierender Merkmalsvektor gebildet wird. Ein folgender Block 60 klassifiziert die durch die voran gehenden Blöcke 54 und 56 erzeugten Zustandsgrößen 46 bzw. die Systemantwort und/oder den Merkmalsvektor. Dadurch kann im Block 60 eine Entscheidung 61 über die weitere Durchführung des Verfahrens getroffen werden. Die im Block 60 entschiedene Maßnahme wird im folgenden Block 62 ausgeführt. Beispielsweise kann vom Block 62 aus einem in dem Speichermedium 30 gespeicherten Vorrat 64 ein neuer – oder zumindest teilweise veränderter – Diagnosealgorithmus 65 gelesen und/oder aktiviert werden.
Darüber hinaus kann im Block 62 entschieden werden, ob die in der 3 dargestellte Prozedur in einem folgenden Ende-Block 66 beendet wird, oder ob ausgehend vom Block 62 an den Eingang des Blocks 52 zurück verzweigt wird. Darauf kann im Block 52 ein neuer Stimulus, also beispielsweise ein Komplex von veränderten Stellgrößen 44, erzeugt werden und das Verfahren abhängig von den im Block 60 klassifizierten Zustandsgrößen 46 passend fortgesetzt werden.
Unabhängig von der Klassifizierung der Systemantwort oder des Merkmalsvektors in Block 60, wird zu Simulationszwecken, ausgehend vom Block 62, an den Eingang des Blocks 52 zurückverzweigt. Dies ist in der 3 durch gestrichelte Pfeile angedeutet. Somit wird für jede real erstellte Diagnose ein fehlerhaftes System oder eine fehlerhafte Systemkomponenten simuliert, die eine erneute, in diesem Fall virtuelle, Prozedur nach 3, mit verändertem Diagnosealgorithmus 64 erfordert. Diese Maßnahme dient zur Erhöhung der Diagnosehäufigkeit.
Man erkennt, dass das Flussdiagramm der 3 zahlreiche vorteilhafte Möglichkeiten bietet, um nach einer Stimulierung eines oder mehrerer Systeme 12 bzw. 14 eine entsprechende Systemantwort zu erhalten, welche mindestens zwei Zustandsgrößen 46 umfasst, die nachfolgend anhand vorbestimmter Merkmale klassifiziert werden können und einen sehr flexiblen Einsatz des Verfahrens ermöglichen.
Daraus folgend kann über die weitere Durchführung des Verfahrens entschieden werden, wobei eine Vielzahl von Maßnahmen möglich sind, beispielsweise:

– Verfeinerte und/oder wiederholte Diagnose eines Systems 12, 14 oder einer darin enthaltenen Systemkomponente 47, welche(s) als fehlerhaft vermutet wird;
– Veränderung eines Diagnosealgorithmus 65 abhängig von den mindestens zwei ausgewerteten Zustandsgrößen 46;
– Auswahl alternativer Diagnosealgorithmen 65 aus einem gespeicherten Vorrat 64 abhängig von den mindestens zwei ausgewerteten Zustandsgrößen 46;
– Änderung der Reihenfolge einzelner Diagnoseschritte eines Diagnosealgorithmus 65;
– Änderung der Reihenfolge, in welcher die Systeme 12, 14 und/oder Systemkomponenten 47 überprüft werden; und/oder
– unveränderte Fortsetzung des Diagnoseverfahrens.

Das in der 3 gezeigte Flussdiagramm kann beispielsweise im Rahmen einer so genannten OBD (On-Board-Diagnose) mittels einer in dem Fahrzeug vorhandenen Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24 durchgeführt werden. Ebenso ist es jedoch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mittels eines nur vorübergehend an das Fahrzeug angekoppelten Prüfstands oder einer Testeinrichtung durchzuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010030868 [0003]

Claims

Verfahren zur Diagnose und/oder zur Anpassung von mindestens einem System (12, 14) einer Vorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: (a) Die Werte einer Kombination an Stellgrößen (44) der Vorrichtung (10) sind geeignet zur Diagnose von mindestens einem System (12, 14) oder mindestens einer Systemkomponente (47); (b) mindestens eine Stellgröße (44) mindestens eines Systems (12, 14) der Vorrichtung (10) wird in Bezug auf einen aktuell vorliegenden Wert der Stellgröße (44) verändert; (c) mindestens zwei Zustandsgrößen (46) mindestens eines Systems (12, 14) werden ermittelt; (d) in Abhängigkeit von den mindestens zwei Zustandsgrößen (46) wird eine Entscheidung (61) über die weitere Durchführung des Verfahrens getroffen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte einer Kombination der Stellgrößen (44) der Vorrichtung (10) so gewählt sind, dass eine Anzahl der damit durchführbaren Diagnosen maximiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (d) die weitere Durchführung des Verfahrens mindestens eine der folgenden Maßnahmen umfasst: – Verfeinerte und/oder wiederholte Diagnose eines Systems (12, 14) oder einer darin enthaltenen Systemkomponente (47), welche(s) als fehlerhaft vermutet wird; – Veränderung eines Diagnosealgorithmus (65) abhängig von den mindestens zwei ermittelten Zustandsgrößen (46); – Auswahl alternativer Diagnosealgorithmen (65) aus einem gespeicherten Vorrat (64) abhängig von den mindestens zwei ermittelten Zustandsgrößen (46); – Änderung der Reihenfolge einzelner Diagnoseschritte eines Diagnosealgorithmus (65); – Änderung der Reihenfolge, in welcher die Systeme (12, 14) und/oder Systemkomponenten (47) überprüft werden; und/oder – unveränderte Fortsetzung des Diagnoseverfahrens.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von den mindestens zwei ermittelten Zustandsgröße (44) eine verfeinerten und/oder wiederholten Diagnose aller bereits geprüfter Systemkomponenten (47) oder Systeme (12, 14) simuliert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtung (10) ein Kraftfahrzeug ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu prüfenden oder anzupassenden Systeme (12, 14) mindestens ein Luftsystem, ein Einspritzsystem, ein Momentensystem und/oder ein Abgassystem des Kraftfahrzeugs umfassen.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsgrößen (46) mindestens eine der folgenden Größen umfassen: – eine Sensorgröße oder eine hieraus abgeleitete Größe; – eine Aktuatorgröße oder eine hieraus abgeleitete Größe; – einen Offsetwert; – einen Verstärkungsfaktor; – eine Katalysatortemperatur; und/oder – einen Sauerstoff-Füllstand eines Katalysators.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen (44) mindestens eine der folgenden Größen eines Abgassystems umfassen: – ein Lambdawert des Abgases; – ein Sauerstoff-Massenstrom; – ein Abgasmassenstrom; – eine Größe einer Abgasrückführung; – ein Zündwinkel; – ein Anteil von Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und/oder Kohlenwasserstoffen im Abgas; – eine Dosierrate von Zusatzstoffen des Abgases; und/oder – eine Abgastemperatur.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen (44) mindestens eine der folgenden Größen eines Luftsystems umfassen: – eine Frischluftmasse; – eine Größe einer Abgasrückführung; – eine Stellung einer Drosselklappe; – einen Druck; – eine Druckdifferenz – einen Ladedruck; und/oder – ein Verhältnis einer Kraftstoffmenge zu einer Inertgasmenge und/oder zu einer Luftmenge eines Kraftstoffgemisches.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen (44) mindestens eine der folgenden Größen eines Einspritzsystems umfassen: – eine Öffnungszeit eines Injektors; und/oder – einen Kraftstoffdruck.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absolutwert, ein Relativwert und/oder ein Gradient der Stellgrößen (44) verändert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absolutwert, ein Relativwert und/oder ein Gradient der Zustandsgrößen (46) ausgewertet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen (44) und/oder die Zustandsgrößen (46) physikalische Größen, numerische Größen und/oder durch Sensoren ermittelte Größen sind.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (b) die Änderung eines Wertes einer Stellgröße (44) eine Änderung einer Zusammensetzung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches umfasst.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination der Stellgrößen (44) einer Vorrichtung (10), ein Schubbetrieb einer Brennkraftmaschine umfasst.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination der Stellgrößen (44) einer Vorrichtung (10) ein Wiedereinsetzen einer Brennkraftmaschine nach einem Schubbetrieb umfasst.
Computerprogramm (32), dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.
Speichermedium (30) für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (24) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm (32) zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 abgespeichert ist.
Steuer- und/oder Regeleinrichtung (24), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 programmiert ist.