DE102009033451B4

DE102009033451B4 - Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Ventils in einem Gaskanal einer Brennkraftmaschine sowie Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102009033451B4
Application number: DE102009033451.3A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mai
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: DE102009033451A1

Abstract

Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Ventils in einem Gaskanal einer Brennkraftmaschine (1), wobei – das Ventil mit einem Steuersignal mit einer vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz (fP1) angesteuert (betätigt) wird, – das Ausgangssignal eines Sensors der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird, – das Ausgangssignal des Sensors einer ersten Frequenzanalyse unterzogen wird, – das Ventil als funktionstüchtig erkannt wird, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die Prüf-Frequenz (fP1) im Ausgangssignal des Sensors nachgewiesen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – nach der Ansteuerung des Ventils mit dem Steuersignal mit der vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz (fP1) das Ventil abgeschaltet wird, wobei bei abgeschaltetem Ventil kein Steuersignal von einer Steuereinrichtung an das Ventil gesendet wird bzw. das Ventil geschlossen ist, – das Ausgangssignal des Sensors der Brennkraftmaschine (1) bei abgeschaltetem Ventil erfasst wird, – das Ausgangssignal des Sensors einer zweiten Frequenzanalyse unterzogen wird, – das Ventil erst dann als funktionstüchtig erkannt wird, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz (fP1) nachgewiesen wird und basierend auf dem Ergebnis der zweiten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz (fP1) nicht mehr nachgewiesen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Ventils in einem Gaskanal in einer Brennkraftmaschine sowie Steuervorrichtung
Neuere Gesetzgebung, beispielsweise Vorschriften zur OBD (On-Board-Diagnose) in den USA, erfordert die Diagnose von Komponenten einer Brennkraftmaschine, welche den Einfluss auf deren Abgaszusammensetzung bzw. auf deren Schadstoffausstoß haben. Dabei sind innerhalb eines vorgegebenen Fahrzyklus sämtliche dieser Komponenten auf ihre Funktionsfähigkeit zu prüfen. Durch diese Gesetzgebung sollen die Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen sicher reduziert werden. Für die Kraftfahrzeughersteller müssen diese Diagnosen möglichst kostengünstig und zuverlässig ablaufen. Die Anzahl der Sensoren in der Brennkraftmaschine soll so gering wie möglich gehalten und die Diagnosen basierend auf bereits vorhandenen Sensoren durchgeführt werden. Ein in diesem Zusammenhang sehr häufig verwendeter Sensor ist beispielsweise der Lambdasensor, welcher in nahezu jedem Kraftfahrzeug mit Ottomotor vorhanden ist. Nach einem gängigen Verfahren werden Komponenten, welche Einfluss auf die Abgaszusammensetzung haben, betätigt und die Reaktion des Lambdasensors überprüft. Wird eine Reaktion des Lambdasensors detektiert so gilt die Komponente als funktionsfähig. Als Bespiel für eine solche Komponente ist das Tankentlüftungsventil zu nennen. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, dass sich das Ausgangssignal des Lambdasensors häufig durch eine Überlagerung mehrerer Effekte ergibt, weshalb eine Diagnose einzelner Komponenten nicht sicher oder nur in ganz bestimmten Betriebszuständen durchgeführt werden kann. Die Häufigkeit der durchzuführenden Diagnosen und der Verlässlichkeit ist daher eingeschränkt.
Die Druckschrift DE 101 50 420 A1 zeigt ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3 mit einer einzigen Frequenzanalyse zur Überprüfung des Ventils.
Die Druckschrift DE 10 2006 007 069 A1 zeigt ein Verfahren zur Überprüfung eines Entleerungsventils in einem Gaskanal einer Brennkraftmaschine. Hierbei wird das Entleerungsventil mit einer Prüffrequenz angesteuert und ein im Gaskanal gemessener Druck zweimal gefiltert. Das Entleerungsventil wird als normal erkannt, wenn die Prüffrequenz in dem gefilterten Druck enthalten und bestimmbar ist. Es ist keine weitere Prüfung offenbart.
Die Druckschrift US 7 464 721 B2 zeigt ein Verfahren zur Überprüfung eines Regelsystems in einem sicherheitstechnischen System (SIS). Hierbei wird ein Ventil mit einer Prüffrequenz angesteuert und die durch die Prüffrequenz verursachte Druckänderung gemessen. Daraufhin wird eine Frequenzanalyse basierend auf den gemessenen Druckänderungen durchgeführt, wobei das Ventil als funktionstüchtig erkannt wird, wenn die Prüffrequenz nachgewiesen wird. Es ist keine weitere Prüfung vorgesehen.
Die Druckschrift DE 100 65 122 A1 zeigt ein Verfahren zur Erfassung von Massenströmen in einer Brennkraftmaschine, wobei beim Abstellen der Brennkraftmaschine die Luftzufuhr verringert wird und der sich daraufhin einstellende Druck ausgewertet wird. Eine Überprüfung mittels einer Frequenzanalyse ist nicht vorgesehen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Ventils in einem Gaskanal einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, durch welche die Häufigkeit und die Zuverlässigkeit der Diagnose des Ventils gesteigert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einem Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Ventils in einem Gaskanal einer Brennkraftmaschine gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 wird das Ventil mit einem Steuersignal mit einer vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz betätigt. Es wird das Ausgangssignal eines Sensors der Brennkraftmaschine erfasst und das Ausgangssignal des Sensors einer ersten Frequenzanalyse unterzogen. Das Ventil wird als funktionstüchtig erkannt, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz im Ausgangssignal des Sensors nachgewiesen wird.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass die Betätigung des Ventils von einem Sensor der Brennkraftmaschine erfasst wird und sich im Ausgangssignal des Sensors widerspiegelt. Da in dem Roh-Ausgangssignal bzw. in dem Gesamtausgangssignal des Sensors viele Effekte überlagert sind, kann der Effekt der Betätigung des Ventils aus dem Roh-Ausgangssignal des Sensors häufig nicht ohne Weiteres erkannt werden. Gemäß der Erfindung wird deshalb das Ventil mit einem Steuersignal mit einer vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz angesteuert bzw. betätigt. Das Ausgangssignal des Sensors wird erfasst und einer ersten Frequenzanalyse unterzogen, wodurch sich ein Frequenzspektrum des Ausgangssignals des Sensors ergibt. Ist die vorgegebene erste Prüf-Frequenz im Frequenzspektrum des Ausgangssignals des Sensors erkennbar bzw. nachweisbar, so ist damit die Funktionsfähigkeit des Ventils bestätigt. Der große Vorteil des Verfahrens ist, dass die Funktionsfähigkeit des Ventils in nahezu jedem Betriebszustand (Leerlauf, Teillast, Volllast) und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann. Durch die Frequenzanalyse werden die Einzeleffekte auf das Sensorsignal separiert und störende Überlagerungen im Roh-Ausgangssignal des Sensors eliminiert. Dies bedeutet, dass selbst bei einem sehr schwachen Ansprechen des Sensors auf die Betätigung des Ventils, d. h. bei einer sehr geringen Amplitude des Ausgangssignals des Sensors eine sichere Diagnose des Ventils möglich wird.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 3 wird das Ventil mit einem Steuersignal mit einer vorgegebenen zweiten Prüf-Frequenz angesteuert, wobei sich die erste Prüf-Frequenz und die zweite Prüf-Frequenz unterscheiden. Das Ausgangssignal des Sensors wird erneut erfasst und einer zweiten Frequenzanalyse unterzogen. Das Ventil wird erst dann als funktionstüchtig erkannt, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz und basierend auf dem Ergebnis der zweiten Frequenzanalyse die zweite Prüf-Frequenz im Ausgangssignal des Sensors nachgewiesen werden.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 wird nach der Ansteuerung des Ventils mit dem Steuersignal mit der vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz das Ventil abgeschaltet. Das Ausgangssignal des Sensors der Brennkraftmaschine wird bei abgeschaltetem Ventil erfasst und einer zweiten Frequenzanalyse unterzogen. Unter „Abschalten” ist hier zu verstehen, dass von der Steuervorrichtung kein Steuersignal an das Ventil gesendet wird bzw. dass dieses geschlossen ist. Das Ventil wird erst dann als funktionstüchtig erkannt, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz nachgewiesen wird und basierend auf dem Ergebnis der zweiten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz nicht mehr nachgewiesen wird.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 2 wird nach der Ansteuerung des Ventils mit dem Steuersignal mit der vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz das Ventil mit einem konstanten Steuersignal angesteuert. Das Ausgangssignal des Sensors der Brennkraftmaschine wird während der Ansteuerung des Ventils mit dem konstanten Steuersignal erfasst und das Ausgangssignal des Sensors einer zweiten Frequenzanalyse unterzogen. Das Ventil wird erst dann als funktionstüchtig erkannt, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz nachgewiesen wird und basierend auf dem Ergebnis der zweiten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz nicht mehr nachgewiesen wird.
Durch diese Ausgestaltungen des Verfahrens wird die Verlässlichkeit der Funktionsüberprüfung des Ventils weiter gesteigert.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 handelt es sich bei dem Ventil um ein Tankentlüftungsventil oder ein Abgasrückführventil.
Beide dieser Ventile sind in Gaskanälen der Brennkraftmaschine angeordnet. So ist beispielsweise das Tankentlüftungsventil in einer Entlüftungsleitung angeordnet, welche eine Gasströmung von einem Kraftstoffdämpfespeicher und dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine ermöglicht. Das Abgasrückführventil ist in einer Rückführleitung angeordnet, welches einen Gasstrom vom Abgastrakt zum Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine ermöglicht. Beide Ventile müssen gemäß der Gesetzgebung auf ihre Funktion diagnostiziert werden. Bei beiden Ventilen ergibt sich häufig das Problem, dass es nach herkömmlichen Verfahren nur in ganz speziellen Betriebspunkten, insbesondere im Leerlauf, diagnostiziert werden können. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch ist die Diagnose beider Ventile in nahezu jedem Betriebszustand und mit hoher Verlässlichkeit durchführbar.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 handelt es sich bei dem Sensor um einen Lastsensor im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine.
Dabei kann es sich gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 6 um einen Drucksensor oder einen Gasmengensensor handeln.
Häufig sind in Brennkraftmaschinen zur Erfassung der Last entweder ein Gasmengensensor oder ein Saugrohrdrucksensor im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbaut. Ein Ventil, dessen Betätigung einen Einfluss auf den Luftmengenstrom oder die Druckverhältnisse im Ansaugtrakt hat, beispielsweise ein Tankentlüftungsventil, kann deshalb mit diesen Sensoren gut diagnostiziert werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 handelt es sich bei dem Sensor um einen Körperschallsensor.
Bei manchen Brennkraftmaschinen ist ein Körperschallsensor, beispielsweise ein Zylinderdrucksensor, verbaut, welcher ebenso die Betätigung des Ventils erfassen kann. So kann die Bewegung des Aktuators bzw. des Schließkörpers Schwingungen oder Erschütterungen erzeugen, welche durch einen Körperschallsensor erfasst werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 8 ist die Abtastrate bzw. die Erfassungsrate des Sensors ein ganzzahliges Vielfaches der Prüf-Frequenz.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Einfluss der Betätigung des Ventils durch den Sensor erfasst und im Ausgangssignal des Sensors sichtbar wird.
Eine Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9 ist derart mit Mitteln ausgestattet, dass sie das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführen kann.
In der Steuervorrichtung sind entsprechende Steuerfunktionen und Datenbanken in Form von Software implementiert. Bezüglich der sich ergebenden Vorteile wird auf die Ausführungen zu den vorherigen Ansprüchen verwiesen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Tankentlüftungsvorrichtung;
2 bis 4 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form von Ablaufdiagrammen;
5 eine schematische Darstellung des Ergebnisses einer Frequenzanalyse des Ausgangssignals des Sensors.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 weist mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf und ab beweglichen Kolben 3 auf. Die zur Verbrennung nötige Frischluft wird über einen Ansaugtrakt 4 in einen von dem Zylinder 2 und dem Kolben 3 begrenzten Brennraum 5 eingeleitet. Stromabwärts einer Ansaugöffnung 6 befinden sich in dem Ansaugtrakt 4 eine Drosselklappe 8 zur Steuerung der den Brennräumen zugeführten Luftmenge, ein Lastsensor 17, welcher als Luftmengensensor 17 oder als Drucksensor ausgebildet sein kann, ein Saugrohr 9 und ein Einlassventil 10, mittels dem der Brennraum 5 mit dem Ansaugtrakt 4 wahlweise verbunden oder getrennt wird.
Die Zündung der Verbrennung geschieht mittels einer Zündkerze 11. Die durch die Verbrennung erzeugte Antriebsenergie wird über eine Kurbelwelle 12 an den Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) übertragen.
Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen Zylinderdrucksensor 13, welcher als Körperschallsensor ausgebildet ist.
Die Verbrennungsabgase werden über einen Abgastrakt 14 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt. Der Brennraum 5 wird mittels eines Auslassventils 15 mit dem Abgastrakt 14 wahlweise verbunden oder von diesem getrennt. Die Abgase werden in einem Abgasreinigungskatalysator 16 gereinigt.
Der Abgastrakt 14 und der Ansaugtrakt 4 der Brennkraftmaschine 1 werden über eine Abgasrückführleitung 7 und ein darin angeordnetes steuerbares Abgasrückführventil 5 verbunden. Bei geöffnetem Abgasrückführventil 5 ist eine Gasströmung vom Abgastrakt 14 zum Ansaugtrakt 4 möglich.
Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner eine Kraftstoffversorgungseinrichtung mit einem Kraftstofftank 18, einer Kraftstoffpumpe 19, einer Hochdruckpumpe 20, einem Druckspeicher 21 und zumindest einem steuerbaren Einspritzventil 22. Der Kraftstofftank 18 weist einen verschließbaren Einfüllstutzen 23 zum Einfüllen von Kraftstoff auf. Der Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 19 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 24 dem Einspritzventil 22 zugeführt. In der Kraftstoffversorgungsleitung 24 sind die Hochdruckpumpe 20 und der Druckspeicher 21 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 20 hat die Aufgabe, dem Druckspeicher 21 den Kraftstoff mit hohem Druck zuzuführen. Der Druckspeicher 21 ist dabei als gemeinsamer Druckspeicher 21 für alle Einspritzventile 22 ausgebildet. Von ihm aus werden alle Einspritzventile 22 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei der der Kraftstoff mittels eines in den Brennraum 5 ragenden Einspritzventils 22 direkt in den Brennraum 5 eingespritzt wird. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art der Kraftstoffeinspritzung beschränkt ist, sondern auch auf andere Arten der Kraftstoffeinspritzung, wie beispielsweise Saugrohreinspritzung, anwendbar ist.
Die Brennkraftmaschine 1 weist ferner eine Tankentlüftungsvorrichtung auf. Zu der Tankentlüftungsvorrichtung gehört ein Kraftstoffdämpfespeicher 25, welcher beispielsweise als Aktivkohlebehälter ausgebildet ist und über eine Verbindungsleitung 26 mit dem Kraftstofftank 18 verbunden ist. Die in dem Kraftstofftank 18 entstehenden Kraftstoffdämpfe werden in den Kraftstoffdämpfespeicher 25 geleitet und dort von der Aktivkohle adsorbiert. Der Kraftstoffdämpfespeicher 25 ist über eine Entlüftungsleitung 27 mit dem Saugrohr 9 der Brennkraftmaschine 1 verbunden. In der Entlüftungsleitung 27 befindet sich ein steuerbares Tankentlüftungsventil 28. Ferner kann dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 über eine Belüftungsleitung 29 und ein optional darin angeordnetes steuerbares Belüftungsventil 30 Frischluft zugeführt werden. Aufgrund des Druckgefälles zwischen der Umgebung und dem Saugrohr 9 wird durch Öffnen des Tankentlüftungsventils 28 und des Belüftungsventils 30 ein Gasstrom vom Kraftstoffdämpfespeicher 25 in das Saugrohr 9 erreicht. Die dadurch in das Saugrohr 9 gespülten Kraftstoffdämpfe nehmen dann an der Verbrennung teil.
Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 31 zugeordnet, in welcher kennfeldbasierte Motorsteuerungsfunktionen (KF1 bis KF5) softwaremäßig implementiert sind. Die Steuervorrichtung 31 ist mit sämtlichen Aktuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 über Signal- und Datenleitungen verbunden. Insbesondere ist die Steuervorrichtung 31 mit dem steuerbaren Belüftungsventil 30, dem steuerbaren Tankentlüftungsventil 28, dem Lastsensor 17, der steuerbaren Drosselklappe 8, dem steuerbaren Einspritzventil 22, der Zündkerze 11, dem Abgasrückführventil 5 und dem Zylinderdrucksensor 13 verbunden.
Der Ansaugtrakt 4, der Abgastrakt 14, die Entlüftungsleitung 27, die Abgasrückführleitung 7 sind Bespiele für Gasleitungen der Brennkraftmaschine 1 im Sinne der vorliegenden Anmeldung.
In den 2 bis 4 sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form von Ablaufdiagrammen dargestellt. Beispiele für den „Sensor” im Sinne der Beschreibung sind dabei der Lastsensor 17 und der Zylinderdrucksensor 13. Beispiele für das „Ventil” im Sinne der Beschreibung sind dabei das Tankentlüftungsventil 28 und das Abgasrückführventil 5.
Ein erstes Ausführungsbeispiel wird im Folgenden anhand der 2 erläutert.
Das Verfahren wird in Schritt 200, beispielsweise durch Anlassen der Brennkraftmaschine 1 gestartet. In Schritt 201 wird ein Ventil, welches sich in einem Gaswechselkanal der Brennkraftmaschine befindet, mit einem von der Steuervorrichtung 31 ausgegebenen Steuersignal mit einer vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz f_P1 angesteuert bzw. betätigt. Bei einem Ventil kann es sich beispielsweise um das Tankentlüftungsventil 28 oder das Abgasrückführventil 5 der Brennkraftmaschine 1 handeln. Unter Betätigung des Ventils ist das periodische Öffnen und Schließen des Ventils im Takt der ersten Prüf-Frequenz f_P1 zu verstehen. Die periodische Betätigung des Ventils hat einen Einfluss auf den Gasmengenstrom und/oder die Druckverhältnisse im Ansaugtrakt 4 und/oder im Abgastrakt 14 der Brennkraftmaschine 1. Beispielsweise werden durch die Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 28 mit der ersten Prüf-Frequenz f_P1 die in dem Kraftstoffdämpfespeicher adsorbierten Kraftstoffdämpfe über die Entlüftungsleitung 27 in den Ansaugtrakt 4 der Brennkraftmaschine 1 geleitet. Im Falle der Ansteuerung des Abgasrückführventils 5 mit der ersten Prüf-Frequenz f_P1 wird Abgas über die Abgasrückführleitung 7 vom Abgastrakt 14 in den Ansaugtrakt 4 der Brennkraftmaschine 1 geleitet. Dadurch ändern sich der Gasmengenstrom und/oder die Druckverhältnisse im Ansaugtrakt 4 im Rhythmus der ersten Prüf-Frequenz f_P1. Diese periodischen Änderungen werden durch den Lastsensor 17 (Gasmengensensor oder Drucksensor) erfasst.
Das Tankentlüftungsventil 28 sowie das Abgasrückführventil 5 verfügen über einen mechanischen Verschlusskörper (nicht dargestellt), welcher durch die Ansteuerung mit dem Steuersignal zwischen einer Schließ- und Offenposition im Rhythmus der ersten Prüf-Frequenz f_P1 hin und her bewegt wird. Dadurch ergibt sich ein Körperschall mit der ersten Prüf-Frequenz f_P1, welcher aufgrund der mechanischen Kopplung auch vom Zylinderdrucksensor 13 erfasst wird. In den Roh-Ausgangssignalen des Lastsensors 17 und des Zylinderdrucksensors 13 sind demnach Signalanteile mit der ersten Prüf-Frequenz f_P1 enthalten, welche durch die Ansteuerung des Ventils (Tankentlüftungsventil oder Abgasrückführventil) verursacht und ggf. durch andere Signalfrequenzen überlagert sind.
In Schritt 202 wird deshalb das Ausgangssignal des jeweiligen Sensors (Lastsensor 17 und/oder Brennraumdrucksensor 13) einer ersten Frequenzanalyse unterzogen und so in die einzelnen Frequenzanteile zerlegt. Eine derartige Frequenzanalyse kann beispielsweise mittels einer Fast-Fourier-Transformation durchgeführt werden, wodurch sich ein Histogramm, d. h. eine Frequenzverteilung des Ausgangssignals, des Sensors (Lastsensor 17 und/oder Brennraumdrucksensor 13) ergibt.
Ein derartiges Histogramm ist schematisch in 5 dargestellt. Dabei ist die Anzahl bzw. die Häufigkeit der Einzelfrequenzen oder Frequenzbereiche f über den einzelnen Frequenzen bzw. Frequenzbereichen f aufgezeichnet. Das Ausgangssignal des Sensors wird demnach durch die Frequenzanalyse in diese Einzelfrequenzen bzw. vorgegebene Frequenzbereiche zerlegt und deren Häufigkeit bzw. Anzahl im Gesamtsignal dargestellt.
Im Schritt 203 der 2 wird überprüft, ob die erste Prüf-Frequenz f_P1 im Frequenzspektrum (siehe 5) nachgewiesen werden kann. Ist dies nicht der Fall, so wird das Ventil im Schritt 204 als defekt deklariert. Dies ist deshalb sinnvoll, da die erste Prüf-Frequenz f_P1 bei einem intakten Ventil im Frequenzspektrum des Ausgangssignals des Sensors erkennbar sein müsste. Ist dies nicht der Fall, so ist das Ventil defekt bzw. verklemmt.
Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt 203 wird das Ventil in Schritt 205 als funktionstüchtig deklariert. Dies ist beispielsweise in 5 dargestellt, wo die erste Prüf-Frequenz f_P1 im Frequenzspektrum des Ausgangssignals des Sensors klar erkennbar ist.
Ausgehend von den Schritten 204 und 205 wird das Verfahren in Schritt 206 beendet.
Mit Bezug auf 3 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Dabei entsprechen die Schritte 200 bis 203 denen der 2, weshalb hier auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet und auf die Erläuterungen zu 2 verwiesen wird.
Bei einem negativen Ergebnis der Abfrage in Schritt 203 wird in Schritt 303 das Ventil als defekt deklariert (analog zu Schritt 204 in 2). Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt 203 (d. h. die erste Prüf-Frequenz f_P1 wurde im Frequenzspektrum des Ausgangssignals des Sensors erkannt; siehe 5) wird das Ventil im Schritt 300 mit einer zweiten Prüf-Frequenz f_P2 betätigt, welche sich von der ersten Prüf-Frequenz unterscheidet. Gleichzeitig wird das Signal des Sensors erfasst.
In Schritt 301 wird eine zweite Frequenzanalyse des Signals des Sensors f_P2 durchgeführt und in Schritt 302 überprüft, ob die zweite Prüf-Frequenz f_P2 im Frequenzspektrum des Sensors vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, so wird das Ventil mit Schritt 303 als defekt deklariert. Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt 302, d. h. bei einem Nachweis der zweiten Prüf-Frequenz f_P2 (siehe 5) im Ausgangssignal des Sensors, wird das Ventil mit Schritt 304 als funktionstüchtig deklariert.
Ausgehend von den Schritten 304 und 303 wird das Verfahren mit Schritt 305 beendet.
Dieses Ausführungsbeispiel des Verfahrens bietet den Vorteil, dass durch Ansteuerung des Ventils mit einer zweiten Prüf-Frequenz f_P2 und der Durchführung einer zweiten Frequenzanalyse des Ausgangssignals des Sensors die Sicherheit bzw. die Zuverlässigkeit der Diagnose des Ventils weiter gesteigert werden kann. Erst wenn sowohl die erste Prüf-Frequenz f_P2 als auch die zweite Prüf-Frequenz f_P2 im Ausgangssignal des Sensors basierend auf dem Ergebnis der ersten und zweiten Frequenzanalyse nachgewiesen werden kann, wird das Ventil als funktionstüchtig deklariert.
Anhand der 4 wird ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
Auch hier entsprechen die Schritte 200 bis 203 den Schritten 200 bis 203 bei 2 und es wird auf die Ausführungen zu 2 verwiesen.
Bei einem negativen Ergebnis der Abfrage in Schritt 203 wird das Ventil in Schritt 403 als defekt deklariert.
Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt 203 wird das Ventil in Schritt 400 abgeschaltet. Unter „Abschalten” ist hier zu verstehen, dass von der Steuervorrichtung kein Steuersignal an das Ventil gesendet wird bzw. dass dieses geschlossen ist. Alternativ zum Abschalten des Ventils kann das Ventil auch mit einem konstanten Steuersignal (d. h. Steuersignal hat eine konstante Amplitude) betätigt werden. Es wird das Ausgangssignal des Sensors während bei abgeschaltetem Ventil bzw. bei dessen Ansteuerung mit dem konstanten Steuersignal erfasst.
Im Schritt 401 wird eine zweite Frequenzanalyse des Signals des Sensors nach dem Abschalten des Ventils bzw. während der Ansteuerung des Ventils mit dem konstanten Steuersignal durchgeführt.
In Schritt 402 wird überprüft, ob auch nach dem Abschalten des Ventils die erste Prüf-Frequenz f_P1 im zweiten Frequenzspektrum, d. h. im Ergebnis der zweiten Frequenzanalyse, vorhanden ist. Ist dies der Fall, so wird das Ventil mit Schritt 403 als defekt deklariert. Dies ist dadurch zu begründen, dass nach dem Abschalten des Ventils, d. h. wenn das Ventil gar nicht mehr von der Steuervorrichtung angesteuert wird, auch die erste Prüf-Frequenz f_P1 im Frequenzspektrum des Ausgangssignals des Sensors nicht mehr nachgewiesen werden darf. Dies gilt auch für den alternativen Fall, dass das Ventil mit einem Steuersignal mit konstanter Amplitude angesteuert wird.
Bei einem negativen Ergebnis der Abfrage in Schritt 402 wird das Ventil in Schritt 404 als funktionstüchtig deklariert wird. Ausgehend von den Schritten 403 oder Schritt 404 wird das Verfahren mit Schritt 405 beendet.
Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung des Verfahrens ist wiederum die erhöhte Zuverlässigkeit der Diagnose des Ventils. Erst wenn bei Ansteuerung des Ventils mit der ersten Prüf-Frequenz f_P1 diese auch im Frequenzspektrum des Ausgangssignals des Sensors erkennbar ist und zusätzlich nach Abschalten des Ventils nicht mehr im Frequenzspektrum des Ausgangssignals des Sensors nachgewiesen werden kann, wird das Ventil als ordnungsgemäß funktionierend deklariert.
Vorteilhafterweise ist die Abtastrate des Sensors ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Prüf-Frequenz f_P1 und/oder der zweiten Prüf-Frequenz f_P2. Dadurch wird sichergestellt, dass die Prüf-Frequenzen im Ausgangssignal des Sensors erkennbar sind.

Claims

Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Ventils in einem Gaskanal einer Brennkraftmaschine (1), wobei – das Ventil mit einem Steuersignal mit einer vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz (f_P1) angesteuert (betätigt) wird, – das Ausgangssignal eines Sensors der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird, – das Ausgangssignal des Sensors einer ersten Frequenzanalyse unterzogen wird, – das Ventil als funktionstüchtig erkannt wird, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die Prüf-Frequenz (f_P1) im Ausgangssignal des Sensors nachgewiesen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – nach der Ansteuerung des Ventils mit dem Steuersignal mit der vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz (f_P1) das Ventil abgeschaltet wird, wobei bei abgeschaltetem Ventil kein Steuersignal von einer Steuereinrichtung an das Ventil gesendet wird bzw. das Ventil geschlossen ist, – das Ausgangssignal des Sensors der Brennkraftmaschine (1) bei abgeschaltetem Ventil erfasst wird, – das Ausgangssignal des Sensors einer zweiten Frequenzanalyse unterzogen wird, – das Ventil erst dann als funktionstüchtig erkannt wird, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz (f_P1) nachgewiesen wird und basierend auf dem Ergebnis der zweiten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz (f_P1) nicht mehr nachgewiesen wird.
Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Ventils in einem Gaskanal einer Brennkraftmaschine (1), wobei – das Ventil mit einem Steuersignal mit einer vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz (f_P1) angesteuert (betätigt) wird, – das Ausgangssignal eines Sensors der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird, – das Ausgangssignal des Sensors einer ersten Frequenzanalyse unterzogen wird, – das Ventil als funktionstüchtig erkannt wird, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die Prüf-Frequenz (f_P1) im Ausgangssignal des Sensors nachgewiesen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – nach der Ansteuerung des Ventils mit dem Steuersignal mit der vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz (f_P1) das Ventil mit einem Steuersignal konstanter Amplitude angesteuert wird, – das Ausgangssignal des Sensors der Brennkraftmaschine (1) während der Ansteuerung des Ventils mit dem Steuersignal mit konstanter Amplitude erfasst wird, – das Ausgangssignal des Sensors einer zweiten Frequenzanalyse unterzogen wird, – das Ventil erst dann als funktionstüchtig erkannt wird, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz (f_P1) nachgewiesen wird und basierend auf dem Ergebnis der zweiten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz (f_P1) nicht mehr nachgewiesen wird.
Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Ventils in einem Gaskanal einer Brennkraftmaschine (1), wobei – das Ventil mit einem Steuersignal mit einer vorgegebenen ersten Prüf-Frequenz (f_P1) angesteuert (betätigt) wird, – das Ausgangssignal eines Sensors der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird, – das Ausgangssignal des Sensors einer ersten Frequenzanalyse unterzogen wird, – das Ventil als funktionstüchtig erkannt wird, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die Prüf-Frequenz (f_P1) im Ausgangssignal des Sensors nachgewiesen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – das Ventil mit einem Steuersignal mit einer vorgegebenen zweiten Prüf-Frequenz (f_P2) angesteuert wird, wobei die erste Prüf-Frequenz (f_P1) und die zweite Prüf-Frequenz (f_P2) unterschiedlich sind, – das Ausgangssignal des Sensors der Brennkraftmaschine (1) erneut erfasst wird, – das Ausgangssignal des Sensors einer zweiten Frequenzanalyse unterzogen wird, – das Ventil erst dann als funktionstüchtig erkannt wird, falls basierend auf dem Ergebnis der ersten Frequenzanalyse die erste Prüf-Frequenz (f_P1) und basierend auf dem Ergebnis der zweiten Frequenzanalyse die zweite Prüf-Frequenz (f_P2) im Ausgangssignal des Sensors nachgewiesen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich bei dem Ventil um ein Tankentlüftungsventil (28) oder ein Abgasrückführventil (28) handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei dem Sensor um einen Lastsensor (17) im Ansaugtrakt (4) der Brennkraftmaschine (1) handelt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem Sensor um einen Drucksensor oder einen Gasmengensensor handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei dem Sensor um einen Körperschallsensor (13) handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abtastrate des Sensors ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Prüf-Frequenz (f_P1) ist.
Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche derart mit Mitteln ausgestattet ist, dass sie das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführen kann.